关键词:糖耐量低减;β细胞功能;胰岛素;血糖
【摘要】 目的 探讨空腹血浆胰岛素、葡萄糖比值(FINS/FPG)作为群体研究胰岛β细胞功能指数的可能性,并与文献中其他指数比较。方法 在糖耐量正常者(NGT)181例,糖耐量低减者(IGT)281例测定空腹及服葡萄糖75克后1小时、2小时静脉血浆葡萄糖及胰岛素。按服糖后2小时血糖水平依次递增0.556mmol/L,再将IGT分为血糖从低到高6个亚组,以t检验及方差检验判定FINS/FPG及文献中常用五种胰岛β细胞功能指数分辨NGT与IGT,及IGT血糖水平不同亚组间β细胞功能差别的能力。结果 ①OGTT1小时血浆胰岛素、葡萄糖比值(INS1/PG1),OGTT胰岛素、血糖增值比值(△INS/△PG)以及Homamodel中的20×FINS/(FPG-3.5)都能分辨从NGT、IGT的β细胞功能变化,却无一能辨认IGT血糖水平不同亚群的β细胞功能差别。②调整胰岛素敏感性的影响后,它们则具有了各种不同程度的分辨上述人群β细胞功能变化趋势的能力。结论 ①使用上述β细胞功能指数必须调整胰岛素敏感性的影响;②FINS/FPG可在流行病研究中评估β细胞功能,其分辨能力不逊于Homamodel中的20×FINS(FPG-3.5)。
Possibility of using the fasting blood insulin/glucose ratio as an index of βcell function Li Guangwei,Pan Xiaoren.Department ofEndocrinology,China-Japan Friendship Hospital,100029
【Abstract】 Objective To investigate the possibility offasting blood insulin/glucose ratio to be used as an index of β cell function inpopulation-based study. Methods Plasma insulin and glucoseconcentrations were measured in fasting state and 1 hour and 2 hours after 75 glucose loadin 181 subjects with NGT and 281 subjects with IGT. The IGT subjects was furthersubdivided into six subgroups based on the increment of 2-hour glucose level by0.556mmol/L for each consecutive subgroup. FINS/FPG and five common indices used inliterature, such as 20×FINS/(FPG-3.5), △INS/△PG, INS1/PG1, INS1/FINS, INS2/FINS wereemployed to evaluate the β cell function differences among NGT, IGT and IGT subgroups. Results Theresults demonstrated that INS1/PG1, △INS/△PG and the index of Homa Model,20×FINS/(FPG-3.5), could distinguish changes of β cell function between NGT and IGT.However, these indices could not distinguish changes of β cell function among subgroupsof IGT. After adjustment of insulin sensitivity, they are capable of estimating the trendof β cell function changes in the same population. Conclusion ①It isnecessary to adjust insulin sensitivity before using these indices. ②The simple ratio ofFINS/FPG could be used as a pancreatic β cell function index in epidemiological study.
【Key words】 Impaired glucose tolerance β cell function Insulin Glucose
(Chin J Endocrinol Metab, 1998, 14:232-235)
随着糖尿病防治工作的深入,国内外学者越来越重视糖尿病高危人群的干预,以使糖尿病发病率下降〔1〕 。糖耐量低减人群(IGT)是最重要的高危人群,每年有5%~10%转变为糖尿病,但也有部分人转为糖耐量正常或维持IGT状态。就糖尿病预防而言,在该人群中选出胰岛素抵抗及β细胞功能较差的个体成为临床实践中重要的课题。胰岛素钳技术能进行这种“识别”,可惜不易应用于规模较大的流行病研究。因此流行病学研究需要有简单、实用且较为可靠的β细胞功能指数。
本文在181例糖耐量正常(NGT)及281例糖耐量低减者中探讨空腹血浆胰岛素/葡萄糖比值及文献中应用的五个β细胞功能指数的实用价值。
对象和方法
一、对象
全组462例均为1986年糖尿病普查中经口服葡萄糖耐量试验(OGTT)依WHO标准(1985)确定,糖耐量正常者(NGT)181例,糖耐量低减者(IGT)281例,均测定空腹及服葡萄糖75克后1小时、2小时静脉血浆葡萄糖及胰岛素(简写为FPG、PG1、PG2和FINS、INS1、INS2)。为方便分析将IGT组按PG2依次递增0.556mmol/L(10mg/dl)共分为6个亚组。
二、方法
血糖以葡萄糖氧化酶法测定,血浆胰岛素以RIA法测定。
胰岛素敏感性指数(ISI)=1/(FPG×FINS)〔2〕 。
β细胞功能(1)Homa model:20×FINS/(FPG-3.5)〔3〕 ,简写为HBCI。(2)其他的β细胞功能指数:OGTT1小时胰岛素与空腹胰岛素比值(INS1/FINS),2小时胰岛素与空腹胰岛素比值(INS2/FINS),OGTT空腹胰岛素、血糖比值(FINS/FPG);1小时胰岛素与血糖比值(INS1/PG1);胰岛素增值与血糖增值比值(INS1-FINS)/(PG1-FPG),简写为△INS/△PG〔4〕 。
统计学方法:各变量以表示,组间差异显著性用t检验、方差检验。以pearson相关分析和偏相关分析(partialcorrelation)判定有关变量的相关性,变量为非正态分布者,取其自然对数正态化后进入分析。
结 果
一、NGT组与IGT组β细胞功能比较
从HBCI,INS1/PG1,△INS/△PG来判定,则示IGT组β细胞功能显著低于NGT组,若从FINS/FPG及INS2/FINS 来判定则 示NGT组β
表1 NGT与IGT组各变量比较()
Tab 1
Comparison of variables between NGT and IGTNGT(n=181) | IGT(n=281) | ||
男/女 M/F | 93/88 | 147/134 | |
年龄(岁) Age(yr) | 42.7±0.7 | 44.6±0.5* | <|
BMI(kg/m2 ) | 23.64±0.24 | 25.75±0.23 | <|
FINS(mu/L) | 2.69±0.04 | 3.03±0.03 | <|
INS1(mu/L) | 4.40±0.04 | 4.66±0.03 | <|
INS2(mu/L) | 3.91±0.05 | 4.67±0.04 | <|
FPG(mmol/L) | 4.64±0.04 | 5.64±0.05 | <|
PG1(mmol/L) | 6.67±0.11 | 11.30±0.13 | <|
PG2(mmol/L) | 4.95±0.06 | 8.96±0.05 | <|
ISI | -4.22±0.04 | -4.75±0.04 | <|
HBCI | 5.70±0.07 | 5.36±0.04 | <|
FINS/FPG | 1.16±0.04 | 1.31±0.03△ | <|
INS1/PG1 | 2.53±0.04 | 2.25±0.04 | <|
△INS/△PG | 3.55±0.08 | 2.69±0.05 | <|
INS1/FINS | 1.71±0.05 | 1.62±0.03# | <|
INS2/FINS | 1.22±0.05 | 1.64±0.04△ |
ISI为胰岛素敏感性指数,1/(FINS×FPG) ISI stands for insulinsensitivity index, 1/(FINS×FPG);HBCI为20×FINS/(FPG-3.5) HBCI is 20×FINS/(FPG-3.5);以上除血糖外均为自然对数,以下各表与此相同 Allparameters, except plasma glucose, are presented in natural logarithm. The same is true inTable 2 through Table 6.
表2
IGT血糖水平不同亚组一般资料及β细胞功能评估()Tab 2
Parameters and β cell functional evaluation inIGT subgroups with different blood glucone levels
IGT1(n=75) | IGT2(n=76) | IGT3(n=54) | IGT4(n=28) | IGT5(n=24) | IGT6(n=24) | |
FINS | 2.9851±0.0653 | 3.0352±0.0649 | 3.0527±0.0784 | 3.1414±0.1088 | 3.0514±0.1154 | 2.9998±0.1154 |
INS1 | 4.6580±0.0677 | 4.6749±0.0672 | 4.6437±0.0813 | 4.7552±0.1128 | 4.6212±0.1196 | 4.5505±0.1196 |
INS2 | 4.6332±0.0700 | 4.5864±0.0695 | 4.8025±0.0840 | 4.7588±0.1166 | 4.6519±0.1237 | 4.7264±0.1237 |
FPG | 5.4148±0.0968 | 5.5811±0.0962 | 5.5897±0.1162 | 6.0761±0.1613△ | 5.9653±0.1711△ | 5.9653±0.1711* |
PG1 | 10.7407±0.2339 | 10.9130±0.2324 | 11.3066±0.2810 | 11.9383±0.3899△ | 12.4180±0.4136△ | 12.4028±0.4136△ |
PG2 | 8.0148±0.0178 | 8.5409±0.0176* | 9.1015±0.0213# | 9.7531±0.0296# | 10.2778±0.0314# | 10.7685±0.0314# |
ISI | -4.6649±0.0687 | -4.7436±0.0682 | -4.7623±0.0825 | -4.7941±0.1145 | -4.8275±0.1215 | -4.7528±0.1215 |
HBCI | 5.4113±0.0760 | 5.3857±0.0755 | 5.3912±0.0922 | 5.2759±0.1267 | 5.2207±0.1344 | 5.2446±0.1344 |
FINS/FPG | 1.3054±0.0646 | 1.3269±0.0642 | 1.3432±0.0776 | 1.3486±0.1076 | 1.2754±0.1142 | 1.2468±0.1142 |
△I/△G | 2.7521±0.0958 | 2.8027±0.0952 | 2.6414±0.1150 | 2.6751±0.1597 | 2.5129±0.1693 | 2.4461±0.1693 |
INS1/PG1 | 2.2985±0.0696 | 2.3002±0.0692 | 2.2342±0.0836 | 2.2930±0.1161 | 2.1130±0.1231 | 2.0420±0.1231 |
INS1/FINS | 1.6729±0.0660 | 1.6397±0.0656 | 1.5910±0.0793 | 1.6139±0.1101 | 1.5698±0.1168 | 1.5507±0.1168 |
INS2/FINS | 1.6480±0.0705 | 1.5511±0.0700 | 1.7497±0.0847 | 1.6175±0.1175 | 1.6004±0.1246 | 1.7266±0.1246 |
细胞功能低于IGT,而INS1/PG1不能区别二组之β细胞功能变化(表1)。
二、IGT血糖水平不同亚组间β细胞功能比较
以上各指数均不能区别IGT各亚组间(PG2均值从8.0~10.8mmol/L)β细胞功能差别(表2)。
三、IGT组中OGTT 2小时血糖及胰岛素敏感性与各β细胞功能指数关系
1.单相关分析:各FINS/FPG,INS1/PG1,△INS/△PG,HBCI与胰岛素敏感性显著负相关;INS1/FINS,INS2/FINS与胰岛素敏感性显著正相关(表3)。
表3 IGT中胰岛素敏感性与β细胞功能指数相关性(n=281)
Tab 3 Correlation between insulin sensitivity and β cell functionalindices in IGT subjects (n=281)
FINS/FPG | INS1/PG1 | HBCI | INS1/FINS | INS2/FINS | △INS/△PG | |
r | -0.8663 | -0.4321 | -0.5574 | 0.4726 | 0.4998 | -0.2685 |
P | 0.0001 | 0.0001 | 0.0001 | 0.0001 | 0.0001 | 0.0001 |
Tab 4 Correlation between PG2 and β cell functional indices in IGTsubjects (n=281)
FINS/FPG | INS1/PG1 | HBCI | INS1/FINS | INS2/FINS | △INS/△PG | |
r | -0.0274 | -0.1209 | -0.0967 | -0.0763 | 0.0257 | -0.1211 |
P | 0.73 | 0.04 | 0.10 | 0.20 | 0.67 | 0.04 |
Tab 5 Correlation between PG2 and β cell functional indices afteradjustment of insulin sensitivity (n=281)
FINS/FPG | INS1/PG1 | HBCI | INS1/FINS | INS2/FINS | △INS/△PG | |
r | -0.2028 | -0.1772 | -0.1792 | -0.0380 | 0.0835 | -0.1504 |
P | 0.0007 | 0.0031 | 0.0028 | 0.0530 | 0.1660 | 0.0124 |
3.偏相关分析:调整胰岛素敏感性影响后OGTT 2小时血糖与FINS/FPG,INS1/PG1,HBCI,△INS/△PG均显著负相关,与INS1/FINS及INS2/FINS相关不显著(表4)。
四、调整胰岛素敏感性影响后IGT各亚组间β细胞功能比较
从FINS/FPG判定IGT4-6组β细胞功能低于IGT1组;INS1/PG1判定IGT5及IGT6组β细胞功能低于IGT1组;△INS/△PG判定IGT6组β细胞功能低于IGT1组;HBCI判定IGT4及IGT5组β细胞功能低于IGT1组;INS1/FINS及INS2/FINS不能区别任一组之差别(表5)。
讨 论
从理论上说,胰岛素抵抗及胰岛β细胞分泌功能损害都是2型糖尿病的危险因素,但在同一研究中同时分析这两种因素对2型糖尿病发病起怎样的影响国内外相关的研究很少,因这两项指标的测定较为复杂。
近来Haffner SM等以著名的Homa model模型在平均随访3.5年的非糖尿病人群中分析了上述两因素对糖尿病发生的影响。研究结果显示,调整胰岛素敏感性影响后β细胞功能对2型糖尿病的预测价值大大增加。若如此,它确实是流行病研究领域中一个非常重要有用的公式。然而仔细阅读全文,发现其逾千例研究对象中,有1.4%因所计算之β细胞功能为“负值”而被排除在研究之外〔5〕 。这使我们有理由怀疑这个指数的可靠性如何?为什么β功能会有负值出现?当前文献中其他各种评估β细胞功能的指数可靠吗?
IGT是糖尿病的前期,本研究所选用的IGT是我们在10万人普查中以OGTT诊断的IGT人群中做胰岛素测定者。数量大,血糖跨度宽。按OGTT2小时血糖从低到高每组递增0.556mmol/L分为6组(最低组血糖均值8.0mmol/L,接近正常人,最高组血糖10.8mmol/L接近糖尿病),而各亚组间之空腹、OGTT1小时、2小时胰岛素水平并无显著增加,各组间胰岛素抵抗差别亦不显著。显然其血糖升高系β细胞功能渐差所致,应当说它可以反映β细胞功能从轻度异常到逐步衰竭的过渡,任何可靠的β细胞功能指数都应反映出这种下降趋势才有实用价值。
本研究结果表明,文献中常用的β细胞功能指数大多数均能辨认从NGT到IGT这样明显的β细胞功能减低。可惜在未调整胰岛素敏感性影响的情况下,它们无一能分辨本组IGT各亚组间β细胞功能的差别。
其原因在于这些“指数”身份的“两重性”,它既在某种程度上反映β细胞功能,又在某种程度上反映胰岛素抵抗,这就是为什么一些人将血糖与胰岛素比值如FPG/FINS当成胰岛素敏感性指数〔6~7〕 ,一些人把它们(如餐后1小时血浆胰岛素与血糖比值,即熟称的“胰岛素分泌指数”)当成β细胞功能指数〔8〕 使用。如相关分析显示,各指数FINS/FPG,INS1/PG1,△INS/△PG及HBCI〔即20×FINS/(FPG-3.5)〕均与胰岛素敏感性显著负相关,而INS1/FINS、INS2/FINS与胰岛素敏感性正相关。不排除胰岛素抵抗的影响,这些指数反映β细胞功能的“能力”必然受到干扰,也就是说在同等的胰岛素抵抗面前,它们才能公平地判定β细胞功能的实际情况。多因素分析的手段给我们提供了这种机会。果然在做偏相关分析调整胰岛素抵抗影响的分析中,OGTT2小时血糖与FINS/FPG,INS1/PG1,HBCI及△INS/△PG均显著负相关。
但FINS/FPG较为灵敏,复杂的Homa model指数(20×FINS/(FPG-3.5))并不优于简单的FINS/FPG比值。△INS/△PG其灵敏程度也不及FINS/FPG。
以上情况表明,评估β细胞功能时均需调整胰岛素敏感性的影响,若不如此,研究结果可能会出现偏差。FINS/FPG能区别不同血糖水平的IGT亚组之β细胞功能改变,表明空腹状态下的简单测定即可以大致了解β细胞功能状态,为大规模流行病学研究提供了便利。因多次血糖测定在流行病学研究中常较困难。应特别指出FINS/FPG也不宜在不调整胰岛素敏感性的情况下使用。因为这个比值既受β细胞功能的影响也受胰岛素抵抗的影响。当存在胰岛素抵抗时,若机体能分泌较多的胰岛素克服胰岛素抵抗,而血糖水平变化很小,“比值”会夸大β细胞功能。若不调整胰岛素抵抗的影响会产生IGT的β细胞功能优于NGT的错误结论。
表6 调整胰岛素敏感性后IGT各亚组间β细胞功能比较()
Tab 6
Comparison of β cell functions betweendifferent IGT subgroups after adjustment of insulin sensitivity ()β细胞功能 β cell functions | 组别 Groups | |||||
IGT1 | IGT2 | IGT3 | IGT4 | IGT5 | IGT6 | |
HBCI | 5.3348±0.0752 | 5.2563±0.0751 | 5.2305±0.0918 | 5.0186±0.1265* | 5.0350±0.1333 | 5.1091±0.1329 |
FINS/FPG | 1.2047±0.0298 | 1.1603±0.0297 | 1.1610±0.0390 | 1.0224±0.0528△ | 1.0385±0.0528* | 1.0726±0.0526* |
INS1/PG1 | 2.2504±0.0609 | 2.2207±0.0609 | 2.1472±0.0734 | 2.1373±0.1024 | 1.9999±0.1079* | 1.9640±0.1076△ |
△INS/△PG | 2.7265±0.1016 | 2.7576±0.1015 | 2.5919±0.1225 | 2.5830±0.1709 | 2.4470±0.1801 | 2.3986±0.1796* |
INS1/FINS | 1.7316±0.0607 | 1.7369±0.0607 | 1.6973±0.7321 | 1.8042±0.1021 | 1.7079±0.1076 | 1.6523±0.1073 |
INS2/FINS | 1.7103±0.0675 | 1.6542±0.0675 | 1.8625±0.0814△ | 1.8193±0.1136 | 1.7470±0.1197 | 1.8345±0.1194 |
作为评估β细胞功能的HBCI实为从FINS/FPG演变而来,且形式复杂,并未显示任何优点。
参 考 文 献
1 Pan XR, Li GW, Hu YH, et al. Effects of diet and exercise inpreventing NIDDM in people with impaired glucose tolerance. Diabetes Care, 1997,20:537.
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3 Matthews DR, Hosker JP, Rudenski AS, et al. Homeostasis model assessment: insulinresistance and β-cell function from fasting plasma glucose and insulin concentrations inman. Diabetologia, 1985,28:412.
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5 Haffner SM, Gonzalez C, Miettinen H, et al. A prospective analysis of the HOMA model.The Mexico City Diabetes Study. Diabetes Care, 1996,10:1138.
6 Mbanya JCN, Thomas TH, Wilknoson, et al. Hypertension and hyperinsulinemia: a relationin diabetes but not in essential hypertension. Lancet, 1988,1:733.
7 Pollare T, Lithell H, Berne C. Insulin resistance is a characteristic feature ofprimary hypertnesion independent of obesity. Metabolism, 1990,39:167.
8 刚勇,潘孝仁,李光伟,等. 糖耐量低者胰岛素分泌功能的分析.中华内分泌代谢杂志,1989,5:173.
(收稿:1997-05-22 修回:1997-12-23)
, 百拇医药