血清和尿液1,5-AG在糖尿病诊断中的应用

作者:周春雷 王琳 穆红 2022-04-27
作者单位:天津市第一中心医院检验科

周春雷,医学博士、副主任技师。现任天津市第一中心医院检验科生化组负责人,兼任中国医师协会检验医师分会青年委员、中国医学装备协会现场快速检测POCT装备技术分会青年委员、中国医疗器械行业协会医用质谱创新发展分会委员、天津市医学会检验分会青年委员、天津市医师协会检验医师分会委员、天津市预防医学会卫生检验分会委员。主要从事临床化学和分子生物学研究,主持和参与课题9项,发表SCI论文6篇,参编专著1本。


穆红,主任技师、硕士研究生导师、兼职教授。现任天津市第一中心医院检验科主任及教研室主任,兼任中华医学会检验分会全国委员、中国医院协会临床检验专业委员会全国委员、天津市临床检验质量控制中心副主任委员、天津市临床检验中心副主任、天津医学会检验分会副主任委员、天津市医师协会检验医师分会副会长等职务。ISO15189医学实验室评审员,天津市五一劳动奖章获得者,同时一中心检验科为国家临床重点专科。多年来共主持参与完成课题24项,2项课题获得局级科技成果二等奖,2项课题获得局级科技成果三等奖。完成填补天津市医药卫生空白新技术项目5项,发表学术论文40余篇,参编专业书籍3本。



【摘要】目的 探讨血清和尿液1,5-AG在糖尿病诊断中的应用价值,观察尿液1,5-AG是否可以作为糖尿病诊断的参考指标。方法 招募糖尿病患者82例、健康对照人员33例,空腹采集静脉血收集血清,同时收集晨尿标本。采用吡喃糖氧化酶法检测血清和尿液中的1,5-AG,分析1,5-AG与糖尿病的相关性。结果 糖尿病患者血清1,5-AG水平显著低于健康对照人群(P<0.01),晨尿1,5-AG水平显著高于健康对照人群(P<0.01)。血清1,5-AG与晨尿1,5-AG呈显著负相关,血清1,5-AG与尿糖呈显著负相关,晨尿1,5-AG与尿糖呈显著正相关,统计学分析均得到P<0.01。ROC分析发现,血清1,5-AG曲线下面积为0.995,晨尿1,5-AG曲线下面积为0.817,若以血清1,5-AG与尿液1,5-AG比值(S/U1,5-AG)作为分析对象,则曲线下面积为0.998。结论 血清1,5-AG对于糖尿病的诊断具有较高诊断效能,尿液1,5-AG诊断效能低于血清1,5-AG,但可以作为一种无创的方法用于糖尿病的辅助诊断和疗效观察。


【关键词】1,5-AG;糖尿病;血清;晨尿


近30年以来,我国糖尿病患病率显著增加。2015-2017年中华医学会内分泌学分会的调查结果显示,我国18岁及以上人群糖尿病患病率为11.2%[1]。糖尿病的预防、诊断和治疗主要依赖糖代谢相关指标的检测,包括空腹血糖(Fasting blood glucose,FBG)、糖化血红蛋白HbA1c和糖化白蛋白(glycated albumin,GA)等。HbA1c可以反映近2~3个月的血糖平均水平,特异性较高但灵敏性较低,无法反映短期内血糖波动的情况,而血糖波动与糖尿病大血管病变、微血管病变及周围神经并发症密切相关[2-12]。GA可以反映2~3周的平均血糖水平,对短期内血糖变化比较敏感,但某些疾病如肾病综合征、肝硬化等可影响GA检测的可靠性[1]。1,5-脱水葡萄糖醇(1,5-anhydroglucitol,1,5-AG),又称1,5-脱水山梨醇,是人体内主要的多元醇糖物质之一,主要来源于食物,人体几乎不合成。在正常情况下1,5-AG经过肾小球滤过,并在肾小管中被选择性转运蛋白钠葡萄糖协同转运蛋白-4(sodium glucose cotransporter-4,SGLT-4)主动重吸收,且很难在体内代谢,因此能够维持体内浓度的稳定[13, 14]。当血糖水平高于肾葡萄糖阈时,1,5-AG在肾脏的重吸收被葡萄糖竞争性抑制,从而导致血清1,5-AG水平下降[15, 16]。检测血清1,5-AG能够反映近1~2周内的平均血糖水平,对于近期血糖波动更为敏感,可作为辅助的血糖监测指标用于糖尿病筛查及指导治疗方案的调整[1]。2003年,美国FDA批准将1,5-AG作为短期血糖检测的指标,而我国1,5-AG的临床应用并不普遍,以天津地区为例,不但无医疗机构开展此项目,而且无收费标准。本研究旨在观察血清1,5-AG对于糖尿病的诊断价值,以及尿液1,5-AG是否与尿糖一样可以作为糖尿病诊断的参考指标,为该项目的临床应用提供参考。


一、研究对象与方法


1. 一般资料:招募2022年2月至3月天津市第一中心医院收治的糖尿病患者82例。入组条件:符合《中国2型糖尿病防治指南(2020)版》诊断标准:典型糖尿病症状加上随机血糖≥11.1mmol/L,或加上空腹血糖≥7.0mmol/L,或加上OGTT 2h血糖≥11.1mmol/L,或加上HbA1c≥6.5%[1]。排除标准:(1)恶性肿瘤患者,(2)慢性肾病(Chronic kidney disease,CKD)4-5期患者,(3)器官移植患者,(4)自身免疫性疾病患者。其中男性58例,女性24例,平均年龄57.9±12.0岁。同时招募健康查体人员33例,排除糖尿病、恶性肿瘤、肾功能不全、自身免疫病,其中男性24例,女性9例,平均年龄51.8±12.8岁。各组一般资料比较,差异无统计学意义(P>0.05)。收集各入组人员空腹采血血清500μL,尿液标本500μL,置于-80℃冻存备用。


2. 1,5-AG检测方法:样本收集完成后集中上机检测。1,5-AG检测试剂盒购自北京九强生物技术股份有限公司,检测原理为吡喃糖氧化酶联合Trinder反应。检测校准品与质控品均为九强公司配套产品,检测仪器为罗氏Cobas 701。

3. 统计学分析方法:采用SPSS16.0统计软件进行分析。经Shapiro-Wilk正态性检验发现,除了健康对照组血清1,5-AG符合正态分布外,糖尿病患者血清、尿液和健康对照组尿液1,5-AG均不符合正态分布。因此,本文1,5-AG数据以中位数和四分位数[M(P25,P75)]表示,各组间比较采用独立样本Mann-Whitney U检验,相关性分析采用Spearman相关分析,P<0.05视为差异有统计学意义。


二、研究结果


1. 两组间血清和尿液1,5-AG的对比:糖尿病患者血清1,5-AG水平为[7.20(0.35,18.20)]μg/mL,明显低于健康对照组的[173.60 (136.20,236.00)]μg/mL,P<0.01(图1A)。由于糖尿病患者体内1,5-AG大量从肾脏排出,因此晨尿1,5-AG显著高于健康对照组,[210.70(91.60,2326.95)]μg/mL vs[64.80(37.95,111.80)]μg/mL(P<0.01),如图1B所示。


注:A:糖尿病患者和健康对照组血清1,5-AG水平对比,B:糖尿病患者和健康对照组晨尿1,5-AG水平对比。**:P<0.01。


2. 血清和尿液1,5-AG与尿糖水平的相关性分析:糖尿病患者血清1,5-AG降低、尿液1,5-AG升高的机制就在于肾脏对葡萄糖的重吸收增强、对1,5-AG的重吸收减弱。因此我们推断,若肾功能受损不严重的情况下,尿糖水平与血清、尿液1,5-AG水平具有一定相关性。研究发现,血清1,5-AG与晨尿1,5-AG呈显著负相关,血清1,5-AG与尿糖呈显著负相关,晨尿1,5-AG与尿糖呈显著正相关,P<0.01,如表1所示。




3. ROC分析:利用ROC曲线分析结果表明,本实验中血清1,5-AG曲线下面积为0.995,当界值取42.4μg/mL时灵敏度为100%,特异度为95.1%,显示出较高的诊断效能(图2A)。鉴于本实验入组病例数和健康对照人数较少,不排除存在一定的抽样误差,需进一步扩大样本量进行验证。晨尿1,5-AG曲线下面积为0.817,当界值取133.00μg/mL时灵敏度为73.2%,特异度为78.8%(图2B)。若以血清1,5-AG与尿液1,5-AG比值(S/U1,5-AG)作为分析对象,则曲线下面积为0.998,当界值取0.37时,灵敏度为100%,特异度为97.6%,诊断效能略高于血清1,5-AG(图2C)。


注:A:血清1,5-AG的ROC曲线,B:晨尿1,5-AG的ROC曲线,C:血清1,5-AG与尿液1,5-AG比值的ROC曲线。


三、分析与讨论


目前,HbA1c、糖化白蛋白和果糖胺均可用于评估血糖控制效果,其中HbA1c作为血糖控制的金标准已广泛应用与临床。HbA1c能够反映长期血糖控制的效果,但对于短期内血糖的改善或恶化的临床状态反应不敏感。有研究表明,当患者糖化血红蛋白小于8%时,1,5-AG表现出更广泛的检测范围,表明1,5-AG在较低HbA1c水平的患者评估中更为敏感[17]。本研究首先验证了血清和尿液1,5-AG在糖尿病患病人群中的变化,发现糖尿病患者血清1,5-AG显著降低,尿液1,5-AG显著升高。需要注意的是,严重肾功能损伤会影响1,5-AG水平。有研究表明,eGFR<30mL/min的4~5级CKD患者,血清1,5-AG水平明显受到eGFR的影响,而eGFR≥30mL/min时,血清1,5-AG与eGFR无明显相关性[18]。在本实验中,出于排除肾功能衰竭对实验的影响,没有纳入4~5级的CKD患者。这也提示我们在1,5-AG的临床应用中应该考虑到肾功能的影响。

近年来,除血液之外其他体液的1,5-AG水平与糖尿病关系的研究也受到一定的关注,其中有代表性的是唾液1,5-AG水平的研究。《中国2型糖尿病防治指南(2020)版》中提到,唾液1,5-AG作为无创监测方法开始探索应用于糖尿病筛查。包玉倩等建立了基于液相色谱质谱联用的检测方法,并初步建立了20-69岁人群的参考范围[19]。此外,1975年Servo等人首先在脑脊液中发现了1,5-AG,并发现其在糖尿病患者中的水平降低[20]。尿液中1,5-AG水平的研究尚未见报道。本研究首次评估了晨尿标本中1,5-AG水平与糖尿病的关系,发现糖尿病患者尿液1,5-AG显著升高,且与尿糖水平成正相关,表明尿液1,5-AG与尿糖一样可以作为糖尿病的辅助诊断指标。

日本学者研究表明,血清1,5-AG筛查糖尿病的切点为12-18mg/L,灵敏度和特异度约为75-85%[20],低于本研究的结果。由于糖尿病患者血清1,5-AG显著降低的同时,存在尿液1,5-AG的显著升高,因此说我们推测血清1,5-AG与尿液1,5-AG的比值(S/U1,5-AG)会放大诊断效能。实际检测结果表明,S/U1,5-AG的特异度和ROC曲线下面积与单纯血清1,5-AG相比有所提升,但效果并不明显。出现以上现象的原因可能是,本研究入组患者较少且大多症状比较典型,轻症糖尿病患者例数较少,因此单纯血清1,5-AG的诊断效能达到了很高的水平,曲线下面积达到0.995,造成S/U1,5-AG的提升作用并不明显。应该扩大样本量,纳入更多轻症糖尿病患者继续进行研究。


在本研究中我们发现,在新定标的基础上检测,会出现个别标本检测结果为负值的情况,估计是受到药物干扰所致。后期我们将重点研究出现负值的原因,期望对该试剂进行改进,以便于临床应用。


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