成人血漿膽酸濃度可幫助評估胰島素敏感性

貝特朗

背景介紹

正常人膽汁中的膽汁酸（BAs）包括膽酸(CA)、脫氧膽酸(DCA)、鵝去氧膽酸(CDCA)和石膽酸（LCA）。膽汁酸及其受體被發(fā)現具有調控糖代謝的新功能。FXR（法尼酯衍生物X受體）是一種核受體，控制著BA和脂質的代謝。一些研究強調，法尼酯衍生物X受體在代謝動態(tài)平衡中起著重要的作用。例如，法尼酯衍生物X受體缺陷小鼠表現胰島素抵抗；使用人工合成的法尼酯衍生物X受體激動劑治療ob/ob和db/db糖尿病小鼠，結果顯示血糖水平和胰島素敏感性都獲得改善。然而，相矛盾的是，在遺傳性肥胖的背景下，法尼酯衍生物X受體缺陷反而可以改善糖代謝和降低體重。

此外，在小鼠模型，膽酸增加膳食攝入時的能量消耗，防止高脂飲食引起的肥胖和胰島素抵抗。膽酸可以作為信號分子與G蛋白偶聯的受體TGR5（位于棕色脂肪細胞表面）結合，促使胞內環(huán)腺苷酸（cAMP）水平增加，進而使脫碘酶－2的表達上調。脫碘酶－2具有催化甲狀腺激素的前體甲狀腺素（T4）生成三碘原腺氨酸（T3），進而促進脂肪組織的代謝。人類的TGR5可由幾種膽汁酸來激活，其中最有力的天然激動劑是石膽酸和脫氧膽酸。

表1 受試者基線特征

本研究的目的是，確定血漿BA濃度是否和胰島素敏感性具有相關性，采用的評估方法是穩(wěn)態(tài)評估模型（HOMA- IR）和高胰島素-正常葡萄糖鉗夾試驗，受試者包括健康受試者、2型糖尿病（T2D）患者和非糖尿病腹部肥胖患者。

研究方法

受試者

參與這項研究的受試者基線特征見表1。在為期4周的試驗過程中，健康受試者和腹部肥胖受試者都沒有服用任何藥物。2型糖尿病患者僅僅采取膳食干預，降糖藥物停止使用，但降血脂藥繼續(xù)服用。在研究前3天，受試者被要求統(tǒng)一攝入標準的等熱量飲食，保持正常的活動。

表2 血漿膽汁酸濃度和參數間的簡單線性回歸分析

研究設計

空腹血糖和胰島素水平的檢測，采用葡萄糖氧化酶法和放射免疫法。糖化血紅蛋白的測定，采用離子交換HPLC法。血漿膽酸、鵝去氧膽酸和脫氧膽酸的濃度，采用的是氣相色譜-質譜法。胰島素敏感性評估，采用高胰島素-正常葡萄糖鉗夾試驗，在該過程中（本研究共有2個中心），葡萄糖輸注率（GIR），Center1每分鐘為40mU/m2；Center2每分鐘為75mU/m2。能量消耗在整個試驗的30分鐘內連續(xù)測量，采用的是開放式間接測熱法，檢測時受試者仰臥。在30分鐘內，平均氣體交換記錄被用于計算基礎代謝率。

統(tǒng)計分析

連續(xù)變量的變化值使用平均值和標準差表示，分類變量的變化值使用計數或百分比表示。3組間的臨床參數比較，采用方差分析（ANOVA）或Kruskal-Wallis檢驗。如果方差分析結果顯示組間有顯著性差異，那么采用Tukey檢驗比較這兩組的臨床參數。分類變量的比較采用卡方檢驗。血漿膽汁酸的濃度和代謝參數之間的相關性評估，采用簡單和多元線性回歸分析。所有參數都采用多元線性回歸分析。血漿膽汁酸濃度和GIR的相關性評估，采用Spearman 秩相關系數（是一個非參數的度量兩個變量之間的統(tǒng)計相關性的指標）。P≤0.05被認為有統(tǒng)計學意義。

結果

血漿膽汁酸濃度和葡萄糖代謝平衡

和健康對照組相比，腹部肥胖和2型糖尿病組的血漿總膽汁酸濃度較高，但是差異達到統(tǒng)計學意義只是在腹部肥胖組和健康對照組的比較（見表1）。和健康對照組相比，2型糖尿病組的血漿脫氧膽酸顯著較高；和健康對照組相比，腹部肥胖組的血漿膽酸濃度顯著增加。

簡單線性回歸分析（表2）顯示，血漿膽汁酸濃度與胰島素敏感性呈負相關。事實上，血漿脫氧膽酸、鵝去氧膽酸和膽酸濃度，與空腹血漿胰島素水平和HOMA-IR呈正相關。為了進一步評估胰島素敏感性，我們在高胰島素-正常葡萄糖鉗夾試驗期間測量了GIR。更重要的是，GIR與血漿鵝去氧膽酸濃度（Center1，R=-0.36，P=0.05；Center2， R=-0.44，P=0.03 ）、血漿膽酸濃度（Center1，R=-0.38，P=0.04；Center2，R=-0.65，P=0.001）呈負相關，然而，GIR與血漿脫氧膽酸濃度呈負相關，但是并沒有達到統(tǒng)計學意

義（Center1，R=-0.30，P=0.10；Center2，R=-0.35，P=0.08）（圖1A-B）。血漿脫氧膽酸濃度和空腹血糖水平之間呈正相關，除此之外，血漿膽汁酸濃度和血糖水平之間沒有明確的相關性（見表2）。

圖1 血漿膽汁酸濃度和胰島素敏感性的關系

表3 血漿膽汁酸濃度和參數間的多元線性回歸分析

進一步評估血漿膽汁酸濃度和胰島素敏感性之間相關性的強度，采用多元回歸分析（見表3）。經調整鵝去氧膽酸（β=0.116，P=0.01）、膽酸（β=0.045，P=0.01）、脫氧膽酸（β=0.062，P=0.007）后，血漿膽汁酸濃度與HOMA-IR呈顯著正相關關系仍然存在。相比之下，血漿膽汁酸濃度，和空腹血糖水平以及糖化血紅蛋白的相關性不明顯。

血漿膽汁酸濃度和能量代謝平衡

基礎代謝率（BMR），和血漿鵝去氧膽酸濃度以及血漿膽酸濃度之間呈弱正相關（見表2）。然而，多元回歸分析發(fā)現，血漿膽汁酸濃度和基礎代謝率之間的獨立相關性不顯著（見表3）。雖然，簡單線性回歸分析發(fā)現，血漿脫氧膽酸濃度和血漿鵝去氧膽酸濃度，和BMI之間存在一個顯著的正相關關系，但是，進一步進行多元線性回歸分析發(fā)現，BMI和血漿膽汁酸濃度之間的相關性不顯著。

討論

膽汁酸具有類似于清潔劑的作用，除此之外，膽汁酸還涉及調節(jié)廣泛的代謝途徑作用，包括脂代謝和糖代謝。這些結果主要基于動物實驗，臨床上人類膽汁酸對代謝動態(tài)平衡的影響也已確定。

我們的研究結果表明，血漿鵝去氧膽酸、膽酸和脫氧膽酸濃度，和胰島素敏感性呈負相關，這種關系在研究各組中都存在，包括健康對照組、腹部肥胖組和T2D患者組。相反，血漿膽汁酸濃度和血糖水平的相關性并不顯著。重要的是，經多變量分析，HOMA－IR和血漿膽汁酸濃度仍呈正相關。我們還發(fā)現，胰島素敏感性，和血漿鵝去氧膽酸以及膽酸濃度存在反比關系。

我們獲得的數據仍然支持這個觀點，即，血漿膽汁酸濃度和法尼酯衍生物X受體（FXR）對胰島素抵抗有影響。FXR缺陷小鼠表現偏高的血漿膽汁酸濃度，顯示外周組織對胰島素的敏感性下降。相反，使用合成的FXR激動劑治療嚙齒類動物和非酒精性脂肪肝患者，胰島素敏感性可獲得改善。以往的研究表明，在人類，膽汁酸池（正常情況下，人體膽汁酸的總量保持一個比較穩(wěn)定的狀態(tài)，稱膽汁酸池）的大小和糖代謝具有相關性。一項涉及6名印第安人T2D患者的研究結果顯示，高血糖狀態(tài)可導致膽汁酸池擴大，經胰島素治療后減小。與之有矛盾之處的另一項研究（涉及14名T2D患者），其結果顯示，胰島素治療后膽汁酸池的大小保持不變。最近，一項設計良好的研究結果顯示，T2D患者的脫氧膽酸池大小絕對擴大，而總膽汁酸池大小沒有顯著變化。正如本研究結果所顯示，和對照組相比，T2D患者組的血漿脫氧膽酸濃度顯著增加。一項降脂試驗結果顯示，膽汁酸螯合劑類（干擾膽汁酸肝腸循環(huán)）可降低血糖和糖化血紅蛋白水平。然而，有研究顯示，在T2D患者，鹽酸考來維侖（colesevelam）治療后，膽汁酸代謝的變化，和糖代謝的變化關系并不顯著。相比之下，一項針對健康和糖尿病前期受試者的研究結果發(fā)現，血漿膽汁酸濃度和胰島素敏感性之間具有相關性。因此，需要進一步進行涉及使用FXR或TGR5激動劑的研究，以確定人類膽汁酸對胰島素敏感性的影響。

在小鼠實驗，血漿膽汁酸通過棕色脂肪組織的TGR5（膽鹽膜受體）信號級聯放大反應來增加能量消耗。認為在人類骨骼肌細胞也存在此途徑，但是最近其臨床可用性受到質疑。在本研究中，我們發(fā)現，血漿鵝去氧膽酸和膽酸濃度，和能量消耗之間有一個輕微的正相關關系。相比之下，血漿脫氧膽酸濃度，TGR5最好的配體之一，和BMR的相關性并不顯著。此外，經多元線性回歸分析發(fā)現，血漿膽汁酸濃度和能量消耗之間的相關性不顯著。我們研究的一個局限性在于，沒有分析血漿膽汁酸的所有組成成分。因此，我們不能排除一些低豐度的血漿膽汁酸組成成分（如，LCA），可能會影響胰島素敏感性或能量消耗。

綜上所述，我們發(fā)現，血漿鵝去氧膽酸和膽酸濃度，和胰島素抵抗相關；另外，血漿脫氧膽酸濃度和胰島素抵抗也有輕微的相關性。就膽汁酸對糖代謝的影響而言，這些數據仍然需要進一步確認。