血清MMP2/TIMP2 比值與老年2 型糖尿病患者并發AS 的相關性分析

田小波 梁振花 蔡天聰

2 型糖尿病（type 2 diabetes mellitus， T2DM）是一種慢性代謝性疾病，以高血糖、胰島素分泌相對不足和胰島素抵抗為特征，是各類心腦血管疾病的獨立危險因素［1］。以動脈粥樣硬化為主要病理特征的大血管病變是T2DM 患者的常見慢性并發癥之一，也是這類患者發生心臟疾病、腦卒中的生理病理基礎，并是患者致死、致殘的主要原因［2-4］。主動脈硬化（aortic stiffness，AS）是動脈粥樣硬化的早期階段，一般缺乏特異性臨床表現，通常以頸動脈-股動脈脈搏波傳導速度（carotid femoral pulse wave velocity，cfPWV）＞10 m/s 作為診斷AS 的金標準［3］。雖然cfPWV 檢測是篩查AS 的無創方法，但在基層醫院尚未完成普及。雖然T2DM 患者并發AS 的確切機制尚未完全闡明，但有研究認為動脈壁細胞外基質的彈性蛋白-膠原蛋白比例失衡可能在AS的發生和發展過程中發揮至關重要的作用［5-6］。既往研究表明，基質金屬蛋白酶-2（matrix metalloproteinase-2，MMP2）和金屬蛋白酶組織抑制因子-2（tissue inhibitor of metalloproteinase-2，TIMP2）是參與細胞外基質代謝的最重要的酶系統之一，并且MMP2/ TIMP2 比值可以反映彈性蛋白-膠原蛋白比例失衡，被認為是診斷成人腹股溝疝和急性肺損傷的有效指標［7-8］。但有關MMP2/ TIMP2 比值與T2DM 患者并發AS 相關性的報道鮮少見。故本研究旨在觀察新診斷的老年T2DM 患者血清MMP2、TIMP2 水平及MMP2/TIMP2 比值的變化，并分析這些指標與AS 的關系，以期為AS 的早期防治提供理論依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2022 年1 月至2023 年4 月在萬寧市人民醫院初次診斷為T2DM 的老年患者180 例作為研究對象（觀察組），其中男性106 例，女性74 例，年齡65～83 歲，平均（73.09±5.50）歲。納入標準：①年齡≥65 歲；②T2DM 診斷符合《中國2 型糖尿病防治指南（2017 年版））》中的診斷標準［1］，且首次診斷為T2DM；③臨床資料完整。排除標準：①T2DM 外其他類型血糖異常疾病或伴有其他內分泌疾病；②伴有T2DM急性并發癥；③伴有急慢性心腦血管性疾病；④伴有急慢性感染者；⑤伴有慢性器官衰竭、血液病、惡性腫瘤等疾病終末期患者。根據cfPWV 水平將老年T2DM 患者分為AS 組（cfPWV＞10 m/s）69 例和非AS 組（cf-PWV≤10 m/s）111 例［9］。另采用傾向性評分法以年齡、性別為匹配因素按照2∶1 比例選取同時期來院體檢健康者90 例為對照組，其中男性48 例，女性42 例，年齡65～83 歲，平均（72.96±3.95）歲。觀察組與對照組性別（χ2=0.756，P=0.385）和年齡（t=-0.205，P=0.838）比較，差異均無統計學意義，具有可比性。本研究經醫院倫理委員會批準（倫理編號：SL-2022-002）；并獲得每位參與者的書面知情同意。

1.2 方法

1.2.1 資料收集 收集所有患者的性別、年齡、身高和體質量并計算身體質量指數（body mass index，BMI）、吸煙和飲酒情況、高血壓史等一般資料；所有患者入院后次日晨，健康體檢者于體檢當日早晨，分別抽取外周靜脈血5 mL，采用全自動生化分析儀（雅培公司MLD2016L002，型號：C16000D）檢測空腹血糖（fasting blood glucose，FPG）、三酰甘油（triacylglycerol，TG）、總膽固醇（total cholesterol，TC）、高密度脂蛋白膽固醇（high-density lipoprotein cholesterol，HDL-C）、低密度脂蛋白膽固醇（low-density lipoprotein cholesterol，LDL-C）和血肌酐（serum creatinine，Scr）；采用糖化血紅蛋白測試儀（美國伯樂bio-rad 公司，型號：variant II）檢測糖化血紅蛋白（glycosylated hemoglobin A1c，HbA1c）；采用全自動電化學發光免疫分析儀（羅氏公司，型號：Cobase601）檢測空腹胰島素（fasting insulin，FINS）；并計算估算的腎小球濾過率（estimated glomerular filtration rate，eGFR）和穩態模型胰島素抵抗指數（homeostasis model insulin resistance index，HOMA-IR）；采用酶聯免疫吸附試驗（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）方法及市售ELISA 試劑盒（上海信裕生物科技有限公司）檢測血清MMP2、TIMP2 水平，并計算MMP2/TIMP2 比值。

1.2.2 cfPWV 檢測與分組 采用全自動動脈硬化檢測儀（成都柏威斯科技有限公司生產的歐姆龍，型號AS-2000）檢測cfPWV。受試者在安靜且室溫在25℃左右的檢查室中休息至少10 min 后，取仰臥位，將探頭固定于右側肢體頸、股動脈搏動最強部位連續記錄脈搏波，重復測量2 次，取平均值。

1.3 觀察指標 ①比較各組的一般資料、eGFR、HOMA-IR 以及血清TC、LDL-C、HDL-C、TG、MMP2、TIMP2 水平和MMP2/TIMP2 比值的差異；②分析老年T2DM 患者cfPWV 與各臨床指標的相關性；③分析老年T2DM 患者并發AS 的影響因素；④分析和比較MMP2/TIMP2 比值與多指標聯合檢測對老年T2DM 患者并發AS 的診斷價值。

1.4 統計學方法 采用SPSS 26.0 統計學軟件對數據進行分析。符合正態分布的計量資料以表示，多組間均數比較采用單因素方差分析，組間多重比較采用LSD-t檢驗；非正態分布的計量資料以M（P25，P75）表示，多組間比較采用非參數Kruskal-WallisH檢驗。計數資料以頻數及百分比表示，組間比較采用χ2檢驗。采用Spearman 相關分析法探討相關性。采用二分類logistic 回歸模型分析老年T2DM 患者并發AS 的影響因素。繪制受試者操作特征（receiver operating characteristic curve，ROC）曲線分析和比較MMP2/TIMP2 比值與多指標聯合檢測對老年T2DM 患者并發AS 的診斷價值。以P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 3 組受試者臨床資料比較 非AS 組HOMA-IR、血清TG、MMP2 水平及MMP2/TIMP2 比值高于對照組，血清TIMP2 水平低于對照組，差異均有統計學意義（P＜0.05）。AS 組年齡、合并高血壓比例高于非AS組，差異均有統計學意義（P＜0.05）。AS 組HOMAIR、血清TG、MMP2 水平及MMP2/TIMP2 比值高于對照組和非AS 組，血清TIMP2 水平低于對照組和非AS組，差異均有統計學意義（P＜0.05）。見表 1。

2.2 cfPWV 與各臨床指標的相關性分析 經Spearman 相關分析，非AS 組患者的cfPWV 與HOMA-IR 、TC、LDL-C、MMP2、MMP2/TIMP2 比值呈正相關（P＜0.05），與TIMP2 呈負相關（P＜0.01）；AS 組患者cf-PWV 與MMP2、MMP2/TIMP2 比值呈正相關（P＜0.01），與TIMP2 呈負相關（P＜0.01）。見表2。

表1 各組受試者臨床資料比較

表2 非AS組和AS組患者 cfPWV與各臨床指標的相關性分析

2.3 老年T2DM 患者并發主動脈硬化的影響因素分析 以是否并發AS 為因變量（賦值：否＝0，是＝1），以非AS 組與AS 組間比較P＜0.05 的指標，包括年齡（實測值）、高血壓病（賦值：否＝0，是＝1）、HOMA-IR（實測值）、TG（實測值）、MMP2（實測值）、TIMP2（實測值）、MMP2/TIMP2 比值（實測值）為自變量，進行多因素logistic 回歸分析，結果顯示年齡增長、高血壓病、MMP2/TIMP2 比值升高為老年T2DM 患者并發AS 的危險因素（P＜0.05）。見表3。在logistic 回歸分析界面，根據前述分析結果，將“年齡、高血壓病、MMP2/TIMP2 比值”選入“Covariates”選項，再將“AS”選入“Dependent”選項，運行程序后即可完成預測模型的建立，并得到該模型下的常數項和各協變量的系數，據此建立的回歸方程為Logit （P） =-10.997+0.088×年齡+1.297×高血壓+1.154×MMP2/TIMP2 比值。同時，該模型Hosmer-Lemeshow 擬合優度檢驗結果為：χ2=12.158，P=0.144。

表3 老年T2DM患者并發AS影響因素的多因素logistic 分析

2.4 MMP2/TIMP2 比值及多指標聯合檢測對老年T2DM 患者并發AS 的診斷價值 以老年T2DM 患者是否并發AS 作為因變量（否=0，是=1），對MMP2/TIMP2比值以及多因素分析結果中具有統計學意義的各項指標的聯合檢測進行ROC 曲線分析。ROC 曲線分析結果顯示，MMP2/TIMP2 比值及多指標聯合檢測診斷老年T2DM 患者并發AS 的曲線下面積分別為0.850（95%CI：0.789～0.899，P＜0.01）和0.886（95%CI：0.831～0.929，P＜0.01），靈敏度分別為73.91% 和82.61%，特異度分別為89.19% 和82.88%，約登指數分別為0.631 和0.655。多指標聯合檢測的診斷效能明顯大于MMP2/TIMP2 比值，差異具有統計學意義（Z=2.233，P=0.026）。以約登指數（靈敏度+特異度-1）最大的點為最佳截斷值，確定MMP2/TIMP2 比值診斷老年T2DM 患者并發AS 的截斷值為3.23。見圖1。

圖1 MMP2/TIMP2 比值及多指標聯合檢測診斷老年T2DM患者并發AS的ROC曲線

3 討論

AS 是一種以動脈內斑塊形成的退行性改變以及血管彈性顯著降低為特征的病理生理過程，反映著亞臨床血管損傷和未來發生心血管疾病風險［10］。研究發現，T2DM 患者AS 患病率明顯高于普通人群，并導致T2DM 的微血管和大血管慢性并發癥的發病風險明顯增加，成為這些患者晚期死亡的主要原因之一［10-11］。本研究結果顯示，老年T2DM 患者AS 的患病率為38.33%（69/180），此與Tseng 等［3］和Su 等［12］的研究中分別觀察到的患病率38.5%和39.4%相似。因此，老年T2DM 患者具有較高的AS 發病率，需引起臨床關注，早期評估AS 發生風險，并給予個體化防治措施，對改善此類患者的預后具有積極意義。但AS 通常無明顯臨床癥狀，僅表現為cfPWV 增快，導致容易被忽視，因此尋找可靠的血清生物標志物可能會更好地早期診斷AS。

MMP2 是一種依賴鋅離子、鈣離子等金屬離子的蛋白水解酶，以細胞外基質成分作為水解底物，參與細胞外基質的正常轉化、細胞遷移和增殖、組織重塑和修復等生理過程［13-14］。TIMP2 是MMP2 的特異性抑制劑，以1∶1 的比例形成MMP2-TIMP2 復合物，阻斷MMP2 與細胞外基質底物的結合，有效抑制MMP2 的活性，從而調控細胞外基質的合成和降解［15］。正常情況下，動脈血管壁中MMP2/TIMP2 的比例與細胞外基質的合成和降解處于動態平衡狀態。一旦這種平衡被打破，就可能導致細胞外基質降解增加，從而導致動脈血管正常組織結構的破壞和血管損傷［16］。故推測血清MMP2/TIMP2 比值可能與老年T2DM 患者并發AS有關。

本研究結果顯示，與對照組相比，老年T2DM 患者血清MMP2 水平、MMP2/TIMP2 比值明顯升高，血清TIMP2 水平明顯下降，提示MMP2、TIMP2 在血清中表達失衡參與了T2DM 發生的病理生理過程。Kostov等［17］研究發現，T2DM 患者血清MMP2 水平較健康受試者明顯升高，而血清TIMP2 水平明顯降低，并且與血清HbA1c 水平呈顯著正相關或負相關，此與本研究結果類似，也提示高血糖誘導的低度炎癥可能是血清MMP2、TIMP2 表達異常的原因。同時本研究結果發現，AS 組血清MMP2 水平及MMP2/TIMP2 比值高于非AS 組，血清TIMP2 水平低于非AS 組，并且AS 組cf-PWV 與MMP2、TIMP2 及MMP2/TIMP2 比值的相關性高于非AS 組，提示血清MMP2、TIMP2 表達異常可能與老年T2DM 患者并發AS 有一定關系。此外，logistic回歸分析結果也顯示，經校正其他影響因素后，MMP2/TIMP2 比值升高是老年T2DM 患者并發AS 的獨立危險因素，進一步說明了血清MMP2、TIMP2 表達失衡可能在老年T2DM 患者并發AS 中發揮了重要作用。這與Khanafer 等［18］的研究結果基本一致，該研究發現MMP2/TIMP2 比值升高與升主動脈瘤患者主動脈壁的彈性下降有關。另有研究顯示，MMP2/TIMP2 比值升高是慢性腎臟病患者發生動脈粥樣硬化的獨立預測因子［16］。高MMP2/TIMP2 比值與老年T2DM 患者并發AS 相關的機制尚不清楚，推測可能與以下幾方面有關：首先，血清MMP2 水平升高不僅導致主動脈壁組織中細胞外基質的膠原蛋白過度降解，還可誘發同族其他類型MMP 激活，發生連鎖放大效應，造成細胞外基質中膠原排序被打亂，并加速血管內平滑肌的增生和遷移，從而促進AS 發生［19］；其次，血清TIMP2 水平降低，導致抑制MMP2 活性和阻止細胞外基質中膠原蛋白降解的作用減弱，造成主動脈壁組織中細胞外基質的降解與重構平衡被破壞，使得主動脈壁難以提供足夠彈性［20-21］；此外，較高的血清MMP2 水平及較低的血清TIMP2 水平，即MMP2/TIMP2 比值異常升高，比單一血清MMP2 水平升高或血清TIMP2 水平降低更能反映膠原蛋白代謝紊亂程度，從而導致更高的AS 發生風險［18］。

鑒于MMP2/TIMP2 比值與老年T2DM 患者并發AS 密切相關，故本研究通過繪制ROC 曲線進一步分析MMP2/TIMP2 比值及基于logistic 回歸模型多因素分析結果的多指標聯合檢測對老年T2DM 患者并發AS 的診斷價值。結果顯示，MMP2/TIMP2 比值及多指標聯合檢測診斷老年T2DM 患者并發AS 的曲線下面積分別為0.850 和0.886，靈敏度分別為73.91% 和82.61%，特異度分別為89.19% 和82.88%，并且多指標聯合檢測診斷效能高于MMP2/TIMP2 比值。本次研究提示，基于MMP2/TIMP2 比值的多指標聯合檢測可為老年T2DM 患者AS 的評估提供更為客觀有效工具，有助于臨床醫師早期識別高危人群以進行個體化干預，從而最終達到降低AS 發生率的目的。

綜上所述，老年T2DM 患者血清MMP2、TIMP2 表達異常，MMP2/TIMP2 比值升高是老年T2DM 患者并發AS 的獨立危險因素，并且基于MMP2/TIMP2 比值的多指標聯合檢測對老年T2DM 患者并發AS 具有較高的輔助診斷價值。但本研究尚存在一些局限性：首先，本研究為單中心小樣本研究，結果的推廣尚需外部驗證；其次，本研究是橫斷面設計，因此不能明確MMP2/TIMP2 比值與老年T2DM 患者并發AS 之間的因果關系；此外，可能存在本研究中未評估的其他混雜因素。因此，MMP2/TIMP2 比值與老年T2DM 患者并發AS 的關系有待后期多中心、大樣本的前瞻性研究進一步證實。