引用本文
刘俊峰, 鞠萍, 黄娟. 血清及尿中微量元素铬的水平与2型糖尿病肾病的相关性分析. 2014, 29(10): 1023-1027[LIU Junfeng, JU Ping, HUANG Juan.. Study on the correlation between the levels of serum and urine trace element of chromium with type 2 diabetic nephropathy. Labratory Medicine, 2014, 29(10): 1023-1027]  
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血清及尿中微量元素铬的水平与2型糖尿病肾病的相关性分析
刘俊峰, 鞠萍, 黄娟
黄石市第二医院检验科,湖北 黄石 435002

作者简介:刘俊峰,男,1971年生,学士,主任技师,主要从事内分泌及生化检验工作。

基金:黄石市科技局资助项目(黄科发农2009[1]);
摘要

目的

探讨血清微量元素铬(Cr)的水平与糖尿病肾病(DN)的相关性。

方法

采用磁性纳米材料(Fe3O4@ZrO2)磁固相萃取-火焰原子吸收光谱法测定30例2型糖尿病(T2DM)患者(T2DM组)、30例DN患者(DN组)及30名健康体检者(正常对照组)血清、尿液三价铬离子(Cr3+)及六价铬离子(Cr6+)水平。采用放射免疫法检测血清胰岛素(INS)和C肽,同时检测血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、空腹血糖(FBG)、糖化血红蛋白(HbA1c)、肌酐(SCr)、尿素氮(BUN)、半胱氨酸蛋白酶抑制剂C(Cys C)、微量白蛋白(mAlb)等生化指标。采用简化肾脏病膳食改善(MDRD)公式计算肾小球滤过率(eGFR)。

结果

DN组血清Cr3+明显低于T2DM组和正常对照组(P<0.01),而尿Cr3+明显高于T2DM组和正常对照组(P<0.01);DN组血清Cr6+明显高于正常对照组(P<0.01),但与T2DM组比较差异无统计学意义(P>0.05);T2DM组血清Cr3+水平明显低于正常对照组(P<0.01),而尿Cr3+和血清Cr6+水平高于正常对照组(P<0.01)。T2DM组和DN组血清Cr3+与eGFR呈正相关(r=0.088,P<0.05;r=0.146,P<0.01),与HbA1c、FBG、Cys C、SCr、mAlb呈负相关(T2DM组:r值分别为-0.098、-0.103、-0.154、-0.127、-0.355,P均<0.05;DN组:r值分别为-0.106、-0.107、-0.195、-0.150、-0.447,P均<0.05),与TC、TG、BUN不相关(T2DM组:r值分别为0.010、0.011、0.044,P均>0.05;DN组:r值分别为0.010、0.010、0.049,P均>0.05)。

结论

DN患者血清铬存在不同程度的降低,尿铬离子升高。微量元素铬的水平与T2DM患者肾功能损伤的发生有一定关系。

关键词: 铬; 微量元素; 糖尿病肾病; 相关性
中图分类号:Q581 文献标志码:A 文章编号:1673-8640(2014)10-1023-05
Study on the correlation between the levels of serum and urine trace element of chromium with type 2 diabetic nephropathy
LIU Junfeng, JU Ping, HUANG Juan.
Department of Clinical Laboratory, the Second Hospital of Huangshi, Hubei Huangshi 435002, China
Abstract

Objective

To investigate the levels of serum and urine trace element of chromium (Cr) and its correlation with diabetic nephropathy (DN).

Methods

The study enrolled 30 patients with type 2 diabetes mellitus (T2DM) (T2DM group), 30 patients with DN (DN group) and 30 healthy subjects (healthy control group). Serum and urine Cr3+ and Cr6+ levels were determined by magnetic nanoparticle (Fe3O4 @ZrO2) combining magnetic solid-phase extraction-flame atomic absorption spectrometry. Serum insulin (INS) and C peptide were detected by radioimmunoassay method. Serum total cholesterol(TC), triglyceride(TG), high-density lipoprotein cholesterol(HDL-C), low-density lipoprotein cholesterol(LDL-C), fasting blood glucose(FBG), glycosylated hemoglobin A1c (HbA1c), creatinine(SCr),urea nitrogen(BUN), cystatin C(Cys C) and microalbumin (mAlb) were detected. The estimated glomerular filtration rate (eGFR) was calculated by modification of diet in renal disease (MDRD).

Results

The level of serum Cr3+ in DN group was significantly lower than those in T2DM and healthy control group(P<0.01). However, urine Cr3+ level was significantly higher than those in T2DM and healthy control group(P<0.01). The level of serum Cr6+ in DN group was significantly higher than that in healthy control group (P<0.01), and there was no statistical significance with that in T2DM group (P>0.05). In T2DM group, serum Cr3+ level was lower than that in healthy control group (P<0.01), and urine Cr3+ and serum Cr6+ levels were higher than those in healthy control group (P<0.01). Between DN and T2DM groups, the level of serum Cr3+ had positive correlation with eGFR(r=0.088,P<0.05;r=0.146,P<0.01), and there were negative correlations with HbA1c, FBG, Cys C, SCr and mAlb(T2DM group:r=-0.098,-0.103,-0.154,-0.127 and -0.355,P<0.05; DN group:r=-0.106, -0.107, -0.195, -0.150 and -0.447,P<0.05). There was no correlation with TC, TG and BUN(T2DM group:r=0.010, 0.011 and 0.044,P>0.05; DN group:r=0.010, 0.010 and 0.049,P>0.05).

Conclusions

The level of serum Cr in DN group has varying degrees of reduction, but urine Cr increases. Trace element Cr has correlation with kidney injury in T2DM patients.

Keyword: Chromium; Trace element; Diabetic nephropathy; Correlation

随着生活水平的提高,2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)患病率呈上升趋势。我国95%以上的糖尿病患者为T2DM。T2DM多在中年发病,发病10~20年左右可发展为糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)。T2DM患者发生DN后,其进展至终末期肾功能衰竭(end-stage renal failure,ESRF)的速度比其他肾脏疾病快十几倍[ 1]。因此,预防和延缓DN的发展可提高糖尿病患者的生活质量及生存率。近几年来认为DN的发生与肾素-血管紧张素、脂代谢、基质代谢及炎性介质等机制有关[ 2]。尽管胰岛素代谢障碍而致长期高血糖是DN发生最关键的原因,但血清微量元素仍具有重要的作用[ 2, 3]。

人体内必需的微量元素虽然还不到体重的千分之一,但在新陈代谢过程中起着十分重要的作用。微量元素由于无法在体内合成,完全依赖外源性摄入,较蛋白质或脂肪更易发生变化。铬是人体14种必需的微量元素之一,对维持人体正常的生理功能有着重要的作用。铬的生理功能是与其他控制代谢的物质一起配合起作用,如激素、胰岛素、各种酶类、细胞的基因物质等[ 3]。我们通过分析T2DM患者血清及尿液铬离子的水平,探讨微量元素铬与T2DM及DN的关系。

材料和方法
一、对象

选择2012年1至10月黄石市第二医院确诊的T2DM患者30例(T2DM组),男18例,女12例,年龄30~70岁,病程均>0.5年,发病年龄均≥30周岁,均无DN史,住院期间连续2次24 h尿白蛋白排泄率(urinary albumin excretion rates,UAER)<300 mg/24 h,排除由其他原因引起的肾脏损伤(如肾炎、高血压肾病等)、泌尿系感染及血尿患者。DN患者30例(DN组),男17例,女13例,年龄34~72岁,24 h UAER连续2次以上>300 mg/24 h。全部病例的诊断均按照1999年世界卫生组织(World Health Organization,WHO)糖尿病诊断标准,并排除与糖尿病相关的其他内分泌疾病、肝胆疾病等。以同期黄石市第二医院健康体检者30名作为正常对照组,男18名,女12名,年龄31~70岁,体检及生化指标均正常,均无糖尿病家族史。

二、方法

1.调查内容 包括一般性资料、T2DM现病史(确诊年龄、病程等)、DN现病史、其他糖尿病合并症情况、疾病家族史、实验室检查结果[24 h尿微量蛋白、肝肾功能、电解质、口服葡萄糖耐量试验、血脂、糖化血红蛋白(glycosylated hemoglobin A1c,HbA1c)、半胱氨酸蛋白酶抑制剂C(cystatin C,Cys C)等]。

2.估算肾小球滤过率(expressing glomerular filtration rate,eGFR)的计算[ 4] 采用简化肾脏病膳食改善(modification of diet in renal disease,MDRD) 公式计算:eGFR=186×[血清肌酐(serum creatinine,SCr)/88.4]-1.154×[年龄(岁)]-0.203×(0.742女性)。

三、仪器与试剂

血清C-肽、胰岛素及微量白蛋白(microalbumin,mAlb)采用放射免疫分析,药盒由山东潍坊3V公司提供,仪器为GC 400γ放射免疫计数器(合肥科大创新股份有限公司)。HbA1c采用D-10糖化血红蛋白测试系统[伯乐生命医学产品(上海)有限公司]检测。总胆固醇(total cholesterol,TC)、甘油三酯(triglyceride,TG)、高密度脂蛋白胆固醇(high-density lipoprotein cholesterol,HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(low-density lipoprotein cholesterol,LDL-C)、空腹血糖(fasting blood glucose,FBG)、SCr、尿素氮(urea nitrogen,BUN)试剂由浙江东瓯诊断产品有限公司提供,Cys C试剂由北京利德曼生化股份有限公司提供,仪器为日本岛津CL-8000全自动生化分析仪。所有试剂均在有效期内使用并严格按说明书进行操作。

四、 血清及尿液铬离子的检测

采用磁性纳米材料(Fe3O4@ZrO2)磁固相萃取-火焰原子吸收光谱联用法测定血清和尿液中三价铬(Cr3+)及六价铬离子(Cr6+)的含量[ 5]。血清和尿液样本经Fe3O4@ZrO2磁固相微萃取后移出洗脱液,采用AA-6200原子吸收光谱仪(日本岛津公司)进行检测。

五、其他项目的检测方法

TC、TG采用酶偶联比色法,HDL-C、LDL-C采用直接法,FBG采用己糖激酶法,SCr采用肌酸激酶法,BUN采用尿素酶-谷氨酸脱氢酶法,Cys C采用免疫比浊法,HbA1c采用高效液相色谱法。

六、统计学方法

采用SPSS 11.5软件进行统计分析。正态分布数据以{Invalid MML} ±s表示,组间比较采用 t检验;非正态分布数据采用中位数(四分位间距)表示,组间比较采用Mann-Whitney U检验。计数资料采用χ2检验。 P<0.05为差异有统计学意义。

结 果
一、T2DM组、DN组和正常对照组之间一般资料的比较

3组间性别构成及年龄差异无统计学意义(χ2值分别为0.07、0.773, P值分别为0.763、0.679)。DN组病程、TC、LDL-C、SCr、BUN、Cys C、mAlb均明显高于T2DM组( P均<0.01),eGFR低于T2DM组( P<0.01),而FBG、HDL-C、HbA1c两组之间差异无统计学意义( P均>0.05)。DN组TC、LDL-C、HbA1c、SCr、BUN、Cys C、mAlb、eGFR与正常对照组比较差异均有统计学意义( P均<0.01),而TG、HDL-C两组之间差异无统计学意义( P均>0.05)。T2DM组TC、HbA1c、Cys C、mAlb、TG、FBG、GFR与正常对照组比较差异均有统计学意义( P均<0.05),而HDL-C、LDL-C、SCr、BUN两组之间差异无统计学意义( P均>0.05)。见表1。

表1 T2DM组、DN组和正常对照组之间一般资料的比较 ({Invalid MML} ±s)
二、T2DM组、DN组和正常对照组血清和尿液铬离子的比较

DN组血清Cr3+水平明显低于T2DM组和正常对照组( P<0.01),而尿Cr3+水平明显高于T2DM组和正常对照组( P<0.01);DN组血清Cr6+水平明显高于正常对照组( P<0.01),但与T2DM组之间差异无统计学意义( P>0.05)。T2DM组血清Cr3+水平明显低于正常对照组( P<0.01),而尿Cr3+和血清Cr6+水平高于正常对照组( P<0.01),见表2。

表2 T2DM组、DN组及正常对照组血清和尿液铬离子的比较 [中位数(四分位间距)]
三、DN组与T2DM组患者血清Cr3+水平与各生化指标相关性分析

DN组和T2DM组血清Cr3+与eGFR呈正相关,与HbA1c、FBG、Cys C、SCr、mAlb呈负相关,而与TC、TG、BUN不相关。见表3。

表3 DN组与T2DM组患者血清Cr3+水平与各生化指标相关性分析
讨 论

T2DM是一个全身代谢性疾病,其大小血管并发症是导致机体重要器官(心、脑、肾、眼)功能减退的重要原因,同时年龄、高血压、高血脂以及药物治疗和合并感染等因素均会对T2DM患者的肾功能造成影响[ 6]。国内DN占ESRF患者的比例约为15%[ 6]。因此,早期对T2DM进行干预和治疗对预防DN的发生有重要意义。研究认为,体内微量元素可参与细胞代谢过程和各种生理功能,是体内某些酶、激素、核酸的必须组成成分,具有重要的生理、营养及临床意义。补充微量元素及维生素使其保持在正常水平能明显促进糖尿病患者体内葡萄糖的转运与代谢,降低血糖水平,改善糖耐量,减轻高血糖所致的氧化应激及胰岛素抵抗,进而延缓糖尿病并发症的发生与发展[ 7]。

Cr是一种多价态元素,在生物体系中Cr3+是最稳定的。铬在人体内参与形成葡萄糖耐量因子(glucose tolerance factor,GTF),协同胰岛素一起参与人体糖和脂质代谢。Cr3+是维持正常葡萄糖耐量所必须的微量元素,与烟酸、氨基酸等形成铬有机复合物,调节胰岛素与细胞膜上的胰岛受体上的巯基形成二硫键,促使胰岛素发挥最大生物学效应。其缺乏时可引起周围组织对内、外源性胰岛素的敏感性下降,胰岛素的效应不能正常发挥,导致葡萄糖积聚,血糖升高[ 8]。

本研究结果显示,DN组血清Cr3+水平显著低于T2DM组和正常对照组( P<0.01),而尿Cr3+水平显著高于T2DM组和正常对照组( P<0.01)。提示DN患者肾小管通透性增加,重吸收功能减弱,大量铬离子随尿液排出体外。本研究结果还显示,DN组和T2DM组血清Cr3+水平与mAlb、SCr、Cys C呈负相关。进一步提示血清Cr3+水平与肾功能指标密切相关。尽管Cr6+在机体内含量非常低,DN组与T2DM组间无差异,但与正常对照组比较差异有统计学意义( P<0.01)。

本研究结果显示T2DM患者和DN患者均有不同程度的铬离子异常。这说明DN患者铬离子紊乱问题存在相当普遍,可能原因是:(1)糖尿病本身及慢性肾功能衰竭使铬排出增多;(2)慢性肾功能衰竭患者普遍存在食欲下降、恶心、呕吐等症状,可能导致患者消化吸收功能异常。这些因素不同程度地影响患者的消化与吸收功能,导致患者存在慢性消耗,造成机体消耗性营养不良。机体的微量元素紊乱状态可直接影响到患者的预后,如生长发育迟缓、酸碱平衡紊乱、引起肾性骨病、贫血、免疫功能低下、伤口愈合不良,甚至增加病死率[ 9]。本研究结果显示,DN组和T2DM组Cr3+水平明显低于正常对照组( P<0.01),且与FBG呈负相关( r值分别为-0.103、-0.107, P均<0.05),提示低铬与糖尿病有一定的关系。Broadhurst等[ 10]的研究表明,给T2DM患者补铬能使FBG、TC、TG及LDL降低,血清胰岛素水平及HDL升高。同时,铬在体内还可通过协助胰岛素促进蛋白质的合成代谢,并可与血液中焦磷酸盐、核蛋白、蛋氨酸、丝氨酸等结合,对蛋白质代谢起调节作用[ 11]。

综上所述,DN患者易出现血清铬离子降低,尿铬离子升高。微量元素铬的水平与T2DM有一定的关系。DN患者微量元素代谢紊乱问题应引起临床医师的高度重视。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
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