張藝博，文 靜，何 燕

（首都醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院流行病與衛(wèi)生統(tǒng)計學(xué)系，北京 100069）

糖尿?。╠iabetes）是一種以高血糖和胰島β 細胞功能障礙或死亡引起的胰島素分泌障礙為特征的慢性代謝性疾病[1]。2 型糖尿病由多種因素導(dǎo)致，有研究表明[2]，氧化應(yīng)激在糖尿病的發(fā)生與進展過程中具有重要作用，但機制尚未闡明。氧化應(yīng)激是增加活性氧（reactive oxygen species，ROS）生成和/或減少機體固有抗氧化防御系統(tǒng)之間的不平衡[3]。在高血糖條件下，一系列細胞因子和ROS 釋放時，胰島β細胞中的氧化應(yīng)激增加，引發(fā)激活胰島細胞中的死亡信號通路[4]。超氧化物歧化酶（superoxide dismutases，SOD）是能夠?qū)⒊蹶庪x子催化為過氧化氫和氧氣的金屬結(jié)合酶，是清除機體內(nèi)氧化自由基的重要物質(zhì)，SOD 和過氧化氫酶在清除ROS 中起重要作用[5]。骨骼肌是機體內(nèi)攝取葡萄糖的重要組織之一，在高血糖狀態(tài)下，骨骼肌代謝的調(diào)節(jié)能力下降。糖尿病常伴有肌肉酸痛、肌無力、肌萎縮，但發(fā)病機制至今仍不清楚。許多研究表明氧化應(yīng)激在骨骼肌減少過程中發(fā)揮了重要作用[6]。基于此，本研究主要探討長爪沙鼠氧化應(yīng)激指標(biāo)與空腹血糖、胰島素抵抗、骨骼肌指標(biāo)的關(guān)系，了解氧化應(yīng)激與糖尿病之間的相互作用，現(xiàn)報道如下。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 采用首都醫(yī)科大學(xué)實驗動物部自行培育的近交系長爪沙鼠自發(fā)糖尿病模型（伴隨胰島素抵抗）F9 代145 只，其中雄性107 只，雌性38 只，體重65.4（58.4，77.8）g；3 月齡36 只、6 月齡22 只、12 月齡30 只、18 月齡30 只和24 月齡27 只。飼養(yǎng)在首都醫(yī)科大學(xué)實驗動物中心控制恒溫恒濕的普通環(huán)境中，實驗動物自由采食和飲水。室溫為（22±2）℃，相對濕度40%～70%，人工光照明暗各12 h。

1.2 方法

1.2.1 血生化指標(biāo)測定及分析 將3、6、12、18 和24月齡的長爪沙鼠淺麻醉后摘眼球取血檢測血糖（FPG）、胰島素（FIN）、超氧化物歧化酶（SOD）水平。Spearman 相關(guān)性分析月齡與SOD 水平的關(guān)聯(lián)，建立多重線性回歸模型，以SOD 水平為自變量，空腹血糖及胰島素抵抗指標(biāo)為因變量，分析SOD 水平與空腹血糖、胰島素抵抗指標(biāo)的關(guān)聯(lián)。用穩(wěn)態(tài)模型胰島素抵抗指數(shù)（HOMA-IR）評價胰島素抵抗，用定量胰島素敏感性檢測指數(shù)（QUICKI）評價胰島素敏感性。穩(wěn)態(tài)模型胰島素抵抗指數(shù)：HOMA-IR=FPG（mmol/L）×FINS（μU/ml）/22.5。定量胰島素敏感性檢測指數(shù)：QUICKI=1/[Log FPG（mg/dl）+Log FINS（μU/ml）]。

1.2.2 骨骼肌指標(biāo)測定及分析 將所有長爪沙鼠麻醉后經(jīng)頸椎脫臼處死，分離長爪沙鼠腓腸肌。分別檢測腓腸肌中糖原儲存及腓腸肌重量，并分析SOD 水平與骨骼肌糖原儲存與骨骼肌質(zhì)量的關(guān)聯(lián)。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法 將各組一般資料、檢測數(shù)據(jù)均錄入課題數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)采用SPSS 26.0 統(tǒng)計軟件進行分析。符合正態(tài)的計量資料用（）表示，非正態(tài)計量資料以[M（P25，P75）]，非正態(tài)計量資料組間比較采用Kruskal and Wallis 方法進行檢驗。雙變量定量數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析采用Spearman 相關(guān)性分析。采用多重線性回歸模型分析SOD 與血糖、胰島素抵抗指標(biāo)、胰島素敏感性指標(biāo)的關(guān)聯(lián)，計算偏回歸系數(shù)（b值）、95%置信區(qū)間（95%CI）及P值，并對性別進行校正。以P＜0.05 表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 長爪沙鼠氧化應(yīng)激水平情況及與月齡的關(guān)系

2.1.1 不同月齡長爪沙鼠氧化應(yīng)激水平比較 145 只長爪沙鼠SOD 活性為[132.28（104.99，144.39）]U/ml。不同月齡間長爪沙鼠SOD 活性比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），且3～18 月齡間長爪沙鼠SOD 水平逐漸升高，18～24 月齡長爪沙鼠SOD 水平有所降低，見表1。

表1 不同月齡長爪沙鼠的氧化應(yīng)激水平[，M（P25，P75）]

表1 不同月齡長爪沙鼠的氧化應(yīng)激水平[，M（P25，P75）]

2.1.2 月齡與SOD 活性水平的相關(guān)及回歸分析 根據(jù)沙鼠數(shù)據(jù)，月齡和SOD 水平之間呈正相關(guān)關(guān)系（r=0.361，P＜0.05)；以月齡作為自變量，SOD 水平為因變量進行多重線性回歸分析，并對性別進行校正，月齡與SOD 水平的線性回歸方程[b=1.046，95%CI（0.350～1.742），P=0.003]有統(tǒng)計學(xué)意義，即隨著月齡的增加，SOD 活性水平升高。

2.2 氧化應(yīng)激與沙鼠血糖和胰島素抵抗指標(biāo)的關(guān)聯(lián)

2.2.1 空腹血糖和胰島素抵抗基本情況 145 只沙鼠的總體空腹血糖水平為[3.90（3.30，4.50）]mmol/L，胰島素抵抗為[0.87（0.53，1.34）]，胰島素敏感性檢測指數(shù)為[0.39（0.37，0.43）]。不同月齡間長爪沙鼠空腹血糖、胰島素抵抗指標(biāo)、胰島素敏感指標(biāo)比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表2。

表2 不同月齡長爪沙鼠的空腹血糖及胰島素抵抗指標(biāo)[，M（P25，P75）]

表2 不同月齡長爪沙鼠的空腹血糖及胰島素抵抗指標(biāo)[，M（P25，P75）]

2.2.2 月齡與沙鼠血糖和胰島素抵抗的關(guān)系 Spearman 相關(guān)分析顯示，月齡與胰島素抵抗指數(shù)呈負相關(guān)（r=-0.303，P＜0.05），與胰島素敏感性呈正相關(guān)（r=0.303，P＜0.05），月齡與空腹血糖無相關(guān)性（r=-0.051，P＞0.05）；以月齡作為自變量，F(xiàn)PG、HOMAIR、QUICKI 分別為因變量進行多重線性回歸分析，并對性別、SOD 活性水平進行校正，結(jié)果顯示月齡與胰島素抵抗[b=-0.038，95%CI（-0.067～-0.009），P=0.011]、胰島素敏感性[b=0.002，95%CI（0.001～0.003），P=0.002]有統(tǒng)計學(xué)意義，月齡與空腹血糖[b=0.002，95%CI（-0.023～0.027），P=0.866]無統(tǒng)計學(xué)意義，即隨著月齡的升高，胰島素抵抗降低，胰島素敏感性升高。

2.2.3 氧化應(yīng)激與沙鼠血糖和胰島素抵抗的關(guān)系Spearman 相關(guān)分析顯示，SOD 水平與空腹血糖呈負相關(guān)（r=-0.221，P＜0.05），與胰島素抵抗指數(shù)呈負相關(guān)（r=-0.184，P＜0.05），與胰島素敏感性呈正相關(guān)（r=0.184，P＜0.05）；以SOD 水平作為自變量，F(xiàn)PG、HOMA-IR、QUICKI 分別為因變量進行多重線性回歸分析，SOD與空腹血糖[b=-0.007，95%CI（-0.012～-0.002），P=0.009]、胰島素敏感性[b=0.000，95%CI（0.000～0.001），P=0.034]存在關(guān)聯(lián)，且關(guān)聯(lián)存在統(tǒng)計學(xué)意義，SOD 與胰島素抵抗（b=-0.005，95%CI（-0.012～0.001），P=0.096]存在關(guān)聯(lián)，但關(guān)聯(lián)沒有統(tǒng)計學(xué)意義，即隨著SOD 水平升高即氧化水平降低，空腹血糖降低。

2.3 氧化應(yīng)激與骨骼肌質(zhì)量、骨骼肌糖原儲存功能的關(guān)聯(lián)

2.3.1 骨骼肌質(zhì)量與骨骼肌糖原基本情況 145 只沙鼠的總體骨骼肌質(zhì)量為（3.96±0.77）g，骨骼肌糖原為[1.16（0.98，1.36）]mg/g。不同月齡長爪沙鼠骨骼肌質(zhì)量、骨骼肌糖原儲存比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表3。

表3 長爪沙鼠的骨骼肌指標(biāo)[，M（P25，P75）]

表3 長爪沙鼠的骨骼肌指標(biāo)[，M（P25，P75）]

2.3.2 月齡與骨骼肌質(zhì)量和骨骼肌糖原的關(guān)系 月齡與骨骼肌質(zhì)量[r=0.097，P1=0.244；b=0.011，95%CI（-0.006～0.029），P2=0.205]、骨骼肌糖原[r=-0.121，P1=0.147；b=-0.006，95%CI（-0.014～0.002），P2=0.158]的相關(guān)系數(shù)和回歸系數(shù)偏小，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

2.3.3 SOD 活力與骨骼肌質(zhì)量和骨骼肌糖原的關(guān)聯(lián)SOD 活力與骨骼肌質(zhì)量 [r=0.045，P1=0.592；b=0.002，95%CI（-0.002～0.006），P2=0.413]、骨骼肌糖原[r=-0.077，P1=0.358；b=-0.002，95%CI（-0.004～0.000），P2=0.053]的相關(guān)系數(shù)和回歸系數(shù)偏小，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

3 討論

ROS 水平通過多種細胞防御機制（包括酶促抗氧化劑）進行調(diào)節(jié)[7]，正常情況下，抗氧化體系可以減少氧自由基對機體的損害，一旦抗氧化系統(tǒng)不穩(wěn)定，會給機體帶來重要的影響。氧化應(yīng)激長期以來與糖尿病并發(fā)癥相關(guān)，越來越多的2 型糖尿病病理生理學(xué)證據(jù)表明[5]，氧化應(yīng)激是導(dǎo)致胰島素分泌和葡萄糖利用受損、肝葡萄糖生成異常以及最終通過激活導(dǎo)致明顯T2DM 發(fā)病的主要因素。有研究表明[2]，氧化應(yīng)激也是引起胰島β 細胞功能障礙和胰島素抵抗的因素。胰島素抵抗和胰島細胞功能受損作為2 型糖尿病發(fā)病機制的中心環(huán)節(jié)，均與細胞自噬和氧化應(yīng)激有著密切的聯(lián)系[8]。氧化應(yīng)激反應(yīng)可使胰島β細胞功能紊亂而促使胰島素的抵抗，最終導(dǎo)致2 型糖尿病的發(fā)生[9]。在體內(nèi)，胰島β 細胞與其他組織細胞相比，β 細胞因內(nèi)抗氧化物水平較低，對ROS 更敏感[10]。此外，氧化應(yīng)激可能貫穿于糖尿病的整個發(fā)病過程，糖尿病發(fā)病之后，持續(xù)不斷的高血糖狀態(tài)會進一步加重氧化應(yīng)激損傷，而在體內(nèi)大量堆積的氧自由基反過來又會加重糖尿病的病情[11]。

在正常的生理條件下，氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的細胞損傷通常是由細胞的自身保護性抗氧化能力所引起的，其中兩種機制涉及不同的酶（如谷胱甘肽過氧化物酶、CAT 和SOD），而其他機制具有非酶組分（如維生素C 和E），這兩種方法（酶和非酶）都起到了積極的作用，以改善過度生產(chǎn)的活性氧和氧化應(yīng)激[5]。SOD 是一種天然的抗氧化酶，可以清除細胞內(nèi)活性氧物質(zhì)，對細胞維持氧化與抗氧化起重要作用，通過檢測細胞內(nèi)SOD 變化可以反映細胞遭受氧化應(yīng)激的水平[12]。SOD 在體內(nèi)廣泛存在，并且使超氧化物歧化為毒性較小的其他化合物，同時其能夠分解細胞內(nèi)存在的潛在有害氧分子，并將其轉(zhuǎn)化為毒性較小的化合物[5]。在患有糖尿病的情況下，抗氧化物質(zhì)（SOD、還原型谷胱甘肽、維生素E、維生素C 等）的水平下降，使機體清除自由基的能力明顯減弱，從而對活性氧類導(dǎo)致的損害非常敏感[11]。本研究結(jié)果顯示，不同月齡間長爪沙鼠SOD 活性比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），且3～18 月齡間長爪沙鼠SOD水平逐漸升高，18～24 月齡長爪沙鼠SOD 水平有所降低，提示在18 月齡之前，長爪沙鼠SOD 水平隨著月齡升高而升高，說明月齡越小，抗氧化能力低，體內(nèi)氧自由基等生成增加，清除率降低，氧化應(yīng)激狀態(tài)越高。研究提示[12]，氧化應(yīng)激可引起胰島細胞直接損傷與凋亡，胰島素合成與分泌減少，這可能是2 型糖尿病糖毒性作用的發(fā)病機制之一，最終可以促進糖尿病的發(fā)生和進展；同時，糖尿病又可以使ROS生成逐漸增多，從而加劇氧化應(yīng)激，二者形成惡性循環(huán)。

氧化應(yīng)激在骨骼肌減少癥、骨骼肌收縮機能失調(diào)、線粒體代謝失調(diào)和肌細胞凋亡等過程中發(fā)揮了重要作用[6]。關(guān)于骨骼肌衰老萎縮，研究者們提出了氧化應(yīng)激學(xué)說，并受到了廣泛認可。大量證據(jù)表明氧化應(yīng)激導(dǎo)致骨骼肌萎縮是由于氧化劑的生成超過抗氧化防御系統(tǒng)的抵抗能力，從而ROS 生成不斷增加，累積的ROS 可促進蛋白質(zhì)水解增加并抑制蛋白質(zhì)合成，加劇了骨骼肌萎縮的發(fā)生[13]。衰老性肌萎縮主要是肌纖維數(shù)量減少和現(xiàn)存肌纖維萎縮導(dǎo)致的[14]。而肌纖維數(shù)量減少和現(xiàn)存肌纖維萎縮的主要機制可能是線粒體機能下降和炎癥反應(yīng)誘導(dǎo)的肌纖維凋亡及蛋白質(zhì)代謝不平衡。肌糖原是體內(nèi)葡萄糖的主要儲存形式，在劇烈運動時機體消耗大量血糖，肌糖原分解供能，但肌糖原不能直接分解成葡萄糖，會分解生成乳酸，然后經(jīng)血液輸送到肝臟，再經(jīng)肝臟轉(zhuǎn)化成肝糖原、葡萄糖。肌糖原不能直接分解成糖，因為肌肉缺乏葡萄糖6-磷酸酶，可成為G-6-P 之后進入糖酵解途徑，或經(jīng)過氧化分解，或生成乳酸后經(jīng)乳酸循環(huán)實現(xiàn)再利用。骨骼肌葡萄糖攝取和糖原合成障礙是導(dǎo)致胰島素抵抗和2 型糖尿病的主要原因。本研究中不同月齡間長爪沙鼠FPG、HOMA-IR、QUICKI 比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；Spearman 相關(guān)分析顯示，月齡與胰島素抵抗指數(shù)呈負相關(guān)（r=-0.303，P＜0.05），與胰島素敏感性呈正相關(guān)（r=0.303，P＜0.05），月齡與空腹血糖無相關(guān)性（r=-0.051，P＞0.05）；多元線性回歸分析，SOD 與FPG、胰島素敏感性存在關(guān)聯(lián)，即隨著SOD 水平升高，氧化水平降低，空腹血糖降低，胰島素敏感性升高。另外，不同月齡長爪沙鼠骨骼肌質(zhì)量、骨骼肌糖原儲存比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；相關(guān)性及多元線性分析均顯示，SOD 水平與骨骼肌質(zhì)量、骨骼肌糖原無相關(guān)性，提示月齡小的長爪沙鼠存在空腹血糖升高、穩(wěn)態(tài)模型胰島素抵抗指數(shù)明顯升高、定量胰島素敏感性檢測指數(shù)明顯下降，并且上述指標(biāo)與氧化應(yīng)激指標(biāo)存在明顯的相關(guān)性，再次說明氧化應(yīng)激與胰島素抵抗之間的相關(guān)性。而在18～24 月齡長爪沙鼠SOD 水平有所下降，說明沙鼠過渡為老年階段時抗氧化能力又降低，從而導(dǎo)致氧化應(yīng)激水平升高。Dokken BB 等[16]研究表明，氧化應(yīng)激可以直接和迅速地誘導(dǎo)骨骼肌胰島素信號傳導(dǎo)，葡萄糖轉(zhuǎn)運和糖原合成的實質(zhì)性胰島素抵抗。本研究中骨骼肌質(zhì)量和骨骼肌糖原水平與氧化應(yīng)激指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)證據(jù)不足，可能與樣本量不足有關(guān)，還需要更多大樣本的研究。

綜上所述，氧化應(yīng)激與胰島素抵抗存在相關(guān)關(guān)系，但與骨骼肌指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)證據(jù)不足，可為增強抗氧化系統(tǒng)防治糖尿病的發(fā)展提供依據(jù)。