臨床生物化學(xué)/糖尿病的生物化學(xué)檢測

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臨床生物化學(xué)

糖代謝紊亂
- 高血糖癥與糖尿病
  - 糖尿病的分型
  - 糖尿病的主要代謝紊亂
  - 糖尿病的生物化學(xué)檢測

（一）血糖的測定

血糖的測定是糖尿病生物化學(xué)檢測中最常見的方法之一，糖尿病患者均有不同程度的血糖升高。

測定血糖的標(biāo)本以血漿最為方便，測得結(jié)果最可靠。一般情況下全血葡萄糖濃度比血漿低10％-15％，毛細(xì)血管血樣與靜脈血樣二者的測定值在空腹時(shí)無區(qū)別，但餐后1小時(shí)血樣，二者血漿血糖水平可相差2.27±0.66mmol/L。測血糖的血漿中取空腹、進(jìn)食一小時(shí)或隨機(jī)取血，一般采用空腹血樣本?？鼓齽┯貌菟徕浹趸c（2mg/ml可在24小時(shí)內(nèi)阻止葡萄糖酵解）。正常人空腹血漿葡萄糖濃度的參考范圍為3.9-6.7mmol/L。若空腹靜脈血糖濃度大于8mmol/L，且有臨床癥狀，可診斷為糖尿病。若小于6mmol/L，則可除外糖尿?。蝗粼?.0-7.0mmol/L之間，應(yīng)復(fù)查做進(jìn)一步檢查。進(jìn)餐后1小時(shí)，血糖濃度可一時(shí)性升高，并伴有胰島素分泌增多。若餐后1小時(shí)血糖明顯增高，而血漿胰島素為低水平，則可論斷為糖尿病；若餐后2小時(shí)，血漿葡萄糖濃度大于7mmol/L，可懷疑為糖尿病。因?yàn)檎Ｈ瞬秃螅咸烟堑膩碓丛黾?，血中葡萄糖濃度?huì)反應(yīng)性的一時(shí)升高，但多不超過腎糖閾，故尿病試驗(yàn)為陰性。高糖的刺激使胰島素分泌增加，后者作用的結(jié)果，使餐后2小時(shí)內(nèi)血糖濃度恢復(fù)到空腹水平。只有在胰島素不足時(shí)，餐后血糖才持續(xù)升高，且不恢復(fù)到空腹水平。如果隨機(jī)血樣濃度大于11mmol/L，也可論斷為糖尿病。

測定血糖的方法主要有兩種，即化學(xué)法和酶法。化學(xué)法具有操作簡便、快速、試劑價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)，但由于干擾較大，所以仍屬不理想的方法。已糖激酶法以其高度特異性，方法靈敏、準(zhǔn)確，干擾因素少等優(yōu)點(diǎn)被公認(rèn)為參考方法。我國臨床檢驗(yàn)中心推薦的葡萄糖氧化酶-過氧化物酶比色法（GOD-POD法）目前已廣泛用于臨床。本法分析性能與已糖激酶法相近，且試劑穩(wěn)定、價(jià)格便宜、操作簡便。酶法測血糖還可以標(biāo)準(zhǔn)化、程序化、宜用于自動(dòng)分析儀。用酶制劑制成的試紙條或膠片，直接用毛細(xì)血管進(jìn)行快速分析，方便了患者根據(jù)血糖濃度自行調(diào)節(jié)胰島素的劑量，以監(jiān)控糖尿病的胰島素治療。固相酶試片法還提高了酶制劑的穩(wěn)定性，所以是大有發(fā)展前途的。

（二）尿糖的測定

正常人24小時(shí)由尿排出的葡萄糖少于0.5g，在常規(guī)尿葡萄糖檢測時(shí)為陰性。只有當(dāng)血糖濃度高于8.9-9.9mmol/L(160-180mg/dl)，超過腎小管重吸收能力時(shí)，尿糖試驗(yàn)才為陽性。所以將腎對(duì)葡萄糖的吸收能力用血糖濃度8.9-9.9mmol/L(160-180mg/dl)表示，即此值為正常腎糖閾。臨床上有些糖尿病是由于受試者腎糖閾值低于正常人，如妊娠婦女由于腎糖閾值降低，可出現(xiàn)暫時(shí)性糖尿。而長期患糖尿病的患者其腎糖閾值可高于正常人。

尿糖測定已廣泛用于對(duì)糖尿病的初判斷，通常作為過篩程序的一部分。尿糖測定一般不需要準(zhǔn)確定量，當(dāng)尿糖濃度為5.55-11.1mmol/L時(shí)，應(yīng)考慮糖尿病。尿標(biāo)本以膀胱排空再飲水后30分鐘為宜，這樣更能準(zhǔn)確地反映病人的代謝情況。

腎性尿糖是由于慢性腎炎、腎病綜合征等疾病引起腎臟對(duì)糖的重吸收障礙而出現(xiàn)的尿糖，但病人血糖及糖耐量曲線基本正常，這與糖尿病性尿糖有根本的區(qū)別。

（三）口服葡萄糖耐量試驗(yàn)（oralglucosetolerancetest，OGTT）

OGTT是一種葡萄糖負(fù)荷試驗(yàn)，用以了解機(jī)體對(duì)葡萄糖的調(diào)節(jié)能力。當(dāng)空腹血漿葡萄糖濃度在6-7mmol/L之間而又懷疑為糖尿病時(shí)，作此試驗(yàn)可以幫助明確診斷。

WHO標(biāo)準(zhǔn)化的OGTT是：試驗(yàn)前3日，每日食物中糖含量應(yīng)不低于150g，且維持正?；顒?dòng)。影響試驗(yàn)的藥物（表3-3）應(yīng)在3日前停用。試驗(yàn)前病人應(yīng)10-16小時(shí)不進(jìn)食。坐位取血后5分鐘內(nèi)飲入250ml含75g無水葡萄糖的糖水，以后每隔30分鐘取血1次，共4次，歷時(shí)2小時(shí)。整個(gè)試驗(yàn)中不可吸煙、喝咖啡、喝茶或進(jìn)食。兒童給予葡萄糖量為0.75g/kg體重。于采血的同時(shí)，每隔1小時(shí)留取尿液做尿糖半定量試驗(yàn)。必要時(shí)可適當(dāng)延長血標(biāo)本的收集時(shí)間，可長達(dá)口服葡萄糖后6小時(shí)。

表3-3影響葡萄糖耐量的常用藥物

可引起血糖升高的藥物	可引起血糖降低的藥物
咖啡因、兒茶酚胺、皮質(zhì)醇類、阿密替林、呋喃苯胺酸（速尿）、氯噻酮、噻嗪類、氯壓定、吲哚美辛（消炎痛）、口服避孕藥、氟哌啶醇、碳酸鋰	磺胺、磺酰脲、乙醇、水楊酸鹽

一般根據(jù)5次葡萄糖水平，以測定血糖的時(shí)間為橫座標(biāo)（空腹時(shí)為0時(shí)），血糖濃度為縱座標(biāo)，繪制耐糖曲線。臨床上常用的方法是清晨抽空腹血后，口服100g葡萄糖（或按1.5-1.75g/kg體重），再于給糖后0.5、1、2、3小時(shí)各取血1次，將測得的血糖按上述方法做耐糖曲線。本試驗(yàn)常用于協(xié)助診斷糖代謝紊亂的疾病。

⒈正常糖耐量正常人由于存在精細(xì)的代謝調(diào)節(jié)機(jī)制，服糖后0.5-1小時(shí)血糖濃度暫時(shí)略有升高，耐糖曲線顯示峰值＜10mmol/L，但尿糖陰性。1小時(shí)后血糖逐漸降低，一般2小時(shí)左右恢復(fù)至空腹3.9-6.7mmol/L水平。此種糖耐量曲線說明機(jī)體處理糖負(fù)荷的能力良好（圖3-3）。

葡萄糖耐量曲線

圖3-3 葡萄糖耐量曲線

⒉糖尿病性糖耐量典型的糖尿病人糖耐量試驗(yàn)為：患者空腹血糖≥8.0mmol/L，高于正常值；服糖后血糖急劇升高，血糖增高的時(shí)間仍為0.5~1小時(shí)，但峰值超過10mmol/L，并出現(xiàn)尿糖；以后血糖濃度恢復(fù)緩慢，常常2小時(shí)以后仍高于空腹水平。說明病人處理攝入糖的能力降低。

此時(shí)重要的判斷指標(biāo)是服糖后2小時(shí)血糖濃度仍然高于空腹水平。對(duì)于早期糖尿病人，可只表現(xiàn)為OGTT后2小時(shí)血糖濃度仍高于8mmol/L。若空腹血糖正常而OGTT后2小時(shí)血糖大于11mmol/L，以及空腹血糖＞8mmol/L而OGTT2小時(shí)的血糖水平在8-10.9mmol/L者，均應(yīng)診斷為糖尿病。

⒊糖耐量受損如果非妊娠的成年人OGTT呈現(xiàn)空腹葡萄糖水平＜8.0mmol/L，服糖后60、90分鐘的血糖≥11mmol/L（有人30分鐘也可達(dá)此值）而2小時(shí)血糖值在8-11mmol/L之間則為輕度耐糖能力下降，稱為亞臨床或無癥狀的糖尿病。這些病人幾年后可能有1/3恢復(fù)正常，1/3仍為糖耐量受損，1/3則轉(zhuǎn)為糖尿病（每年約1％~5％）。近來發(fā)現(xiàn)，這些病人容易發(fā)生小血管合并癥，如冠心病、腦血管病，而不會(huì)發(fā)生微血管合并癥，如視網(wǎng)膜病、腎病。

耐糖試驗(yàn)受許多因素影響，如年齡、飲食、勞動(dòng)、應(yīng)激、藥物、胃腸功能、標(biāo)本采集和葡萄糖測定方法等。所以臨床上要具體情況具體分析。

對(duì)于OGTT正常而有糖尿病家族史的病人，可以進(jìn)行可的松OGTT，即在應(yīng)激的同時(shí)再給予糖負(fù)荷，通過加強(qiáng)機(jī)體對(duì)胰島素分泌的要求來提高耐糖試驗(yàn)的敏感性，用以觀察機(jī)體有無潛在的耐糖缺陷。具體做法是，在第1次OGTT后給病人口服50mg醋酸可的松，6小時(shí)再服1次，兩小時(shí)后進(jìn)行第2次OGTT。年齡在50歲以下的受試者，若血糖濃度在60分鐘時(shí)高于10.2mmol/L，90分鐘高于9.4mmol/L，120分鐘高于9.0mmol/L，表示有潛伏性糖尿病。若兩次OGTT的血糖濃度相差2.9mmol/L以上，說明病人對(duì)皮質(zhì)類固醇的影響很敏感。

50歲以上的老年人對(duì)葡萄糖的耐受能力有下降趨勢，所以不宜作此類試驗(yàn)。對(duì)于老年人的OGTT結(jié)果的判斷，要注意區(qū)別是正常老年伴有的變化，還是糖尿病所致。兒童糖尿病的診斷標(biāo)準(zhǔn)與成人相同，但兒童空腹血漿葡萄糖的正常值比成人高0.83mmol/L。

由于妊娠性糖尿病致先天畸形及胎兒死亡增多，所以對(duì)孕婦進(jìn)行有否糖尿病的檢測應(yīng)予以重視，特別對(duì)肥胖、直系親屬有糖尿病、有流產(chǎn)、畸胎或滯胎歷史的孕婦，更應(yīng)進(jìn)行OGTT，以便發(fā)現(xiàn)糖尿病，并及時(shí)進(jìn)行治療、控制。

糖耐量試驗(yàn)雖然可以反映機(jī)體近期糖代謝的情況，但由于采血次數(shù)較多給病人帶來一定的痛苦。臨床上對(duì)于血糖持續(xù)增高并伴有糖尿，再結(jié)合病史及體征能夠確診的病人，毋須再做OGTT。

⒋糖化蛋白的測定成人紅細(xì)胞的血紅蛋白（Hb）主要是HbA₁，占90％以上，HbA₂占2.5％，HbF占0.2％，其余為HbA₃。HbA₃為連接有已糖的HbA₁，其中HbA_3a占Hb總量的0.8％，HbA_3b占1.6％，HbA_3c占4％。凡連接有已糖的HbA₁，統(tǒng)稱為糖化血紅蛋白（glycoseylated，hemoglobin，GHb）。HbA_3a、HbA_3b、HbA_3c也可分別表示為HbA_1a、HbA_1b、HbA_1c。HbA_1a還可分為HbA_1a1和HbA_1a2。HbA_1c是Hbβ鏈的氨基末端纈氨酸殘基與葡萄糖醛基通過非酶促反應(yīng)縮合而成。HbA_1a1是與1，6-二磷酸果糖結(jié)合，HbA_1a2則是與6-磷酸葡萄糖結(jié)合形成的GHB。HbA_1b的結(jié)構(gòu)還不清楚。在四種GHb中HbA_1c最多，占GHb總量的80％。有報(bào)道，正常人血液中HbA_1c約占血紅蛋白總量的5％-8％,而糖尿病時(shí)可達(dá)8％-30%。

GHb是在紅細(xì)胞生存期間，HbA₁與血中已糖（主要為葡萄糖）緩慢、連續(xù)的非酶促反應(yīng)產(chǎn)物，為HbA₁合成化學(xué)修飾的結(jié)果。GHb的形成取決于血糖濃度和作用時(shí)間，生成量與血中葡萄糖濃度成正比。紅細(xì)胞平均壽命為120天，因此GHb的濃度反映測定日前2-3個(gè)月內(nèi)受試者血糖的平均水平，而與血糖的短期波動(dòng)無關(guān)。所以目前測定糖化血紅蛋白，只作為糖尿病病人6-10周前血糖水平的定量指標(biāo)。在新發(fā)生的糖尿病病人，臨床檢測只有血糖水平增高，而GHb正常；而未控制的糖尿病病人，則既有高血糖，也有GHb增多；在糖尿病已被控制的人群中，可見到血糖正常，GHb水平仍較高。這是因?yàn)镚Hb的形成與消失均需要數(shù)周時(shí)間。所以GHb水平不能反映近期的血糖水平，不能提供近期的治療效果。但它是糖尿病長期監(jiān)控的良好指標(biāo)，尤其對(duì)IDDM和妊娠期性糖尿病的治療監(jiān)控有用。

血清白蛋白亦可糖基化，而且白蛋白的半壽期僅為19天。因此測定糖化白蛋白可了解糖尿病近二周的血糖水平，反映糖尿病治療的較近期效果。

GHb的測定方法為：首先將紅細(xì)胞樣品在等滲鹽溶液中放置一定時(shí)間以除去細(xì)胞中游離的葡萄糖，然后將細(xì)胞溶解并離心取上清液，進(jìn)行離子交換層析。洗脫液用分光光度法在410nm處測吸收光度。在所測得的峰值中，HbA_1a、HbA_1b和HbA_1c均為GHb。在血紅蛋白的電泳實(shí)驗(yàn)中，GHb為快動(dòng)組分。

正常人GHb為6.5％±1.5％。臨床上隨機(jī)測GHb，若＜8％，多不考慮糖尿??；當(dāng)所測的GHb＞9％，預(yù)報(bào)糖尿病的準(zhǔn)確度約78%，靈敏度為68％，特異性94％；若測得GHb＞10%，則有89％為糖尿病，靈敏度43％，特異性99％，有效率86％。GHb的測定還可協(xié)助判斷預(yù)后。據(jù)報(bào)道糖尿病合并視網(wǎng)膜病的病人，如果GHb為8％-10％，表示病變?yōu)橹械瘸潭?，可以?a href="/index.php?title=%E6%BF%80%E5%85%89%E6%B2%BB%E7%96%97&action=edit&redlink=1" class="new" title="激光治療（尚未撰寫）" rel="nofollow">激光治療；若GHb＞10％，則為嚴(yán)重?fù)p害，預(yù)后較差。

糖化白蛋白在糖尿病組為6.1％-22.3％，非糖尿病組為1.9％-5.8％，與糖化血紅蛋白相關(guān)良好（γ=0.91）。

總之，目前測定糖化蛋白主要測GHb，其在臨床上對(duì)糖尿病人治療效果、監(jiān)測病人對(duì)治療的適應(yīng)性方面應(yīng)用較廣，且是一個(gè)很好的參數(shù)，而對(duì)糖尿病的診斷作用不如血糖和OGTT靈敏。

⒌胰島素、胰島素原和C肽的測定胰島素是由胰島β細(xì)胞合成和分泌的一種蛋白質(zhì)。和其他蛋白質(zhì)一樣，有粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的核糖核蛋白體上新合成的胰島素是由102個(gè)氨基酸組成的前體，稱為前胰島素原（preproinsulin）。前胰島素原穿過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜進(jìn)入腔內(nèi)，隨即切去前面由16個(gè)氨基酸組成的信號(hào)肽，生成胰島素原（proinsulin，86肽），并輸送到高爾基體貯存。胰島素原是一條直鏈多肽，兩端分別是胰島素A鏈（21肽）和B鏈（30肽）的肽段，中間是一條由35個(gè)氨基酸組成的肽段，與A鏈的N端和B鏈的C端相連（圖3-4）。當(dāng)胰島素分泌時(shí)，在蛋白水解酶的作用下，將這條連接肽兩端分別切下2個(gè)堿性氨基酸（精-精、精-賴），生成胰島素和C肽（connectingpeptide，即連接肽），二者一起分泌入血。所以了解胰島素合成及分泌功能時(shí)，可以測定胰島素原、胰島素和C肽。

人類胰島素原的一級(jí)結(jié)構(gòu)

圖3-4 人類胰島素原的一級(jí)結(jié)構(gòu)

用胰島素或C肽的抗體建立起來的RIA方法，都可用于胰島素分泌功能的測定。分泌入血的胰島素流經(jīng)肝時(shí)，50％以上將被肝細(xì)胞攝取，繼而降解，其在血循環(huán)中的半壽期約為5分鐘。胰島素每天僅不足1％由尿排出，而被腎小管重吸收的胰島素60％在腎實(shí)質(zhì)降解。胰島素的基礎(chǔ)分泌量為每小時(shí)0.5-1.0單位，進(jìn)食后分泌量可增加3-5倍。在胰島素依賴型糖尿病病人血清中常常發(fā)現(xiàn)有胰島素抗體，后者使胰島素不能發(fā)揮其正常生物活性，而且還使胰島素分泌功能逐漸減退，以至完全喪失。雖然檢查胰島素分泌功能對(duì)診斷IDDM有重要意義，但因血中本身存在胰島素抗體，患者又使用了外源性胰島素治療，故用RIA測定血中胰島素濃度，或口服葡萄糖耐量試驗(yàn)都不能得到準(zhǔn)確的結(jié)果。若改為測定C肽則可克服這些干擾。

由于胰島β細(xì)胞分泌胰島素的同時(shí)也等摩爾地釋放了C肽，所以測定C肽可以反映β細(xì)胞生成和分泌胰島素的能力。特別在用胰島素治療了的病人，測血漿中C肽水平更能準(zhǔn)確反映胰島素功能，況且C肽在循環(huán)中很少被肝代謝，C肽的清除率也小于胰島素。測定不同時(shí)間外周血漿中C肽和胰島素量，可估計(jì)肝攝取處理胰島素的能力。近年來用測定基礎(chǔ)C肽及其對(duì)某些刺激因子的反應(yīng)來估計(jì)糖尿病病人胰島素的依賴性。目前認(rèn)為糖尿病病人空腹血漿C肽≥1.9μg/L，口服甲苯磺丁脲后5分鐘，C肽增至20.4μg/L，此類病人90％可通過限制食物和用降低血糖的藥物控制病情，治療中不需用胰島素。若病人空腹C肽＜1.9μg/L，則需要用胰島素治療。正常人空腹血漿C肽為2.2μg/L。

正常人每天C肽分泌總量的4％出現(xiàn)于尿中，所以尿C肽的測定也可作為β細(xì)胞分泌功能的指標(biāo)。

目前C肽的測定已用于糖尿病的分型，但由于尚缺乏標(biāo)準(zhǔn)方法，空腹血漿C肽的參考范圍變化相當(dāng)大，故需進(jìn)一步改進(jìn)。

由于糖尿病和糖耐量受損的病人血漿中都可見到低胰島素或高胰島素水平，所以血漿胰島素測定對(duì)診斷糖尿病價(jià)值不大。如果病人已用胰島素治療了6周，血中已產(chǎn)生了抗胰島素抗體，此時(shí)用一般的放免法檢測胰島素更無意義。NIDDM病人多數(shù)與靶細(xì)胞受體數(shù)目減少有關(guān)?？诜咸烟呛笱阂葝u素增高的程度顯著高于非肥胖正常人，說明其胰島素分泌功能正常，病因則是靶細(xì)胞對(duì)胰島素的敏感性降低。病人血中胰島素增高，即可引起受體的減數(shù)調(diào)節(jié)，進(jìn)一步降低靶細(xì)胞的敏感性，以致病情逐漸加重。顯然這類患者不適于用胰島素治療。對(duì)于這些病人，用RIA法測定血中胰島素含量可以反映胰島分泌功能，不必改用C肽測定。臨床上長期大量應(yīng)用胰島素，常常發(fā)現(xiàn)胰島素的療效逐漸下降，甚至完全喪失應(yīng)答能力。已經(jīng)證明，這是靶細(xì)胞對(duì)激素作用的一種自我調(diào)節(jié)功能，稱為激素受體的減數(shù)調(diào)節(jié)。減數(shù)調(diào)節(jié)的結(jié)果是靶細(xì)胞表面受體數(shù)目逐漸減少。

胰島β細(xì)胞分泌胰島素時(shí)也分泌有少量胰島素原，約占血漿總胰島素的5％。由于胰島素原的生物學(xué)活性僅為胰島素的3％-6％，且血漿中含量更微量，檢測時(shí)需大量樣本，所以臨床并不常用。當(dāng)血循環(huán)中胰島素水平太高且有病理情況時(shí)，需測定胰島素原，方法是靈敏度和特異性均高于RIA的雙點(diǎn)放免法。臨床上發(fā)現(xiàn)，胰島瘤病人有胰島素原增高?；继悄虿〉膬和脖憩F(xiàn)有胰島素原分泌增加。

由于糖尿病是一個(gè)復(fù)雜的代謝紊亂性疾病，病人除了有上述代謝紊亂的表現(xiàn)外，還將出現(xiàn)多系統(tǒng)、多方面的代謝紊亂，故實(shí)驗(yàn)室檢查也應(yīng)多方面輔助檢查。如糖尿病合并有酮癥或酮癥酸中毒時(shí)，可做血、尿酮體及高脂血癥，則應(yīng)做血脂或血漿脂蛋白檢測，以便正確治療；糖尿病病人無酮癥酸中毒，但卻出現(xiàn)昏迷時(shí)，可能為血糖過高所引起的高滲性昏迷，檢測其血、尿滲透壓可見均升高；對(duì)于有脫水癥狀的病人，則應(yīng)檢測血清電解質(zhì)。