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炎症因素及肠道菌群调节对妊娠期糖尿病的影响

杨娉 游一平 唐雅兵 蒋玉蓉

【摘要】 目的 探讨炎症因素内毒素、C反应蛋白(CRP)与妊娠期糖尿病(GDM)的关系,并初步了解肠道菌群调节在GDM中的意义。 方法 选择2018年5月—2020年5月单胎妊娠24~28周的GDM初产妇40例作为研究对象,另设立正常对照组40例,分别进行内毒素、CRP、空腹胰岛素等测定。根据内毒素升高与否将GDM组分为内毒素升高亚组和内毒素正常亚组,根据是否添加益生菌将GDM组分为添加亚组和未添加亚组,血糖控制效果分为A1级(空腹快速血糖<5.3 mmol/L,餐后2 h快速血糖<6.7 mmol/L)和A2级(血糖水平高于A1标准)。 结果 GDM组血清内毒素为(0.065±0.027)EU/mL、CRP为(6.40±3.15)mg/L、空腹胰岛素为(16.3±5.2)mU/L,均高于正常对照组(P<0.05)。GDM组功能性便秘发生率为32.5%,早产率22.5%,均高于正常对照组(P<0.05)。GDM组中内毒素升高亚组中空腹胰岛素为(20.2±4.7)mU/L、OGTT空腹血糖为(5.17±0.36)mmol/L、OGTT 1 h血糖为(10.68±0.80)mmol/L、OGTT 2 h血糖为(8.41±0.56)mmol/L,均高于GDM内毒素正常亚组(P<0.05)。GDM孕妇中27例添加益生菌,添加亚组中血糖A1级24例,A2级3例,未添加亚组A1级7例,A2级6例,两组差异有统计学意义(P<0.05)。 结论 感染因素是胰岛素抵抗、GDM发生发展的重要原因。内毒素来源可能与肠道菌群失调、亚临床感染等有关。调节肠道菌群,合理应用益生菌可能有利于改善胰岛素抵抗及降低GDM 风险。

【关键词】 内毒素; C反应蛋白; 妊娠期糖尿病; 口服葡萄糖耐量试验; 胰岛素抵抗; 肠道菌群; 益生菌

妊娠期糖尿病(GDM)是妊娠特发疾病之一,常导致胎儿窘迫、早产、新生儿呼吸窘迫综合征等不良结局,胰岛素抵抗是GDM主要病理机制,遗传因素、肥胖、炎症因子等均参与其中。近年来,感染因素成为GDM及II型糖尿病的研究热点。内毒素、C反应蛋白(CRP)是具有代表性的炎症相关指标,本研究旨在通过内毒素、CRP等检测探讨炎症因素在GDM发病机制中的作用,并了解肠道菌群调节在血糖控制中的作用。

资料与方法

1.一般资料:选择2018年5月—2020年5月本院产科门诊妊娠期糖尿病单胎初产妇40例作为GDM组,妊娠24~28周,年龄20~38岁,均未合并上呼吸道感染、高血压、免疫性疾病、PCOS或其他内分泌疾病等;选择同期40例正常孕妇作为对照组。各组间年龄、孕周、孕次、基础体重比较,差异均无统计学意义。见表1。

表1 一般资料比较

组别例数年龄(岁)孕次(次)孕周(周)基础体重(kg)GDM4030.3±4.52.3±1.125.3±1.052.3±3.7正常组4028.6±5.02.5±1.225.8±1.251.6±3.9

2.方法:(1)禁食8~12 h,晨起空腹行口服葡萄糖耐量试验(OGTT),在空腹、服糖后1 h及服糖后2 h状态下采血共三次,同时空腹抽血行CRP、空腹胰岛素测定。OGTT检测方法、GDM诊断标准及GDM分级:参照人民卫生出版社第9版《妇产科学》[1]。(2)内毒素血样采集:采肘静脉血4 mL,离心10~15 min,3 000 r/min,2~8℃保存,24 h内检测。革兰氏阴性菌脂多糖检测试剂盒(显色法)由丹娜(天津)生物科技有限公司生产,采用动态显色法检测,以<0.08 EU/mL为正常值。酶标仪注册号:国械注进20142406052。根据内毒素升高与否将GDM组分为内毒素升高亚组和内毒素正常亚组。(3)功能性便秘的诊断依据参考罗马Ⅳ诊断标准[2-3]。(4)对GDM对象进行糖尿病饮食指导及益生菌添加建议,依从者添加含双歧杆菌的益生菌制剂持续一周以上,根据是否添加益生菌将GDM组分为添加亚组和未添加亚组。血糖控制效果分为A1级(空腹快速血糖<5.3 mmol/L,餐后2 h快速血糖<6.7 mmol/L)和A2级(血糖水平高于A1标准)。

3.统计学处理:采用SPSS 17.0软件进行统计学处理,计量资料以均数±标准差表示,两样本均数的比较采用独立样本t检验,两样本率的比较采用pearson χ2检验或连续校正的χ2检验,以P<0.05为差异有统计学意义。

结果

GDM组血清内毒素、CRP、空腹胰岛素、功能性便秘发生率和早产率均高于正常对照组,差异均有统计学意义。见表2。

表2 两组间内毒素、CRP等指标的比较

组别例数内毒素(EU/mL)CRP(mg/L)空腹胰岛素(mU/L)便秘[例(%)]早产[例(%)]GDM组400.065±0.027∗6.40±3.15∗16.3±5.2∗13(32.5)∗9(22.5)∗对照组400.052±0.0155.03±1.9913.1±5.35(12.5)2(5.0)

与正常组比较,*P<0.05

GDM组中内毒素升高9例,其空腹胰岛素、OGTT空腹血糖、OGTT 1 h血糖、OGTT 2 h血糖均高于内毒素正常亚组,差异均有统计学意义。见表3。

表3 GDM组中内毒素升高对空腹胰岛素及血糖的影响

组别例数空腹胰岛素(mU/L)OGTT(空腹)(mmol/L)OGTT(1h)(mmol/L)OGTT(2h)(mmol/L)内毒素升高亚组920.2±4.75.17±0.3610.68±0.808.41±0.56内毒素正常亚组3115.2±4.94.87±0.349.95±0.857.82±0.95

与内毒素正常比较,*P<0.05

对所有GDM对象进行糖尿病饮食指导及益生菌添加建议,其中27例(67.5%,27/40)添加益生菌,13例(32.5%,13/40)未添加益生菌,一周后评价血糖控制水平,添加益生菌组血糖控制良好(A1级)24例,控制欠佳(A2级)3例;未添加益生菌组A1级7例,A2级6例;两组比较,差异有统计学意义。

讨论

1.内毒素与GDM:GDM是常见的妊娠并发症,其发病机制复杂,胰岛素抵抗是公认的主要机制,妊娠中晚期孕妇对胰岛素的敏感性下降,如胰岛素代偿性分泌不足,则容易发病。近年来,感染因素已成为胰岛素抵抗、GDM的主要研究方向之一。

内毒素是目前具有代表性的炎症通路启动因子,其通过与受体(TRL4)复合物特异性结合,激活靶细胞一系列信号传导通路,分泌多种细胞因子等生物活性物质,引起细胞损伤和凋亡[4-5]。除了引起传统意义上的临床感染,如感染性休克等,内毒素还可能引起“慢性低度炎症”。肠道菌群诱发的“代谢性内毒素血症”能诱导肥胖患者体内长期处于低水平全身性炎性反应状态[6]。GDM孕妇体内内毒素可能通过作用于单核细胞表面TLR4受体,激活TLR4-NF-κB通路表达大量细胞因子(如IL-1、TNF-α等),损伤胰岛功能,抑制β细胞基因表达,降低了血糖诱导的胰岛素分泌,提示内毒素可能在GDM炎症机制的始动环节发挥作用[7-8]。也有文章报道内毒素通过激活脂肪细胞表面 TLR4 受体促进下游炎症信号通路表达,形成低度炎症状态导致胰岛素抵抗[9-10]

CRP是一种由肝细胞合成的急性时相反应蛋白,为非特异性炎性标志物,机体损伤或细菌感染时显著升高。有研究发现CRP升高与GDM发生的风险具有明显的相关性[11-12]

本研究发现GDM组内毒素、CRP水平及空腹胰岛素均高于对照组,GDM合并内毒素升高者其空腹胰岛素、OGTT试验三项血糖均高于内毒素正常者,这均与上述观点相符。GDM对胎儿危害大,早产发生率高,除了与GDM孕妇羊水偏多、胎儿偏大所致自发性早产及胎儿窘迫所致医源性早产等有关,亦不排除系亚临床感染引起胎膜早破,从而增加GDM早产风险所致。

2.肠道菌群与GDM:肠道微生物群组成的失衡与一系列代谢紊乱有关,肠道微生态环境的破坏、炎症因子的释放等是GDM及II型糖尿病发生发展的研究热点。

Crusell等[13]发现,与正常血糖孕妇相比,GDM与肠道菌群组成破坏有关,产后8个月后仍可检测到这种肠道菌群特征的差异。GDM妇女在孕期和之后的肠道微生物群组成与报道的2型糖尿病等相关代谢异常的非孕患者的异常微生物群组成相似。Xu等[14]、Ferrocino等[15]的研究亦有类似发现,这些微生物特征的改变可能是监测GDM妊娠健康管理的非侵入性生物标志物。

Ferrocino等[15]对41名GDM患者进行了一项前瞻性研究,在妊娠期GDM患者中检测到较高的细菌丰度和促炎类群与代谢/炎症变量之间的强相关性;粪杆菌、布劳特氏菌等呈现出与血糖、胰岛素等指标的相关性,而萨特菌与CRP水平相关;遵循饮食建议的患者在研究结束时表现出更好的代谢和炎症状态,拟杆菌显著减少。

研究发现[16],在妊娠早期阶段(10~15周),通过V4区16S rRNA基因扩增测序评估肠道微生物群;Eisenbergiella菌、Tyzzerella菌 4和毛螺菌NK4A136在GDM组中富集,而Parabacteroides菌、Megasphaera菌和Eubacterium eligens菌在正常对照孕妇中占优势;Eisenbergiella和Tyzzerella 菌4与空腹血糖水平呈正相关,而Parabacteroides菌、Parasutterella菌与Ruminococcaceae UCG 002则与空腹血糖水平呈负相关。妊娠早期肠道细菌失调可能与后期GDM发展相关,肠道微生物靶向生物标志物可作为GDM的潜在预测因子。

Wu等[17]发现,dorei拟杆菌与OGTT空腹血糖和1 h血糖均呈正相关,拟杆菌sp.3_1_33FAA与OGTT血糖的相关变化趋势类似;Alistipes putredinis菌与OGTT 1 h及2 h血糖呈负相关;Q-PCR验证进一步证实了dorei拟杆菌葡萄糖耐量位点与OGTT反应的相关性。

肠道微生物可能成为潜在的GDM监测和治疗的标志物,制定调整肠道菌群的策略可能是影响产妇代谢健康的潜在办法[15,17]。Luoto等[18]的研究发现,含有乳杆菌GG和双歧杆菌lactis BB12 的益生菌干预胶囊结合饮食调节可使患GDM的风险从34%降低到13%。2013年一项随机对照试验中,妊娠后期每天摄入200克的传统或益生菌酸奶,其血清胰岛素水平有显著差异,认为食用益生菌酸奶可能维持血清胰岛素水平,并可能有助于预防妊娠期胰岛素抵抗的发展[19]。在Halkjaer等[20]的一项初步研究中,孕前体重指数在30~35 kg/m2之间的肥胖孕妇,从妊娠14~20周至分娩每天服用益生菌(Vivomixx ®)或安慰剂。从临床的角度来看,益生菌可以通过诱导肠道微生物群的变化来控制体重增加和减少怀孕期间的并发症。Homayouni 等[21]通过PubMed、Science Direct、Cochran和Medlib检索2000年至2017年以益生菌、预防和妊娠期糖尿病为关键词的临床试验论文,认为实验和临床证据支持通过益生菌调节肠道菌群可有效预防妊娠期糖尿病的假设,当然还需要更多的验证性研究。

妊娠期肠道菌群紊乱可能引起慢性炎症反应、内毒素血症、胰岛素抵抗等,这些机制可能互相影响,共同作用,孕期补充益生菌可能调节肠道菌群,促进机体糖代谢而有效降低 GDM 风险[22-24]

本研究发现,GDM组合并功能性便秘的比例较正常孕妇高,其在饮食控制过程中添加益生菌有利于血糖控制,未来可考虑加大样本量或结合大便菌群测定等来进一步评价肠道菌群调控对于血糖控制的意义。

3.结论:受免疫状态改变及雌孕激素等影响,孕妇相对易于出现便秘、肠道菌群失调,而感染因素是胰岛素抵抗、GDM发生发展的重要原因。改善消化道动力,调节肠道菌群,合理应用益生菌可能提高肠道屏障功能并减少炎症刺激,改善胰岛素抵抗,控制GDM 的发生及发展。

参考文献

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基金项目:湖南省卫生健康委科研计划课题(B20180713)

作者单位:410008长沙,湖南省妇幼保健院产科

通讯作者:杨娉(30954960@qq.com)

(收稿日期:2020-08-10)