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血糖波动与糖尿病并发症

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摘要:【摘要】本文主要综述了餐后高血糖,低血糖及持续的血糖波动与糖尿病并发症的关系和防治的最新进展。(1)餐后高血糖对机体血管、神经、晶体造成损害,并使胰岛B细胞分泌胰岛素的功能异常。(2)反复发作的低血糖反应可加剧血糖波动,导致病情加重。(3)血浆葡萄糖水平不稳定所引起的生物效应对糖尿病慢性并发症危险性......

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  【摘要】  本文主要综述了餐后高血糖,低血糖及持续的血糖波动与糖尿病并发症的关系和防治的最新进展。(1)餐后高血糖对机体血管、神经、晶体造成损害,并使胰岛B细胞分泌胰岛素的功能异常。(2)反复发作的低血糖反应可加剧血糖波动,导致病情加重。(3)血浆葡萄糖水平不稳定所引起的生物效应对糖尿病慢性并发症危险性的作用远远超过血糖绝对水平的作用。(4)控制血糖波动可通过食疗、药疗、胰岛素等方法治疗。
     
  糖尿病是一种常见的代谢内分泌病,全世界有糖尿病患者1.25亿,我国的糖尿病患者已达4000万。高血糖是糖尿病的标志以及导致慢性并发症的主要原因,高血糖的不良作用是以慢性持续和血糖水平波动两种方式体现的。血糖变化很大程度上归因于餐后血糖升高及此后因胰岛素和降糖药使用不当引发的低血糖。流行病学证据支持餐后高血糖和心血管疾病的发病率和病死率之间存在相关性,而反复发作的低血糖反应可加剧血糖波动,加重糖尿病病人的病情。研究表明血糖波动参与了糖尿病并发症的病理生理机制,是引发糖尿病并发症又一危险的致病因素。

  1 餐后高血糖的危害
    
  餐后血糖快速大量升高,是糖尿病病人一生中典型的、常见的临床现象。这种现象打破了生物体原有的平衡,扰乱了机体的生理功能,引起一系列并发症的发生。糖尿病餐后高血糖的危害性最大,引起的不良后果最严重,是主要的糖尿病并发症危险因子。越来越多的证据表明 [1] 餐后高血糖对于糖尿病及其并发症有重要的影响,这些并发症是糖尿病最终致残致死的重要原因。
   
  1.1 餐后高血糖对心、脑、血管的损害 高血糖对心、脑及血管的致病作用日益明显,研究表明高血糖是动脉硬化的标志,是颈动脉内膜厚度最主要的决定因素 [2] 。高血糖可加重神经和心肌的损害,严格控制高血糖可改善糖尿病病人的心、脑、血管病的危险性。研究还显示 [3] ,高血糖对血管舒张功能可能有影响并减少乙酰胆碱(Ach)导致的血管扩张,将血管标本置于高浓度的葡萄糖液中可证实此效应,并且有浓度依赖性。动物试验证明 [4] ,高血糖必然引起视网膜血流增加和视网膜毛细血管周细胞死亡,并可导致白细胞粘附,毛细血管阻塞和内皮细胞损伤,诱导新生血管形成。
   
  1.2 餐后高血糖对神经病变的损害 高血糖是糖尿病神经病变的决定因素 [5] ,高血糖可损害运动及感觉神经的传导速度和破坏神经的完整性,降低病人的神经痛阈值。高血糖尚可引起多灶性神经损害、神经鞘膜增厚、退化、新生血管形成、轴索肿胀、细胞器堆积。持续高血糖还可引起多种糖尿病性中枢神经系统机能障碍。研究发现 [6] ,糖尿病发病11周的大鼠学习记忆功能受损和海马区的长时程增强效应明显减弱。
   
  1.3 餐后高血糖对晶体的损害 糖尿病病人中60%~65%伴有晶体混浊,其原因是晶体葡萄糖代谢不受胰岛素的调节,当血糖升高时,晶体内糖分也升高。高血糖可激活醛糖还原酶,使葡萄糖转变为山梨醇增多。高血糖还可使山梨醇脱氢酶活性下降,致使山梨醇不能转变为果糖而在晶体细胞内堆积,引起晶体纤维肿胀 [7] 。实验研究发现 [8] ,年幼的DM大鼠当维持血糖浓度超过12mmol/L,可诱发白内障的形成。
   
  1.4 餐后高血糖对其他组织的损害 高血糖可引起肾脏病变,实验表明 [9] ,肾小球及组织在高浓度葡萄糖的强烈刺激下胞膜细胞产生较多胶原、内皮细胞及系膜增生,肾小管细胞外基质进行性积聚。过多的胶原、内皮细胞、系膜及基质增生是发生DN的重要现象。高血糖还可减弱食管与胆道的收缩力,影响胃窦运动 [10] 。
   
  1.5 餐后高血糖对胰岛B细胞的影响 机体对胰岛素敏感的经典靶器官是肝脏、骨骼肌及脂肪,当胰岛素刺激这些组织对葡萄糖的摄取和处理不敏感或无反应为胰岛素抵抗 [11] 。高血糖还可使脂肪细胞肥大,而体积增大的脂肪细胞其胞膜胰岛素受体基因下调,膜胰岛素受体密度降低。胰岛素作用的敏感性更为降低了,同时胰岛B细胞分泌胰岛素的功能进一步衰退了。胰岛素的数量和效能都下降,于是血糖更为升高,形成恶性循环。胰岛素抵抗可致高血糖,而高血糖又可加重胰岛素抵抗。这种恶性循环可促使胰岛B细胞功能恶化。餐后高血糖会进一步引起胰岛素抵抗及胰岛素分泌下降,餐后高血糖所致的葡萄糖毒性作用,可能因此引起病情进一步发展,因为血糖愈高,进入各种细胞的量愈大,造成的损害愈重,而且这种损害作用可维持很长的时间,在严重高血糖过后并不立即消退,因此长期慢性高血糖症对身体有严重的毒害性作用。
   
  由于长时期高水平血糖可危害到人体的多种重要脏器,包括心、脑、血管、眼、神经、肾脏等,这些重要器管受损即引起糖尿病的各种并发症的发生,糖尿病并发症是严重危害糖尿病病人的健康、威胁病人生命的主要原因。

  2 低血糖的危害
    
  低血糖诱发急性心血管疾病和加剧慢性并发症的进程,多次低血糖的慢性应激反应使机体交感神经张力增高,促使糖尿病大血管病变和微血管病变进程加速。有报道指出 [12] 一次严重的医源性低血糖或由此诱发的心血管事件可能会抵消一生维持血糖在正常范围所带来的益处。
   
  2.1 低血糖导致神经缺糖性损害 低血糖影响大脑能量供应、导致自主神经代偿性反应和神经缺糖性脑损害。据报道 [13] ,实验性低血糖可削弱大脑识别功能和影响大脑的判断机能。延迟或永久性神经损伤与低血糖的程度、持续时间有关。如果严重、长时间的低血糖患者,即使低血糖已经纠正,神经损害仍可持续数日或几周时间。糖尿病患者产生低血糖,其神经损害远较非糖尿病患者为多,且损害程度较重。实验性低血糖动物模型显示:低血糖与脑缺血具有能量耗竭、细胞离子流改变、脂肪分解等共同特征。但在严重低血糖时,由于氨基酸脱氨基形成氨离子、代谢性酸消耗增加及乳酸形成减少,使脑内pH值增加,并引起嗜酸性神经元细胞死亡。
   
  2.2 低血糖导致胰岛功能衰竭 反复低血糖-高血糖应答的恶性循环可加速胰岛功能衰竭,逐渐使血糖控制难度增加,研究发现 [14] 持续的低血糖能够诱发体外培养的大鼠胰岛及单纯B细胞程序性死亡,其分子机制主要是低血糖大规模上调凋亡基因c-myc的转录与表达,进而引发cas-pase依赖型的程序性死亡,低血糖同样能够诱导小鼠胰岛瘤细胞发生程序性死亡。
   
  2.3 糖尿病病人中引发低血糖的原因 糖尿病病人引发低血糖可能是由以下原因:(1)应用胰岛素及磺脲类降糖药物过量。(2)因神经调节失常,迷走神经兴奋过度,体内胰岛素分泌过多所致的功能性低血糖症。(3)胃肠手术后,由于食物迅速进入空肠,葡萄糖吸收太快、血糖增高、刺激胰岛素分泌过量而引起。(4)胰岛B细胞瘤,严重肝病、垂体前叶和肾上腺皮质功能减退等可致器质性低血糖症。

  3 血糖波动的危害
    
  糖尿病病人一天中的血糖浓度是呈锯齿形不断变化的,餐后血糖大量快速升高,应用胰岛素和降糖药后血糖恢复至正常,后因生活方式不当或肝肾功能不全产生低血糖。可以说,糖尿病人是不具备正常血糖的,正常血糖只是血糖波动中的一个瞬时点。血浆葡萄糖水平不稳定所引起的生物效应对糖尿病慢性并发症危险性的作用远远超过血糖绝对水平的作用。
   
  3.1 血糖波动对胰岛B细胞的毒害 实验研究表明 [14] 低血糖和高血糖都能诱导体外培养的大鼠胰岛B细胞c-myc的大量表达、促进细胞凋亡,而正常糖浓度下c-myc的表达却被控制在非常低的水平,几乎难以检测。随着葡萄糖浓度的上升,胰岛B细胞的凋亡呈现出V型曲线。因此,波动的血糖比单纯的低糖或高糖更能引起胰岛的凋亡,使胰岛素分泌下降,加重病情。
   
  3.2 血糖波动对血管的损害 研究发现 [15] ,快速降低视网膜毛细血管周细胞培养基中的血糖浓度,足以引起细胞皱缩以及与DNA片段有关的胞核浓聚,并使细胞丧失功能。人脐静脉内皮细胞的培养基中血糖浓度为20mmol/L时DNA片段增加,这是细胞凋亡的标志,但是如果将培养基中葡萄糖浓度按高低循环的方式给予,那么DNA片段增加更明显。邱红渝 [16] 等分别用持续(30mmol/L)和间断(5~30mmol/L)的高血糖培养肾小球系膜细胞,发现间断性高血糖对细胞增殖的抑制作用大于持续性高血糖,且进一步上调纤维连接蛋白的合成。研究发现 [17] 高血糖(25mmol/L)可刺激培养的肾小管间质细胞增殖、增加胶原合成,上调细胞因子的产生,但间断给予高血糖(6.1~25mmol/L)可使这些效果明显增强。
   
  3.3 血糖波动对肌肉的影响 骨骼肌是体内葡萄糖处理的主要靶位,葡萄糖在骨骼肌中的转运受损是导致2型糖尿病患者外周胰岛素抵抗的重要原因 [18] 。磷脂酰肌醇3 激酶(PI-3K)作为胰岛素信号转导中的关键酶,在调节糖代谢中起重要作用。活化的PI-3K可加速葡萄糖转运蛋白4从胞内易位至胞膜,调节肌细胞、脂肪细胞和肝细胞对葡萄糖的摄取 [19] 。研究表明 [20] 将原代大鼠骨骼肌细胞培养在5.25mmol/L及间断的细胞外高浓度的血糖(5~25mmol/L)中48h,发现高糖能抑制这些细胞的葡萄糖转运活动,削弱磷脂酰肌醇3激酶基因的转录与表达。若刺激培养基中葡萄糖浓度波动,上述活动将显著降低,且与波动频率呈正相关。
    
  4 血糖波动的控制
    
  4.1 食疗 饮食中决定餐后高血糖水平的主要成分是碳水化合物的含量,此外膳食中增加水溶性植物纤维改善餐后高血糖。由于水溶性植物纤维在肠道内吸收水分后形成凝胶,阻碍了小肠对葡萄糖和水分的吸收,从而导致葡萄糖的吸收延迟,起到降低餐后血糖的作用。当发生低血糖反应时也勿需紧张,可立即进食含碳水化合物类食物(如甜食、饼干、糕点、水果糖类饮料等),若症状仍不能缓解,可迅速静注一段时间的葡萄糖,严重的低血糖反应可注射胰高血糖素。
   
  4.2 药疗 (1)双胍类药物:二甲双胍在双胍类药物中的作用比较明显、突出,它可增加血浆中自由胰岛素与结合胰岛素的比率,增强胰岛素敏感性,促进与受体结合。抑制肝糖元异生,减少肝糖输出,增加葡萄糖的摄取,增强组织对葡萄糖的摄取和利用,使肌肉组织的无氧糖酵解增加。在胃肠道中又可抑制对葡萄糖、氨基酸、脂肪以及钠和水分的吸收。此药在餐中或餐后服用,对餐后高血糖有明显的降低作用。(2)胰岛素类制剂:Lispro胰岛素是一种新型超短效胰岛素,起效快,作用时间短,其作用达峰时间几乎不随剂量改变而改变。因此,使用剂量有更多灵活性,并且可以在餐后10~20min内使用。(3)淀粉纤维素(Amylin)类似物:胰岛B细胞在胰岛素促分泌素作用下分泌两种激素,一是胰岛素,另一种是Amylin。Amylin具有调节胃排空速率,即限定营养素到达胃肠道吸收表面的速率;抑制餐后胰升血糖素的分泌;肝糖元储存量的充盈等作用。(4)α-葡萄糖苷酶抑制剂:目前,临床使用的α-葡萄糖苷酶抑制剂有3种,即阿卡波糖、米格列醇和伏格列波糖。大量临床试验表明,这3种抑制剂均使餐后血糖平均降低2.7mmol/L,使空腹血糖降低0.6~1.1mmol/L。(5)氯茴苯酸类似物:瑞格列奈通过减少胰岛细胞内钾传导而增强葡萄糖诱发胰岛素的兴奋作用,可有效地控制餐后高血糖。因此,避免了餐间及空腹状态时的高胰岛素血症,从而降低了低血糖发生的危险性。(6)肠道吸附剂(Vuglesorb):Vuglesorb是一种最新型肠道吸附剂,其空腹和餐后2h血糖水平都较治疗前明显降低,血糖下降达到了较为满意的程度。而口服降糖药及胰岛素用量未增加,甚至减少,吸附剂在降血糖同时还具有明显降血脂作用。(7)锂制剂:微量元素锂具有胰岛素样作用,并能改善胰岛素抵抗,与胰岛素联合使用,可使糖尿病人餐后血糖明显下降。
   
  4.3 胰岛素治疗 (1)多次速效胰岛素治疗:适用于胰岛素分泌能维持夜间及空腹血糖接近正常水平而餐后血糖升高者。(2)速效、中效胰岛素的联合治疗:适用于尚有一定胰岛储备功能的患者,将速效和中效胰岛素混合于早餐前和晚餐前皮下注射。(3)胰岛素吸入治疗:适用于控制饮食和口服降糖药治疗不理想的2型糖尿病患者,是一种较新的给药方式,现今以经肺吸收的研究最为常见。胰岛素气雾剂有望成为皮下注射胰岛素的一种替代方法。(4)持续皮下注射胰岛素:适用于1型糖尿病患者,采用微电子程控“人工胰岛素”注入人体,模仿胰岛B细胞分泌胰岛素。一方面提供持续的基础胰岛素分泌量控制平常的血糖,另一方面,在餐前提供较大量的胰岛素用于控制餐后高血糖,减少糖尿病并发症的发生。

  5 结束语
    
  糖尿病是一种由糖代谢紊乱引起的慢性疾病,其并发症的危险性很大程度上依赖餐后血糖的漂移程度,而因多方面因素造成的低血糖能够加剧这种危险的程度 [21] 。血糖波动的严重危害让我们认识到其防治的必要性。对于糖尿病患者而言,常规监测空腹血糖、餐后2h血糖和糖化血红蛋白非常重要,应该长期将各项血糖值都保持在良好的水平。良好的血糖控制不仅可以预防糖尿病大血管病变,如心绞痛、心肌梗死和中风,还可以预防糖尿病微血管病变,如糖尿病肾病和糖尿病视网膜病变。因此,在控制好空腹血糖的同时,必须控制好餐后血糖;在服用降糖药、注射胰岛素时,要谨防低血糖的发生。只有充分重视血糖控制的量和质两方面的作用以及糖尿病综合征的其他方面,才能预防糖尿病并发症的发生,提高糖尿病患者的生活质量。
    
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  作者单位:200062上海华东师范大学生命科学学院(* 通讯作者) 

作者: 张静 叶希韵 * 王耀发 2005-6-15
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