GDM 患者脂肪组织中HMGB1 表达与产后糖代谢异常的关系

2022-04-02葛迎春吉冬梅

中国妇幼健康研究 2022年3期

葛迎春，杨斌，吉冬梅

（海安市中医院妇产科，江苏海安 226600）

妊娠期糖尿病（gestational diabetes mellitus，GDM）是指妊娠期首次发生的糖尿病及糖耐量异常，不仅直接威胁孕妇及胎儿健康，还会增加孕妇产后远期发生糖代谢异常及心血管疾病的风险[1-2]。目前研究认为，胰岛素抵抗是与GDM 发病密切相关的病理生理机制，胎盘和脂肪是重要的内分泌组织，能够合成多种细胞因子、激素等并在孕期母体的胰岛素抵抗发挥重要作用。胎盘在分娩后离开母体，而脂肪组织仍继续存在并发挥内分泌功能，能够持续分泌细胞因子、激素等并影响胰岛素敏感性，最终可能引起产后远期糖代谢异常的发生。但脂肪组织在GDM 患者产后糖代谢异常中的作用尚未见报道。

高迁移率族蛋白B1（high mobility group box 1，HMGB1）是一种重要的炎症细胞因子，有研究报道GDM 和2 型糖尿病患者血清中HMGB1 的含量均明显升高且与胰岛素抵抗程度相关[3-4]，提示HMGB1的过度分泌可能参与了胰岛素抵抗的发生，并且与GDM 和2 型糖尿病的发病有关。脂肪组织能够大量表达并分泌HMGB1，为了阐明脂肪组织在GDM 发病及产后糖代谢异常中的作用，本研究将以HMGB1为切入点，具体观察脂肪组织中HMGB1 表达增加与GDM 患者胰岛素抵抗及产后糖代谢异常的关系。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

选择2016 年10 月至2019 年3 月期间在海安市中医院诊断为GDM 并接受剖宫产的患者作为GDM组，入组标准：①孕24～28 周时接受口服葡萄糖耐量试验（oral glucose tolerance test，OGTT），符合GDM 诊断[5]；②孕期进行饮食控制、运动锻炼控制血糖；③接受剖宫产，剖宫产当天留取外周静脉血，术中留取网膜脂肪组织，术后留取胎盘组织；④产后随访资料完整。排除标准：①孕前患有糖尿病；②合并子痫前期、肝内胆汁淤积症；③孕期接受胰岛素治疗。另选取同期在我院产检并接受剖宫产的健康孕妇作为对照组。本研究通过我院伦理审查。

GDM 组共126 例，年龄（29.83±6.58）岁，孕前体质量指数（body mass index，BMI）为（23.17±5.82）kg/m2，孕周（37.94±6.35）周，新生儿体重（3.19±0.62）kg；对照组共150 例，年龄（27.65±9.93），孕前BMI 为（22.03±6.28）kg/m2，孕周（38.81±8.12）周，新生儿体重（3.36±0.85）kg。两组孕妇年龄、孕周、新生儿体重比较差异均无统计学意义（P＞0.05）。

1.2 方法

1.2.1 脂肪组织中HMGB1、IRS-1、IRS-2 表达的检测

取脂肪组织适量，加入组织裂解液提取组织蛋白，采用BCA 法检测蛋白浓度，根据检测结果取30μg 蛋白进行Western blot 检测。在聚丙烯酰胺凝胶中电泳分离蛋白，电转移至硝酸纤维素（nitrocellulose，NC）膜，封闭后孵育HMGB1（1:1 000 稀释）、胰岛素受体底物（insulin receptor substrate，IRS）-1（1:5 000 稀释）、IRS-2（1:500 稀释）、β-actin（1:5 000 稀释）一抗过夜；次日孵育二抗并在凝胶成像系统中对HMGB1、IRS-1、IRS-2 的表达水平进行半定量分析。

1.2.2 血清中HMGB1 含量的检测

取剖宫产当天孕妇的血清标本，采用酶联免疫吸附法试剂盒检测HMGB1 含量，按照试剂盒说明书进行操作。

1.2.3 胰岛素抵抗的评估

取剖宫产当天的血清标本，采用全自动生化分析仪检测空腹血糖（fasting blood glucose，FBG），采用电化学发光仪检测空腹胰岛素（fasting insulin，FINS），按照胰岛素抵抗指数稳态模型（homeostasis model assessment of insulin resistance，HOMA-IR）进行计算，HOMA-IR=FBG×FINS/22.5。

1.2.4 产后糖代谢异常的随访

GDM 患者产后每个月在门诊复诊，随访截止产后1 年。每个月检测指尖血FBG，每3 个月检测糖化血红蛋白，考虑糖代谢异常的患者行OGTT，糖代谢异常包括①糖尿病：FBG≥7.0mmol/L 和/或OGTT 2h 血糖≥11.1mmol/L；②空腹血糖受损：FBG 在6.1～7.0mmol/L 且OGTT 2h 血糖＜7.8mmol/L；③葡萄糖耐量受损：FBG 在6.1～7.0mmol/L 且OGTT 2h 血糖在7.8～11.1mmol/L。

1.3 统计学方法

采用SPSS 21.0 软件和Prism 6.0 软件进行统计分析及制图，计量资料以均数±标准差（±s）表示，组间比较采用t检验；相关性分析采用Pearson 检验；产后糖代谢异常采用K-M 曲线描述，采用Log-rank检验进行分析。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组孕妇血清HMGB1 含量及脂肪组织中HMGB1 的表达

与对照组比较，GDM 组患者剖宫产当天血清HMGB1 的含量及脂肪组织中HMGB1 的表达均明显增加（P＜0.05），见表1、图1。

图1 GDM 组与对照组脂肪组织中HMGB1 的蛋白条带Fig.1 Protein bands of HMGB1 in adipose tissue of GDM group and control group

表1 GDM 组与对照组血清HMGB1 含量及脂肪组织中HMGB1 表达的比较（±s）Table1 Comparison of serum HMGB1 content and expression of HMGB1 in adipose tissue between GDM group and control group(±s)

组别例数（n）血清HMGB1 的含量（ng/mL）脂肪组织HMGB1 的表达GDM 组126 14.26±3.55 1.67±0.49对照组150 8.95±1.57 1.00±0.26 tP 16.503 14.496＜0.001＜0.001

2.2 GDM 组脂肪组织中HMGB1 表达与血清HMGB1 含量的相关性

GDM 组患者脂肪组织中HMGB1 的表达与剖宫产当天血清HMGB1 的含量呈正相关关系（r=0.405，P＜0.05），见图2。

图2 GDM 组血清HMGB1 含量与脂肪组织中HMGB1 表达的相关性Fig.2 Correlation between serum HMGB1 content and expression of HMGB1 in adipose tissue in GDM group

2.3 GDM 组与对照组胰岛素抵抗程度的比较

与对照组比较，GDM 组患者剖宫产当天FINS、HOMA-IR 水平均明显升高，脂肪组织中IRS-1、IRS-2 的表达水平明显降低（P＜0.05），见表2、图3。

表2 GDM 组与对照组FINS、HOMA-IR、IRS-1、IRS-2 的比较（±s）Table2 Comparison of FINS, HOMA-IR, IRS-1 and IRS-2 between GDM group and control group(±s)

组别例数（n）FINS（IU/L）HOMA-IR IRS-1 IRS-2 GDM 组对照组126 150 tP 29.49±7.30 16.38±3.85 19.068＜0.001 4.99±1.24 3.41±0.67 13.446＜0.001 0.69±0.18 1.00±0.25 11.616＜0.001 0.66±0.20 1.00±0.31 10.596＜0.001

图3 GDM 组与对照组脂肪组织中IRS-1、IRS-2 的蛋白条带Fig.3 Protein bands of IRS-1 and IRS-2 in adipose tissue of GDM group and control group

2.4 GDM 组患者脂肪组织中HMGB1 表达与胰岛素抵抗程度的相关性

GDM 组患者脂肪组织中HMGB1 的表达与剖宫产当天FINS、HOMA-IR 水平呈正相关（r值分别为0.358、0.405，P＜0.05），与脂肪组织中IRS-1、IRS-2 的表达水平呈负相关（r值分别为-0.278、-0.255，P＜0.05），见图4。

图4 GDM 组患者脂肪组织中HMGB1 与FINS、HOMA-IR、IRS-1、IRS-2 的相关性Fig.4 Correlation between HMGB1 and FINS, HOMA-IR, IRS-1, and IRS-2 in adipose tissue of patients with GDM

2.5 GDM 组脂肪组织中HMGB1 表达水平与产后糖代谢异常的关系

GDM 组脂肪组织中HMGB1 低表达与高表达患者产后1 年糖代谢异常累积发生率分别为6.35%（4/63）和22.22%（14/63）。经K-M 曲线的Logrank 检验，与GDM 组脂肪组织中HMGB1 低表达患者比较，HMGB1 高表达患者产后1 年糖代谢异常累积发生率明显升高（χ2=3.933，P＜0.05），见图5。

3 讨论

3.1 GDM 的现状及危害

胰岛素抵抗不仅与GDM 的发病有关，同样也存在于正常妊娠过程。正常孕妇在孕期的胰岛素敏感性下降约50%，胰岛素分泌量增加250%；而在GDM的发病过程中，胰岛素抵抗程度较正常孕妇显著加重[6]。孕期胰岛素抵抗的发生与全身炎症反应的激活密切相关，胎盘和脂肪是两大具有极强内分泌功能的组织，能够合成并分泌多种炎症细胞因子并拮抗胰岛素生物信号转导，引起或加重胰岛素抵抗，进而导致GDM 的发生。已有研究报道，GDM 患者胎盘组织及脂肪组织中存在HMGB1、白介素-1β、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-alpha，TNF-α）等多种炎症细胞因子的异常高表达[7-10]。

GDM 不仅在孕期威胁孕妇和胎儿的健康，还会增加产后远期发生糖代谢异常的风险。但是，目前GDM 的发病机制尚不完全清楚，关于GDM 孕妇产后糖代谢异常发病机制的认识更是较少。因为产后胎盘已经娩出，不会由胎盘异常分泌细胞因子引起胰岛素抵抗及糖代谢异常，所以部分GDM 患者分娩后胰岛素抵抗明显改善、糖代谢恢复正常。但是，分娩后脂肪组织持续存在，且受到哺乳期饮食结构及运动不足的影响，脂肪组织可能继续堆积并分泌炎症细胞因子，进而在产后重新引起胰岛素抵抗加重，部分患者发展为2 型糖尿病[11-12]。基于以上认识，本研究以脂肪组织为切入点，初步探索了GDM 孕妇产后糖代谢异常可能的发病机制。

3.2 GDM 发病过程中HMGB1 的变化

HMGB1 是与胰岛素敏感性调控密切相关的炎症细胞因子，有研究已经证实，GDM 患者孕中期血清HMGB1 的含量明显升高[3-4]，脂肪组织中HMGB1 的表达水平也明显增加[7]。本研究对GDM患者脂肪组织中HMGB1 表达的分析结果与Santangelo 等[7]的研究一致，即GDM 组脂肪组织中HMGB1 的表达水平明显升高。为了阐明母体血液循环中异常增高的HMGB1 是否来源于脂肪组织表达的HMGB1，本研究在剖宫产当天收集了血清标本，检测并发现GDM 组患者血清中HMGB1 的含量明显升高，并且与胎盘中HMGB1 的表达呈正相关，表明GDM 发病过程中母体血液循环内HMGB1 分泌增多与胎盘中HMGB1 的异常表达有关，进而推测产后患者脂肪组织可能继续表达并分泌HMGB1 进入血液循环。

3.3 GDM 发病过程中HMGB1 变化的临床意义

IRS-1 和IRS-2 是胰岛素生物信号转导的关键分子，胰岛素与受体识别后激活IRS-1、IRS-2，进而促进葡萄糖的摄取和利用。有研究已经证实，GDM患者脂肪组织中IRS-1、IRS-2 的表达水平明显降低[13-14]。炎症反应激活能够显著降低胰岛素敏感性，已有研究证实TNF-α、HMGB1 等炎症细胞因子能够抑制IRS-1 及IRS-2 的表达，造成胰岛素抵抗的发生[15-16]。本研究通过分析胰岛素敏感性及脂肪组织中IRS-1、IRS-2 的表达，可知GDM 组FINS、HOMA-IR 水平均明显升高，脂肪组织中IRS-1、IRS-2 的表达明显降低，表明GDM 患者存在显著的胰岛素抵抗，与既往研究一致。同时本研究还发现GDM 患者脂肪组织中HMGB1 的表达水平与FINS、HOMA-IR 呈正相关，与IRS-1、IRS-2 呈负相关，表明脂肪组织中HMGB1 的高表达与GDM 胰岛素抵抗的加重有关，拮抗IRS-1 及IRS-2 的功能是HMGB1 引起胰岛素抵抗的可能机制。

在GDM 患者产后发生糖代谢异常的过程中，胰岛素抵抗是至关重要的病理生理因素，Fan 等[17]和Lappas 等[18]的研究分别证实GDM 患者胰岛素抵抗加重及细胞游离胰岛素水平增加与产后发展为2 型糖尿病密切相关。本研究已经证实GDM 患者脂肪组织中HMGB1 表达增加，并且与胰岛素抵抗加重有关，在此基础上进一步随访产后糖代谢异常的发生情况并分析脂肪组织中HMGB1 表达与糖代谢异常的相关性，结果显示：与脂肪组织中HMGB1 低表达的GDM 患者比较，HMGB1 高表达的GDM 患者产后1 年的糖代谢异常累积发生率明显增加，表明GDM 患者脂肪组织中HMGB1 表达增加与产后糖代谢异常的发生有关，推测相关机制可能是脂肪组织中高表达的HMGB1 在产后继续大量分泌HMGB1进入血液循环，进而引起或加重胰岛素抵抗并导致糖代谢异常的发生。