临床生物化学/糖尿病的生物化学检测

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临床生物化学

糖代谢紊乱
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  - 糖尿病的生物化学检测

（一）血糖的测定

血糖的测定是糖尿病生物化学检测中最常见的方法之一，糖尿病患者均有不同程度的血糖升高。

测定血糖的标本以血浆最为方便，测得结果最可靠。一般情况下全血葡萄糖浓度比血浆低10％-15％，毛细血管血样与静脉血样二者的测定值在空腹时无区别，但餐后1小时血样，二者血浆血糖水平可相差2.27±0.66mmol/L。测血糖的血浆中取空腹、进食一小时或随机取血，一般采用空腹血样本。抗凝剂用草酸钾氧化钠（2mg/ml可在24小时内阻止葡萄糖酵解）。正常人空腹血浆葡萄糖浓度的参考范围为3.9-6.7mmol/L。若空腹静脉血糖浓度大于8mmol/L，且有临床症状，可诊断为糖尿病。若小于6mmol/L，则可除外糖尿病；若在6.0-7.0mmol/L之间，应复查做进一步检查。进餐后1小时，血糖浓度可一时性升高，并伴有胰岛素分泌增多。若餐后1小时血糖明显增高，而血浆胰岛素为低水平，则可论断为糖尿病；若餐后2小时，血浆葡萄糖浓度大于7mmol/L，可怀疑为糖尿病。因为正常人餐后，葡萄糖的来源增加，血中葡萄糖浓度会反应性的一时升高，但多不超过肾糖阈，故尿病试验为阴性。高糖的刺激使胰岛素分泌增加，后者作用的结果，使餐后2小时内血糖浓度恢复到空腹水平。只有在胰岛素不足时，餐后血糖才持续升高，且不恢复到空腹水平。如果随机血样浓度大于11mmol/L，也可论断为糖尿病。

测定血糖的方法主要有两种，即化学法和酶法。化学法具有操作简便、快速、试剂价廉等优点，但由于干扰较大，所以仍属不理想的方法。已糖激酶法以其高度特异性，方法灵敏、准确，干扰因素少等优点被公认为参考方法。我国临床检验中心推荐的葡萄糖氧化酶-过氧化物酶比色法（GOD-POD法）目前已广泛用于临床。本法分析性能与已糖激酶法相近，且试剂稳定、价格便宜、操作简便。酶法测血糖还可以标准化、程序化、宜用于自动分析仪。用酶制剂制成的试纸条或胶片，直接用毛细血管进行快速分析，方便了患者根据血糖浓度自行调节胰岛素的剂量，以监控糖尿病的胰岛素治疗。固相酶试片法还提高了酶制剂的稳定性，所以是大有发展前途的。

（二）尿糖的测定

正常人24小时由尿排出的葡萄糖少于0.5g，在常规尿葡萄糖检测时为阴性。只有当血糖浓度高于8.9-9.9mmol/L(160-180mg/dl)，超过肾小管重吸收能力时，尿糖试验才为阳性。所以将肾对葡萄糖的吸收能力用血糖浓度8.9-9.9mmol/L(160-180mg/dl)表示，即此值为正常肾糖阈。临床上有些糖尿病是由于受试者肾糖阈值低于正常人，如妊娠妇女由于肾糖阈值降低，可出现暂时性糖尿。而长期患糖尿病的患者其肾糖阈值可高于正常人。

尿糖测定已广泛用于对糖尿病的初判断，通常作为过筛程序的一部分。尿糖测定一般不需要准确定量，当尿糖浓度为5.55-11.1mmol/L时，应考虑糖尿病。尿标本以膀胱排空再饮水后30分钟为宜，这样更能准确地反映病人的代谢情况。

肾性尿糖是由于慢性肾炎、肾病综合征等疾病引起肾脏对糖的重吸收障碍而出现的尿糖，但病人血糖及糖耐量曲线基本正常，这与糖尿病性尿糖有根本的区别。

（三）口服葡萄糖耐量试验（oralglucosetolerancetest，OGTT）

OGTT是一种葡萄糖负荷试验，用以了解机体对葡萄糖的调节能力。当空腹血浆葡萄糖浓度在6-7mmol/L之间而又怀疑为糖尿病时，作此试验可以帮助明确诊断。

WHO标准化的OGTT是：试验前3日，每日食物中糖含量应不低于150g，且维持正常活动。影响试验的药物（表3-3）应在3日前停用。试验前病人应10-16小时不进食。坐位取血后5分钟内饮入250ml含75g无水葡萄糖的糖水，以后每隔30分钟取血1次，共4次，历时2小时。整个试验中不可吸烟、喝咖啡、喝茶或进食。儿童给予葡萄糖量为0.75g/kg体重。于采血的同时，每隔1小时留取尿液做尿糖半定量试验。必要时可适当延长血标本的收集时间，可长达口服葡萄糖后6小时。

表3-3影响葡萄糖耐量的常用药物

可引起血糖升高的药物	可引起血糖降低的药物
咖啡因、儿茶酚胺、皮质醇类、阿密替林、呋喃苯胺酸（速尿）、氯噻酮、噻嗪类、氯压定、吲哚美辛（消炎痛）、口服避孕药、氟哌啶醇、碳酸锂	磺胺、磺酰脲、乙醇、水杨酸盐

一般根据5次葡萄糖水平，以测定血糖的时间为横座标（空腹时为0时），血糖浓度为纵座标，绘制耐糖曲线。临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体重），再于给糖后0.5、1、2、3小时各取血1次，将测得的血糖按上述方法做耐糖曲线。本试验常用于协助诊断糖代谢紊乱的疾病。

⒈正常糖耐量正常人由于存在精细的代谢调节机制，服糖后0.5-1小时血糖浓度暂时略有升高，耐糖曲线显示峰值＜10mmol/L，但尿糖阴性。1小时后血糖逐渐降低，一般2小时左右恢复至空腹3.9-6.7mmol/L水平。此种糖耐量曲线说明机体处理糖负荷的能力良好（图3-3）。

葡萄糖耐量曲线

图3-3 葡萄糖耐量曲线

⒉糖尿病性糖耐量典型的糖尿病人糖耐量试验为：患者空腹血糖≥8.0mmol/L，高于正常值；服糖后血糖急剧升高，血糖增高的时间仍为0.5~1小时，但峰值超过10mmol/L，并出现尿糖；以后血糖浓度恢复缓慢，常常2小时以后仍高于空腹水平。说明病人处理摄入糖的能力降低。

此时重要的判断指标是服糖后2小时血糖浓度仍然高于空腹水平。对于早期糖尿病人，可只表现为OGTT后2小时血糖浓度仍高于8mmol/L。若空腹血糖正常而OGTT后2小时血糖大于11mmol/L，以及空腹血糖＞8mmol/L而OGTT2小时的血糖水平在8-10.9mmol/L者，均应诊断为糖尿病。

⒊糖耐量受损如果非妊娠的成年人OGTT呈现空腹葡萄糖水平＜8.0mmol/L，服糖后60、90分钟的血糖≥11mmol/L（有人30分钟也可达此值）而2小时血糖值在8-11mmol/L之间则为轻度耐糖能力下降，称为亚临床或无症状的糖尿病。这些病人几年后可能有1/3恢复正常，1/3仍为糖耐量受损，1/3则转为糖尿病（每年约1％~5％）。近来发现，这些病人容易发生小血管合并症，如冠心病、脑血管病，而不会发生微血管合并症，如视网膜病、肾病。

耐糖试验受许多因素影响，如年龄、饮食、劳动、应激、药物、胃肠功能、标本采集和葡萄糖测定方法等。所以临床上要具体情况具体分析。

对于OGTT正常而有糖尿病家族史的病人，可以进行可的松OGTT，即在应激的同时再给予糖负荷，通过加强机体对胰岛素分泌的要求来提高耐糖试验的敏感性，用以观察机体有无潜在的耐糖缺陷。具体做法是，在第1次OGTT后给病人口服50mg醋酸可的松，6小时再服1次，两小时后进行第2次OGTT。年龄在50岁以下的受试者，若血糖浓度在60分钟时高于10.2mmol/L，90分钟高于9.4mmol/L，120分钟高于9.0mmol/L，表示有潜伏性糖尿病。若两次OGTT的血糖浓度相差2.9mmol/L以上，说明病人对皮质类固醇的影响很敏感。

50岁以上的老年人对葡萄糖的耐受能力有下降趋势，所以不宜作此类试验。对于老年人的OGTT结果的判断，要注意区别是正常老年伴有的变化，还是糖尿病所致。儿童糖尿病的诊断标准与成人相同，但儿童空腹血浆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儿死亡增多，所以对孕妇进行有否糖尿病的检测应予以重视，特别对肥胖、直系亲属有糖尿病、有流产、畸胎或滞胎历史的孕妇，更应进行OGTT，以便发现糖尿病，并及时进行治疗、控制。

糖耐量试验虽然可以反映机体近期糖代谢的情况，但由于采血次数较多给病人带来一定的痛苦。临床上对于血糖持续增高并伴有糖尿，再结合病史及体征能够确诊的病人，毋须再做OGTT。

⒋糖化蛋白的测定成人红细胞的血红蛋白（Hb）主要是HbA₁，占90％以上，HbA₂占2.5％，HbF占0.2％，其余为HbA₃。HbA₃为连接有已糖的HbA₁，其中HbA_3a占Hb总量的0.8％，HbA_3b占1.6％，HbA_3c占4％。凡连接有已糖的HbA₁，统称为糖化血红蛋白（glycoseylated，hemoglobin，GHb）。HbA_3a、HbA_3b、HbA_3c也可分别表示为HbA_1a、HbA_1b、HbA_1c。HbA_1a还可分为HbA_1a1和HbA_1a2。HbA_1c是Hbβ链的氨基末端缬氨酸残基与葡萄糖醛基通过非酶促反应缩合而成。HbA_1a1是与1，6-二磷酸果糖结合，HbA_1a2则是与6-磷酸葡萄糖结合形成的GHB。HbA_1b的结构还不清楚。在四种GHb中HbA_1c最多，占GHb总量的80％。有报道，正常人血液中HbA_1c约占血红蛋白总量的5％-8％,而糖尿病时可达8％-30%。

GHb是在红细胞生存期间，HbA₁与血中已糖（主要为葡萄糖）缓慢、连续的非酶促反应产物，为HbA₁合成化学修饰的结果。GHb的形成取决于血糖浓度和作用时间，生成量与血中葡萄糖浓度成正比。红细胞平均寿命为120天，因此GHb的浓度反映测定日前2-3个月内受试者血糖的平均水平，而与血糖的短期波动无关。所以目前测定糖化血红蛋白，只作为糖尿病病人6-10周前血糖水平的定量指标。在新发生的糖尿病病人，临床检测只有血糖水平增高，而GHb正常；而未控制的糖尿病病人，则既有高血糖，也有GHb增多；在糖尿病已被控制的人群中，可见到血糖正常，GHb水平仍较高。这是因为GHb的形成与消失均需要数周时间。所以GHb水平不能反映近期的血糖水平，不能提供近期的治疗效果。但它是糖尿病长期监控的良好指标，尤其对IDDM和妊娠期性糖尿病的治疗监控有用。

血清白蛋白亦可糖基化，而且白蛋白的半寿期仅为19天。因此测定糖化白蛋白可了解糖尿病近二周的血糖水平，反映糖尿病治疗的较近期效果。

GHb的测定方法为：首先将红细胞样品在等渗盐溶液中放置一定时间以除去细胞中游离的葡萄糖，然后将细胞溶解并离心取上清液，进行离子交换层析。洗脱液用分光光度法在410nm处测吸收光度。在所测得的峰值中，HbA_1a、HbA_1b和HbA_1c均为GHb。在血红蛋白的电泳实验中，GHb为快动组分。

正常人GHb为6.5％±1.5％。临床上随机测GHb，若＜8％，多不考虑糖尿病；当所测的GHb＞9％，预报糖尿病的准确度约78%，灵敏度为68％，特异性94％；若测得GHb＞10%，则有89％为糖尿病，灵敏度43％，特异性99％，有效率86％。GHb的测定还可协助判断预后。据报道糖尿病合并视网膜病的病人，如果GHb为8％-10％，表示病变为中等程度，可以用激光治疗；若GHb＞10％，则为严重损害，预后较差。

糖化白蛋白在糖尿病组为6.1％-22.3％，非糖尿病组为1.9％-5.8％，与糖化血红蛋白相关良好（γ=0.91）。

总之，目前测定糖化蛋白主要测GHb，其在临床上对糖尿病人治疗效果、监测病人对治疗的适应性方面应用较广，且是一个很好的参数，而对糖尿病的诊断作用不如血糖和OGTT灵敏。

⒌胰岛素、胰岛素原和C肽的测定胰岛素是由胰岛β细胞合成和分泌的一种蛋白质。和其他蛋白质一样，有粗面内质网的核糖核蛋白体上新合成的胰岛素是由102个氨基酸组成的前体，称为前胰岛素原（preproinsulin）。前胰岛素原穿过内质网膜进入腔内，随即切去前面由16个氨基酸组成的信号肽，生成胰岛素原（proinsulin，86肽），并输送到高尔基体贮存。胰岛素原是一条直链多肽，两端分别是胰岛素A链（21肽）和B链（30肽）的肽段，中间是一条由35个氨基酸组成的肽段，与A链的N端和B链的C端相连（图3-4）。当胰岛素分泌时，在蛋白水解酶的作用下，将这条连接肽两端分别切下2个碱性氨基酸（精-精、精-赖），生成胰岛素和C肽（connectingpeptide，即连接肽），二者一起分泌入血。所以了解胰岛素合成及分泌功能时，可以测定胰岛素原、胰岛素和C肽。

人类胰岛素原的一级结构

图3-4 人类胰岛素原的一级结构

用胰岛素或C肽的抗体建立起来的RIA方法，都可用于胰岛素分泌功能的测定。分泌入血的胰岛素流经肝时，50％以上将被肝细胞摄取，继而降解，其在血循环中的半寿期约为5分钟。胰岛素每天仅不足1％由尿排出，而被肾小管重吸收的胰岛素60％在肾实质降解。胰岛素的基础分泌量为每小时0.5-1.0单位，进食后分泌量可增加3-5倍。在胰岛素依赖型糖尿病病人血清中常常发现有胰岛素抗体，后者使胰岛素不能发挥其正常生物活性，而且还使胰岛素分泌功能逐渐减退，以至完全丧失。虽然检查胰岛素分泌功能对诊断IDDM有重要意义，但因血中本身存在胰岛素抗体，患者又使用了外源性胰岛素治疗，故用RIA测定血中胰岛素浓度，或口服葡萄糖耐量试验都不能得到准确的结果。若改为测定C肽则可克服这些干扰。

由于胰岛β细胞分泌胰岛素的同时也等摩尔地释放了C肽，所以测定C肽可以反映β细胞生成和分泌胰岛素的能力。特别在用胰岛素治疗了的病人，测血浆中C肽水平更能准确反映胰岛素功能，况且C肽在循环中很少被肝代谢，C肽的清除率也小于胰岛素。测定不同时间外周血浆中C肽和胰岛素量，可估计肝摄取处理胰岛素的能力。近年来用测定基础C肽及其对某些刺激因子的反应来估计糖尿病病人胰岛素的依赖性。目前认为糖尿病病人空腹血浆C肽≥1.9μg/L，口服甲苯磺丁脲后5分钟，C肽增至20.4μg/L，此类病人90％可通过限制食物和用降低血糖的药物控制病情，治疗中不需用胰岛素。若病人空腹C肽＜1.9μg/L，则需要用胰岛素治疗。正常人空腹血浆C肽为2.2μg/L。

正常人每天C肽分泌总量的4％出现于尿中，所以尿C肽的测定也可作为β细胞分泌功能的指标。

目前C肽的测定已用于糖尿病的分型，但由于尚缺乏标准方法，空腹血浆C肽的参考范围变化相当大，故需进一步改进。

由于糖尿病和糖耐量受损的病人血浆中都可见到低胰岛素或高胰岛素水平，所以血浆胰岛素测定对诊断糖尿病价值不大。如果病人已用胰岛素治疗了6周，血中已产生了抗胰岛素抗体，此时用一般的放免法检测胰岛素更无意义。NIDDM病人多数与靶细胞受体数目减少有关。口服葡萄糖后血液胰岛素增高的程度显著高于非肥胖正常人，说明其胰岛素分泌功能正常，病因则是靶细胞对胰岛素的敏感性降低。病人血中胰岛素增高，即可引起受体的减数调节，进一步降低靶细胞的敏感性，以致病情逐渐加重。显然这类患者不适于用胰岛素治疗。对于这些病人，用RIA法测定血中胰岛素含量可以反映胰岛分泌功能，不必改用C肽测定。临床上长期大量应用胰岛素，常常发现胰岛素的疗效逐渐下降，甚至完全丧失应答能力。已经证明，这是靶细胞对激素作用的一种自我调节功能，称为激素受体的减数调节。减数调节的结果是靶细胞表面受体数目逐渐减少。

胰岛β细胞分泌胰岛素时也分泌有少量胰岛素原，约占血浆总胰岛素的5％。由于胰岛素原的生物学活性仅为胰岛素的3％-6％，且血浆中含量更微量，检测时需大量样本，所以临床并不常用。当血循环中胰岛素水平太高且有病理情况时，需测定胰岛素原，方法是灵敏度和特异性均高于RIA的双点放免法。临床上发现，胰岛瘤病人有胰岛素原增高。患糖尿病的儿童也表现有胰岛素原分泌增加。

由于糖尿病是一个复杂的代谢紊乱性疾病，病人除了有上述代谢紊乱的表现外，还将出现多系统、多方面的代谢紊乱，故实验室检查也应多方面辅助检查。如糖尿病合并有酮症或酮症酸中毒时，可做血、尿酮体及血气分析；如病人合并有高脂血症，则应做血脂或血浆脂蛋白检测，以便正确治疗；糖尿病病人无酮症酸中毒，但却出现昏迷时，可能为血糖过高所引起的高渗性昏迷，检测其血、尿渗透压可见均升高；对于有脱水症状的病人，则应检测血清电解质。