第九章 糖尿病及其生化檢驗
糖尿病是一組由遺傳和環境因素相互作用而引起的臨床綜合征。因胰島素分泌絕對不足或相對不足以及靶組織細胞對胰島素敏感性降低，引起糖、蛋白、脂肪、水和電解質等一系列代謝紊亂。臨床以高血糖為主要標志，久病可引起多系統損害。病情嚴重或應激時可發生多種急性代謝性紊亂。
正常人空腹血糖濃度是在3.89~6.11 mmol/L范圍內。如血糖濃度低于空腹水平下限，通常是指空腹血糖濃度低于3.33~3.89 mmol/L時稱為低血糖。高血糖是指空腹血糖濃度高于正常上限7.0 mmol/L。
一、糖尿病的分型與診斷
基于病因學糖尿病共分成四大類型：1型糖尿病;2型糖尿病;其他特殊類型的糖尿病和妊娠糖尿病。
1. 1型糖尿病：包括免疫介導性糖尿病和特發性糖尿病。免疫介導性糖尿病：這類糖尿病為自身免疫機制引起的胰島β細胞破壞，導致胰島素絕對缺乏，且具有酮癥酸中毒傾向，其主要原因目前認為與遺傳因素、環境因素和自身免疫機制有關。其特點：大多數1型糖尿病患者以體內存在自身抗體為特征(胰島細胞抗體; 胰島素自身抗體;谷氨酸脫羧酶自身抗體;酪氨酸磷酸化酶自身抗體IA-2和IA-2β和胰島細胞表面抗體);胰島β細胞的破壞引起胰島素絕對不足，且具有酮癥酸中毒傾向，依賴胰島素治療;遺傳因素在發病中起重要作用，尤其與HLA某些基因型有很強關聯;雖任何年齡均可發病，但典型病例常見于兒童和青少年，起病較急。
2. 2型糖尿病：胰島素抵抗和胰島素作用不足是2型糖尿病的主要發病機制。此型病變在于靶細胞膜上胰島素受體數目減少或缺陷，表現為激素-受體親和力減弱，有的則為正常結合，但結合后反應異常。此種胰島素受體缺陷所致靶細胞對胰島素的反應低下，不能將胰島素信息轉換為生物效應的現象，稱為胰島素抗性。這類患者在發病初期甚至終生，不需依賴胰島素治療。2型糖尿病特點：典型病例常見肥胖的中老年成人，偶見于幼兒;起病較慢，在疾病早期階段沒有明顯癥狀，甚至在患病多年之后仍不能確診，這增加了并發大血管疾病和微血管疾病的風險;血漿胰島素水平可正常或稍高，高血糖的刺激又會引起更多的胰島素分泌，因此患者的胰島β細胞負荷較重，在糖剌激后呈延遲釋放;自身抗體呈陰性;單用口服降糖藥一般可以控制血糖;很少出現自發性酮癥酸中毒、常因伴有感染等應激因素而發生酮癥酸中毒;有遺傳傾向，但與HLA基因型無關。
3. 其他特殊類型的糖尿病：包括胰島β細胞功能的遺傳缺陷;胰島素作用遺傳性缺陷;胰腺外分泌性疾病;內分泌疾病;藥物或化學品誘導;感染;罕見的免疫介導性糖尿病;其他遺傳綜合癥伴糖尿病。
(1) 胰島β細胞基因缺陷：此患者高血糖癥出現較早，常在25歲之前發病，稱為成人起病樣青年糖尿病(maturity-onset diabetes of the young, MODY)，表現為胰島素分泌的輕度受損和胰島素作用缺陷，為常染色體顯性遺傳。目前已確定MODY有6種以上的基因突變。即20號染色體上的HNF-4α基因發生變異, 稱為MODY1;7號染色體上的葡萄糖激酶基因變異, 稱為MODY2;12號染色體上的HNF-1α基因發生突變，稱作MODY3;胰島素啟動因子(IPF)-1突變，命名為MODY4;HNF-1?基因突變, 稱作MODY5;BetaA2/NEUROD1基因突變，稱呼為MODY6。
(2) 胰島素作用基因缺陷：是由于胰島素受體變異所致胰島素抵抗，表現為糖代謝紊亂差異大，輕者僅為高胰島素血癥，輕度高血糖，重者為嚴重高血糖，胰島素抵抗明顯。可同時伴有黑棘皮病，女性男性化和多囊卵巢。遺傳方式為顯性遺傳和隱性遺傳。
(3) 胰腺外分泌疾病：胰腺炎癥、胰腺囊性纖維化、纖維化鈣化性胰腺病、胰腺腫瘤、損傷和胰切除均可引起繼發性糖尿病。
(4) 內分泌疾病：一些拮抗胰島素作用的激素如生長激素、皮質醇、胰高血糖素和腎上腺素在體內產生過量時可致糖尿病，這類糖尿病在除去引起激素過度分泌的因素后，血糖可恢復正常。
4. 妊娠糖尿病：指在妊娠期間任何程度的糖耐量減退或糖尿病發作，不論是否使用胰島素或飲食治療，也不論分娩后這一情況是否持續。但妊娠前已確診為糖尿病者不屬妊娠期糖尿病。
二、糖尿病診斷
1. 糖尿病診斷標準：出現三多一少癥狀加上隨機血糖濃度≥11.1 mmol/L(200 mg/dl);出現三多一少癥狀加上空腹血糖≥7.0 mmol/L(126 mg/dl)。空腹指至少8h內無含熱量食物的攝入;口服葡萄糖耐量試驗，2h血糖≥11.1 mmol/L (200 mg/dl)。
以上三種指標都可以單獨用來診斷糖尿病，但是其中任何一種出現陽性結果，都必須用上述方法中任意一種進行復查才能確診。血糖均指靜脈血漿葡萄糖。口服葡萄糖耐量試驗采用世界衛生組織(WHO)提出的方法。
2. 妊娠糖尿病的診斷標準：
(1) 100g葡萄糖負荷試驗：空腹血糖濃度>5.3 mmol/ L(95mg/dl);1h血糖濃度>10.0 mmol/ L(180mg/dl);2h血糖濃度>8.6 mmol/ L(155mg/dl);3h血糖濃度>7.8 mmol/ L(140mg/dl)。
(2) 75g葡萄糖負荷試驗：空腹血糖濃度>5.3 mmol/ L(95mg/dl);1h血糖濃度>10.1 mmol/ L(180mg/dl);2h血糖濃度>8.6 mmol/ L(155mg/dl)
GDM的診斷標準僅限于妊娠期間，并且至少要滿足上述兩項及兩項以上指標才能做出診斷。
3. 空腹血糖：為糖尿病最常用的檢測項目。如空腹血糖濃度不止一次高于7.0 mmol/L (126 mg/dl)可診斷為糖尿病。但2型糖尿病，高血糖出現的較晚，僅用空腹血糖這個診斷標準將延誤診斷并對糖尿病人群的流行估計過低。因此對于下述人群建議進行口服葡萄糖耐量試驗或者空腹血糖篩選：①所有已年滿45周歲的正常人，每三年重復一次;②對于較年青的人群，如是肥胖個體，體重≥120%標準體重或者BMI≥27 kg/m2應進行篩查;③存在與糖尿病發病高度相關的因素;④是糖尿病發病的高危種族(如非裔、亞裔、土著美國人、西班牙裔和太平洋島嶼居民);⑤已確診過GDM或者生育過>4.5kg體重胎兒的婦女;⑥高血壓癥患者;⑦HDL膽固醇水平≤0.90 mmol/L(35 mg/dl)或TG水平≥2.82 mmol/L(250 mg/dl);⑧曾經有IGT或者IFG的個體。
4. 口服葡萄糖耐量試驗：WHO推薦的口服葡萄糖耐量試驗，是在口服一定量葡萄糖后2h內，作系列血糖濃度測定，對非妊娠成人，推薦葡萄糖負載量為75 g，對于小孩，按1.75 g/kg體重計算，總量不超過75 g，用300 ml水溶解后在5 min內口服。試驗前三天，每日食物中糖含量應不低于150 g，維持正常活動，影響試驗的藥物應在三天前停用。試驗在清晨進行，試驗前應禁食8~14 h。坐位抽血后進行OGTT。整個試驗期間不可吸煙、喝咖啡、喝茶或進食。
口服葡萄糖耐量試驗結合空腹血糖對糖尿病相關狀態的判定標準：①空腹血糖正常， 2h PG<7.8 mmol/L為正常糖耐量;②空腹血糖<7.0 mmol/L和11.1 mmol/L>2h PG≥7.8 mmol/L，為IGT; ③7.0 mmol/L>空腹血糖≥6.1 mmol/L，2hPG <7.8 mmol/L為空腹血糖損害(imparied fasting plasma glucose, IFG);
OGTT主要用于下列情況：①診斷GDM;②診斷IGT;③人群篩查，以獲取流行病學數據;④有無法解釋的腎病、神經病變或視網膜病變，其隨機血糖<7.8 mmol/L，可用OGTT評價。此時如有異常OGTT結果，不代表有肯定因果關系，還應該排除其他疾病。
三、糖尿病的實驗室監控
除了對血糖和尿糖進行適時監控外，還必須對其他一些指標進行監控，以指導治療、觀察療效和了解疾病進程。
1. 酮體：酮體由乙酰乙酸、β-羥丁酸和丙酮組成。其中小部分乙酰乙酸自發性脫羧生成丙酮，而大部分則轉變為β-羥丁酸。在嚴重糖尿病，β-羥丁酸/丙酮的比率可增至6:1，因為此時機體有大量NADH存在，促進了β-羥丁酸的生成。酮體形成過多會導致其在血中濃度增加，形成酮血癥。尿中的排泄量也會增加，形成酮尿。
2. 乳酸：乳酸由丙酮酸還原而成，是糖代謝的中間產物，乳酸中毒沒有可接受的濃度標準，但一般認為乳酸濃度超過5 mmol/L以及pH小于7.25時提示有明顯的乳酸中毒。正常人乳酸和丙酮酸比值為10:1，處于平衡狀態。乳酸/丙酮酸比例增加見于有先天性丙酮酸羧化酶缺陷和氧化磷酸化酶缺陷。乳酸/丙酮酸比率小于25提示糖異生缺陷，而比率增加(≥35)時則提示細胞內缺氧。
3. 尿清蛋白排泄試驗：此試驗可提示清蛋白經毛細血管漏出的程度，是微血管病變的標志，可監測腎臟損害的程度。對1型和2型糖尿病患者，UAE率持續>20 μg/min說明發展為明顯腎臟疾病的危險增加。2型糖尿病時，常有UAE率的增加，提示糖尿病已經存在一段時間。如常規檢查發現UAE率增加，持續性尿蛋白定性陽性(相當于尿清蛋白排泄率≥200 μg/min)，提示已有明顯的糖尿病性腎病。一旦糖尿病性腎病發生，腎功能會迅速惡化。此時進行治療可延緩疾病進程，但不能停止和逆轉腎損害。UAE率增加對預報糖尿病患者發生糖尿病腎病、終末期腎病有很大的價值。
4. 其它：糖化血紅蛋白可以反映測定前8~10周的血糖平均水平，而與血糖的短期波動無關，可以有效地檢測糖尿病患者的長期血糖控制情況;而糖化清蛋白反映近2~3周葡萄糖的控制情況，可用于監測短期血糖的變化，對于妊娠糖尿病患者和治療方法改變的糖尿病患者尤其適用。外源性胰島素可產生胰島素抗體，可改變胰島素的使用劑量、并且干擾對胰島素的免疫學檢測。C肽不受外源性胰島素干擾，不與胰島素抗體反應，測定C肽濃度可更好地反映?細胞功能，可用來評價是否存在胰島素抵抗，指導用藥。
四、糖尿病實驗室檢查
1. 葡萄糖測定(血糖、尿糖)：我國臨床檢驗中心推薦的常規方法是葡萄糖氧化酶法，己糖激酶法是國際上推薦的參考方法。
(1) 葡萄糖氧化酶法：葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化成葡萄糖酸，并釋放出過氧化氫，生成的過氧化氫在過氧化物酶的催化下，與色原性氧受體4-氨基安替比林偶聯酚縮合為紅色醌類化合物，紅色醌類化合物的生成量與葡萄糖含量成正比。
(2) 己糖激酶法：葡萄糖在已糖激酶和Mg2+存在下與ATP反應生成6-磷酸葡萄糖和ADP。生成的6-磷酸葡萄糖在6-磷酸葡萄糖脫氫酶催化下使NADP+還原成為NADPH和H+，6-磷酸葡萄糖被氧化成為6-磷酸葡萄糖酸。NADPH在340 nm波長處有最大吸收峰，根據NADPH的生成量與標本中葡萄糖含量成正比而定量血糖。該方法的正常參考值 3.89~6.11 mmol/L，
2. 糖化蛋白測定：臨床上測定的糖化蛋白主要是糖化Hb和糖化清蛋白。
微柱法分離測定糖化Hb：原理是先將紅細胞樣品在等滲鹽水中放置一定時間以除去細胞中游離的葡萄糖，然后將細胞溶解并離心取上清液，用Bio-Rex70陽離子交換樹脂或帶負電荷的羧甲基纖維素進行離子交換層析，HbA帶正電荷，而糖化HbA1帶正電荷較少，二者對柱的親和力不同，糖化HbA1首先被洗脫，洗脫液用分光光度儀在410 nm處測定吸光度。計算HbA1占總Hb的百分比。
該方法的正常參考值 HbA1(A1a+b+c)是5.0~8.0%，平均值為6.5%，其中HbA1c是3.0~6.0%，平均值為4.5%。參考值隨年齡的不同而有一定不同。本法溫度影響較大，需控制溫度或進行溫度校正。HbF往往和HbA1一道被洗脫但HbF正常含量很抵，對測定的影響較小，其他糖化衍生物不會被同時洗脫。
果糖胺法測定糖化清蛋白：在堿性條件下糖化清蛋白的酮胺結構可將硝基四唑藍(NBT)還原為紫紅的甲月贊，以1-脫氧-1-嗎啉果糖(DMF)作為標準參照物進行比色測定。
該方法的正常參考值 1.9±0.25mmol/L。該方法簡便、快速，精密度高，可用于自動化儀器分析。線性可達1000 μmol/L，CV為5.4%左右。紅細胞壽命和血紅蛋白變異體不影響果糖胺結果，但它受血漿總蛋白濃度的影響，血清清蛋白<30 g/L或尿中蛋白質濃度>1 g/L時，果糖胺的結果不可靠。中度溶血、膽紅素和抗壞血酸會干擾測定。該方法比測定糖化血紅蛋白更便宜，但是目前臨床應用仍存有爭議。
3. 胰島素和C肽測定：放射免疫分析法測定胰島素的原理是胰島素特異性抗體被固定在聚丙烯池壁上，125I標記的胰島素與標本中胰島素競爭性結合胰島素抗體。與抗體結合的125I用γ計數儀計數。以總放射性結合百分比(B/T%)對標準品濃度在半對數坐標紙上作標準曲線，標本中胰島素濃度可在標本曲線上得出。
該方法的正常參考值為健康正常的非肥胖者是2~25 ?IU/ml(12~150 pmol/L)。在葡萄糖耐量實驗時胰島素濃度可達200 ?IU/ml。空腹胰島素水平在非糖尿病肥胖者中較高。抗胰島素抗體與胰島素原有部分交叉反應。在胰島細胞瘤和某些糖尿病患者，可能存在高濃度胰島素原，因此導致直接測定血漿胰島素實際濃度偏高。RIA檢出下限為1 ?IU/ml。
C肽測定也用免疫法測定，但不同測定方法間的變異很大。
正常參考值為健康人空腹血清C肽是0.78 ~1.89 ng/ml(0.25 ~0.6 nmol/L)，葡萄糖或胰高血糖素刺激后可達2.73 ~5.64 ng/ml(0.9 ~1.87 nmol/L)。尿C肽為74±26 ?g/L。
五、其他糖代謝異常
臨床上重要的糖代謝紊亂除糖尿病引起的高血糖癥外，還有因血糖濃度過低導致的低血糖癥和由于一些與糖代謝有關的酶類異常或缺陷導致的先天性糖代謝異常病。
低血糖癥是指血糖濃度低于空腹參考水平下限，臨床出現一系列因血糖濃度降低引起的癥侯群。一般認為成人血糖濃度低于2.8 mmol/L(50 mg/dl)，全血葡萄糖濃度低于2.2 mmol/L(40 mg/dl)，或空腹血糖濃度低于3.3 mmol/L(60 mg/dl)，稱低血糖。
導致低血糖的常見原因：①胰島素分泌過多：如胰島 -細胞增生或胰腺腫瘤等;②對抗胰島素的激素分泌減少：如垂體前葉或腎上腺皮質功能減退等;③肝臟嚴重損害時不能有效調節血糖，當糖攝入不足時很易發生低血糖;④使用藥物不當：如胰島素或降糖藥物使用過多或蓄積使血糖濃度下降;⑤長期饑餓、禁食使血糖降低或劇烈運動、高燒使代謝增加導致血糖下降。
糖代謝的先天性異常是因為糖代謝的酶類發生先天性異常或缺陷，導致某些單糖不能轉為葡萄糖而在體內貯積，并從尿中排出。多為常染色體隱性遺傳。患者癥狀輕重不等。
半乳糖激酶缺乏： 新生兒期不表現出癥狀，往往為晶狀體半乳糖沉積而發生白內障后才被確診。通過測定紅細胞1-磷酸半乳糖尿苷轉移酶活性和半乳糖激酶診斷。
1-磷酸半乳糖尿苷轉移酶缺乏：是最多見的遺傳性半乳糖代謝異常，為常染色體隱性遺傳性疾病。1-磷酸半乳糖苷轉移酶缺乏使半乳糖不能轉化為葡萄糖，使半乳糖代謝終止在1-磷酸半乳糖階段，當血中發現有半乳糖和1-磷酸半乳糖時可提示該疾病，并可直接測定紅細胞中1-磷酸半乳糖苷轉移酶活性而進行確診。
實質性果糖尿：又稱為原發性果糖尿，是由于果糖激酶先天缺乏所致，為常染色體隱性遺傳疾病。但是病人無低血糖表現，主要是因為葡萄糖代謝正常。
果糖不耐受：為罕見常染色體隱性遺傳疾病，雜合子無癥狀。多數患者在斷奶后給予蔗糖飲食時才發病，患者有低血糖和肝衰竭，重癥可致死。此癥是由于1-磷酸果糖醛縮酶(醛縮酶B)缺陷所引起。
1，6-二磷酸果糖酶缺乏癥：為常染色體隱性遺傳疾病，多在嬰兒期發病。實驗室檢查可見空腹低血糖、酮血癥、乳酸血癥和血漿丙氨酸水平增高。確診需用肝、腎、腸活檢標本測定該酶活性。
葡萄糖分解代謝的先天性異常有丙酮酸激酶缺乏癥，丙酮酸脫氫酶缺乏癥和磷酸果糖激酶缺陷，其原因是這些酶的缺乏或缺陷所致。
本章要求掌握糖尿病的病因學分型與診斷，糖尿病的檢驗指標，血糖的測定方法(GOD法和己糖激酶法)，熟悉各種糖尿病監控指標的臨床意義和測定方法，了解低血糖癥的分類與常見病因，了解先天性糖代謝異常的病因。
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