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糖尿病和代谢综合征已经成为危害我国居民健康的重大公共卫生问题。铬是一种微量元素,与血糖、血脂代谢有着密切的关系。近年来,人们对于铬营养补充剂的应用越来越广泛,但是临床试验对铬补充剂的作用尚不能得出一致的结论,其有效性和安全性亟待进一步的证实。目前国际上关于铬与糖尿病、代谢综合征等疾病的流行病学研究仍较为缺乏。同时,由于铬在人体内的含量极低,传统的检测手段难以进行精确的痕量测定。另一方面,氧化应激与糖尿病等慢性代谢性疾病的发生密切相关,研究发现铬具有减轻氧化应激的作用,目前尚缺乏铬与氧化应激的作用的人群研究证据。因此,本研究拟进行大样本人群的病例对照研究,利用电感耦合等离子体质谱仪检测人体血浆铬含量,探究铬与2型糖尿病、代谢综合征的发病风险的相关性,阐明“剂量-效应”关系,并探究铬与胰岛素抵抗、血脂代谢、氧化应激的关联性。同时,结合细胞实验,探究不同的铬化合物对细胞的葡萄糖摄取作用。研究结果将有助于我国居民铬膳食推荐量的制定,有助于指导科学补铬剂量,有助于2型糖尿病、代谢综合征预防对策的制定,具有重要的理论意义和实际应用价值。第一部分人体血浆铬水平与2型糖尿病的关联性研究目的:探究人体血浆铬水平与新诊断2型糖尿病以及糖尿病前期患病风险的关联性以及“剂量-效应”关系,并探究铬与胰岛素抵抗和氧化应激的关联性。方法:采用病例对照的研究方式,调查对象来自于2009年1月至2015年12月的武汉市华中科技大学同济医学院附属同济医院内分泌实验室进行口服葡萄糖耐量试验的人群。纳入新诊断2型糖尿病病例2060例,糖尿病前期人群651例,健康对照人群2310例。病例对照人群根据性别、年龄进行频率匹配。对调查人群进行问卷调查,采集血样测定空腹血糖、胰岛素、血脂和MDA的含量。利用电感耦合等离子体质谱仪测定血浆铬的含量。结果:新诊断2型糖尿病组和糖尿病前期组的血浆铬水平均低于对照组,其中位数分别为3.77μg/L、3.64μg/L和3.98μg/L,差异有统计学意义。将血浆铬水平根据对照组人数分为四组进行logistic回归分析,校正混杂因素包括年龄、性别、BMI、吸烟状况、饮酒状况、糖尿病家族史、是否患高血压以及血浆镁和硒水平,血浆铬浓度各组的2型糖尿病的比值比（odd ratio,OR）及95%置信区间（confidence interval,CI）（以最低水平组作为参考）分别为:1,0.91（0.75-1.11）,0.87（0.71-1.06）,0.72（0.58-0.89）,线性趋势P值小于0.001。糖尿病前期的比值比及 95%置信区间分别为:1,0.73（0.56-0.95）,0.73（0.56-0.95）,0.61（0.44-0.83）,线性趋势P值小于0.001。以血浆铬水平作为连续性变量计算OR值,血浆铬水平每升高1μg/L,2型糖尿病和糖尿病前期的患病风险分别降低5%和8%。校正后的限制性三次样条拟合曲线观察到2型糖尿病的危险性随着血浆铬浓度的升高而降低的线性趋势。另外,血浆铬水平与空腹血糖有弱的负相关性,,校正年龄、性别、BMI后,偏相关系数为-0.142。MDA水平随着血浆铬水平的升高先降低后升高。结论:研究表明血浆铬水平和2型糖尿病、糖尿病前期的患病危险性呈负相关。第二部分人体血浆铬水平与代谢综合征的关联性研究目的:探究人体血浆铬水平与代谢综合征患病风险的关联性,并探究铬水平与中心性肥胖、血脂异常、高血压的相关性。方法:采用病例对照的研究方式,对照组和病例组均来自于2009年1月至2015年12月的武汉市华中科技大学同济医学院附属同济医院内分泌实验室进行口服葡萄糖耐量试验的人群。纳入代谢综合征783例,对照组1347例。病例对照人群根据性别、年龄进行频率匹配。对调查人群进行问卷调查,测量身高、体重、腰围、臀围、血压,并采集血样,测定空腹血糖、胰岛素、血脂和MDA含量。利用电感耦合等离子体质谱仪测定血浆铬的含量。结果:代谢综合征组和对照组的血浆铬水平分别是3.66（2.89-4.56）lμg/L和3.76（2.72-4.71）μg/L,没有统计学差异。中心性肥胖、高血压、血脂异常人群分别与其对照组相比,血浆铬水平没有统计学差异。将血浆铬水平根据对照组人数分为三组进行logistic回归分析,校正混杂因素包括年龄、性别、吸烟状况、饮酒状况、糖尿病家族史和体力活动情况,血浆铬浓度各组的代谢综合征的比值比及95%置信区间（以最低水平组作为参考）分别为:1,1.04（0.81-1.33）,0.86（0.66-1.11）,OR值无统计学意义。在排除2型糖尿病人群后进行分析,以上结果不变。另外,中心性肥胖的OR值及95%CI（以最低水平组作为参考）分别为:1,0.90（0.71-1.14）,0.84（0.66-1.07）,OR值无统计学意义。血脂异常的OR值及95%CI（以最低水平组作为参考）分别为:1,1.02（0.80-1.31）,0.97（0.76-1.24）,OR值无统计学意义。高血压的OR值及95%CIs（以最低水平组作为参考）分别为:1,1.07（0.91-1.27）,1.18（0.99-1.42）,OR值无统计学意义。结论:研究表明在本研究条件下,人体内血浆铬水平与代谢综合征可能不具有显著的关联性,血浆铬水平与中心性肥胖、血脂异常和高血压可能不具有显著的关联性。第三部分不同形式铬化合物对C2C12骨骼肌细胞葡萄糖摄取的影响目的:探索不同形式的铬化合物对骨骼肌细胞葡萄糖摄取的影响,了解不同铬化合物对细胞氧化应激的作用。方法:使用小鼠C2C12骨骼肌细胞,使用不同浓度的氯化铬（CrC13）、吡啶甲酸铬（CrPic）和铬酸钠（Na2CrO4）,干预4h、8h、12h、24h和48h不同的时间,使用CCK-8试剂盒检测细胞活性。用适宜浓度和干预时间用CrC13、CrPic和Na2CrO4对细胞进行干预,利用荧光标记葡萄糖类似物2-NBDG进行胰岛素刺激的葡萄糖摄取实验。另外,测定铬化合物对细胞MDA、SOD和GSH水平的影响。结果:CrC13、CrPic和Na2CrO4分别在干预剂量和干预时间为100 nM和12 h、50 nM和8 h、50 nM4和24 h时,细胞活性最大。和对照组相比,胰岛素刺激的细胞葡萄糖摄取量显著增加。CrCl3和CrPic均能促进细胞胰岛素刺激的葡萄糖摄取,CrPic的促进作用更强,而Na2Cr04不能促进细胞胰岛素刺激的葡萄糖摄取。CrC13和Na2CrO4增加细胞MDA含量、SOD活性和GSH含量,CrPic增加细胞GSH含量,但是在MDA含量和SOD活性方面没有观察到显著性增加。结论:CrCl3和CrPic能够促进细胞胰岛素刺激的葡萄糖摄取,Na2CrO4不能促进胰岛素刺激的葡萄糖摄取。CrC13和Na2CrO4增加脂质过氧化水平,可能也同时具有增强抗氧化能力作用;而CrPic具有增强抗氧化能力作用,并且不引起氧化应激水平的增高。