糖尿病目前已经成为世界范围的严重公共卫生问题,2015年全球约有4.15亿糖尿病患者。而中国已成为糖尿病患者最多的国家,成人患者约有1亿960万,卫生支出约为510亿美元。糖尿病的流行,给中国了造成沉重的医疗和经济负担,而糖尿病中,大约90%的比例为2型糖尿病。2型糖尿病的病理生理机制复杂,氧化应激在其中起到重要作用。长期的高血糖导致氧化应激,直接损伤生物大分子,还可以通过影响各种细胞信号传导途径和诱导炎症,导致胰岛素抵抗、p细胞功能受损和大血管及微血管损伤,进而影响糖尿病及并发症进程。胆红素是血红素代谢的主要产物,是一种较强的内源性抗氧化剂。胆红素可以消耗氧化应激产物,减轻氧化损伤；同时胆红素还可以通过影响促炎反应,产生抗炎抗凋亡作用。实验研究已发现胆红素可以保护p细胞,增强胰岛素敏感性,减轻血管反应。较多的人群横断面研究发现血清胆红素水平与2型糖尿病及并发症负相关,但前瞻性研究的证据很少,且结果并不一致。另一方面,胆红素的水平受遗传影响,与基因多态性有关。本课题组前期有关血清胆红素水平的全基因组关联研究(Genome wide association study, GWAS)发现尿苷二磷酸葡萄糖醛酸基转移酶1A1(UDP-Glucuronosyltransferasel A1, UGT1A1)和溶质载体有机阴离子转运蛋白1B3(solute carrier organic anion transporter 1B3,SLCO1B3)基因多态性对中国人群的血清胆红素水平有显著影响。最近有孟德尔随机化研究认为白种人中的iUGT1A1基因多态性与2型糖尿病发生有因果关系。但目前有关2型糖尿病的多个GWAS研究并没有发现SLCO1B3和UGT1A1与糖尿病发生有关,且白种人的结果并不适于中国人群。因此在中国人群中,血清胆红素水平是否与2型糖尿病发生有关；胆红素相关基因多态性是否通过影响胆红素水平与2型糖尿病发生因果关联；同时,高的血清胆红素水平对糖尿病患者的大血管及微血管并发症是否有保护作用仍需要进一步研究。为了回答上述问题,本研究以东风-同济队列2008年基线资料为基础,根据2013年第一次随访得到的指标变化及疾病结局,同时,结合课题组前期血清胆红素水平的GWAS的基因分析结果,对三种血清胆红素与2型糖尿病及其并发症(冠心病和糖尿病肾病)的发生进行了分析,主要内容分为如下三部分：第一部分血清胆红素水平与2型糖尿病的关联研究第一节血清胆红素水平与2型糖尿病患病关联—横断面分析目的：在中国中老年人群中探讨三种血清胆红素水平与2型糖尿病患病的关系,为进一步探索血清胆红素是否能成为2型糖尿病发病风险生物标志物提供科学依据。方法：选择东风-同济队列2008年基线人群中血清胆红素和血糖检测有效,尿胆原和尿胆红素正常,总胆红素水平低于34.2μmol/L,无自报肝病、恶性疾病,肝功能相对正常的对象共19,259人。采用问卷调查收集研究对象人口学资料、疾病史、家族史、生活习惯等信息。采用全自动生化仪检测血清胆红素、血糖、血脂、肝肾功能等。2型糖尿病患者被定义为：空腹血糖≥7.0 mmol/L,和/或使用降糖药物,和/或自报患有被医生诊断的糖尿病。采用多元Logistic回归模型分析研究对象罹患2型糖尿病风险。结果：研究人群糖尿病患病率为18.5%,总胆红素、直接胆红素和间接胆红素水平分别为13.3 (10.4-17.0)、3.8 (3.1-4.6)、9.5 (7.2-12.4)μmol/L在校正了年龄、性别、体质指数、中心性肥胖、教育、吸烟、饮酒、锻炼、家族糖尿病史、肝功能、疾病史(高血压、冠心病、中风)后,血清总胆红素水平在第2-3四分位数的个体相对于第1四分位数个体2型糖尿病的比值比(Odd ratios, ORs)和95%置信区间(confidence intervals, CIs)分别为0.88(0.74-1.03)、0.78(0.67-0.92)、0.82(0.69-0.96), Ptrend=0.01;在直接胆红素中分别为0.86(0.73-1.01)、0.75(0.63-0.88)、0.74(0.62-0.88), P trend< 0.001;在间接胆红素中为0.87(0.74-1.02)、0.77(0.66-0.91)、0.84(0.71-0.99), P trend= 0.025。与空腹血糖正常的研究对象相比,三种血清胆红素水平在空腹血糖受损人群中略有升高,在新发糖尿病病人中最高(所有P≤0.05),在糖尿病现患病人中,三种血清胆红素水平随着糖尿病病程延长逐渐降低,在糖尿病病程>10年的对象中达到最低(与空腹血糖正常对象相比,所有P<0.001)。结论：我们首次在中国中老年人群中进行了三种血清胆红素与2型糖尿病患病关联的研究。发现血清总胆红素与2型糖尿病风险负相关,同时也发现直接胆红素和间接胆红素与2型糖尿病风险呈负相关。与既往研究不同,我们发现血清胆红素与人群血糖代谢状态有关：在糖尿病前期及新发糖尿病患者中,三种血清胆红素是升高的；在糖尿病现患人群中,胆红素水平随着糖尿病病程的延长而降低。由于横断面研究的局限性,血清胆红素与2型糖尿病风险关联如何,还需要前瞻性研究提供深入证据。第二节血清胆红素水平与2型糖尿病发生关联—前瞻性分析目的：探讨三种血清胆红素水平与2型糖尿病发生的关联,评价血清胆红素水平是否可以成为2型糖尿病发病风险的生物标志物。方法：在第一节横断面研究的基础上,我们排除2008年基线患有糖尿病、冠心病或中风的个体,进一步排除失访对象,纳入12,530个研究对象进行2型糖尿病发病的前瞻性分析。2013年随访问卷与基线问卷相似,血样采集、血糖、血脂、肝肾功能等指标检测也与08年方法相同。2型糖尿病患者被定义为：空腹血糖≥7.0mmol/L,和/或使用降糖药物,和/或在随访期内自报患有被医生诊断的糖尿病。采用Cox比例风险模型计算2型糖尿病的风险比(hazard ratio, HR)和95%CI。同时,我们基于新加坡华人健康研究(Singapore Chinese Health Study, SCHS),采用巢式病例对照设计,选择509对性别、年龄匹配的病例和对照,采用条件Logistic回归分析计算OR和95%CI。结果：在东风-同济队列中,平均4.5年的随访期内总共观察到772个2型糖尿病新发病例。在血清直接胆红素中,与处于最小四分位数的个体相比,最高四分数位个体发生2型糖尿病的风险比为1.29 (95%CI,1.03-1.61;Ptrend=0.03)。在SCHS中,我们观察到相似的结果：血清直接胆红素中,最高三分位数个体相对最低三分位数个体发生2型糖尿病的OR为1.63 (95%CI,1.03-2.58;Ptrend-0.02)。在两个队列中,血清总胆红素和间接胆红素和2型糖尿病的发生均没有统计学关联。结论：通过两个前瞻性的队列研究,我们发现血清直接胆红素水平升高,可以增加中国中老年人群2型糖尿病发生风险。第三节血清胆红素相关基因多态性与2型糖尿病的关联目的：胆红素相关基因多态性影响血清胆红素水平,但是这种基因多态性是否与中国人群2型糖尿病发生有因果关系,值得进一步探讨。方法：我们基于东风-同济队列全基因组关联研究的数据,选择UGT1A1基因rs6742078和SLCO1B3基因rs2417940在9,502人中进行分析。利用广义线性模型比较不同基因型的血清胆红素水平,采用多元非条件Logistic回归分析单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphisms, SNPs)与2型糖尿病的关联。结果：UGT1A1基因rs6742078和SLCO1B3基因的rs2417940与人群血清胆红素水平有关：rs6742078 CC型的对象三种血清胆红素水平均低于CA和AA型,AA型对象血清胆红素水平最高。rs2417940CC型对象胆红素水平最低,其次是CT杂合型,而TT纯合型对象血清胆红素水平最高。但rs6742078和rs2417940与2型糖尿病风险关联没有统计学意义。结论：UGT1A1和SLCO1B3基因多态性显著影响中国中老年人群的血清胆红素水平,但与人群2型糖尿病发病风险无关。胆红素相关基因多态性与2型糖尿病的关联需要纳入更多的基因位点进行分析,在更大范围和不同种族的人群中确认。第二部分血清胆红素水平与2型糖尿病患者发生冠心病的关联目的：探讨三种血清胆红素水平与2型糖尿病患者冠心病(coronary heart diseage, CHD)发病风险的关联,分析相关影响因素,为2型糖尿病患者并发CHD的预防及控制提供科学依据。方法：我们选择东风-同济队列2008年血清胆红素测量有效的糖尿病患者,在排除基线自报冠心病、中风、恶性疾病、肝病等疾病的对象及2013年失访对象后,共2,918例糖尿病患者纳入分析。相关指标检测、糖尿病患者的确认及信息收集见第1部分。采用WHO标准结合冠脉造影检查诊断冠心病,采用Cox比例风险模型计算CHD的HR和95%CI。结果：在随访期内(12,017人年)共发生440个CHD病例。在总胆红素中,校正了性别、年龄、BMI、腹型肥胖、教育水平、吸烟、饮酒、运动、CHD家族史、高血压病史、高脂血症病史、肝功能、收缩压、降压药的使用、甘油三酯、高密度脂蛋白、降脂药的使用、空腹血糖、降糖药的使用及糖尿病病程后,与Q1相比,处于Q2-4分位的个体发生CHD的HRs(95%CIs)分别为0.95(0.72-1.25),0.89(0.68-1.17)和0.80(0.60-1.06),Ptrend=0.10:在间接胆红素中为0.78(0.60-1.03),0.84(0.64-1.10)和0.75(0.56-0.99),Ptrend=0.08,虽然线性趋势处于临界水平,但间接胆红素水平处于最高分位水平的个体与最低分位的个体相比,发生CHD的风险显著降低(P=0.044)；而在直接胆红素中,Q2-4分位的个体的对应的HRs(95%CIs)分别为0.65(0.50-0.86),0.79(0.60-1.04)和0.77(0.58.1.02),Ptrend=0.24.饮酒可能与总胆红素和间接胆红素在糖尿病患者CHD发生中产生交互作用(Pinteraction=0.021和0.037),这种交互作用在直接胆红素中未观察到。结论：2型糖尿病患者中,血清间接胆红素水平较高的个体相对于那些胆红素水平较低的个体CHD的发病风险更低,这种负向关联独立于其他CHD传统危险因素,而且在饮酒者中更加明显。第三部分 血清胆红素水平与糖尿病肾病的关联目的：探讨三种血清胆红素水平与糖尿病肾病(Diabetic kidney disease, DKD)发生风险的关联,分析相关影响因素,为DKD的预防及控制提供科学依据。方法：我们选择东风-同济队列2008年血清胆红素、肌酐测量有效的糖尿病患者,在排除患恶性疾病、肝脏疾病的对象及2013未检测肌酐或基线估计的肾小球滤过率(estimated glomerular filtration rate, eGFR)<60 ml min-1 1.73 m-2的对象后,共2,958人纳入分析。相关指标检测、糖尿病患者的确认及信息收集见第1部分。研究终点定义为在5年随访期间eGFR下降≥30%,出现此结局的对象被视为发生DKD。采用广义线性模型计算相对危险度(relative risk, RR)及其95%CI。结果：在5年的随访期中,2,958例糖尿病患者中有330个eGFR下降超过30%,发生率约为11.5%。在调整了性别、年龄、腹型肥胖、教育水平、吸烟、饮酒、运动、收缩压、甘油三酯、高密度脂蛋白、降压药物使用、降脂药物使用、肝功能、空腹血糖,降糖药物使用及糖尿病病程后,血清总胆红素水平第二和最大三分位数与最小三分位数相比,RR(95 %CI)分别为0.83 (0.64-1.09),0.75 (0.56-0.99), Ptrend=0.04。在间接胆红素中,我们观察到了类似关联：在完全校正模型中,与最低三分位个体比较,第2三分位和最大三分位个体发生DKD的RR(95%CI)分别为0.74(0.57-0.97)和0.75 (0.57-0.98), Ptrend= 0.04.但是,直接胆红素水平与DKD发生的关联没有统计学意义。吸烟和总胆红素及间接胆红素在DKD发生中有交互作用(Pinteraction=0.01和0.02),这种交互作用在直接胆红素中未观察到。结论：血清总胆红素和间接胆红素水平升高,对DKD发生有保护作用,并独立于其他传统的DKD危险因素。吸烟者中高水平的胆红素对DKD的保护作用更加明显。