间歇性缺氧对合并睡眠呼吸暂停综合征的2型糖尿病患者肠道菌群的影响研究

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背景国际糖尿病联盟(International Diabetes Federation,IDF)最新统计数据显示,全球糖尿病患者增长至5.37亿人,我国约有1.4亿糖尿病患者,其中2型糖尿病(type2 diabetesmellitus,T2DM)约占糖尿病病例总数的90%。T2DM以胰岛素抵抗和β细胞功能缺陷为主要病理生理特征,可显著增加心血管病死亡、终末期肾病等风险,严重降低人们的预期寿命和生活质量,对国家造成巨大的经济和社会负担。睡眠呼吸暂停综合征(obstructive sleep apnea hypopnea syndrome,OSAHS)主要特征是睡眠期间出现完全或部分上呼吸道阻塞,进而反复出现睡眠低通气和(或)呼吸中断,引起间歇性缺氧(intermittent hypoxia,IH)、低氧血症、高碳酸血症和睡眠片段化,使机体出现全身多系统的病理生理改变。研究表明,23%~87%的T2DM患者并发OSAHS。IH作为OSAHS的标志性特征,不仅在OSAHS的发病机制中起着至关重要的作用,而且在T2DM患者血糖控制不良、胰岛素抵抗恶化、糖尿病相关并发症的发生发展中也起着重要作用。OSAHS作为T2DM独立危险因素之一,可产生代偿性高胰岛素血症,诱导严重的胰岛素抵抗,但OSAHS与T2DM之间的病理生理联系目前尚未完全阐明。近年来随着多基因测序技术的出现,作为人体“第二基因组”的肠道菌群,尤其是产短链脂肪酸(short chain fatty acids,SCFAs)菌,在糖尿病、OSAHS等代谢性疾病的发生发展中逐渐占据至关重要的地位。通过IH动物模型模拟OSAHS的研究发现,IH可能通过改变肠道菌群结构和功能,导致代谢性疾病的发生发展。然而,IH对合并OSAHS的T2DM患者肠道菌群的影响目前尚无相关研究。因此,我们设计了一项病例对照研究,比较合并OSAHS的T2DM患者、不合并OSAHS的T2DM患者和健康对照人群肠道菌群组成及相应的炎症因子、同型半胱氨酸(homocysteine,HCY)等临床指标变化,旨在部分阐明IH对合并OSAHS的T2DM患者肠道菌群的影响,并为其防治策略提供新的靶点与视角。目的1.探讨IH是否影响合并OSAHS的T2DM患者肠道菌群组成。2.探讨IH导致的肠道菌群改变与临床指标、炎症因子之间的相关性。方法1.受试者招募:采用病例对照研究的方法,选取2019年7月至2020年7月至河南省人民医院就诊,通过T2DM诊断和睡眠呼吸监测,符合纳入、排除标准的78名受试者,分为合并OSAHS的T2DM组(T2DM+OSA,n=27),不合并OSAHS的T2DM组(T2DM,n=25),同时按照年龄、性别匹配健康对照组(HC,n=26)。2.临床资料收集:入组受试者填写基本信息问卷,测量受试者身高、体重、颈围、腰围、臀围、血压。收集受试者清晨空腹血液予以检测:(1)血液生化指标,包括空腹血糖(fasting plasma glucose,FPG)、空腹胰岛素、糖化血红蛋白(hemoglobin A1c,HbA1c)等;(2)炎症因子,包括C-反应蛋白(C-reaction protein,CRP)、白介素-6(interleukin-6,IL-6)、白介素-17(interleukin-17,IL-17)、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor α,TNF α)、转化生长因子β1(transforming growth factor β1,TGF β1);(3)脂多糖结合蛋白(lipopolysaccharide-binding protein,LBP);(4)HCY。收集 粪 便样本予以检测:肠道菌群16S rRNA基因测序。3.T2DM诊断:根据2017年中华医学会糖尿病学分会(Chinese Diabetes Society,CDS)指南,T2DM诊断标准为:具有典型糖尿病症状(如多食、烦渴多饮、多尿和不明原因的体重减轻),伴随机血糖≥11.1mmol/L,或伴FPG≥7.0mmol/L,或伴 口服葡萄糖耐量试验(oral glucose tolerance test,OGTT)2h血糖≥11.1mmol/L。无症状人群改日采用同一检测方法复测,以确认诊断。4.OSAHS诊断:所有受试者使用Ⅳ型便携式睡眠呼吸监测仪(Sleep Fairy-A7,中国)进行OSAHS诊断。根据美国睡眠医学会诊断标准,AHI≥15次/h,伴或不伴随睡眠时打鼾、呼吸暂停、白天嗜睡、疲劳等临床症状;或AHI>5次/h,伴有临床症状可确诊。记录IH相关的呼吸参数:呼吸暂停低通气指数(apnea-hypopnea indices,AHI)、平均血氧饱和度、最低血氧饱和度及氧减指数(oxygen desaturation index,ODI)。5.统计学分析:数据整理及统计学分析使用Excel 2021软件及SPSS 26.0软件。正态分布计量资料以Mean±SD表示,非正态分布计量资料以中位数(四分位间距)表示,分类变量以百分比表示。三组之间正态分布且方差齐性计量资料,采用单因素方差分析计算P值,事后检验采用LSD t检验;否则采用Kruskal-Wallis检验,事后检验采用Mann-Whitney U检验,通过Bonferroni矫正显著性。肠道菌群、IH指标、糖代谢指标、炎症指标、HCY等的相关性通过Spearman评估。P<0.05认为有显著的统计学意义。结果1.三组患者临床指标和炎症水平的比较1.1 一般临床指标的比较在HC组、T2DM组、T2DM+OSA组之间,性别、年龄无显著统计学差异(P>0.05);与HC组相比,T2DM+OSA组在胰岛素抵抗指数(insulin resistance index,HOMA-IR)(1.50 vs 2.38)、体质指数(body mass index,BMI)(24.63 vs 27.03kg·m-2)、腰臀比(waist-to-hip ratio,WHR)(0.85 vs 0.98)、颈围(32.88 vs 38.37cm)、FPG(5.30 vs 8.00mmol/L)、HbA1c(5.30 vs 8.70%)、收缩压(117.50 vs 131.00mmHg)和舒张压(71.96 vs 82.26mmHg)中均具有显著统计学差异(P<0.05)。与T2DM组相比,T2DM+OSA组在HOMA-IR、BMI、WHR、颈围、FPG、HbA1c、收缩压和舒张压中无显著统计学差异(P>0.05)。1.2 IH相关呼吸参数的比较与HC组、T2DM组相比,T2DM+OSA组的AHI(2.30 vs 3.70 vs 13.70 次/h)、ODI(0.65 vs 2.20 vs 9.10)显著升高(P<0.05),平均血氧饱和度(97.05 vs 96.60 vs 94.70%)显著降低(P<0.05)。与HC组相比,T2DM+OSA组的最低血氧饱和度(85.50 vs 81.00%)显著降低(P<0.05)。1.3 HCY、LBP、炎症因子的比较与 HC 组、T2DM 组相比,T2DM+OSA 组的 HCY 水平(9.60 vs 10.30 vs 13.81umol/L)显著升高(P<0.05);与HC组相比,T2DM+OSA组的LBP水平(8.59 vs 18.07pg/mL)显著升高(P<0.05);CRP水平在HC组、T2DM组、T2DM+OSA组(0.30 vs 1.43 vs 2.11mg/L)中逐渐升高(P<0.05);与HC组相比,T2DM+OSA 组 TNF α(62.66 vs 100.04pg/mL)、IL-17(10.66 vs 29.01pg/mL)、IL-6(1.67vs 3.07pg/mL)水平显著升高(P<0.05),TGF β1 水平(1683.08 vs 1176.91pg/mL)显著降低(P<0.05);与 T2DM 组相比,T2DM+OSA组的TNFα水平(56.25 vs 100.04pg/mL)显著升高(P<0.05)。2.IH与合并OSAHS的T2DM患者肠道菌群差异有关2.1肠道菌群的α多样性及β多样性分析在HC组、T2DM组、T2DM+OSA组之间,Shannon指数(3.29 vs 3.17 vs 3.13)、ACE指数(129.09 vs 112.00 vs 126.00)、Simpson指数(0.08 vs 0.09 vs 0.10)无显著差异(P>0.05)。主坐标分析(principal coordinates analysis,PCoA)显示HC组、T2DM组、T2DM+OSA组之间肠道菌群组成整体未见明显区分趋势。Adonis分析结果显示,三组之间肠道菌群组成无显著性差异(P>0.05)。2.2肠道菌群组成与临床指标及炎症因子的相关性分析在T2DM+OSA组与T2DM组中,12个ASVs具有显著差异(P<0.05)。在T2DM+OSA组与HC组中,15个ASVs具有显著差异(P<0.05)。ASV水平,Faecalibacterium、Eubacterium、Lachnospiraceae等产SCFAs菌的丰度在HC组、T2DM组、T2DM+OSA组中呈逐渐降低趋势,Actinomyces丰度呈逐渐升高趋势。Spearman 相关性分析显示,改变的肠道菌群与AHI、平均血氧饱和度、FPG、HbA1c、HOMA-IR、HCY、CPR、LBP等IH指标、糖代谢指标、炎症指标、肠屏障破坏指标密切相关(P<0.05)。结论IH可能参与合并OSAHS的T2DM患者肠道菌群的选择性改变。肠道菌群的改变可能与合并OSAHS的2型糖尿病患者肠屏障破坏和全身慢性炎症反应相关。
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