劉元樺,李雪妍,蘇 蕾,何佳林,耿修文,紀(jì)佳君,唐 松,趙立娜
(1.中山大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院營養(yǎng)系//廣東省營養(yǎng)膳食與健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東廣州 510080;2.深圳市眼科醫(yī)院//深圳市眼科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東深圳 518000)
糖尿病視網(wǎng)膜病變(diabetic retinopathy,DR)是糖尿病常見的微血管并發(fā)癥,也是成人失明的主要原因之一[1]。DR 發(fā)病隱匿、進(jìn)展緩慢,且早期無明顯癥狀,往往導(dǎo)致診斷和干預(yù)的延誤[2-3]。盡管對公認(rèn)的風(fēng)險(xiǎn)因素如糖尿病病程、血糖、血脂和血壓等進(jìn)行強(qiáng)化控制可以減緩DR的進(jìn)展,但全球DR的患病率仍不斷上升[2,4]。由于DR 發(fā)病的隱匿性和不可逆性,探索早期DR 預(yù)測和干預(yù)的臨床生物標(biāo)志物具有重要的研究意義和臨床價(jià)值。膽紅素是膽汁中的主要色素,近年來的研究發(fā)現(xiàn)膽紅素在體內(nèi)發(fā)揮抗氧化作用,被認(rèn)為是人體內(nèi)的一種重要的內(nèi)源性抗氧化劑[5],越來越多的研究報(bào)道膽紅素水平與心血管疾病及糖尿病血管并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[6]。有研究報(bào)道總膽紅素水平(total bilirubin,TBIL)能夠預(yù)測2型糖尿病患者的截肢事件發(fā)生[7]。另外,一項(xiàng)隊(duì)列研究提示TBIL與糖尿病腎病進(jìn)展呈負(fù)相關(guān)[8]。然而,目前有關(guān)膽紅素水平與DR的關(guān)系的研究較為缺乏且結(jié)果存在較多的不一致[9-12]。目前的研究中沒有較全面地收集和調(diào)整可能影響膽紅素水平的多種混雜因素,如飲食行為、生活方式和藥物等[10,13-14]。此外,目前大多數(shù)的研究只關(guān)注TBIL,而沒有進(jìn)一步區(qū)分結(jié)合形式(direct bilirubin,DBIL)和非結(jié)合形式(indirect bilirubin,IBIL)膽紅素與DR 的關(guān)系[10,15-16],而已有相關(guān)的研究報(bào)道不同形式的膽紅素的抗氧化能力等功能特性有顯著的差別[9,17]。因此,本研究開展基于社區(qū)的2 型糖尿病視網(wǎng)膜病變的人工智能眼底鏡的篩查,納入新診斷的非增殖期糖尿病視網(wǎng)膜病變(nonproliferative diabetic retinopathy,NPDR)的病人,并開展詳細(xì)的問卷調(diào)查和體格檢查收集相關(guān)的危險(xiǎn)因素,全面的檢測了不同形式的膽紅素的水平,分析其與非增殖期糖尿病視網(wǎng)膜病變及其相關(guān)危險(xiǎn)因素的關(guān)系。
采用基于社區(qū)的病例對照研究設(shè)計(jì),在2020年1 月至2020 年12 月共招募2 型糖尿病患者409例[符合以下標(biāo)準(zhǔn)之一:糖尿病史、空腹血糖≥7.0 mmol、隨機(jī)血糖≥11.1 mmol/L或糖化血紅蛋白(glycated hemoglobin,HbA1c)≥6.5%][18]。排除患有癲癇病史、青光眼病史、接受過玻璃體手術(shù)、白內(nèi)障、全身感染、風(fēng)濕性心臟病、自身免疫性疾病、已確診DR 且接受藥物治療的研究對象。在本研究中,我們最終按年齡、性別和糖尿病病程1:3匹配納入78例NPDR 患者和234 例無DR 糖尿病患者。為了排除任何可能影響研究對象膽紅素分布比較的伴隨條件的影響,研究還納入了同期篩查的一組年齡和性別匹配的78 名非糖尿病人作為對照。本研究遵循赫爾辛基宣言的原則,經(jīng)中山大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)[中大公衛(wèi)醫(yī)倫〔2019〕第076號],所有參與者均簽署了書面知情同意書。
所有參與者均接受了標(biāo)準(zhǔn)化的眼底檢查,采用人工智能眼底相機(jī)(SYSEYE RetiCam 3100,重慶,中國)通過非藥物散瞳方式獲取研究對象每只眼睛的視網(wǎng)膜照片,并由眼科醫(yī)生根據(jù)國際DR 臨床標(biāo)準(zhǔn)將糖尿病患者兩只眼睛視網(wǎng)膜病變情況進(jìn)一步確診[19]。本研究中409 例糖尿病人共篩查出78 例非增殖期DR,1 例增殖期DR,最終納入78 例非增殖期DR進(jìn)入病例組(NPDR組)。
在本研究中,我們進(jìn)行了詳細(xì)的面對面問卷調(diào)查,收集參與者的相關(guān)信息,包括性別、年齡、糖尿病病程、疾病史、目前的吸煙狀況和藥物的使用等。所有參與者都接受了標(biāo)準(zhǔn)化的體格檢查,以記錄身高、體質(zhì)量[通過計(jì)算來確定身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index,BMI)]和血壓等。
采集每位參與者的空腹靜脈血并離心(800×g,15 min,4 ℃),分離血清、血漿、白細(xì)胞和紅細(xì)胞,并將所有分裝的樣本儲存在-80 ℃。采用生化分析儀(BS-800 生化分析儀,邁瑞,中國深圳)檢測相關(guān)生化指標(biāo)。采用高效液相色譜法(HA-8180,Arkray,Shiga,Japan)檢測糖化血紅蛋白(HbA1c)。估計(jì)腎小球?yàn)V過率(estimated glomerular filtration rate,eGFR)由Lund-Malm? 修正方程計(jì)算。尿白蛋白/肌酐比值(urine albumin creatine ratio,UACR)=尿微量白蛋白(mg/L)/尿肌酐(g/L)。
結(jié)果中分類變量采用數(shù)目(百分比)描述,連續(xù)變量采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差或中位數(shù)M(P25~P75)表示。參與者的基本情況和臨床特征采用Mann-WhitneyU檢驗(yàn)、χ2檢驗(yàn)或t檢驗(yàn)進(jìn)行比較(視情況而定)。血清膽紅素水平與HbA1c 水平的關(guān)系采用Spearman 秩相關(guān)分析。血清膽紅素與非增殖期糖尿病視網(wǎng)膜病變之間的關(guān)聯(lián)采用Logistic 回歸分析進(jìn)行評估。在多因素logistic回歸分析中,納入了混雜因素和已知風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行了校正。膽紅素對NPDR的預(yù)測能力采用ROC 曲線分析。所有統(tǒng)計(jì)分析均使用SPSS 25.0 版軟件(IBM Corporation,Chicago,IL)進(jìn)行。檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05(雙側(cè)檢驗(yàn))。本研究剔除缺失問卷數(shù)據(jù)或樣本的研究對象。
樣本量計(jì)算是基于已有研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算[11,20],本研究中的樣本量在總膽紅素分析中達(dá)到96.62%的功效,在結(jié)合膽紅素分析中達(dá)到98.93%功效,在非結(jié)合膽紅素分析中達(dá)到92.01%功效。
與無DR 糖尿病患者相比,NPDR 患者的糖尿病病程更長[7.0(3.0~12.0)vs.6.0(3.0~9.0)年,P=0.016]、收縮壓[130.0(123.0~145.0)vs.127.0(116.0~137.0)mmHg,P=0.006]、HbA1c%水 平[8.4(7.1~9.5)vs.6.8(6.1~8.2),P<0.001]、空腹血糖水平[8.2(6.6~11.6)vs.6.9(5.5~8.5)mmol/L,P<0.001]和UACR 水平[53.3(13.9~182.8)vs.16.6(8.8~45.9)mg/g,P<0.001]更高;與無DR 糖尿病患者相比,NPDR 患者的TBIL[10.1(8.2~13.3)vs.12.2(8.9~15.6)μmol/L,P=0.003]、DBIL[3.4(2.5~4.4)vs.3.9(3.0~5.3)μmol/L,P=0.001]和IBIL[7.2(5.9~8.4)vs.8.4(5.9~10.5)μmol/L,P=0.006]水平較低。NPDR 患者與無DR 糖尿病患者的年齡、性別、近期吸煙者、BMI、舒張壓、降糖治療情況、降脂藥物使用、總膽固醇(total cholesterol,TC)、甘油三酯(triglyceride,TG)、高密度脂蛋白膽固醇(high-density lipoprotein cholesterol,HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(low-density lipoprotein cholesterol,LDL-C)、谷丙轉(zhuǎn)氨酶(alanine aminotransferase,ALT)、谷草轉(zhuǎn)氨酶(aspartate aminotransferase,AST)、eGFR 和C-反應(yīng)蛋白(C-reactive protein,CRP)無差異,見表1。
表1 研究對象基本情況Table 1 Baseline characteristics of the research patients [(± s)or M(P25~P75)or n(%)]
表1 研究對象基本情況Table 1 Baseline characteristics of the research patients [(± s)or M(P25~P75)or n(%)]
P values were compared by Mann-Whitney U test,Student t test or χ2 test as appropriate.BMI:Body mass index;HbA1c:Glycated hemoglobin;TC:Total cholesterol;HDL-C:High-density lipoprotein cholesterol;LDL-C:Low-density lipoprotein cholesterol;TG:Triglyceride;eGFR:Estimated glomerular filtration rate;CRP:C-reactive protein;TBIL:Total bilirubin;DBIL:Direct bilirubin;IBIL:Indirect Bilirubin;UACR:Urine albumin creatine ratio;FBG:Fasting blood glucose;ALT:Alanine aminotransferase;AST:Aspartate aminotransferase.
NPDR 患者TBIL 水平[10.1(8.2~13.3)μmol/L]低于無DR 糖尿病患者[12.2(8.9~15.6)μmol/L,P=0.003]和非糖尿病人群[13.7(10.5~17.2)μmol/L,P<0.001](圖1 A)。NPDR 組DBIL 水平[3.4(2.5~4.4)μmol/L]低于無DR 糖尿病患者[3.9(3.0~5.3)μmol/L,P=0.001]和非糖尿病人群[4.0(3.2~5.6)μmol/L,P=0.001](圖1 B)。NPDR 組IBIL 水平[7.2(5.9~8.4)μmol/L]低于無DR 糖尿病患者[8.4(5.9~10.5)μmol/L,P=0.006]和非糖尿病患者[9.8(7.1~12.3)μmol/L,P<0.001](圖1 C)。
圖1 各組血清TBIL、DBIL和IBIL水平情況Fig.1 Serum TBIL,DBIL and IBIL levels in each group
HbA1c 水平與膽紅素水平的Spearman 秩相關(guān)分析結(jié)果顯示TBIL 水平(rs=0.001,P=0.980)、DBIL 水平(rs=-0.007,P=0.907)、IBIL 水平(rs=-0.001,P=0.989)均為與HbA1c 水平無關(guān)(圖2 A-C)。
圖2 血清TBIL、DBIL和TBIL水平與HbA1c的關(guān)系Fig.2 Correlation between the serum TBIL,DBIL and IBIL levels and HbA1c
TBIL 四分位數(shù)中NPDR 患病率分布從26.9%(第一四分位數(shù))至12.8%(第四四分位數(shù)),Ptrend=0.018;在DBIL 四分位數(shù)中NPDR 患病率分布從38.0%(第一四分位數(shù))到15.6%(第四四分位數(shù)),Ptrend=0.013;在IBIL 四分位數(shù)中NPDR 患病率分布從25.6%(第一四分位數(shù))到15.6%(第四四分位數(shù)),Ptrend=0.010,見圖3。
圖3 各膽紅素四分位數(shù)水平NPDR的患病率Fig.3 The prevalence of NPDR at each bilirubin quartile level
以性別、糖尿病病程、HbA1c 和收縮壓為校正因子,納入多因素logistic 回歸分析,以血清膽紅素最高四分位數(shù)作為參照組。在單變量分析中,TBIL第一四分位數(shù)(26.9%)、第二四分位數(shù)(33.3%)和第三四分位數(shù)(26.9%)的NPDR 患病率均高于最高四分位數(shù)(12.8%),比值比(odds ratio,OR)95%CI分別為2.51(1.09,5.75),P=0.030;3.40(1.51,7.67),P=0.003;和2.51(1.09,5.75),P=0.030。DBIL第一四分位數(shù)(38.0%)NPDR患病率高于最高四分位數(shù)(15.6%),OR95%CI 為3.32(1.54,7.13),P=0.002。IBIL 第二四分位數(shù)(38.0%)的NPDR 患病率高于最高四分位數(shù)(15.6%),OR95%CI 為3.32(1.54,7.13),P=0.002。校正相關(guān)因素后,多因素分析顯示TBIL 第一四分位數(shù)、第二四分位數(shù)和第三四分位數(shù)發(fā)生NPDR 的風(fēng)險(xiǎn)均高于最高四分位數(shù),OR 95%CI 分別為2.89(1.20,6.99),P=0.018;3.60(1.52,8.55),P=0.004;2.88(1.20,6.92),P=0.018;DBIL 第一四分位數(shù)發(fā)生NPDR 的風(fēng)險(xiǎn)高于最高四分位數(shù),OR 95%CI 為3.36(1.49,7.55),P=0,003;IBIL 第二四分位數(shù)發(fā)生NPDR 的風(fēng)險(xiǎn)高于最高四分位數(shù),OR 95%CI 為3.56(1.57,8.09),P=0.002,見表2。
表2 膽紅素與NPDR關(guān)系的多因素logistic回歸分析Table 2 Multivariate logistic regression analysis for the association of bilirubin and NPDR
膽紅素水平第一四分位數(shù)(Q1)和第二四分位數(shù)(Q2)為低膽紅素水平,第三四分位數(shù)(Q3)和第四四分位數(shù)(Q4)為高膽紅素水平。當(dāng)HbA1c%≤7時(shí),低IBIL 水平(Q1-Q2)NPDR 風(fēng)險(xiǎn)高于高IBIL 水平(Q3-Q4),OR95%CI 為3.44(1.04,11.38),P=0.043。當(dāng)HbA1c% >7 時(shí),低DBIL 水平(Q1-Q2)NPDR 風(fēng)險(xiǎn)高于高DBIL 水平(Q3-Q4),OR95%CI為2.05(1.09,3.86),P=0.026。當(dāng)UACR ≤30 mg/g 時(shí),低IBIL 水平(Q1-Q2)的NPDR 風(fēng)險(xiǎn)高于高IBIL 水 平(Q3-Q4),OR95%CI 為2.53(1.10,5.82),P=0.029。當(dāng)UACR >30 mg/g 時(shí),低DBIL水平(Q1-Q2)的NPDR 風(fēng)險(xiǎn)高于高DBIL 水平(Q3-Q4),OR95%CI=2.40(1.14,5.02),P=0.021。在其他亞組中,低膽紅素水平和高膽紅素水平之間NPDR風(fēng)險(xiǎn)無差異,見表3。
表3 不同HbA1c和UACR水平亞組中NPDR的風(fēng)險(xiǎn)Table 3 The risk of NPDR in subgroup according to HbA1c levels and UACR levels
我們進(jìn)一步采用ROC 曲線分析DBIL、IBIL、HbA1c 和UACR 水平對NPDR 的預(yù)測能力。結(jié)果顯示:DBIL、IBIL、HbA1c 和UACR 對NPDR 的發(fā)生具有預(yù)測能力,AUC 分別為0.63(0.56,0.70),P=0.001;0.61(0.54,0.68),P=0.005;0.66(0.59,0.74),P<0.001;0.71(0.64,0.77),P<0.001。DBIL、HbA1c 和UACR 結(jié)合的AUC 為0.77(0.71,0.83),P<0.001。IBIL、HbA1c 和UACR 結(jié)合的AUC為0.77(0.71,0.83),P<0.001,見圖4。
圖4 DBIL、IBIL、HbA1c和UACR預(yù)測NPDR的ROC曲線分析Fig.4 ROC curve of DBIL,IBIL,HbA1c and UACR to predict NPDR
在這項(xiàng)病例對照研究中,我們發(fā)現(xiàn)血清膽紅素(TBIL、DBIL 和IBIL)與NPDR 風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,為NPDR 的獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因素。此外,根據(jù)血糖水平和腎功能水平進(jìn)行亞組分析,我們發(fā)現(xiàn)在血糖控制良好(HbA1c%≤7)或無微量白蛋白尿(UACR ≤30 mg/g)的糖尿病患者中,低IBIL 水平具有較高的NPDR風(fēng)險(xiǎn);在血糖控制不良(HbA1c%>7)或有微量白蛋白尿(UACR >30 mg/g)的糖尿病患者中,低DBIL 水平具有較高的NPDR 風(fēng)險(xiǎn)。將DBIL 或IBIL 與HbA1c 和UACR 結(jié)合可進(jìn)一步提高對NPDR 的預(yù)測能力。
與目前的研究結(jié)果一致,本研究中我們也觀察到與未合并視網(wǎng)膜病變的2 型糖尿病患者相比,NPDR 患者的糖尿病病程更長,收縮壓更高,血糖控制更差[2-3]。目前,血脂水平與DR 的關(guān)系仍存在爭議,在荷蘭開展的Hoorn研究提示TC和TG與DR發(fā)生發(fā)展呈正相關(guān),但Sacks 等人發(fā)現(xiàn)DR 與這些脂質(zhì)的相關(guān)性不太強(qiáng)[21-22]。本研究中糖尿病患者服用的降脂藥物和血脂情況相似,這表明研究參與者的血脂控制相對較好,血脂水平與本研究對象中的NPDR的相關(guān)性不強(qiáng)。
膽紅素是體內(nèi)紅細(xì)胞被破壞后代謝的產(chǎn)物,長期以來一直被認(rèn)為是身體的代謝廢物。近年來,膽紅素的抗氧化特性在糖尿病血管病變中得到了越來越多的關(guān)注[23-25]。與之前兩項(xiàng)不同人群的橫斷面研究的發(fā)現(xiàn)一致,本研究中也發(fā)現(xiàn)NPDR 患者的總膽紅素水平低于無DR 糖尿病患者[20,26]。我們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),與無DR 糖尿病患者相比,NPDR 患者中所有形式的膽紅素都較低,這可能進(jìn)一步表明膽紅素可能在糖尿病相關(guān)血管并發(fā)癥發(fā)展中發(fā)揮作用。
目前有關(guān)膽紅素水平與HbA1c 的關(guān)聯(lián)的研究報(bào)道較少。Oda 發(fā)現(xiàn)膽紅素水平與HbA1c 呈負(fù)相關(guān),并且獨(dú)立于空腹血糖水平[27]。然而,在我們的研究中沒有觀察到糖尿病患者的循環(huán)膽紅素水平和HbA1c水平之間存在關(guān)聯(lián),提示膽紅素水平可能是獨(dú)立于糖化血紅蛋白水平的危險(xiǎn)因素。另外,我們進(jìn)一步開展多因素的分析,在調(diào)整相關(guān)因素后[2],所有形式的膽紅素水平均與NPDR風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)相關(guān),其中TBIL 結(jié)果與先前發(fā)表的不同橫斷面研究結(jié)果一致[10,20,26]。而在本研究中,我們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了低DBIL 和IBIL 水平均增加了NPDR 風(fēng)險(xiǎn),更深入地探索了循環(huán)膽紅素與DR 的關(guān)系。目前,關(guān)于膽紅素和糖尿病視網(wǎng)膜病變的隊(duì)列研究比較缺乏,現(xiàn)有一項(xiàng)隊(duì)列研究僅納入了男性糖尿病患者,研究發(fā)現(xiàn)循環(huán)膽紅素水平與DR風(fēng)險(xiǎn)之間可能存在U形關(guān)聯(lián)[12]。因此循環(huán)膽紅素水平的性別差異以及膽紅素水平與DR的關(guān)系仍待進(jìn)一步的前瞻性隊(duì)列研究確認(rèn)。
HbA1c 水平是糖尿病視網(wǎng)膜病變發(fā)生發(fā)展的獨(dú)立危險(xiǎn)因素,大多數(shù)2 型糖尿病患者的HbA1c 理想水平應(yīng)<7%,可以防止糖尿病微血管并發(fā)癥的發(fā)生[28]。然而,許多血糖控制良好的糖尿病患者仍發(fā)生了DR。本研究中我們進(jìn)一步根據(jù)血糖水平開展了亞組分析,在血糖控制良好的(HbA1c%≤7)糖尿病患者中,IBIL 水平低的情況下發(fā)生NPDR 的風(fēng)險(xiǎn)較高,提示即使血糖控制良好,低IBIL 也可能增加NPDR 的風(fēng)險(xiǎn),若血糖控制不良(HbA1c% >7),低DBIL 水平可能增加NPDR 的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。此外,糖尿病腎臟并發(fā)癥也是糖尿病微血管并發(fā)癥之一,通常與DR相伴隨發(fā)生發(fā)展[29]。根據(jù)腎臟功能開展進(jìn)一步的亞組分析,研究結(jié)果表明,在沒有腎損害的糖尿病患者中(UACR ≤30mg/g),低水平的IBIL 也會(huì)增加NPDR 的風(fēng)險(xiǎn)。此外,低水平的DBIL 會(huì)增加伴有腎損害的糖尿病患者(UACR >30 mg/g)發(fā)生NPDR 的風(fēng)險(xiǎn)。這些結(jié)果進(jìn)一步表明,在不同狀態(tài)下糖尿病患者中,不同形式的膽紅素對NPDR 風(fēng)險(xiǎn)有不同的影響。這可能是由于不同形式的膽紅素的抗氧化能力不同,如未結(jié)合形式的膽紅素可通過激活糖尿病小鼠模型主動(dòng)脈中的Akt/Enos 通路直接改善內(nèi)皮功能障礙[9],不同形式膽紅素對NPDR發(fā)生的機(jī)制值得進(jìn)一步研究。
綜上,目前的研究存在以下優(yōu)點(diǎn)和局限性。優(yōu)點(diǎn)是在這項(xiàng)基于社區(qū)開展的病例對照研究中篩選和納入了新診斷的NPDR 病例,與增殖期DR 相比,NPDR 處于糖尿病視網(wǎng)膜病變的早期階段,更有利于篩查DR 發(fā)生發(fā)展中的早期生物標(biāo)志物。同時(shí),病例組和對照組之間的年齡、性別和糖尿病病程等混雜因素通過匹配均衡,增加了病例組和對照組的可比性。同時(shí),本研究還分別探討和分析了不同形式的循環(huán)膽紅素的分布及其與NPDR 的關(guān)系,并根據(jù)不同的血糖控制狀態(tài)和腎功能對糖尿病患者進(jìn)行進(jìn)一步亞組分析糖尿病患者NPDR 的風(fēng)險(xiǎn)。本研究的局限性在于為單一中心病例對照研究,結(jié)果的外推及不同形式膽紅素在NPDR 中的因果作用有待進(jìn)一步證實(shí),膽紅素與NPDR 進(jìn)展的潛在機(jī)制值得進(jìn)一步研究。本研究發(fā)現(xiàn)循環(huán)膽紅素濃度與NPDR 風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,為NPDR 發(fā)生發(fā)展的獨(dú)立因素。循環(huán)膽紅素可能是預(yù)測、評估和治療DR的有價(jià)值的早期臨床生物標(biāo)志物。