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糖尿病患者血清矿物质水平与其并发肺结核风险的关系研究

更新时间:2021-01-19 08:25点击:

  卢学昭 王瑶 张贵兰 张辉珍 崔鹤 汪求真
  
  
  青岛大学公共卫生学院 青岛市食品药品检验研究院 青岛海关技术中心
  
  
  摘    要:
  
  
  目的 探讨糖尿病(DM)患者血清矿物元素含量与并发肺结核风险的关系。方法 采用病例对照研究方法,以糖尿病并发肺结核(DM-PTB)患者为病例组,单纯DM患者为对照组,并设健康对照组。通过问卷调查收集研究对象的一般人口学信息,测量其身高、体重,计算BMI,采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)检测血清矿物元素水平。运用多因素logistics回归法分析DM患者血清矿物元素水平与并发PTB风险的关系。结果 本研究共纳入286例研究对象,其中DM-PTB患者67例,DM患者128例,健康对照91例。与DM组相比,DM-PTB组患者血清Cu、Ni含量显著升高,而Fe、Mn、Se含量分别降低14.29%、37.74%、5.65%。经调整年龄、性别和BMI后,多因素回归分析结果显示,低Na (OR=3.11,95%CI:1.47-6.57)、低Se (OR=2.26,95%CI:1.08-4.72)、低Mn (OR=3.10,95%CI:1.41-6.79)与DM患者并发PTB的风险增加有关,而血清低Cu (OR=0.03,95%CI:0.01-0.10)、低Ni (OR=0.22,95%CI:0.09-0.52)是其保护因素。结论 DM患者体内Na、Mn、Cu、Se、Ni等矿物元素水平的改变可能与其活动性肺结核发生风险关联,提示血清元素谱变化对DM患者发生活动性肺结核可能具有预测作用。[营养学报,2020,42(2):135-139]
  
  
  关键词:
  
  
  糖尿病 血清元素谱 活动性肺结核 电感耦合等离子体质谱法
  
  
  ASSOCIATION BETWEEN SERUM MINERAL LEVELS AND RISK OF PULMONARY TUBERCULOSIS IN DIABETIC PATIENTS
  
  
  LU Xue-zhao WANG Yao ZHANG Gui-lan ZHANG Hui-zhen CUI He WANG Qiu-zhen
  
  
  School of Public Health, Qingdao University; Qingdao Institute for Food and Drug Control; Technology Center of Qingdao Custom;
  
  
  Abstract:
  
  
  Objective To investigate the association between serum mineral levels and the risk of pulmonary tuberculosis in diabetic patients. Methods A case-control study design was used. Patients with concurrent diabetes mellitus and pulmonary tuberculosis(DM-PTB) were recruited in the case group, and patients with diabetes mellitus(DM) only as the control group. Also, healthy individuals were recruited as the healthy control group. The general demographic information of the subjects was collected by using structured questionnaires, and height and weight were measured for the calculation of BMI. Serum mineral concentrations were measured using inductively coupled plasma mass spectrometry(ICP-MS). Multivariate logistic regression analysis was used to analyze the correlation between serum mineral concentrations and risk of concurrent PTB in DM patients. Results A total of 286 subjects were included in this study, including 67 patients with DM-PTB, 128 patients with DM, and 91 healthy controls. Compared with DM group, serum Fe, Mn and Se concentrations in DM-PTB patients were lower by 14.29%, 37.74% and 5.65%, respectively. After adjusting for age, sex and BMI, the multivariate regression analysis showed that low Na(OR=3.11; 95%CI:1.47-6.57), low Se(OR=2.26; 95%CI: 1.08-4.72), low Mn(OR=3.10; 95%CI: 1.41-6.79) were associated with an increased risk of PTB in DM patients, while low Cu(OR=0.03; 95%CI: 0.01-0.10), low Ni(OR=0.22; 95%CI:0.09-0.52) were associated a protective effect. Conclusion Altered serum mineral levels including Na, Mn, Cu, Se and Ni in DM patients may be associated with increased risk of active tuberculosis, indicating that serum mineral changes may predict the risk of active tuberculosis in DM patients. [ACTA NUTRIMENTA SINICA,2020, 42(2):135-139]
  
  
  Keyword:
  
  
  diabetes; serum elemental spectrum; active tuberculosis; ICP-MS;
  
  
  全球约三分之一的人口感染结核分枝杆菌(MTB),形成潜伏性结核感染,其中约5%~15%会发展为活动性结核[1]。当机体抗结核免疫受损时,例如在艾滋病毒感染和糖尿病的情况下,该风险显著增加。
  
  
  糖尿病(DM)是结核发生的危险因素。糖尿病患者,尤其是血糖控制不良时机体免疫功能下降,可对肺结核(PTB)的整个自然病程产生影响,包括个体感染MTB的风险(潜伏感染)增加,生命进程中PTB被激活的风险升高,并且对疾病的临床结局产生不利影响。研究发现,DM患者发生PTB的可能性较对照人群大约增加3倍[2]。据估计,全球10%~15%的PTB负担是由DM造成的[3]。近年来,低至中等收入国家DM发生率迅速上升,而结核负担仍然严重,DM可导致结核流行风险增加,已成为亟待解决的公共卫生问题[4]。
  
  
  矿物元素作为机体重要的营养素参与体内多种生化反应,其中硒(Se)是金属酶的辅助因子,在谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione per-oxidase,GSH-Px)作用中发挥关键作用;锌、铜等是多种酶的催化成分。并且,微量元素具有免疫调节作用,可影响人体对感染性疾病的易感性,其缺乏与机体免疫力的下降及PTB感染有关[5]。研究表明,铁、锌、铜、钙、硒等元素水平与MTB毒力存在关联、可影响机体对MTB的易感性[6]。迄今,DM患者矿物元素水平与其发生PTB风险尚鲜见报道。本研究拟采用病例对照研究方法,通过电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)检测DM患者血清矿物元素水平,探讨其并发PTB风险的关联。
  
  
  1 对象与方法
  
  
  1.1 对象
  
  
  本研究纳入2018年1月~2018年12月某市胸科医院DM-PTB患者67例,且同期在该市级综合医院选取单纯DM患者128例和健康体检对照人群91例。PTB患者均符合《中国结核病防治规划实施工作指南(2008年)》中结核病诊断标准;DM患者均符合1999年WHO糖尿病诊断标准。排除恶性肿瘤、艾滋病、其他严重肺部疾病及1型糖尿病、妊娠糖尿病和其他特殊类型糖尿病;DM-PTB患者除需符合上述诊断标准外,要求明确的DM诊断在前,PTB发生在后。
  
  
  1.2 方法
  
  
  采用病例对照研究方法,将研究对象纳入后,通过问卷调查收集研究对象的一般人口学信息,并测量身高、体重,计算体质指数(body mass index,BMI),检测收缩压(systolic blood pressure,SBP)、舒张压(diastolic blood pressure,DBP)。收集研究对象血清,进行血清总胆固醇(total cholesterol,TC)、甘油三酯(triglyceride,TG)检测;采用电感耦合等离子体质谱仪(inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS)测定钠(Na)、钙(Ca)、镁(Mg)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、Se、钡(Ba)、铬(Cr)、镍(Ni)、锰(Mn)、铅(Pb)、砷(As)和镉(Cd)14种矿物元素的含量。
  
  
  1.3 质量控制
  
  
  调查人员均经过系统和统一的专业培训,且严格按照培训的要求进行调查询问和体格检查。操作人员对ICP-MS定期维护保养,保证实验仪器具备良好的灵敏度和精密度。
  
  
  1.4 统计学分析
  
  
  采用SPSS 20.0软件进行统计分析。定量资料均服从正态分布,采用均数及标准差表示。将各血清元素的数据以均数分为两部分,即Low组(即<均数组)和High组(即≥均数组),采用多因素Logistic回归校正潜在的混杂因素(年龄、性别、BMI等)分析血清矿物元素水平与疾病的关联性,以P<0.05为差异有统计学意义。
  
  
  2 结果
  
  
  2.1 对象的基本特征(表1)
  
  
  共收集研究对象286例,年龄为20~83岁,平均年龄为(53.28±11.06)岁,其中,男性191(66.67%)例,平均年龄(52.15±10.98)岁;女性95(33.33%)例,平均年龄(55.51±10.95)岁。结果显示,DM-PTB、DM、健康对照三组的年龄、性别、BMI、血压、血脂等指标存在差异,DM-PTB组患者BMI显著低于另外两组;与DM患者比较,DM-PTB患者TC、TG水平下降(P<0.05)。
  
  
  2.2 血清矿物元素含量(表2)
  
  
  除Ba、Cd、As外,三组研究对象的血清矿物元素水平均存在差异。与DM组比较,DM-PTB组血清Cu、Ni含量显著升高,而Fe、Mn、Se含量分别降低14.29%、37.74%、5.65%(P<0.05);与健康对照组相比,DM-PTB组血清Cu、Ni、Cr含量升高,Mg、Ca、Mn、Fe、Zn、Se、Pb含量降低。DM-PTB及DM两组与健康对照组比较Mg、Ca、Mn、Fe、Zn、Pb含量均降低,Cr、Ni含量均有所升高,差异有统计学意义(P<0.05)。
  
  
  2.3 DM患者发生PTB风险的单因素Logistic回归分析(表3)
  
  
  单因素Logistic回归分析结果显示,男性DM患者并发PTB的风险为女性的3.5倍(OR=3.50,95%CI:1.71-7.17),较BMI≥24.0的DM患者比较,BMI<24.0者PTB风险增加近3倍(OR=2.92,95%CI:1.54-5.53)。DM患者血清矿物元素水平与其并发PTB有关,低Na、低Mn、高Ni、高Cu等与PTB风险增加有关。
  
  
  2.4 DM患者血清矿物元素水平与并发PTB风险的多因素Logistic回归分析(表4)
  
  
  经调整年龄、性别和BMI后,多因素Logistics回归结果显示,DM患者低Na(OR=3.11,95%CI:1.47-6.57)、低Mn(OR=3.10,95%CI:1.41-6.79)、低Se(OR=2.26,95%CI:1.08-4.72)是其并发PTB的危险风险;而DM患者低水平的血清Cu(OR=0.03;95%CI:0.01-0.10)、Ni(OR=0.22,95%CI:0.09-0.52),与其并发PTB风险降低有关,即高Cu、高Ni是PTB危险因素。
  
  
  3 讨论
  
  
  本研究表明,糖尿病患者血清元素谱变化与其并发活动性肺结核风险独立相关,低Na、低Mn、低Se、高Cu、高Ni与其并发PTB风险增高有关。本研究结果提示血清元素谱变化对DM患者发生活动性肺结核风险可能有一定预测作用。
  
  
  本研究选取的病例(即两病合并患者,DM-PTB)为DM发生在前,PTB发生在后,以单纯DM患者作为对照,可在一定程度上弥补病例对照研究无法揭示研究因素与疾病发生因果关系的局限,提供较为可靠的病因线索。ICP-MS方法测定血清元素的浓度,可以同时检测多种元素,准确度高、精密度好。所使用的仪器设备定期维护,并在试验开始前运用计算机软件进行校正,可保证检测数据的真实性。并且,同时检测多种血清矿物元素,可综合观察、分析血清元素谱的变化与TB风险的关联。
  
  
  DM患者低Mn水平可能与其并发PTB风险增加有关。Kazi TG[7]等就报道了糖尿病患者血清Mn水平较低。糖代谢紊乱可造成Mn含量的降低;而患者感染MTB后,由于细菌在体内的生长和繁殖的需要,可通过调节控制Mn稳态的转录因子,减少机体对Mn的摄入,造成DM-PTB患者体内的Mn元素进一步降低[8]。
  
  
  本研究结果显示,DM患者血清低Se与其并发PTB风险增加有关。有研究表明[9],DM患者血清Se元素含量较高。Se是GSH-Px的重要组成成分,GSH-Px有抗氧化功能,清除体内脂质过氧化物,阻断活性氧和自由基对机体的损伤作用[10]。同时,GSH-Px可能会改变微生物的基因组,影响微生物生长繁殖[11]。推测:并发PTB时,DM患者血清Se水平的降低与机体氧化应激水平增高、GSH-Px等抗氧化酶消耗增加有关。
  
  
  DM患者高Ni与其并发PTB风险增加有关。据文献报道,DM患者体内Ni元素含量升高[7,12],与本研究结果一致。过渡金属转运蛋白P1B4-ATP酶是决定胞内细菌毒力的重要因素。研究[13]表明,MTB可编码两种P1B4-ATP酶,CtpD和CtpJ,且均可被Ni2+激活,且CtpD可转运Ni2+,而CtpJ可调节胞浆中Ni2+的水平。推测:当DM患者并发PTB时,MTB可调节机体对Ni元素的吸收。但迄今,DM患者Ni元素水平与其并发TB尚鲜见报道,仍需开展研究进行观察。同时,DM患者血清低Na与其并发PTB风险增加有关。Na为常量元素,其含量变化与并发TB疾病的关系尚鲜见报道,需进一步开展研究进行探讨。
  
  
  与文献报道一致[12,14],DM患者血清Cu元素水平较正常人显著升高。DM-PTB组的Cu元素水平显著高于DM组,高Cu与PTB风险增加相关。Cu是包括细菌在内的所有生物的生长和发育必不可少的微量元素。当DM患者并发PTB时,不仅MTB的生长、繁殖需要Cu元素,而且体内高血糖还会诱使含铜酶释放Cu2+,导致酶的活性下降,使血清Cu含量升高。有研究表明Cu与糖化血红蛋白之间存在正相关关系,血糖越高,血清Cu水平也越高[15];而血糖控制不良与DM患者发生活动性结核有关[16],这可能是高Cu水平与PTB风险关联的机制之一。但本研究中血清高Cu与DM-PTB关联的OR值的95%CI范围较宽,而回归模型拟合度较好(Cox&Snell R2=0.47;Nagelkerke R2=0.65),提示DM患者Cu水平与其并发TB风险有待扩大样本含量进一步研究。
  
  
  本研究仍存在一定局限性,采取了病例对照研究的方法,尽管纳入的病例组均为DM发生在前的患者,但仍无法判断元素水平变化与患者并发活动性肺结核的因果关系。因此,对相关风险性的解释应谨慎。今后应开展更多的人群研究进行验证,并且可进一步在DM患者中进行前瞻性队列研究观察矿物元素水平与结核风险的关系。
  
  
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