第九章 糖尿病及其生化检验
糖尿病是一组由遗传和环境因素相互作用而引起的临床综合征。因胰岛素分泌绝对不足或相对不足以及靶组织细胞对胰岛素敏感性降低，引起糖、蛋白、脂肪、水和电解质等一系列代谢紊乱。临床以高血糖为主要标志，久病可引起多系统损害。病情严重或应激时可发生多种急性代谢性紊乱。
正常人空腹血糖浓度是在3.89~6.11 mmol/L范围内。如血糖浓度低于空腹水平下限，通常是指空腹血糖浓度低于3.33~3.89 mmol/L时称为低血糖。高血糖是指空腹血糖浓度高于正常上限7.0 mmol/L。
一、糖尿病的分型与诊断
基于病因学糖尿病共分成四大类型：1型糖尿病;2型糖尿病;其他特殊类型的糖尿病和妊娠糖尿病。
1. 1型糖尿病：包括免疫介导性糖尿病和特发性糖尿病。免疫介导性糖尿病：这类糖尿病为自身免疫机制引起的胰岛β细胞破坏，导致胰岛素绝对缺乏，且具有酮症酸中毒倾向，其主要原因目前认为与遗传因素、环境因素和自身免疫机制有关。其特点：大多数1型糖尿病患者以体内存在自身抗体为特征(胰岛细胞抗体; 胰岛素自身抗体;谷氨酸脱羧酶自身抗体;酪氨酸磷酸化酶自身抗体IA-2和IA-2β和胰岛细胞表面抗体);胰岛β细胞的破坏引起胰岛素绝对不足，且具有酮症酸中毒倾向，依赖胰岛素治疗;遗传因素在发病中起重要作用，尤其与HLA某些基因型有很强关联;虽任何年龄均可发病，但典型病例常见于儿童和青少年，起病较急。
2. 2型糖尿病：胰岛素抵抗和胰岛素作用不足是2型糖尿病的主要发病机制。此型病变在于靶细胞膜上胰岛素受体数目减少或缺陷，表现为激素-受体亲和力减弱，有的则为正常结合，但结合后反应异常。此种胰岛素受体缺陷所致靶细胞对胰岛素的反应低下，不能将胰岛素信息转换为生物效应的现象，称为胰岛素抗性。这类患者在发病初期甚至终生，不需依赖胰岛素治疗。2型糖尿病特点：典型病例常见肥胖的中老年成人，偶见于幼儿;起病较慢，在疾病早期阶段没有明显症状，甚至在患病多年之后仍不能确诊，这增加了并发大血管疾病和微血管疾病的风险;血浆胰岛素水平可正常或稍高，高血糖的刺激又会引起更多的胰岛素分泌，因此患者的胰岛β细胞负荷较重，在糖剌激后呈延迟释放;自身抗体呈阴性;单用口服降糖药一般可以控制血糖;很少出现自发性酮症酸中毒、常因伴有感染等应激因素而发生酮症酸中毒;有遗传倾向，但与HLA基因型无关。
3. 其他特殊类型的糖尿病：包括胰岛β细胞功能的遗传缺陷;胰岛素作用遗传性缺陷;胰腺外分泌性疾病;内分泌疾病;药物或化学品诱导;感染;罕见的免疫介导性糖尿病;其他遗传综合症伴糖尿病。
(1) 胰岛β细胞基因缺陷：此患者高血糖症出现较早，常在25岁之前发病，称为成人起病样青年糖尿病(maturity-onset diabetes of the young, MODY)，表现为胰岛素分泌的轻度受损和胰岛素作用缺陷，为常染色体显性遗传。目前已确定MODY有6种以上的基因突变。即20号染色体上的HNF-4α基因发生变异, 称为MODY1;7号染色体上的葡萄糖激酶基因变异, 称为MODY2;12号染色体上的HNF-1α基因发生突变，称作MODY3;胰岛素启动因子(IPF)-1突变，命名为MODY4;HNF-1?基因突变, 称作MODY5;BetaA2/NEUROD1基因突变，称呼为MODY6。
(2) 胰岛素作用基因缺陷：是由于胰岛素受体变异所致胰岛素抵抗，表现为糖代谢紊乱差异大，轻者仅为高胰岛素血症，轻度高血糖，重者为严重高血糖，胰岛素抵抗明显。可同时伴有黑棘皮病，女性男性化和多囊卵巢。遗传方式为显性遗传和隐性遗传。
(3) 胰腺外分泌疾病：胰腺炎症、胰腺囊性纤维化、纤维化钙化性胰腺病、胰腺肿瘤、损伤和胰切除均可引起继发性糖尿病。
(4) 内分泌疾病：一些拮抗胰岛素作用的激素如生长激素、皮质醇、胰高血糖素和肾上腺素在体内产生过量时可致糖尿病，这类糖尿病在除去引起激素过度分泌的因素后，血糖可恢复正常。
4. 妊娠糖尿病：指在妊娠期间任何程度的糖耐量减退或糖尿病发作，不论是否使用胰岛素或饮食治疗，也不论分娩后这一情况是否持续。但妊娠前已确诊为糖尿病者不属妊娠期糖尿病。
二、糖尿病诊断
1. 糖尿病诊断标准：出现三多一少症状加上随机血糖浓度≥11.1 mmol/L(200 mg/dl);出现三多一少症状加上空腹血糖≥7.0 mmol/L(126 mg/dl)。空腹指至少8h内无含热量食物的摄入;口服葡萄糖耐量试验，2h血糖≥11.1 mmol/L (200 mg/dl)。
以上三种指标都可以单独用来诊断糖尿病，但是其中任何一种出现阳性结果，都必须用上述方法中任意一种进行复查才能确诊。血糖均指静脉血浆葡萄糖。口服葡萄糖耐量试验采用世界卫生组织(WHO)提出的方法。
2. 妊娠糖尿病的诊断标准：
(1) 100g葡萄糖负荷试验：空腹血糖浓度>5.3 mmol/ L(95mg/dl);1h血糖浓度>10.0 mmol/ L(180mg/dl);2h血糖浓度>8.6 mmol/ L(155mg/dl);3h血糖浓度>7.8 mmol/ L(140mg/dl)。
(2) 75g葡萄糖负荷试验：空腹血糖浓度>5.3 mmol/ L(95mg/dl);1h血糖浓度>10.1 mmol/ L(180mg/dl);2h血糖浓度>8.6 mmol/ L(155mg/dl)
GDM的诊断标准仅限于妊娠期间，并且至少要满足上述两项及两项以上指标才能做出诊断。
3. 空腹血糖：为糖尿病最常用的检测项目。如空腹血糖浓度不止一次高于7.0 mmol/L (126 mg/dl)可诊断为糖尿病。但2型糖尿病，高血糖出现的较晚，仅用空腹血糖这个诊断标准将延误诊断并对糖尿病人群的流行估计过低。因此对于下述人群建议进行口服葡萄糖耐量试验或者空腹血糖筛选：①所有已年满45周岁的正常人，每三年重复一次;②对于较年青的人群，如是肥胖个体，体重≥120%标准体重或者BMI≥27 kg/m2应进行筛查;③存在与糖尿病发病高度相关的因素;④是糖尿病发病的高危种族(如非裔、亚裔、土著美国人、西班牙裔和太平洋岛屿居民);⑤已确诊过GDM或者生育过>4.5kg体重胎儿的妇女;⑥高血压症患者;⑦HDL胆固醇水平≤0.90 mmol/L(35 mg/dl)或TG水平≥2.82 mmol/L(250 mg/dl);⑧曾经有IGT或者IFG的个体。
4. 口服葡萄糖耐量试验：WHO推荐的口服葡萄糖耐量试验，是在口服一定量葡萄糖后2h内，作系列血糖浓度测定，对非妊娠成人，推荐葡萄糖负载量为75 g，对于小孩，按1.75 g/kg体重计算，总量不超过75 g，用300 ml水溶解后在5 min内口服。试验前三天，每日食物中糖含量应不低于150 g，维持正常活动，影响试验的药物应在三天前停用。试验在清晨进行，试验前应禁食8~14 h。坐位抽血后进行OGTT。整个试验期间不可吸烟、喝咖啡、喝茶或进食。
口服葡萄糖耐量试验结合空腹血糖对糖尿病相关状态的判定标准：①空腹血糖正常， 2h PG<7.8 mmol/L为正常糖耐量;②空腹血糖<7.0 mmol/L和11.1 mmol/L>2h PG≥7.8 mmol/L，为IGT; ③7.0 mmol/L>空腹血糖≥6.1 mmol/L，2hPG <7.8 mmol/L为空腹血糖损害(imparied fasting plasma glucose, IFG);
OGTT主要用于下列情况：①诊断GDM;②诊断IGT;③人群筛查，以获取流行病学数据;④有无法解释的肾病、神经病变或视网膜病变，其随机血糖<7.8 mmol/L，可用OGTT评价。此时如有异常OGTT结果，不代表有肯定因果关系，还应该排除其他疾病。
三、糖尿病的实验室监控
除了对血糖和尿糖进行适时监控外，还必须对其他一些指标进行监控，以指导治疗、观察疗效和了解疾病进程。
1. 酮体：酮体由乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮组成。其中小部分乙酰乙酸自发性脱羧生成丙酮，而大部分则转变为β-羟丁酸。在严重糖尿病，β-羟丁酸/丙酮的比率可增至6:1，因为此时机体有大量NADH存在，促进了β-羟丁酸的生成。酮体形成过多会导致其在血中浓度增加，形成酮血症。尿中的排泄量也会增加，形成酮尿。
2. 乳酸：乳酸由丙酮酸还原而成，是糖代谢的中间产物，乳酸中毒没有可接受的浓度标准，但一般认为乳酸浓度超过5 mmol/L以及pH小于7.25时提示有明显的乳酸中毒。正常人乳酸和丙酮酸比值为10:1，处于平衡状态。乳酸/丙酮酸比例增加见于有先天性丙酮酸羧化酶缺陷和氧化磷酸化酶缺陷。乳酸/丙酮酸比率小于25提示糖异生缺陷，而比率增加(≥35)时则提示细胞内缺氧。
3. 尿清蛋白排泄试验：此试验可提示清蛋白经毛细血管漏出的程度，是微血管病变的标志，可监测肾脏损害的程度。对1型和2型糖尿病患者，UAE率持续>20 μg/min说明发展为明显肾脏疾病的危险增加。2型糖尿病时，常有UAE率的增加，提示糖尿病已经存在一段时间。如常规检查发现UAE率增加，持续性尿蛋白定性阳性(相当于尿清蛋白排泄率≥200 μg/min)，提示已有明显的糖尿病性肾病。一旦糖尿病性肾病发生，肾功能会迅速恶化。此时进行治疗可延缓疾病进程，但不能停止和逆转肾损害。UAE率增加对预报糖尿病患者发生糖尿病肾病、终末期肾病有很大的价值。
4. 其它：糖化血红蛋白可以反映测定前8~10周的血糖平均水平，而与血糖的短期波动无关，可以有效地检测糖尿病患者的长期血糖控制情况;而糖化清蛋白反映近2~3周葡萄糖的控制情况，可用于监测短期血糖的变化，对于妊娠糖尿病患者和治疗方法改变的糖尿病患者尤其适用。外源性胰岛素可产生胰岛素抗体，可改变胰岛素的使用剂量、并且干扰对胰岛素的免疫学检测。C肽不受外源性胰岛素干扰，不与胰岛素抗体反应，测定C肽浓度可更好地反映?细胞功能，可用来评价是否存在胰岛素抵抗，指导用药。
四、糖尿病实验室检查
1. 葡萄糖测定(血糖、尿糖)：我国临床检验中心推荐的常规方法是葡萄糖氧化酶法，己糖激酶法是国际上推荐的参考方法。
(1) 葡萄糖氧化酶法：葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化成葡萄糖酸，并释放出过氧化氢，生成的过氧化氢在过氧化物酶的催化下，与色原性氧受体4-氨基安替比林偶联酚缩合为红色醌类化合物，红色醌类化合物的生成量与葡萄糖含量成正比。
(2) 己糖激酶法：葡萄糖在已糖激酶和Mg2+存在下与ATP反应生成6-磷酸葡萄糖和ADP。生成的6-磷酸葡萄糖在6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化下使NADP+还原成为NADPH和H+，6-磷酸葡萄糖被氧化成为6-磷酸葡萄糖酸。NADPH在340 nm波长处有最大吸收峰，根据NADPH的生成量与标本中葡萄糖含量成正比而定量血糖。该方法的正常参考值 3.89~6.11 mmol/L，
2. 糖化蛋白测定：临床上测定的糖化蛋白主要是糖化Hb和糖化清蛋白。
微柱法分离测定糖化Hb：原理是先将红细胞样品在等渗盐水中放置一定时间以除去细胞中游离的葡萄糖，然后将细胞溶解并离心取上清液，用Bio-Rex70阳离子交换树脂或带负电荷的羧甲基纤维素进行离子交换层析，HbA带正电荷，而糖化HbA1带正电荷较少，二者对柱的亲和力不同，糖化HbA1首先被洗脱，洗脱液用分光光度仪在410 nm处测定吸光度。计算HbA1占总Hb的百分比。
该方法的正常参考值 HbA1(A1a+b+c)是5.0~8.0%，平均值为6.5%，其中HbA1c是3.0~6.0%，平均值为4.5%。参考值随年龄的不同而有一定不同。本法温度影响较大，需控制温度或进行温度校正。HbF往往和HbA1一道被洗脱但HbF正常含量很抵，对测定的影响较小，其他糖化衍生物不会被同时洗脱。
果糖胺法测定糖化清蛋白：在碱性条件下糖化清蛋白的酮胺结构可将硝基四唑蓝(NBT)还原为紫红的甲月赞，以1-脱氧-1-吗啉果糖(DMF)作为标准参照物进行比色测定。
该方法的正常参考值 1.9±0.25mmol/L。该方法简便、快速，精密度高，可用于自动化仪器分析。线性可达1000 μmol/L，CV为5.4%左右。红细胞寿命和血红蛋白变异体不影响果糖胺结果，但它受血浆总蛋白浓度的影响，血清清蛋白<30 g/L或尿中蛋白质浓度>1 g/L时，果糖胺的结果不可靠。中度溶血、胆红素和抗坏血酸会干扰测定。该方法比测定糖化血红蛋白更便宜，但是目前临床应用仍存有争议。
3. 胰岛素和C肽测定：放射免疫分析法测定胰岛素的原理是胰岛素特异性抗体被固定在聚丙烯池壁上，125I标记的胰岛素与标本中胰岛素竞争性结合胰岛素抗体。与抗体结合的125I用γ计数仪计数。以总放射性结合百分比(B/T%)对标准品浓度在半对数坐标纸上作标准曲线，标本中胰岛素浓度可在标本曲线上得出。
该方法的正常参考值为健康正常的非肥胖者是2~25 ?IU/ml(12~150 pmol/L)。在葡萄糖耐量实验时胰岛素浓度可达200 ?IU/ml。空腹胰岛素水平在非糖尿病肥胖者中较高。抗胰岛素抗体与胰岛素原有部分交叉反应。在胰岛细胞瘤和某些糖尿病患者，可能存在高浓度胰岛素原，因此导致直接测定血浆胰岛素实际浓度偏高。RIA检出下限为1 ?IU/ml。
C肽测定也用免疫法测定，但不同测定方法间的变异很大。
正常参考值为健康人空腹血清C肽是0.78 ~1.89 ng/ml(0.25 ~0.6 nmol/L)，葡萄糖或胰高血糖素刺激后可达2.73 ~5.64 ng/ml(0.9 ~1.87 nmol/L)。尿C肽为74±26 ?g/L。
五、其他糖代谢异常
临床上重要的糖代谢紊乱除糖尿病引起的高血糖症外，还有因血糖浓度过低导致的低血糖症和由于一些与糖代谢有关的酶类异常或缺陷导致的先天性糖代谢异常病。
低血糖症是指血糖浓度低于空腹参考水平下限，临床出现一系列因血糖浓度降低引起的症侯群。一般认为成人血糖浓度低于2.8 mmol/L(50 mg/dl)，全血葡萄糖浓度低于2.2 mmol/L(40 mg/dl)，或空腹血糖浓度低于3.3 mmol/L(60 mg/dl)，称低血糖。
导致低血糖的常见原因：①胰岛素分泌过多：如胰岛 -细胞增生或胰腺肿瘤等;②对抗胰岛素的激素分泌减少：如垂体前叶或肾上腺皮质功能减退等;③肝脏严重损害时不能有效调节血糖，当糖摄入不足时很易发生低血糖;④使用药物不当：如胰岛素或降糖药物使用过多或蓄积使血糖浓度下降;⑤长期饥饿、禁食使血糖降低或剧烈运动、高烧使代谢增加导致血糖下降。
糖代谢的先天性异常是因为糖代谢的酶类发生先天性异常或缺陷，导致某些单糖不能转为葡萄糖而在体内贮积，并从尿中排出。多为常染色体隐性遗传。患者症状轻重不等。
半乳糖激酶缺乏： 新生儿期不表现出症状，往往为晶状体半乳糖沉积而发生白内障后才被确诊。通过测定红细胞1-磷酸半乳糖尿苷转移酶活性和半乳糖激酶诊断。
1-磷酸半乳糖尿苷转移酶缺乏：是最多见的遗传性半乳糖代谢异常，为常染色体隐性遗传性疾病。1-磷酸半乳糖苷转移酶缺乏使半乳糖不能转化为葡萄糖，使半乳糖代谢终止在1-磷酸半乳糖阶段，当血中发现有半乳糖和1-磷酸半乳糖时可提示该疾病，并可直接测定红细胞中1-磷酸半乳糖苷转移酶活性而进行确诊。
实质性果糖尿：又称为原发性果糖尿，是由于果糖激酶先天缺乏所致，为常染色体隐性遗传疾病。但是病人无低血糖表现，主要是因为葡萄糖代谢正常。
果糖不耐受：为罕见常染色体隐性遗传疾病，杂合子无症状。多数患者在断奶后给予蔗糖饮食时才发病，患者有低血糖和肝衰竭，重症可致死。此症是由于1-磷酸果糖醛缩酶(醛缩酶B)缺陷所引起。
1，6-二磷酸果糖酶缺乏症：为常染色体隐性遗传疾病，多在婴儿期发病。实验室检查可见空腹低血糖、酮血症、乳酸血症和血浆丙氨酸水平增高。确诊需用肝、肾、肠活检标本测定该酶活性。
葡萄糖分解代谢的先天性异常有丙酮酸激酶缺乏症，丙酮酸脱氢酶缺乏症和磷酸果糖激酶缺陷，其原因是这些酶的缺乏或缺陷所致。
本章要求掌握糖尿病的病因学分型与诊断，糖尿病的检验指标，血糖的测定方法(GOD法和己糖激酶法)，熟悉各种糖尿病监控指标的临床意义和测定方法，了解低血糖症的分类与常见病因，了解先天性糖代谢异常的病因。
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