CN113295793B - 预测早期糖尿病以及糖尿病发生的生物标志物、其检测方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了预测早期糖尿病以及糖尿病发生的生物标志物、其检测方法与应用，属于生物医药技术领域。该生物标志物为血清中二氢鞘氨醇(dhSph)和1‑磷酸二氢鞘氨醇(dhS1P)，高效液相色谱‑串联质谱(HPLC‑MS/MS)检测受试者血清样本中dhS1P和dhSph的水平，并计算dhS1P/dhSph比值；其中，血清样本中dhS1P和dhS1P/dhSph比值的水平与糖尿病发生的风险增加呈正相关；结合包括年龄、体重指数、低密度脂蛋白胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇、甘油三酯、空腹血糖、餐后2h血糖、胰岛素抵抗指数和收缩压在内的传统糖尿病危险因素用于预测早期糖尿病，具有较高预测价值。

Description

预测早期糖尿病以及糖尿病发生的生物标志物、其检测方法 与应用
技术领域
本发明属于生物医药技术领域，具体涉及预测早期糖尿病以及糖尿病发生的生物标志物、其检测方法与应用。
背景技术
2型糖尿病(T2DM)是全球主要的健康问题，目前已影响全球4.63亿人。据估计，在20-79岁的成年人中，约有420万人死于糖尿病，占2019年全球总死亡人数的11.3％，减轻这种全球性健康负担的最有效方法是预防糖尿病本身，因为预防糖尿病的发生可能使全因死亡率和心血管疾病死亡率分别降低38.8％和44.2％。但是，当前主要预防策略仍不足以遏制不断上升的T2DM流行，亟需有效的手段和方法筛查高危人群和早期诊断，制定具有针对性的早期防治策略与措施。
鞘脂是一类必需脂质，作为一种重要的细胞膜成分，也在细胞信号传递中发挥作用。鞘氨醇激酶(SphK)是鞘脂代谢网络中的关键酶，其催化神经酰胺/鞘氨醇(Sph)向1-磷酸鞘氨醇(S1P)的转化，由于该酶的产物与上游底物常表现出相反的生物学功能，因此SphK被视为鞘脂变阻剂的“开关”。人体内有两种SphK亚型，即SphK1和SphK2，由两个不同的基因编码。SphK1和SphK2均可催化Sph向S1P的转化，而在哺乳动物中SphK2还可催化二氢鞘氨醇(dhSph)生成1-磷酸二氢鞘氨醇(dhS1P)。由于SphK1和SphK2分别具有独特的组织分布、亚细胞定位和生化特性，因此常表现出不同甚至相反的生物学功能。例如，近期研究报道，敲除Sphk1的小鼠可表现为胰腺β细胞凋亡增加并易患糖尿病，而敲除Sphk2可保护小鼠胰岛β细胞免于脂毒性损伤，并改善小鼠糖尿病表型。此外，越来越多证据表明SphK1和SphK2与胰岛素抵抗有关，Anderson等报道由于脂肪细胞中脂解作用受到抑制，特异性敲除脂肪细胞的Sphk1可导致小鼠葡萄糖耐量受损和空腹血糖升高；另有报道特异性敲除小鼠肝细胞Sphk1可增加小鼠肝脏葡萄糖生成，促进胰岛素抵抗的发生。尽管上述基础研究表明SphK在胰岛素抵抗和β细胞衰竭的发生机制中具有重要意义，但至今仍无研究探索人群中SphK及其相关的鞘脂代谢产物(Sph、S1P、dhSph和dhS1P)与糖尿病发生的关系，亦无研究探讨SphK及其相关的鞘脂代谢产物对糖尿病的预测价值。
发明内容
鉴于现有技术中缺乏早期预测糖尿病的有效方法，本发明基于前期研究的基础上提出一种预测早期糖尿病以及糖尿病发生的生物标志物，通过监测其临床指标用于预测早期糖尿病以及糖尿病发生，具有较高预测价值。
本发明提供的一种预测早期糖尿病以及糖尿病发生的生物标志物，包括血清中二氢鞘氨醇和1-磷酸二氢鞘氨醇。
优选地，所述糖尿病为2型糖尿病。
本发明还提供了所述生物标志物在制备预测早期糖尿病以及糖尿病发生的检测产品中的应用。
优选地，所述检测产品检测受试者血清样品中dhS1P和dhSph的水平。
优选地，所述检测产品为试剂盒。
本发明还提供了通过所述生物标志物预测早期糖尿病以及糖尿病发生的检测方法，包括：通过高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)检测受试者血清样本中dhS1P和dhSph的水平，并计算dhS1P/dhSph比值；其中，所述血清样本中dhS1P和dhS1P/dhSph比值的水平与糖尿病发生的风险增加呈正相关。
优选地，所述血清dhS1P和dhS1P/dhSph比值的水平与包括年龄、体重指数(BMI)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL)、甘油三酯(TG)、空腹血糖(FPG)、餐后2h血糖(PPG)、胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)和收缩压(SBP)在内的传统糖尿病危险因素结合，可用于预测早期糖尿病，具有较高预测价值。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明发现血清中dhS1P和dhS1P/dhSph与糖尿病发生的关联度高，首次提出通过检测血清中dhS1P和dhS1P/dhSph比值作为早期预测糖尿病的生物标志物，与传统糖尿病危险因素结合用于预测早期糖尿病以及糖尿病发生，可显著提高早期糖尿病预测的准确性。
参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更显著：
图1是dhS1P和dhS1P/dhSph比值对T2DM预测的受试者工作特征曲线(ROC)；其中(a)所有受试者和(b)葡萄糖耐量正常受试者的曲线下面积。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
以下临床研究选择的受试者来自上海“长风研究”队列，该研究是一项基于社区人群的前瞻性队列研究，在基线2486名非糖尿病受试者中随机选择100名5年随访后新发T2DM的患者，每例均与5年随访后未患T2DM的个体(100名)相匹配，共纳入100对受试者。在基线时，所有病例和对照的年龄、性别、BMI和FPG严格匹配，所有受试者均签署了书面知情同意书，该临床研究得到复旦大学附属中山医院伦理委员会的批准(第2008-119号)。
(1)临床基本信息采集。由训练有素的研究者进行体重、身高和腰围测量，其中BMI计算：体重(kg)除以身高(m2)的平方；血压为3次静息血压测量的平均值；禁食过夜至少12小时后，收集静脉血样本进行生化检查；通过氧化酶法测定血清总胆固醇(TC)、HDL、TG和尿酸(UA)水平；使用Friedewald方程计算LDL；所有受试者均接受75g口服葡萄糖耐量试验(OGTT)；使用葡萄糖氧化酶方法测定禁食和2小时负荷后血浆葡萄糖(PPG)水平；通过电化学发光免疫法测定血清胰岛素浓度；胰岛素抵抗的稳态模型评估(HOMA-IR)计算：FPG(mmol/L)乘以空腹胰岛素(μU/mL)后除以22.5。
(2)糖尿病诊断。根据WHO标准，糖尿病诊断：FPG≥7.0mmol/L或OGTT 2h PPG≥11.1mmol/L；正常葡萄糖耐量定义：FPG<6.1mmol/L和OGTT 2h PPG<7.8mmol/L。
(3)鞘磷脂检测。使用高效液相色谱-串联质谱法测定血清样品中鞘脂Sph、dhSph、S1P和dhS1P的水平，具体操作如下：
血清样本储存于-80℃冰箱，将50μL样本、10μL内标(S1P-d7)和500μL包含异丙醇、甲醇和甲酸的萃取溶液(45：45：10v/v)混合。然后，将上述混合物涡旋，超声处理后在4℃1500×g离心10min。在分析前用30％甲醇稀释上清液，通过正离子超高效液相色谱-电喷雾电离串联质谱技术(UPLC-ESI-MS)以多反应监测模式在Shimadzu LC-20AD液相色谱仪上分析样本。使用水和甲醇作为流动相(均含有2mmol/L甲酸铵和0.2％甲酸)，在Eclipse XDB-C8(2.1×100mm，2.6μm)色谱柱(Agilent Technologies)上进行梯度洗脱色谱分离，质量转换分别为(m/z)：Sph 300.2→282.2、dhSph 302.2→254.2、S1P 380.2→264.2、dhS1P382.2→266.2、S1P-d7 387.3→271.3。最后，通过标准品曲线对Sph、dhSph、S1P和dhS1P的浓度进行定量。
(4)结果说明
除匹配的参数外，两组间的腰围、血压、LDL、HDL、UA、PPG和HOMA-IR均无显著差异；5年随访新发糖尿病组的TC水平在基线时高于对照组；与对照组相比，新发糖尿病组的基线dhS1P(132.0nmol/L与153.0nmol/L，P＝0.002)和dhS1P/dhSph比值的水平显著升高(42.2nmol/L与50.7nmol/L，P＜0.001)。
表1：受试者基线特征
Figure BDA0003075073120000041
注：正态分布变量以均数±标准差表示；偏态变量以中位数(四分位数间距表示)。
通过logistic回归分析评估每种鞘脂成分与糖尿病发生风险的独立关联，如表2所示。单因素回归分析显示，基线血清dhS1P和dhS1P/dhSph比值的水平与糖尿病发生风险增加呈显著正相关，dhS1P和dhS1P/dhSp比值每增加一个SD，糖尿病发生风险相应增加53.5％(OR，1.54；95％CI，1.12-2.10)和54.1％(OR，1.54；95％CI，1.10-2.17)。在校正年龄、性别、BMI变化、FPG、PPG、TC、TG、SBP和UA后，基线血清dhS1P和dhS1P/dhSph比值的水平与糖尿病发生风险增加仍呈显著正相关(dhS1P：OR，1.50；95％CI，1.05-2.14；dhS1P/dhSph：OR，1.70；95％CI，1.14-2.53)。
表2：鞘脂类成分每增加一个SD发生糖尿病的优势比
Figure BDA0003075073120000051
注：校正包括年龄、性别、BMI变化、FPG、OGTT 2h血糖、TC、TG、SBP和UA。
通过受试者工作特征曲线(ROC)分析评估血清dhS1P和dhS1P/dhSph比值对糖尿病发生的预测效果。结果表明，血清dhS1P和dhS1P/dhSph比值对糖尿病发生的预测能力与传统危险因素预测模型相当(包括年龄、BMI、LDL、HDL、TG、FPG、OGTT 2h PPG、HOMA-IR和SBP)。与传统的糖尿病预测模型(AUROC，0.654；95％CI，0.568-0.739)相比，将血清dhS1P和dhS1P/dhSph比值与传统糖尿病危险因素结合可以进一步提高糖尿病预测的准确性(AUROC，0.726；95％CI，0.647-0.805)(图1a)。此外，在对基线葡萄糖耐量正常的受试者进行亚组分析发现，将血清dhS1P和dhS1P/dhSph比值加入传统糖尿病风险预测模型可显著提高糖尿病预测的准确性(AUROC，0.859；95％CI，0.767-0.924)(P＝0.002)(图1b)。

Claims (3)

1.生物标志物在制备预测早期糖尿病以及糖尿病发生的检测产品中的应用，所述生物标志物包括血清中二氢鞘氨醇和1-磷酸二氢鞘氨醇，所述糖尿病为2型糖尿病。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述检测产品检测受试者血清样品中二氢鞘氨醇和1-磷酸二氢鞘氨醇的水平。
3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述检测产品为试剂盒。
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