趙亞群，方紅娟，鐘歷勇

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院內(nèi)分泌科，北京 100050)

垂體生長激素-胰島素樣生長因子1(GH-IGF1)軸參與機(jī)體生長發(fā)育與代謝，GH-IGF1軸功能的異常可引起身體組分的改變及全身多系統(tǒng)代謝紊亂，如糖尿病、高血壓、脂代謝紊亂、心腦血管疾病、呼吸系統(tǒng)疾病、骨關(guān)節(jié)病變以及睡眠呼吸暫停綜合征等[1]。垂體分泌的生長激素(GH)主要與肝細(xì)胞表面的GH受體(GHR)結(jié)合，經(jīng)過JAK2-STAT途徑激活下游信號(hào)傳導(dǎo)和靶基因轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)生胰島素樣生長因子1(IGF1)[2]。IGF1廣泛分布于機(jī)體各組織中，是GH發(fā)揮生物效應(yīng)的主要介導(dǎo)者，IGF1與其受體(IGF1R)結(jié)合后通過多種信號(hào)通路而發(fā)揮促進(jìn)生長和調(diào)節(jié)代謝的作用。

成纖維生長因子21(FGF21)作為FGFs超家族成員之一，是一種肝臟-脂肪源細(xì)胞因子，是日本學(xué)者 Nishimura 等2000年在小鼠胚胎中發(fā)現(xiàn)，人FGF21與鼠FGF21在編碼的DNA氨基酸序列上有75%的同源性[3]。FGF21主要在肝臟中表達(dá)，脂肪細(xì)胞、胰腺β細(xì)胞、胸腺、骨骼肌等組織器官中也可表達(dá)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，F(xiàn)GF21具有降低肝臟生長激素敏感性和循環(huán)IGF1水平的作用，從而抑制生長[4]。新近研究發(fā)現(xiàn)FGF21是能夠降低體質(zhì)量、調(diào)節(jié)血脂，改善胰島素抵抗、降低血糖，減輕炎癥因子刺激等，有望成為治療肥胖、糖尿病等代謝性疾病的新型藥物[5]。

GH-IGF功能異常患者體內(nèi)存在GH、IGF1水平改變、身體組分的改變，且常伴隨糖、脂等能量代謝異常，有研究表明FGF21是IGF1的負(fù)調(diào)節(jié)因子，F(xiàn)GF21通過抑制生長激素誘導(dǎo)的JAK2-STAT5信號(hào)通路，從而減少IGF1的表達(dá)[6]。血清FGF21水平的變化是否與GH-IGF功能狀態(tài)改變有關(guān)，疾病狀態(tài)時(shí)的糖脂代謝紊亂是否與FGF21的調(diào)節(jié)有關(guān)目前都尚無研究報(bào)道。本研究旨在觀察不同GH-IGF1軸功能狀態(tài)下患者血清FGF21水平的變化及其與糖脂代謝指標(biāo)間的相關(guān)性，探討不同GH-IGF1軸功能狀態(tài)對(duì)血清FGF21水平的變化的影響，以及血清FGF21水平的變化與GH-IGF1軸功能異常時(shí)體內(nèi)各種代謝紊亂的關(guān)系。

1 資料與方法

1.1一般資料本研究對(duì)象為2015年1月至2016年5月期間在首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院內(nèi)分泌科住院治療的肢端肥大癥患者35例，男14例，女21例；年齡(41.37±10.13)歲，鞍區(qū)疾病患者(如顱咽管瘤、垂體無功能大腺瘤術(shù)后，炎癥，外傷等)32例，男17例，女15例；年齡(44.34±15.69 )歲，同期健康體檢人群30例作為對(duì)照組，男9例，女21例；年齡(42.30±10.04)歲。年齡均在25～60歲之間，各組間患者性別、年齡相匹配。本研究得到了本院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2入排標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1GH-IGF1軸功能低下的患者 (1)磁共振(MRI)確定鞍區(qū)占位病變包括顱咽管瘤、垂體大腺瘤、腦膜瘤、炎癥、顱腦外傷以及針對(duì)這些疾病的手術(shù)、放療等操作所致下丘腦、垂體的損壞；(2)經(jīng)GH興奮試驗(yàn)(包括ITT試驗(yàn)或GHRH+精氨酸聯(lián)合興奮試驗(yàn))證實(shí)有GH-IGF1軸功能缺陷的患者；所有受試者住院期間規(guī)范治療后，其他各靶腺軸替代良好；(3)所有受試者入院前未使用生長激素及其類似物替代治療；(4)患者均知情同意。排除有惡性腫瘤病史、糖尿病、嚴(yán)重肝腎功能受損、嚴(yán)重心腦血管疾病、精神病或癲癇病病史、顱內(nèi)高壓病史及妊娠期、哺乳期患者。

1.2.2肢端肥大癥患者 符合我國肢端肥大癥診斷標(biāo)準(zhǔn)：(1) MRI和(或)CT檢查提示垂體腫瘤；(2) 內(nèi)分泌學(xué)檢查 空腹血清GH>10 μg·L-1或葡萄糖抑制試驗(yàn)中GH>1 μg·L-1；血清IGF1大于年齡性別匹配的正常范圍；(3) 具有典型的臨床表現(xiàn)；標(biāo)準(zhǔn)(3)不是必須的。排除有惡性腫瘤病史、嚴(yán)重肝腎功能受損、嚴(yán)重心腦血管疾病、精神病或癲癇病病史、顱內(nèi)高壓病史及妊娠期、哺乳期患者。

1.2.3健康對(duì)照組 無糖尿病、高血壓、感染、腫瘤、心肝腦腎及內(nèi)分泌疾病史。

1.3檢測(cè)方法所有受試者于清晨空腹12 h后抽取靜脈血5 mL，血液靜置20 min后以3 000 s·min-1離心15 min后，分離血清并置-70 ℃冰箱保存，采用FGF21 ELISA 試劑盒(R&DSYSTEMS，USA)進(jìn)行雙抗體兩步夾心酶聯(lián)免疫吸附法，檢測(cè)人血清FGF21水平。其余實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)均于首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院檢驗(yàn)科完成檢測(cè)。比較三組之間一般資料及實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)結(jié)果，并分析血清FGF21水平與糖代謝及脂代謝的關(guān)系。

表1 一般資料比較

2 結(jié)果

2.1三組間一般臨床資料比較如表1所示， GH-IGF1功能亢進(jìn)組、GH-IGF1功能低下組及對(duì)照組間年齡、身高、體質(zhì)量比較均差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；GH-IGF1功能亢進(jìn)組FGF21低于GH-IGF1功能低下組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；而與對(duì)照組比較，均差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。糖脂代謝指標(biāo)方面比較，GH-IGF1功能亢進(jìn)組及GH-IGF1功能低下組TG均高于對(duì)照組，而HDL均低于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)； GH-IGF1功能低下組TC高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；GH-IGF1功能亢進(jìn)組FPG、HbA1c高于其他兩組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

2.2FGF21與各生化指標(biāo)之間的相關(guān)性分析經(jīng)Spearman 相關(guān)分析，三組FGF21與 TG(R=0.289，P=0.004)，TC(R=0.22，P=0.031)，GH(R=-0.265，P=0.032)，IGF1(R=-0.282，P=0.005)均有相關(guān)性，而與BMI、HDL、LDL、FPG、 HbA1c無相關(guān)性，見表2。

2.3多元逐步回歸分析以FGF21做為因變量，以BMI、TG、TC、HDL、LDL、FPG、 HbA1c、GH、IGF1做為自變量進(jìn)行逐步回歸分析。以r2/P極大為優(yōu)選模型，得出較優(yōu)回歸子集為：Y=-96.984+73.263XTC，回歸結(jié)果提示：FGF21的濃度受TC的影響較大，其標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)(強(qiáng)制過零回歸)和P值分別為(0.374 和 0.002)，見表3。

表2 FGF21與生化指標(biāo)之間的相關(guān)性分析

注：aP<0.05

表3 多元回歸結(jié)果(較優(yōu)子集)

注：R2=0.14，F(xiàn)=10.24

3 討論

FGF21是一個(gè)新近發(fā)現(xiàn)的代謝調(diào)控因子，是FGF超家族的一個(gè)獨(dú)特成員，屬于FGF19亞家族[7]。FGF21通過與成纖維細(xì)胞生長因子受體和β-Klotho蛋白形成復(fù)合物并激活下游信號(hào)通路的方式發(fā)揮生理功能[8-9]。目前研究表明，F(xiàn)GF21在調(diào)控能量代謝方面發(fā)揮著重要的作用，F(xiàn)GF21能夠改善肥胖、糖尿病等病理狀態(tài)下的糖脂代謝；增加高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠和ob/ob小鼠的能量消耗，降低其體質(zhì)量[10]；促進(jìn)肝臟脂肪酸氧化、酮體生成[11]；增加脂肪細(xì)胞對(duì)葡萄糖的攝取，降低血糖，增強(qiáng)胰島素敏感性[12]。在禁食、運(yùn)動(dòng)、冷刺激等生理狀態(tài)下，F(xiàn)GF21的表達(dá)及分泌明顯增加，F(xiàn)GF21能夠通過下丘腦-垂體-腎上腺軸，促進(jìn)肝臟糖異生，避免血糖過低[13]。

GH-IGF1軸是一個(gè)重要的人體內(nèi)分泌軸， 對(duì)生長發(fā)育的調(diào)控貫穿人類的一生，尤其從胎兒期到青春期的發(fā)育中起重要的調(diào)控作用。任何對(duì)GH-IGF1軸產(chǎn)生影響的因素均可影響人體的生長發(fā)育及營養(yǎng)代謝平衡。GH-IGF1軸功能低下時(shí)，在青春期前主要表現(xiàn)為體格發(fā)育的異常， 例如身材矮小、低體質(zhì)量、肥胖等， 成年后常表現(xiàn)為腹型肥胖、脂代謝紊亂、糖耐量異常、骨質(zhì)疏松、高血壓、認(rèn)知功能下降等[14]；GH-IGF1軸功能亢進(jìn)時(shí)，青春期以前發(fā)生表現(xiàn)為巨人癥， 在青春期以后發(fā)生則表現(xiàn)為肢端肥大癥，GH、IGF1分泌過多可引起全身多系統(tǒng)代謝紊亂，如糖尿病、高血壓、心腦血管疾病、呼吸系統(tǒng)疾病、骨關(guān)節(jié)病變以及睡眠呼吸暫停綜合征等[1]。

動(dòng)物研究表明[15]FGF21是IGF1的負(fù)性調(diào)節(jié)因子，F(xiàn)GF21通過降低STAT5活性，導(dǎo)致IGF1表達(dá)減少。此外，F(xiàn)GF21誘導(dǎo)肝臟IGFBP1和SOCS2的表達(dá)，抑制GH信號(hào)通路表達(dá)，從而顯著抑制生長。臨床研究表明，皮下注射生長激素可激活肝臟STAT5信號(hào)通路，從而使FGF21生成增多，而FGF21反過來又可抑制JAK2-STAT5 信號(hào)通路，這表明在肝臟FGF21與GH之間存在負(fù)反饋調(diào)節(jié)通路[16]。但目前國內(nèi)外研究很少提及GH-IGF1功能異常狀態(tài)與FGF21的關(guān)系。Takeshi Inagaki等[6]的研究顯示，在FGF21 轉(zhuǎn)基因小鼠中，血漿FGF21濃度是野生型小鼠的5倍，而循環(huán)中的IGF1濃度大約減少50%。STAT5是一個(gè)在GH 應(yīng)答中主要的IGF1 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)子，在FGF21 轉(zhuǎn)基因鼠的表達(dá)比野生型少40%～50%。這些數(shù)據(jù)表明FGF21 抑制生長激素誘導(dǎo)的STAT5 信號(hào)，從減少IGF1的表達(dá)。但FGF21 敲除小鼠與同窩野生小鼠比較，表現(xiàn)為更大脛骨和體質(zhì)量。每天注射合成的人FGF21 可以抑制這種表型。本研究選取不同GH-IGF1軸功能狀態(tài)的患者作為研究對(duì)象，即包括肢端肥大癥患者、其他各靶腺軸替代良好的成人生長激素缺乏患者及體檢健康人群。與健康對(duì)照組比較，GH-IGF1軸功能亢進(jìn)及減退組中FGF21水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，但GH-IGF1軸功能減退組與GH-IGF1軸功能亢進(jìn)組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。表達(dá)趨勢(shì)為GH-IGF1軸功能減退組>對(duì)照組>GH-IGF1軸功能亢進(jìn)組這個(gè)發(fā)現(xiàn)說明FGF21水平可以作為一個(gè)反映機(jī)體GH-IGF1軸功能狀態(tài)的指標(biāo)，這為臨床尋找GH-IGF1軸功能異常所致疾病的機(jī)制及治療提供了新的思路。

Boparai等[5]的研究表明，GH轉(zhuǎn)基因小鼠抵消了FGF21介導(dǎo)的代謝調(diào)控方面所有有益的改變，即正常的GH信號(hào)通路對(duì)FGF21在能量調(diào)控代謝方面必不可少。本研究中糖脂代謝指標(biāo)比較：GH-IGF1功能亢進(jìn)組及GH-IGF1功能減退組TG均高于對(duì)照組，而HDL均低于對(duì)照組。GH-IGF1功能亢進(jìn)組FPG、HbA1c高于其他兩組，均差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；但這種差異是僅由GH、IGF1水平異常引起還是由GH、IGF1水平異常所引發(fā)的FGF21的變化導(dǎo)致的，還有待進(jìn)一步探討。本研究進(jìn)一步分析了FGF21與各生化指標(biāo)之間的相關(guān)性分析，結(jié)果表明FGF21與GH、IGF1呈負(fù)相關(guān)，與TC、TG呈正相關(guān)，而與BMI、HDL、LDL、FPG、HbA1c無相關(guān)性。進(jìn)一步的多元回歸分析顯示出在諸多因素中僅有TC是發(fā)揮顯著作用的影響因素。

盡管FGF21在GH-IGF1軸功能異常組和正常對(duì)照組之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但卻顯示出負(fù)向的趨勢(shì)，如增加研究例數(shù)可能會(huì)有新的發(fā)現(xiàn)。不同GH-IGF軸功能狀態(tài)可能對(duì)血清FGF21水平有影響，但GH、IGF1與FGF21之間的相互作用機(jī)制目前并不清楚，需要進(jìn)一步研究。GH-IGF1功能異常時(shí)表現(xiàn)出的糖脂代謝紊亂的原因是僅由GH、IGF1水平異常引起還是由GH、IGF1水平異常所引發(fā)的FGF21的變化導(dǎo)致的，還有待進(jìn)一步探討。