糖尿病及其生化检验教学讲义课件

1、第九章 糖尿病及其生化检验 北华大学医学院 高秀峰 7/28/20221教学目标和要求 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生理意义和测定方法。 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。7/28/20222第一节 糖尿病概述糖尿病（diabetes mellitus）是一组由遗传和环境因素相互作用而引起的临床综合征。定义：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

2、生多种急性代谢性紊乱。7/28/20223一、血糖、低血糖和高血糖正常参考值:3.89-6.11 mmol/L低血糖：空腹血糖浓度低于3.33-3.89 mmol/L高血糖：空腹血糖浓度高于正常上限7.3 mmol/L7/28/20224胰岛素样生长因子（insulin like growth factors，IGF）是一种多肽，在结构上与胰岛素相似，具有类似于胰岛素的代谢作用和促生长作用，主要为IGF和IGF。IGF又称为生长调节素C，是细胞生长和分化的主要调节因子之一，但IGF的生理作用尚不清楚。IGF主要在生长激素的调控下由肝脏产生，其他组织也可产生IGF，但并不进入血循环，仅在局部发挥

3、作用。血液中的IGF浓度约比胰岛素高1000倍，绝大部分与特异的蛋白质结合，只有少量以游离形式存在，通过特异的IGF受体或胰岛素受体而发挥作用。IGF在正常糖代谢中的作用尚不清楚，外源性注入可导致低血糖，反之IGF缺乏可引起生长迟缓。胰腺外肿瘤可致IGF的生成过量，患者可有饥饿性低血糖。测定IGF浓度可评价生长激素的缺乏或过量，监测机体的营养状况。胰岛素样生长因子7/28/20226（二）升高血糖的激素1. 胰高血糖素（glucagon）2. 肾上腺素 （epinephrine）。3. 生长激素4. 皮质醇5. 甲状腺激素 几种升高血糖的激素中胰高血糖素最为重要，其次是肾上腺素，其他的一些激素

4、的作用并不十分重要。7/28/20227二、糖尿病的分型与诊断 （一）糖尿病的分类标准（病因学分类）1型糖尿病（type 1 diabetes mellitus） 免疫介导 特发性2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus）其他特殊类型的糖尿病（other specific types of diabetes） 胰岛细胞功能的遗传缺陷（MODY） 胰岛素作用遗传性缺陷 胰腺外分泌性疾病 内分泌疾病 药物或化学品诱导糖尿病 感染 罕见的免疫介导性糖尿病 其他遗传综合症妊娠糖尿病（gestational diabetes mellitus, GDM）7/28/20228二、糖尿病

5、的分型与诊断 （一）糖尿病的分类标准（病因学分类）1型糖尿病（type 1 diabetes mellitus） 免疫介导 特发性2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus）其他特殊类型的糖尿病（other specific types of diabetes） 胰岛细胞功能的遗传缺陷（MODY） 胰岛素作用遗传性缺陷 胰腺外分泌性疾病 内分泌疾病 药物或化学品诱导糖尿病 感染 罕见的免疫介导性糖尿病 其他遗传综合症妊娠糖尿病（gestational diabetes mellitus, GDM）7/28/202291. 1型糖尿病(1)免疫介导糖尿病： 这类糖尿病主要是因为

6、胰岛细胞的破坏引起胰岛素绝对不足，且具有酮症酸中毒倾向、它包括病因不明但因自身免疫机制引起的细胞破坏。其主要原因目前认为与遗传因素、环境因素和免疫机制有关。 7/28/202210自身免疫标志主要的自身抗体:胰岛细胞抗体（islet cell antibodies， ICAs）胰岛素自身抗体（auto-antibodies to insulin，IAAs）谷氨酸脱羧酶自身抗体（auto-antibodies to glutamic acid decarboxylase, GAD65）酪氨酸磷酸化酶自身抗体IA-2和IA-2（auto-antibodies to tyrosine phospha

7、tases IA-2和IA-2）胰岛细胞表面抗体（islet cell surface antibodies, ICSA）7/28/202211遗传易感性用混合淋巴细胞培养方法发现： 1型糖尿病易感性与HLA-Dw3、Dw4呈阳性相关，与HLA-Dw2呈阴性相关。用血清学方法鉴定HLA-DR亚型： 发现1型糖尿病易感性于HLA-DR3、DR4呈阳性相关，与HLA-DR2呈阴性相关。HLA-DR3、和（或）HLA-DR4的存在对1型糖尿病的发生是必须的，但仍不足以构成全部遗传背景。 目前对HLA类抗原基因的研究表明80%-90%的1型糖尿病病人中DQA-52位为精氨酸（Arg+）或DQB-57为

8、非门冬氨酸（Asp-）有肯定的易感作用，DQA-DQB S-S/S-S基因型（即DQA-52 Arg+纯合子和DQB-57 Asp-纯合子）的患病风险相对最高，但有地理上和种族间差异。7/28/202212 环境因素 病毒感染是最重要的环境因素之一。与1型糖尿病发病有关的病毒：风疹 柯萨奇病毒B 流行性腮腺炎病毒 巨细胞病毒等等病毒感染的机制：直接损伤胰岛组织 诱发自身免疫反应其他环境因素：如特殊化学物质、生活方式、精神应激以及营养成分改变均可激活胰岛自身免疫反应，促发糖尿病。7/28/202213免疫介导糖尿病特点a.胰岛细胞的自身免疫性损伤是重要的发病机制，大多数1型糖尿病患者以体内存在自

9、身抗体为特征；b.胰岛细胞的破坏引起胰岛素绝对不足，且具有酮症酸中毒倾向，治疗依赖胰岛素；c.遗传因素在发病中起重要作用，特别与HLA某些基因型有很强关联；d.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。7/28/2022142. 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。这类患者不需依赖胰岛素治疗，所以临床上常把它称为NIDDM。 7/28/202215关联基因即胰岛素受体基因载脂蛋白A载脂蛋白B基因葡萄糖激酶基因。7/28/202216三、

10、糖尿病的常见急性合并症（一）糖尿病酮症酸中毒昏迷 （ketoacidosis diabetic coma） （二）高渗性非酮症糖尿病昏迷（hyperosmolar nonketotic diabetic coma）（三）糖尿病乳酸酸中毒昏迷（ lactate acidosis diabetic coma）7/28/202217单基因突变糖尿病胰岛素基因突变糖尿病胰岛素受体基因突糖尿病葡萄糖激酶基因突变糖尿病线粒体基因突变糖尿病。7/28/2022182 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，甚至在得病多年之后仍不能确诊，这增加了并发大血管疾

11、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。7/28/202219第二节 糖尿病的主要代谢异常7/28/202220一、糖代谢异常在正常情况下，人体细胞内能量代谢主要由血糖供给，多余的血糖可转化为糖原、脂肪和蛋白质贮存起来。糖尿病患者由于机体组织不能有效地利用血糖，肝的糖酵解、糖原合成及生脂作用等途径不易启动，使血糖的去路受阻，而肝糖原分解和糖异生加速，血

12、糖来源增加。造成血糖浓度增高。糖尿病病人空腹时出现高血糖，主要是因为糖异生作用增强，糖异生的速度主要是依赖于胰岛素和胰高血糖素、皮质醇、儿茶酚胺等激素之间的平衡，其中胰高血糖素的作用最重要。在胰岛素和胰高血糖的比值降低时，使糖异生作用不断进行，肝失去了调节血糖水平的能力，因此造成饱食时高血糖。病人体内蛋白质降解为糖异生提供了大量原料，进一步促使糖异生作用，导致病人在饥饿状态下血糖浓度仍然很高。7/28/202221二、脂类代谢异常由于胰岛素和胰高血糖的比值降低，使脂肪分解加速，大量的脂肪酸和甘油进入肝脏，再酯化成甘油三酯，并以VLDL的形式释放入血，造成高VLDL血症；脂蛋白脂肪酶活性降低，V

13、LDL和甘油三酯难以从血浆清除，使VLDL和甘油三酯浓度升高；肝脏合成和甘油三酯的速度增加，使其在肝细胞内堆积，易形成脂肪肝；脂蛋白的糖基化使脂质成分改变，不利清除易形成动脉粥样硬化；LDL糖基化加速动脉粥样硬化的形成；糖尿病脂质过氧化作用的增强使脂质受体通道受阻，并可增加单核细胞的趋化性，使巨噬细胞摄取氧化的LDL增多，造成脂质在细胞内堆积形成泡沫细胞；脂质过氧化作用的增强可直接作用于血小板，粘附于受损的内皮细胞，可释放生长因子，刺激血管平滑肌细胞增殖，引发动脉硬化过程加速；糖尿病病人血浆胆固醇增高可能是由于生长激素、肾上腺素、去甲肾上腺素增高使胆固醇合成的限速酶HMG-CoA还原酶活性增加

14、，进而使胆固醇合成增加。 糖尿病时脂类代谢紊乱除能导致高脂血症外，还会因为脂肪分解加速，生成酮体过多，造成酮血症、酮症酸中毒。7/28/202222第三节 糖尿病的检验指标与评价7/28/202223一、糖尿病诊断7/28/202224（一）糖尿病诊断标准（2001年） 1. 出现三多一少症状加上随机血糖浓度11.1 mmol/L（200 mg/dl）。 2. 空腹血糖（fasting plasma glucose, FPG）7.0 mmol/L（126 mg/dl）。空腹指至少8h内无含热量食物的摄入。 3. 口服葡萄糖耐量试验（oral glucose tolerance test, OG

15、TT），2h血糖11.1 mmol/L (200 mg/dl)。 以上几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，日后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。OGTT试验采用世界卫生组织（WHO）提出的方法。7/28/202225（二） GDM的诊断标准（2001年）100g葡萄糖负荷试验：FPG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）。75g葡萄糖负荷试验： FPG浓度5.3

16、 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作出诊断。7/28/202226口服葡萄糖耐量试验 WHO推荐的OGTT，是在口服一定量葡萄糖前后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

17、验前应禁食814 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。7/28/202227OGTT+FPG的判定标准血浆FPG7.0 mmol/L和11.1 mmol/L2h PG7.8 mmol/L，为IGT；血浆7.0 mmol/LFPG6.1 mmol/L，2hPG 7.8 mmol/L为空腹血糖损害（imparied fasting plasma glucose, IFG）；FPG正常，并且2hPG7.8 mmol/L为正常糖耐量。7/28/202228三、糖尿病的实验室监控（一）酮体、乳酸和丙酮酸监测（二）尿清蛋白排泄试验（三）糖化蛋白（四）胰岛素和C肽的监测7/

18、28/202229糖化蛋白1. 糖化血红蛋白（glycated hemoglobins）：成人血红蛋白（Hb）通常由HbA（97%）、HbA2（2.5%）和HbF（0.5%）组成。对HbA 进行色谱分析发现了几种次要血红蛋白，即糖化血红蛋白。 糖化血红蛋白包括： HbA1 ：HbA1a HbA1b HbA1c，约占80% HbA0 糖化Hb反映的是过去8-10周的平均血糖浓度，可为评估血糖的控制情况提供可靠的实验室指标。 2. 果糖胺（fructosamine, FA）：葡萄糖也可通过非酶促糖基化反应与其他蛋白结合形成酮胺（ketoamine），即果糖胺。由于清蛋白是血清蛋白最丰富的成分，故认

19、为测定果糖胺主要是测定血清清蛋白。糖化清蛋白的浓度反映的是近2-3周血糖的情况，7/28/202230第四节 糖尿病实验室检查及方法学评价7/28/202231一、葡萄糖测定（血糖、尿糖）测定血糖的方法目前主要有两大类，即化学法和酶法。化学法具有操作简单、快速、试剂价廉等优点，但由于干扰较大，属不理想的方法。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。尿糖检测快速、廉价和无创伤性，已广泛用于糖尿病的初步诊断，适用于大规模样本的筛选。尿糖测定一般不需要准确定量，早期筛查试验是用氧化还原法。但易受非糖还原物干扰。目前半定量或定量的特异性方法已经代替了这些非特异

20、性方法。7/28/202232（一）葡萄糖氧化酶法1.测定原理： 葡萄糖氧化酶（glucose oxidase, GOD）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.正常参考值： 3.89-6.11 mmol/L7/28/202233（二）己糖激酶法 1.分析原理： 葡萄糖在已糖激酶（hexokinase）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

21、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。来源于酵母中的6-磷酸葡萄糖脱氢酶需NADP+作为辅酶。细菌来源的6-磷酸葡萄糖脱氢酶则以NAD+作为辅酶，NADH也在340 nm波长处有最大吸收峰。 2.正常参考值： 3.896.11 mmol/L7/28/202234二、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。测定方法有比色法、电泳法、等电聚焦法、离子交换层析法、高效液相层析法、亲和层析法、毛细管电泳法和免疫化学法等。国内以比色法、离子交换层析法及电泳法较常用。7/28/202235

22、（一）离子交换层析法测定糖化Hb1.分析原理： 首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的游离的葡萄糖，然后将细胞溶解并离心取上清液，用弱酸性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几乎不带正电荷，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。2.正常参考值： HbA1（A1a+b+c）是5.08.0%，平均值为6.5%，其中HbA1c是3.06.0%，平均值为4.5%。参考值随年龄的不同而有一定不同。7/28/202236三、胰岛素和C肽测定 目前胰岛素测定还没有高度精确、准确和可靠的方法。放

23、射免疫分析是一种可选择的方法，而ELISA、化学发光等也被一些实验室采用。测定胰岛素的生物学活性更有生理学意义，但费时费力，难以推广。7/28/202237第五节 其他糖代谢异常7/28/202238一、低血糖症 低血糖症（hypoglycemia）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。由于临床上出现症状时的血糖浓度很不一致，并且与血糖浓度的绝对值相比血糖浓度下降的速度更容易出现症状，对机体影响更大，所以对低血糖症时的血糖浓度一指存在有不同的意见，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。7/28/202239低血糖症临床分类法空腹性低血糖症刺激性低血糖症7/28/202240根据年龄进行分类新生儿低血