胰岛素抵抗评估方法和应用的专家指导意见

一、胰岛素抵抗

1．胰岛素抵抗的概念：

胰岛素对血糖的调控主要包括两个方面：（1）促进骨骼肌、心肌及脂肪组织摄取葡萄糖；（2）抑制肝脏的糖原分解及糖异生。当以上作用减弱，即胰岛素不能有效地促进周围组织摄取葡萄糖及抑制肝脏葡萄糖输出，则称为胰岛素抵抗或胰岛素敏感性下降。如果胰岛能够产生足够的胰岛素代偿胰岛素抵抗，血糖可以维持正常水平；反之，如果胰岛功能不足以弥补胰岛素抵抗的缺陷，血糖就会增高并逐渐发展为糖尿病。

胰岛素抵抗某种意义上是机体对能量过剩的一种代偿反应机制。胰岛素的主要作用是刺激合成代谢，抑制分解代谢。当机体储存过多能量而超重或肥胖时，胰岛素就不能发挥正常的效应，脂肪合成受限，尿糖出现以排池多余的能量，使机体在过度摄入食物与体重增长之间达到一个平衡。

胰岛素抵抗并非完全的病理概念，正常人特定的生理条件下也会存在，比如青春期和妊娠中后期。儿童随着青春期启动，出现胰岛素敏感性下降，至青春期结束可恢复正常。青春期胰岛素抵抗的原因至今未明，可能与生长激素及胰岛素样生长因子-1大量分泌相关^[1]。妊娠期胰岛素抵抗则是因为孕期皮质醇、孕酮与肿瘤坏死因子-α等激素或因子大量分泌，拮抗胰岛素的作用，母体组织因此减少对血糖的摄取而保持稳定的血糖水平，以供胎儿的生长需要。

另外，胰岛素抵抗亦见于老年人，然而胰岛素抵抗究竟是老年本身的生理现象，还是继发于生活方式的改变至今尚无定论。老年人活动减少并常见中心性肥胖，很多老年人还长期服用包括噻嗪类利尿剂在内的各种药物，这些因素都会导致胰岛素抵抗，并促进2型糖尿病的发生^[2]。

20世纪70年代以来，许多人群研究揭示，胰岛素抵抗普遍存在于肥胖、2型糖尿病、血脂异常、高血压及非酒精性脂肪性肝病等疾病中，而这些代谢异常又可在一个个体中聚集出现。1988年，Reaven^[3]指出胰岛素抵抗是这些代谢异常的共同致病基础，随后的诸多研究证实了胰岛素抵抗作为代谢性疾病共通的病理生理机制，并参与了动脉粥样硬化性疾病的发生，因此检测机体胰岛素敏感性，并动态观察其在代谢性疾病中的变化及作用，对于揭示疾病的发病机制及了解疾病的发生发展及转归极为重要，甚至可作为某些罕见疾病的特定诊断标准，这些都是在临床工作及研究中值得关注的问题。

2．胰岛素敏感性的检测：

胰岛素敏感性的检测方法众多，既有复杂昂贵的，也有简便廉价的，因此该选择何种方法对患者的胰岛素抵抗作出评估常常使临床医师感到困惑。然而迄今为止，由于胰岛素检测方法无法标准化，难以建立通用的正常值，胰岛素敏感性的检测应用于临床实践尚需进一步的摸索。按照WHO及中华医学会糖尿病学分会对胰岛素抵抗的工作定义，无论何种检测方法，均可用所研究特定人群的胰岛素抵抗的上四分位数（或胰岛素敏感性的下四分位数）作为胰岛素抵抗的分割点。因此临床医师如果要评估患者胰岛素抵抗的程度，理论上就需要用自己的检测方法先在正常人群中取得胰岛素抵抗的诊断阈值，再用于疾病的研究^[4,5]。

本指导意见详细介绍了各种临床常用胰岛素敏感性检测的方法及原理（动物实验涉及的胰岛素敏感性检测不在本文的介绍范围之内）。希望临床研究者能从本指导意见中选择合适的检测技术，评估患者的胰岛素抵抗，也希望广大医师能够了解现有检测技术的适用范围和局限性，加深对胰岛素抵抗的认识，并能在适当时候尝试使用。

二、直接检测胰岛素敏感性的方法

（一）高胰岛素正葡萄糖钳夹（hyperinsulinemic euglycemic clamp，HEC）技术

HEC最早由Anders（1966年）创立，后由DeFronzo等（1979年）^[6]对该技术进行详细研究，进一步完善和推广临床应用，目前是国际上认可的评价胰岛素抵抗的金标准。

1．HEC基本原理：

空腹状态下葡萄糖的产生率与利用率相等，当外源性给予大剂量胰岛素使内源性肝脏葡萄糖输出完全抑制，再同时输注葡萄糖和胰岛素，通过调整输液速度使血糖稳定在4.4~5.0 mmol/L，此时外源性葡萄糖的输注速率等于外周组织的葡萄糖利用率，通过测定胰岛素介导的葡萄糖代谢率（M值，mg·kg^－1·min^－1）来评估胰岛素抵抗的程度，葡萄糖输注量越大则表明机体的敏感性越好。

2．评价HEC成功建立的指标：

（1）形成稳定的高胰岛素状态，达到完全抑制肝脏葡萄糖输出的目的；（2）血糖钳夹在稳定状态，变异系数<5%，血糖稳定表明内源性胰岛素及葡萄糖被抑制，是钳夹建立成功与否最直观的评判指标；（3）内源性胰岛素分泌完全被抑制，未见明显升糖激素如皮质醇、生长激素等释放，可以通过C肽水平粗略判断内源性胰岛素分泌的抑制程度。

3．基本操作方法^[7]：

隔夜空腹12 h，测量身高、体重，排空小便后清醒静卧于检查床30 min后开始试验。分别于受试者双侧前臂或正中静脉穿刺并留置导管建立输液通道，一侧用于输入胰岛素和葡萄糖溶液，另一侧用于试验中采血（将此侧前臂置于50 ℃恒温箱仪中，以保证静脉血动脉化），以生理盐水维持通道。测定受试者基础血糖值，设为钳夹目标（4.4~5.0 mmol/L），钳夹试验开始前10 min内给予受试者1个胰岛素负荷剂量（45 mU/m²），快速升高血浆胰岛素水平以抑制体内肝脏葡萄糖输出和内源性胰岛素的分泌（一般是100 mU/L），随后以40 mU·（m²）^－1·min^－1速率持续输注，获得稳定的高浓度血浆胰岛素水平。在此期间，每隔5分钟测定1次血糖值，根据血糖水平输注并调节20%葡萄糖的输注率，维持血糖于目标水平，血糖趋于稳定状态时即钳夹形成；每10~30分钟取血测血浆葡萄糖、胰岛素、C肽、皮质醇、生长激素、胰高血糖素和游离脂肪酸等，所有血样均经离心分离血浆或血清，－70 ℃保存至测定。整个试验过程持续2.0~2.5 h。

4．结果判读：

研究发现在正常糖代谢人群中，当血浆胰岛素浓度达到50 mU/L以上时，机体的肝脏葡萄糖输出几乎被全部抑制。陈蕾等^[8]于2001年在国内首次建立了扩展HEC，通过对22例上海市正常体重-正常糖耐量（normal glucose tolerance，NGT）个体进行试验，认为葡萄糖利用率低于4.93 mg·kg^－1·min^－1即可判断为胰岛素抵抗。

5．适用人群：

本试验被国际上认为是评价胰岛素抵抗的金标准，可适用于各研究人群。

6．优点：

HEC通过同时输注外源性胰岛素和葡萄糖避免了内源性胰岛素缺乏和低血糖对胰岛素敏感性的影响，借助于精确输液泵和计算机技术直接对机体胰岛素敏感性行定量检测，其试验结果稳定、可重复性好，目前其他任何评价胰岛素敏感性的技术无法与之比拟，是糖尿病新药临床试验的必备技术。

7．局限性：

实施该试验需要特殊设备和熟练的技术人员，昂贵、费时，试验过程中需要多次取血，难于被患者接受，目前只用于科研，不能大规模应用于临床，且本试验方法系测定机体对外源性胰岛素的敏感性，存在生物效价的问题。此外，正常生理条件下并无如此稳定的高胰岛素血症，在空腹状态下肝脏葡萄糖输出和非胰岛素依赖性葡萄糖利用在葡萄糖稳态中占支配地位，因此，以HEC评价空腹胰岛素（fasting insulin，FINS）敏感性存在一定的差异。HEC联合同位素示踪技术和间接测热技术可以更好地评价胰岛素敏感性及葡萄糖代谢。

（二）胰岛素抑制试验（insulin suppression test，IST）

IST系1970年由Shen等^[9]设计提出，该结果与HEC具有良好的相关性，在正常人和2型糖尿病患者中相关系数分别达到0.93和0.91^[10]，且对心血管疾病事件及2型糖尿病的发生具有一定的预测价值。

1．基本原理：

用药物如肾上腺素加普萘洛尔或生长抑素、生长激素释放抑制因子等抑制内源性胰岛素分泌和肝脏葡萄糖输出，即使胰岛β细胞致盲，然后给受试者同时输注葡萄糖和胰岛素，调整输液速度，达到稳态血糖（steady-state plasma glucose，SSPG）和稳态血浆胰岛素（steady-state plasma insulin，SSPI），此时血糖浓度与血胰岛素浓度的比值可用来评价胰岛素敏感性。

2．基本操作方法：

隔夜空腹12 h，晨间休息30 min后开始试验：两侧肘静脉分别建立静脉通道，一侧连接微量输液泵，首先快速静脉注射5 mg普萘洛尔，5 min后开始输注由葡萄糖（6 mg·kg^－1·min^－1）、肾上腺素（6 μg/min）、普萘洛尔（0.08 mg/min）和胰岛素（50 mU/min）组成的混合液，一般90 min后达到稳态，此后继续维持60 min，总共持续约150 min；另一侧于稳态情况下每10分钟抽血测定血糖、胰岛素、C肽及生长激素等指标，整个试验过程使受试者保持平静状态，并注意密切监测其脉搏、血压、心电图等生命指标。也可用生长抑素或生长激素释放抑制因子（250 μg/h）代替肾上腺素和普萘洛尔，可以减轻心血管的副作用。

3．结果判读：

在无胰岛素抵抗的正常人SSPG在100 mg/dl左右时，SSPI浓度约为100 μU/ml；当SSPG明显升高，>100 mg/dl时，则说明机体存在胰岛素抵抗。

4．适用人群：

本试验可适用于各研究人群。

5．优点：

本方法作为一种实用定量检测胰岛素敏感性的试验手段，相较于HEC具有简单易行的特点，可用于检测不同糖代谢状态下动物及人体的胰岛素敏感性。

6．局限性：

本方法同样存在一定的局限性：（1）同HEC一样，本方法系测定机体对外源性胰岛素的敏感性，而非内源性胰岛素，故存在生物效价的问题；（2）SSPG与SSPI的关系：人体试验及大鼠实验均证明SSPG与SSPI存在正相关但非直线关系，当SSPI>100 μU/ml时，其降低SSPG的效应逐渐减弱，因此不同生理及病理状态下的胰岛素敏感性结果可能不同；（3）肝脏葡萄糖输出是否被完全抑制，通过³H葡萄糖示踪实验显示，当SSPI在100 μU/ml时，正常人的肝脏葡萄糖输出能抑制80%，肥胖者为69%，糖尿病患者则更低，因此，当肝脏葡萄糖输出不能被完全抑制时，必然会高估胰岛素的抵抗程度；（4）IST在胰岛素抵抗很严重或高胰岛素敏感状态时，因SSPG受尿糖及其他激素等多种因素影响而使其可靠性差，具有一定的局限性，不如HEC精确，目前国内此项技术应用较少。

（三）示踪剂检测

同位素示踪技术是从外面加入与生物体内的元素或物质运行完全相同的示踪物，用以追踪生物体内某物质的运行或变化的一种方法。这些同位素标记示踪剂的化学结构和生理活性与拟研究的代谢物是完全相同的，因而可以追踪相应代谢物的运行，并可准确测定相应代谢物在体内的代谢反应速率。

标记有机体代谢物的同位素既可以是稳定同位素也可以是放射性同位素。如氢可以用氘（²H或D）或氚（³H或T）取代，相应的碳可以用¹³C或¹⁴C取代，其中³H和¹⁴C是放射性同位素，而相应的²H和¹³C是稳定同位素。通过检测同位素的辐射性（放射性同位素）或富集（稳定同位素）来进行计算。稳定同位素示踪剂与相应代谢物之间由于分子量不同，故可采用气相色谱/质谱联用（gas chromatography/mass spectrometer，GC/MS）或液相色谱（liquid chromatograph，LC）/MS/MS联用等仪器，分别准确地测定不同代谢物及其同位素标记代谢物的浓度和富集，然后根据测定的富集结果，计算出相应代谢物在不同器官中的产生速率或周转率。

1．基本原理：

肝脏葡萄糖产生增加是引起糖尿病患者血糖升高的重要原因。由于胰岛素抑制肝脏葡萄糖产生，测定肝脏葡萄糖产生速率（hepatic glucose production，HGP）是目前国际上评价肝脏胰岛素抵抗的最常用的方法。在稳态条件下，体系中葡萄糖的生成速率（Ra）就等于相应葡萄糖的消耗速率（Rd），所以血浆中同位素标记的葡萄糖（示踪剂）与未标记葡萄糖浓度的比值（C*/C），就等于相应标记葡萄糖的富集（ε）值。

2．基本操作方法：

受试者隔夜空腹12 h后，示踪剂既可以经静脉输注，也可以口服，只要达到稳态后即可采血。常用静脉输注法，先用微量泵快速静脉推注一定量稳定同位素标记的示踪剂，然后改为持续稳定的静脉输注60 min以上以达到稳态。达到稳态后，如检测葡萄糖的富集，静脉抽血经适当处理后生成具有挥发性的衍生物后，用GC/MS方法测定同位素标记葡萄糖的富集。如检测其他物质，需根据代谢物的不同化学性质，可分别用GC/MS或LC/MS/MS技术测定相应同位素标记示踪剂的富集。

3．计算公式：

ε值也等于同位素标记的葡萄糖输入的速率与体内葡萄糖产生的速率之比（Ra*/Ra），即ε=Ra*/Ra或Ra=Ra*/ε。Ra就是稳态状态下的HGP，HGP=Ra*/ε。基础HGP相当于肝对生理血浆胰岛素的反应^[11]。临床上，国内的学者也成熟应用此方法进行糖尿病前期人群的HGP检测^[12]。

4．结果判读：

正常人体HGP的生成速率约为2 mg·kg^－1·min^－1。

5．适用人群：

可以应用在基础状态和钳夹技术中，稳定同位素示踪适合各类研究人群。

6．优点：

同位素示踪技术应用于基础状态和钳夹技术中，可以计算肝脏葡萄糖生成速率，更准确、灵敏地评价胰岛素抵抗的程度。目前，HGP法是临床上评价肝脏胰岛素抵抗最经典的方法，具有不可代替的地位。稳定同位素便于操作，而且无放射性，对人体没有损害（而放射性同位素不建议应用于人体研究）。质谱分析方法是根据分子量差别来识别不同代谢物，因此具有高度选择性，在同一实验中可同时使用多种稳定同位素标记的示踪剂，同时研究不同代谢物的代谢动力学。

7．局限性：

稳定同位素价格不菲，并且稳定同位素示踪的样品检测需要GC/MS、LC/MS/MS或核磁共振光谱测定等仪器测定，其应用受到一定的限制。目前多为临床科研应用。

近来，采用3-C¹³-lactate（乳酸）、3-C¹³-alanine（丙氨酸）或1-C¹³-acetate（乙酸）作为示踪剂，其相应的代谢物再经核磁共振光谱测定可进一步测定丙酮酸羧化酶速率和肝线粒体的氧化速率等，血液中的一些指标（如上述指标）与肝脏中的指标有很好的相关性，不久的将来我们就可以用血液的检测指标代替肝脏的检测。

三、空腹状态下间接检测胰岛素敏感性的方法

空腹状态指数主要包括稳态模型（HOMA）评估胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）和β细胞功能指数（HOMA-β）、定量胰岛素敏感性检测指数（quantitative insulin sensitivity check index，QUICKI）、李光伟指数和Bennett胰岛素敏感性指数（insulin sensitivity index，ISI），只需过夜空腹后测定FINS和空腹血糖（FPG）水平，根据相关公式计算出相应指数。这些指数有共性，而在某些特殊情况下又各有优势。由于胰岛素测定尚未标准化，目前尚无法提出上述指数的最佳切点值。

提出空腹状态指数的初衷是为流行病学研究提供一个简单、实用而又较为可靠评估机体胰岛素敏感性的公式，这主要是针对当时在世界范围内公认的评估胰岛素敏感性的金标准——葡萄糖钳夹技术及另一个公认的微小模型技术（minimal model technique，MMT）均因取血次数太多，不可能在规模较大的流行病学研究中使用。综合了FPG和FINS水平信息的HOMA、QUICKI、李光伟指数和Bennett ISI等对糖尿病和非糖尿病患者均适用，与HEC有较好的相关性（表1），在一定程度上满足了大规模临床研究的需求。

四、动态试验间接检测胰岛素敏感性的方法

五、总结和展望

引用：中华医学会糖尿病学分会胰岛素抵抗学组(筹).胰岛素抵抗评估方法和应用的专家指导意见[J].中华糖尿病杂志,2018,10(6):377-385.

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