糖化血红蛋白(第2版)
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5. 影响HbA1c测定结果的因素

5.1 血糖水平

HbA 1c的测定结果取决于血糖水平,几十年来,已经有很多研究证明HbA 1c与平均血糖、FPG及餐后血糖都有很好的相关性 [11-15]
DCCT研究中测定了1441名受试者的HbA 1c和7个时间点血糖(三餐前、三餐后及睡前),平均随访时间为6.5年。Rohlfing等 [12]对来自DCCT研究的数据库进行分析,发现平均血糖与HbA 1c间存在线性关系(图1-4),线性回归方程可表示为:平均血糖(mmol/L)=1.98×HbA 1c(DCCT)—4.29(r=0.82)。与7个时间点血糖谱相比,单个时间点与HbA 1c的相关性较低;相对于单个时间点来说,下午及夜间的血糖(午餐后、晚餐前后及睡前)与HbA 1c的相关性较上午的时间点(早餐前后及午餐前)更强。一项日本人的研究入选了自1980—1998年进行过75g口服葡萄糖耐量试验 (oral glucose tolerance test,OGTT)的13 174个个体,应用高效液相色谱法检测HbA 1c,结果发现,HbA 1c无论是跟FPG还是OGTT测得的2小时血糖(2hPG)都有很好的线性相关关系(图1-5,图1-6) [13]
图1-4 HbA 1c与平均血糖的相关性
n=1469,r=0.82,平均血糖(mmol/L)=1.98×HbA 1c(DCCT)-4.29
图1-5 OGTT研究中HbA 1c与空腹血糖的相关性(60岁以下年龄组)
图1-6 OGTT研究中HbA 1c与2小时血糖的相关性(60岁以下年龄组)
在2007年9月第43届欧洲糖尿病研究协会(European Association for the Study of Diabetes,EASD)年会上,报告了哈佛大学医学院David Nathan领导的国际多中心合作的A 1c推导的平均血糖(A 1c Derived Average Glucose,ADAG)研究的初步研究结果 [14]:该研究项目对300例1型糖尿病、300例2型糖尿病和100名正常人进行连续3个月(每周3天,每天7次)的外周毛细血管血糖监测,并在基线及此后的12周内每4周一次使用连续血糖监测系统(continuous interstitial glucose monitoring system,CGMS)进行每5分钟一次持续48小时的连续血糖监测(CGM),观察HbA 1c和平均血糖之间的关系。每例用CGMS平均监测~2500个时间点、用外周毛细血管血糖检测平均监测230个点,3个月内每例平均监测~2700个时间点,HbA 1c在4个月内监测5次。对已完成的507例受试者(268例1型糖尿病、159 例2型糖尿病和80名正常人)的结果进行分析,建立了一个回归方程,将HbA 1c值转换为估计的平均血糖值(estimated average glucose,eAG),则eAG(mg/dl)=28.7×HbA 1c—46.7[或eAG (mmol/L)=1.59×HbA 1c—2.59],R 2=0.84,P<0.0001(图1-7)。这种相关性不受年龄、性别、种族及吸烟等因素影响。使用这个线性回归方程,可以将HbA 1c转换为eAG,HbA 1c与eAG的对应数值如表1-3所示。
图1-7 3个月后HbA 1c与过去3个月平均血糖之间的线性回归关系
表1-3 根据HbA 1c估计的平均血糖水平

5.2 年龄

血糖水平随年龄而变化,因而作为反映过去2~3个月平均血糖水平的HbA 1c,也将随年龄而变化。Pani等 [16]对Framingham研究所用的数据库FOS及美国国家健康与营养调查(The National Health and Nutrition Examination Survey,NHANES)2001—2004年的数据库进行了分析,发现HbA 1c与年龄显著相关,HbA 1c水平随着年龄的增长而升高(图1-8);对不同的年龄组的横断分析结果显示,年龄每增加1岁,HbA 1c将增加0.012%(FOS数据库)或0.010%(NHANES数据库);随访6.7年的纵向研究发现,每个年龄组随着年龄的增长,HbA 1c都会增加,非糖尿病个体每年增加0.024%~0.043%,正常糖耐量个体每年增加0.020%~0.045%。然而,也有一些研究发现HbA 1c与年龄不相关,现在的HbA 1c控制目标也并没有因年龄差异制定不同的标准。

5.3 血红蛋白的类型及水平

糖化血红蛋白是红细胞中血红蛋白与葡萄糖进行非酶促蛋白糖化反应的产物,因此任何引起血红蛋白数量与质量变化的因素都会对糖化血红蛋白的测定结果产生影响。
图1-8 不同的年龄组HbA 1c的水平
A. FOS中非糖尿病人群 B. NHANES中非糖尿病人群C. FOS中正常糖耐量人群
异常血红蛋白病是一组由于遗传密码错误,导致珠蛋白的氨基酸序列异常,因而形成结构异常的血红蛋白所产生的疾病,其中的一些血红蛋白亚型,如HbS(见于镰状细胞贫血)、HbC(见于β链第6位谷氨酸被赖氨酸替代的纯合子型血红蛋白C病或HbSC杂合子)、β地中海贫血和HbE(见于β链第26位谷氨酸被赖氨酸替代的纯合子型血红蛋白E病或HbSE杂合子)等,通常会导致含量较小的血红蛋白也就是HbA 2和HbF的增加,而HbA 2和HbF可以干扰一些HbA 1c检测方法的准确性,影响HbA 1c检测结果 [17-19]。目前许多检测方法可以对大部分常见的血红蛋白亚型进行校正(www.NGSP.org),但部分方法的检测结果仍然会受到血红蛋白亚型的干扰(图1-9),有些患者可能需要用某种特异的HbA 1c检测方法或是不适合HbA 1c检测 [17]
图1-9 HbC和HbS在11种检测方法中对HbA 1c检测结果的影响
以CLC 330的HPLC方法为参照方法,分别比较了11种检测方法与参照方法在3种Hb表型检测结果上的绝对差异。*HbAA的改变临床上有显著差异(P<0.01); #HbAA的改变统计学上有显著差异(P<0.01)
众所周知,采用高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)检测时,数种血红蛋白病可导致错误的HbA 1c值。Moriwaki等 [20]在2例门诊女性患者的年度健康检查和1例因心力衰竭住院的男性患者检查中发现,空腹血糖浓度正常,但HPLC检测显示HbA 1c浓度低。而胶乳免疫凝集测定的HbA 1c浓度和果糖胺浓度均在正常范围内。分析HPLC色谱图发现在HbA 1a+ b附近有额外的峰,导致虚假的低HbA 1c浓度。血红蛋白等电聚焦分析显示存在异常血红蛋白。血红蛋白α链和β链的cDNA序列和氨基酸分析提示,两例女性患者β链的第120位赖氨酸(Lys)变异为谷氨酰胺(Gln),即Hb Takamatsu;男性患者β链的第80位天冬氨酸(Asn)变异为赖氨酸(Lys),即Hb G-Szuhu。因此,当空腹血糖正常和HbA 1c浓度之间存在差异时,应考虑异常血红蛋白的存在,通过其他方法如胶乳免疫凝集和等电聚焦电泳来测定HbA 1c浓度。
Nanda等 [21]观察了1例45岁住院男性患者。其基线随机血糖为30.4mmol/L(547mg/dl),Hb为14.8g/dl。使用Bio-Rad VariantⅡ系统的阳离子交换HPLC检查显示,HbA 1c大于18.9%(Bio-Rad Variant Ⅱ系统的最大估计值)。以胰岛素控制其血糖,3天后出院。1个月后,患者报告了显著的饮食习惯和生活方式变化,血糖为5.6~11.1mmol/L(100~200mg/dl)。3个月时,其指尖血糖控制相似,但HbA 1c仍然大于18.9%。6个月随访期间有多次低血糖发作,但其HbA 1c仍然大于18.9%。果糖胺测定法检测显示糖化血清蛋白水平正常。电泳显示有42.8%的HbA和2.8%的HbA 2,而HbJ占总血红蛋白的54.4%。研究者发现,在阳离子交换HPLC中,这种Hb变异体与HbA 1c共洗脱,导致尽管血糖控制良好,HbA 1c值却不合逻辑地高。以硼酸盐亲和层析重复评估显示HbA 1c水平正常。
影响HbA 1c估计值的常见Hb变异体为氨基甲酰Hb、HbS、HbE和HbF。糖尿病、高血压和肥胖的近期流行导致慢性肾脏病患者数量增加。尿毒症导致Hb氨甲酰化,当氨基甲酰Hb超过总Hb的2%,用阳离子交换HPLC法检测时HbA 1c会有虚假的升高。硼酸盐亲和层析和免疫分析法则不受氨甲酰Hb的影响。然而,透析患者的红细胞寿命较短,可能会影响估计值。
镰状细胞特征(sickle cell trait,HbAS)的Hb分离得到60% 的HbA、40%的HbS、正常HbF和高达4.5%的HbA 2。用阳离子交换HPLC检测时,HbAS在HbA 1c低水平时会导致一定程度的虚假升高,但在HbA 1c水平升高时则无影响。硼酸盐亲和层析在这种情况下可得到准确的估计值。镰状细胞贫血(sickle cell anemia,HbSS)的Hb电泳得到超过80%的HbS、1%~20%的HbF 和2%~4.5%HbA 2。纯合子状态无HbA,因此HbA 1c不能确定。已经尝试采用硼酸盐亲和层析评估HbA 1c,但考虑到溶血性贫血、输血和HbF升高,优选采用非Hb方法测定糖基化。
HbE是世界上最普遍的Hb变异体。HbE特征(HbE trait,HbAE)患者有65%~70%的HbA、30%的HbE和正常的HbF。阳离子交换HPLC方法可能会有错误的或高或低的HbA 1c值,而作出适当调整的新型Variant和Diamat系统可以得到正确的值。免疫分析和硼酸盐亲和层析法不受这种变异体影响,是评估HbA 1c的首选方法。HbE病(HbE disease,HbEE)患者是该突变的纯合子,有90%的HbE、1%~10%的HbF,无HbA。因此,采用阳离子交换HPLC所得的HbA 1c估计值是不恰当的。
HbC特征(HbC trait,HbAC)中,HbC占总Hb的约40%。对这种变异体,阳离子交换HPLC、硼酸盐亲和层析和免疫测定均可给出正确的HbA 1c估计值。
总之,只要估计的HbA 1c和检测的HbA 1c存在显著差异,就应当怀疑存在异常情况。若HbA 1c>15%、HbA 1c低于正常值下限或随着评估方法改变HbA 1c存在显著变化,则怀疑存在Hb变异体。应进行全血细胞计数和肝肾功能检查。若细胞计数确定红细胞更新率异常,血清白蛋白在3g/dl以上,则首选检测方法是果糖胺。当肾功能异常预测氨基甲酰Hb存在时,HbA 1c评估的首选方法是硼酸盐亲和层析或免疫测定法。如果怀疑有Hb变异体,则应进行Hb电泳。HbA 1c的复测应首先采用硼酸盐亲和层析,随后,如有必要可采用电喷射质谱学检测。
Polage等 [22]在正常人和β-地中海贫血患者中进行的病例对照研究发现,尽管两组的果糖胺水平相似并且在正常范围内,但采用6种不同的方法对HbA 1c进行检测时,Hb水平下降对某些检测方法的结果具有影响(图1-10),对于β-地中海贫血患者需要选择特异的HbA 1c检测方法。睾酮能够刺激红细胞的生成,因此在性腺机能低下的男性患者中,HbA 1c水平会较低 [23]
图1-10 6种方法检测β-地中海贫血患者及正常对照组的HbA 1c结果
CL:对照组; BTM:β-地中海贫血患者。P= 0.91:A1C 2.2+法; P= 0.21:CLC 330法;P= 0.61:DCA 2000法;P<0.01:SYNCHRON CX7法;P= 0.051:SYNCHRON LX20法;P= 0.82:Tina-quant II法;P= 0.71:Tina-quant Ⅲ校正后方法
患者在病理状态(如地中海贫血、白血病)或胎儿血红蛋白遗传性持续情况下可发生HbF水平升高。Rohlfing等 [24]评估了HbF水平升高对5种商业化HbA 1c检测方法结果的影响。2种离子交换HPLC方法(Tosoh G7和Bio-Rad Variant II)的HbA 1c结果显示,HbF水平升高的干扰极小。在HbF水平升高情况下,DCA2000、2.2+和CLC330/385的HbA 1c结果被人为降低,在HbF水平升高超过20%时,干扰可能具有临床意义。DCA2000中,HbF 对HbA 1c的影响可能是由于HbA 1c抗体未与HbF糖化部分结合,而总血红蛋白测量包括HbF。2.2+的总峰面积未排除HbF峰面积,这人为地降低了HbA 1c值。从临床角度来看,在HbF水平大于20%的患者中,将HbA 1c结果人工降低1%具有深远的意义。糖尿病控制与并发症试验明确证实,HbA 1c降低1%相当于糖尿病并发症风险降低约30%。错误地将HbA 1c人为降低1%或更多可能导致对高血糖的处理不足,从而导致并发症风险显著升高。

5.4 检测方法

HbA 1c的检测分析方法或是基于HbA 1c和非HbA 1c所带电荷不同,或是基于糖化血红蛋白基团结构不同,因此,当糖化血红蛋白遗传学异常或是生化修饰异常时,不同的检测方法所测定的HbA 1c结果可能不同。例如,在费城染色体(Philadelphia chromosome)异常的慢性粒细胞白血病时,血红蛋白变异体和HbA 1c共洗脱,采用A1C 2.2+糖化血红蛋白分析仪检测将导致HbA 1c值偏高,采用Bio-Rad系统检测其结果偏低,而采用DCA 2000、Tina Quant等方法则不影响其检测结果的准确性 [19]

5.5 地域

地域对HbA 1c的检测结果的影响也是因为血红蛋白水平的差异,分析处于高海拔地区人群的HbA 1c检测结果时需要特别谨慎,因为其血红蛋白水平与平原、低海拔地区人群的血红蛋白水平差异很大,所测得的HbA 1c值不能真实地反映平均血糖水平。

5.6 RBC寿命

任何改变红细胞寿命的因素都将导致HbA 1c结果不准确,如溶血性贫血、慢性疟疾、再生障碍性贫血、大量失血或输血。溶血性贫血时HbA 1c检测结果降低,因为在较为幼稚的红细胞中血红蛋白暴露给周围葡萄糖的位点较少 [25,26]。活动性出血时网织红细胞升高,平均红细胞寿命降低,因此HbA 1c降低。通常红细胞的寿命是120天,但是患有HbS和HbC的情况下,红细胞的寿命就会缩短为~29天 [27]。相反,能够引起循环中平均红细胞寿命增加的情况,如脾切除术后,红细胞清除障碍或网织红细胞生成减少,都将增加HbA 1c的浓度。

5.7 社会经济状况和心理状态

社会经济状况及心理状态对HbA 1c水平也有影响 [28-30]。自我控制能力低、合作能力差、社会支持少的人HbA 1c水平较高 [29]

5.8 种族

有很多研究观察了种族对HbA 1c的影响,并提出一个问题,即是否种族差异对血红蛋白糖基化及红细胞寿命能够产生影响,而此种影响是独立于平均血糖水平所导致的HbA 1c的不同。美国糖尿病防治计划(Diabetes Prevention Program,DPP)是一项多中心研究,旨在评价不同的干预方式在延缓及预防2型糖尿病的高危人群发展为糖尿病中的作用,研究结果已经在2002年的新英格兰医学杂志上发表。Herman等 [31]对DPP研究中来自5个不同种族/民族的3819例受试者的数据进行了分析,以观察种族/民族对HbA 1c的影响。在调整了年龄、性别、教育状况、婚姻状况、收缩压、舒张压、体重指数、空腹血糖、餐后血糖、血糖曲线下面积、β细胞功能、胰岛素抵抗等可能影响HbA 1c的变量后,种族/民族差异所造成的HbA 1c差异仍然存在,白种人的平均HbA 1c 为5.78%,西班牙人为5.93%,亚裔美国人为6.00%,美洲印第安人为6.12%,非洲裔美国人为6.18%,其他所有种族/民族的HbA 1c值都较白人高(P<0.001)。种族/民族对HbA 1c的影响还需要进一步研究,并且HbA 1c的种族差异原因及意义尚不明确。

5.9 饮食和药物

HbA 1c的检测结果也可能受到饮食 [32]、药物 [19,33-36]等因素的影响,大剂量水杨酸盐、维生素C和维生素E以及严重的铁缺乏都会影响糖化血红蛋白的检测结果。维生素C和维生素E可以抑制血红蛋白的糖基化从而使HbA 1c结果偏低。体外研究发现,阿司匹林会导致血红蛋白乙酰化,从而影响糖化血红蛋白的测定结果;但在生物体内的研究并未证实上述结果,摄入阿司匹林导致使用某一种检测方法(L-9100 HPLC)检测时HbA 1c水平轻微升高 [19,36]。某些抗感染治疗药物通过降低血浆中TNF-α水平及改善胰岛素抵抗,可以降低HbA [35]1c

5.10 妊娠

HbA 1c是反映血糖控制平均水平的指标。妊娠妇女血容量增加,血色素降低,因此其HbA 1c水平较非妊娠妇女低,不能真实反映平均血糖水平 [37,38]

5.11 特殊的糖尿病类型

有一些临床少见的情况,如进展迅速的1型糖尿病,这时HbA 1c就可能没法“赶上”急性血糖变化的速度,因而不能反映真实的平均血糖水平。

5.12 其他疾病状态

很多其他疾病以及为治疗疾病所使用的药物都会对HbA 1c水平造成影响,使HbA 1c不能如实反映体内平均血糖水平。肝硬化可通过胰岛素抵抗及胰岛素分泌受损等机制导致糖耐量异常甚至糖尿病,因此高达80%患有肝脏疾病的患者发生血糖代谢异常,而10%~15%最终发展为糖尿病。导致肝脏疾病的最常见的病因如酗酒和肝炎,可能通过干扰红细胞生成及降低红细胞寿命使HbA 1c检测结果降低,导致HbA 1c不能真实反映平均血糖水平 [39,40]。抗病毒药物利巴韦林联合干扰素是一种广泛使用的治疗方案,利巴韦林的一种主要副作用就是溶血性贫血,同样,也会影响HbA 1c检测结果对真实平均血糖水平的反映 [39]。甲亢患者中的脂质过氧化对HbA 1c检测结果也有影响 [41]。由于贫血和注射促红细胞生成素后幼稚红细胞比例增加,有糖尿病的血液透析患者HbA 1c水平明显低于同时测得的随机血糖或糖化白蛋白的值,如果用HbA 1c水平去评价这类患者的血糖控制状态则可能会导致估计不足 [42,43]。在HIV感染的患者,HbA 1c会不恰当地表现为较低水平,从而不能真实反映平均血糖水平,这可能与抗反转录病毒药物所导致的亚临床溶血有关 [44]
综上所述,任何与患者相关或实验室检测相关的因素都可能影响HbA 1c检测结果的准确性,从而影响对血糖控制水平及糖尿病慢性并发症危险性的评估和治疗方案的确定。因此,临床医生应追问患者病史、结合其他生化指标以评估HbA 1c是否能准确阐述患者的整体状况,必要时采用糖化血清蛋白、糖化白蛋白以评估其血糖控制水平。