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第14章 口服葡萄糖耐量试验
一、口服葡萄糖耐量试验方法学
(一)原理
口服葡萄糖耐量试验(oral glucose tolerance test,OGTT)是一项检测机体对葡萄糖负荷能力的经典试验。它的设计基于以下生理生化原理:葡萄糖口服后不需要消化可直接被吸收入血。葡萄糖是血液中主要的糖成分,血糖表现的是某一时间内进入和移出血液中葡萄糖的水平,反映了机体内碳水化合物在激素等因素调节下各代谢途径的平衡,是一个相当复杂精细的过程。血糖水平在正常人是相对恒定的,即使在进食大量葡萄糖后血中葡萄糖仅在一定范围内波动。这是因为进入血中的葡萄糖能在一定时间内进入各外周器官代谢而使血糖水平保持稳定。大量观察表明,正常情况下空腹口服葡萄糖30~60分钟后,血糖水平就可达到高峰,以后逐渐下降,2小时后接近原来空腹水平。3小时可能稍低于原空腹水平。当机体组织对葡萄糖的综合利用能力减低时,糖负荷后的血糖水平就难以达到这种理想的状态,而是表现为血糖水平的时间曲线上升后下降缓慢,在糖负荷后2小时仍维持在较高的状态,甚至在3小时仍不能恢复到空腹水平,这种状态称之为糖耐量减低或糖耐量受损。由此可见,应用OGTT可以判定机体对于葡萄糖利用的综合能力,反映机体组织,特别是机体外周葡萄糖利用的重要组织——肝脏、肌肉、脂肪在胰岛素调节下的葡萄糖利用能力。
(二)OGTT适应证与非适应证
根据WHO(WHO)和国际糖尿病联盟(IDF)2006年联合发布的糖尿病指南,空腹血糖检测与OGTT被确定为糖尿病诊断的两项标准。同时,OGTT也是确定糖耐量受损的唯一方法和排除糖尿病的方法。
1. OGTT的适应证
(1)空腹血糖在6. 1~6. 9mmol/L(110~ 125mg/dl)者。
(2)空腹血糖正常但伴有尿糖阳性、糖尿病阳性家族史、病理性妊娠史。
(3)存在实验室阳性发现,如高脂血症、高尿酸血症、考虑糖尿病可能。
(4)病史体检怀疑糖尿病可能,如肥胖、感染、牙周炎、视网膜病变、神经血管及肾脏病变。
(5)符合任何诊断标准的代谢综合征患者或是经2型糖尿病预警系统判定的具有高、中危患病风险者(详见下文)。
2008年1月 Heart杂志发表的欧洲心脏病合并糖尿病患病调查报告推荐冠心病患者行OGTT,提出“原则上,每位冠心病患者都应当做(OGTT)”,以准确地对这类人群中的血糖代谢状态进行鉴别和分类。
2.不宜行OGTT的情况
(1)空腹或餐后血糖明显升高,明确诊断为糖尿病。
(2)各种原因所致肠道吸收功能不良(急性胃肠道症状、胃大部切除术后);内分泌紊乱性疾病(如垂体功能不全、肾上腺功能不全等);应激状态(如精神紧张、外伤急性病期等);长期卧床者。
(3)使用可能影响血糖水平的药物(升高血糖药物,如甲状腺素、皮质激素、噻嗪类利尿药物、左旋多巴、避孕药;降低血糖的药物,如肾上腺素能阻滞剂等)。
(三)OGTT规范操作
按WHO(WHO)1985年的建议,OGTT规范操作应遵循以下步骤:
1.试验前至少需要3天正常饮食与活动量。膳食中碳水化合物含量不得低于150g/d。试验前可正常活动;试验前需空腹10~16小时,其间可饮水;试验期间不准吸烟。应记录可能影响结果的因素,如药物、活动情况、感染等。
2.空腹取血样后,在5分钟内服下含无水葡萄糖75g(相当于含一个水分子的葡萄糖82. 5g)250~300ml溶液(或含相当量的淀粉部分水解物)。儿童按1. 75g葡萄糖/kg体重计算,不超过75g葡萄糖。
3.葡萄糖负荷后2小时取血送检。计算时间从服下第一口葡萄糖水开始2小时,这点在实际操作时应予充分注意。其他时相取血可根据临床或其他研究目的的需要而定。
4.除非血糖可以立即测定,否则血样均应收集在含有氟化纳的试管内,分离血浆或血清后冷冻保存至测定。
膳食中一定量碳水化合物可避免假阳性的结果,并可提高试验的可重复性。饮食准备与一定活动量对老年人特别重要,因老年人一般进食、活动均较少,长期低糖饮食使得葡萄糖刺激后的胰岛素释放能力减低,饮食准备可以帮助恢复胰岛β细胞对葡萄糖刺激的反应能力,活动可刺激肌肉组织对葡萄糖的摄取与利用,可使OGTT结果尽量反映机体真正的状态。但试验前应避免剧烈体力活动。停用可能干扰糖代谢的药物至少3天,口服避孕药应停用1周以上。
施行OGTT一般应用葡萄糖。过去有采用50g、75g、100g葡萄糖等剂量,目前已统一为75g葡萄糖。有人曾比较过50g、75g、100g葡萄糖对糖耐量试验结果的影响,结果表明:50g葡萄糖负荷后血糖数值偏低,与服用100g葡萄糖后各时间点上血糖值有显著性差异。而口服75g葡萄糖与100g后所得血糖值接近。WHO公布的统计资料表明,服75g葡萄糖后2小时血糖值较服100g葡萄糖后2小时血糖值低约1mmol/L,而较服50g葡萄糖高约同样数值。试验一般用葡萄糖粉加水配成不超过25%浓度的溶液,要求在5分钟内饮尽。虽然这种溶液一般人服用没有太大的困难,但也有人不能适应,少数人服用后胃部不适、恶心,甚至出现呕吐、腹泻等不良反应,给受试者带来不便与顾虑,也影响了试验结果甚至使试验不能进行,特别是对需要重复进行试验者影响更大。根据WHO对糖耐量试验用糖所下的定义(葡萄糖或采用淀粉部分水解物),20世纪60年代国外有人建议采用面包、稀粥替代葡萄糖作OGTT。我国糖尿病工作者提出用馒头、米饭餐替代葡萄糖行OGTT。施曼珠、王叔咸教授在20世纪60年代报道了她们比较馒头餐与葡萄糖行OGTT的结果。认为服用100g面粉制成的馒头后虽然血糖变化数值较服用75g葡萄糖后略低,但糖耐量曲线变化趋势在两种负荷后一致,馒头餐可以替代葡萄糖行OGTT。20世纪90年代国内外均有人继续观察比较了不同富含碳水化合物食品及烹调方式与葡萄糖作为负荷对OGTT的影响,广州劳干诚等人研究的结果表明进食稀饭可接近等量葡萄糖刺激的水平,而干饭效果则相差较多。这些工作不仅为采用部分水解物行OGTT提供了实验室研究的依据,而且为了解日常食物对血糖影响提供了依据。
原OGTT检测的采血部位均为静脉。以后随着取血技术与检测技术的进步和为方便患者,不同实验室可分别从静脉或毛细血管取血。检测血糖所用的血样也可为全血、血浆、血清各不相同。这些因素可能都会影响到OGTT结果的判读(详见下文)。
OGTT检测的采血时相应视其检测目的而定。如为诊断糖尿病而行,至少应采集负荷后2小时一点。如能同时采集空腹一点则更佳。因大多需行OGTT诊断糖尿病者其空腹血糖大多正常或在边缘状态,如2小时血糖值超过11. 1mmol/L (200mg/dl)诊断标准可诊断为糖尿病。如果糖负荷后2小时血糖值仍在边缘状态者应考虑选择不同日期再行OGTT确定,不要轻易判断其是否为糖尿病。如为筛查高危人群或检测有无IGT,则至少需要在两点上采血,即空腹及糖负荷后2小时。如能在半小时或一小时上各加一点则能更好地反映胰岛β细胞对葡萄糖刺激效应功能。如想用OGTT进行随访研究,则应尽可能地获取更多的采血点以便获得更多的信息。
关于OGTT安全性问题。应指出的是OGTT对机体所加的糖负荷是较大的。不宜在短于4周时间内重复,特别是已明确诊断为糖尿病者。随着人们对糖、脂代谢紊乱在糖尿病、心脑血管疾病发生中作用认识的提高,作为评价糖代谢状态的OGTT肯定会越来越普遍地被应用,就像本文已经提到过的欧洲心血管病研究结果的推荐意见、糖尿病患者胰岛功能的研究等,从而暴露其存在风险的可能性。2007年加拿大研究人员证实在健康老年人中实施OGTT可引发心肌氧供降低。从一个方面提示了实施OGTT的确存在一定的风险,特别是在老年人当中。但目前关于OGTT安全问题的报道并不多。
二、结果判读
(一)OGTT结果判读标准沿革
OGTT主要用于发现IGT者及诊断糖尿病。实施OGTT目的不同其结果判读标准亦不相同。
1. OGTT判定不同糖代谢状态
OGTT从1913年起用于诊断糖尿病至1980年前,世界各国没有统一的诊断标准。各家实验室或各国糖尿病协会根据血糖检测方法自行规定自己的标准。其中主要的问题是如何确定血糖的正常范围。1980年WHO糖尿病专家委员会第一次提出OGTT诊断糖尿病的统一标准,即空腹血糖水平(FPG)≥7. 8mmol/L(140mg/dl),2小时血糖(2hPG)≥11. 1mmol/L(200mg/dl)的诊断标准。此标准实施后20年的临床及流行病学研究结果表明,FPG≥7. 8mmol/L与2hPG≥11. 1mmol/L这两者反映的血糖水平并不一致。几乎所有FPG ≥7. 8mmol/L者2hPG水平均≥11. 1mmol/L,但25%左右的2hPG≥11. 1mmol/L者其FPG水平并不≥7. 8mmol/L。另外,近年来的前瞻性研究结果表明:①FPG在7~7. 8mmol/L与肾脏微血管并发症发生有关。②即使是非糖尿病的FPG轻度上升也与冠心病死亡率有关。③30%~40%患者在第一次被诊断为糖尿病时已伴有微血管或大血管并发症,这些人可能至少有5年糖尿病病史。为此1997年美国糖尿病学会和1998年WHO修订了关于糖尿病诊断的血糖水平新标准:一天任何时候血糖水平≥11. 1mmol/L或FPG≥7. 0mmol/L(126mg/dl)或口服75g葡萄糖后2hPG≥11. 1mmol/L即可诊断为糖尿病。诊断为糖尿病的FPG水平从7. 8mmol/L降至7. 0mmol/L,口服75g葡萄糖后2小时血糖标准仍保留在11. 1mmol/L。美国糖尿病学会更进一步认为FPG较负荷2hPG稳定,重复性好,只要用FPG≥7. 0mmol/L单一标准可代替负荷后2小时标准诊断糖尿病;而WHO依然保留了负荷2hPG>11. 1mmol/L这一标准。1999年欧洲糖尿病学会流行病学组发表了它分析欧洲20个研究小组就美国单一空腹血糖标准诊断糖尿病的特异性及敏感性问题的研究报告,报告认为即使使用目前已降低的单一空腹血糖标准仍有31%的糖尿病患者因空腹血糖水平不高(但负荷2小时水平升高)而被漏诊;因此,仍应保留使用负荷后2小时血糖指标保证诊断的敏感性。
以上谈及的是20世纪糖尿病诊断标准沿革。随着近年来对这一疾病研究认识的深入,2003年美国糖尿病学会根据Pima印第安人中眼底视网膜病变发生与血糖的关系,重新修订了其关于空腹血糖受损的标准,将空腹血糖受损的截点值从6. 1mmol/l(110mg/dl)降低为5. 6mmol/L(100mg/dl)。这一数值也进一步为国际糖尿病联盟采用作为其颁布的代谢综合征诊断标准中关于血糖异常的标准。2005年11月4日~6日,WHO指定的专家在日内瓦总部开会,就重新修订关于糖尿病诊断标准进行研讨。并以WHO和IDF的糖尿病专家委员会名义共同发布关于糖尿病诊断定义与标准的新的指南意见。新的修订版本于2006年公布。
WHO和IDF共同发布关于糖尿病诊断定义与标准的新的指南所明确了的糖尿病、糖耐量受损以及空腹血糖受损诊断标准见表14-1。
表14-1 2006年WHO推荐糖尿病和中度高血糖诊断标准
注:糖负荷后血糖所指为口服75g葡萄糖后2小时的血糖值
2006年指南明确了原1999年发布的糖尿病、糖耐量受损、空腹血糖受损诊断标准仍维持不变。
指南明确了静脉血糖水平检测是诊断糖尿病的标准方法,但鉴于毛细血管血血糖监测方法的日益完善与广泛使用,本次指南还进一步建议推荐了关于静脉血与毛细血管末梢血血糖检测的转换相关性。指南指出在空腹状况下,可以视静脉血与末梢血血糖检测结果为等同;而在餐后状态下,末梢血血糖检测值将高于静脉血。因此,当采用末梢血进行餐后血糖或糖耐量试验检测时,其糖尿病判定标准将由静脉血标准的11. 1mmol/L上升至末梢血标准的12. 2mmol/L;其糖耐量受损判定标准将由静脉血标准的7. 8mmol/L上升至末梢血标准的8. 9mmol/L。糖耐量减低与空腹血糖受损阶段现被称为糖尿病前期(prediabetes),是糖代谢紊乱的关键截点阶段,与糖尿病及其并发症的发生有着密切的关系。关于ADA所提出的空腹血糖受损标准(5. 6mmol/L),WHO在2006年指南中并未予以认可,其理由是证据不足以及由于降低标准扩大诊断范围所产生的社会经济问题。
但是作者认为应该看到空腹血糖水平确实可以作为一项指标来判定今后血糖水平的走向,能够将空腹血糖水平保持在5mmol/L将是一个较佳的状态。
2.胰岛β细胞功能评估
以上是应用OGTT进行糖代谢状态判定诊断标准。应用OGTT进行胰岛β细胞功能评估及其他目的的研究目前尚无统一的判读标准,需要同时参考胰岛素、C-肽、胰高糖素释放水平综合评定。国内有关于利用OGTT进行胰岛功能评估的研究报道,提出了应用OGTT参数结合空腹胰岛素水平评价胰岛β细胞功能的细胞功能指数(modified β-cell function index,MBCI)。MBCI =(FPG×FINS)/(2hPG + 1hPG-2×FPG)。这一指数应用大量中国人数据和美国Pima印第安人的葡萄糖钳夹试验数据进行了对比,认为不仅可以评估胰岛β细胞功能,而且比常用的胰岛β细胞功能评价指数AIR、I 30/ G 30、Homa-β更好,可为流行病学与临床工作提供可行的评价胰岛功能的手段以及相对可靠的信息。
(二)影响OGTT结果判读的因素
1.生理因素
(1)血糖水平本身生理波动:
决定血糖水平的因素很多,一天中血糖水平是动态变化的。空腹时血糖水平相对稳定,随进食改变下午较上午高。OGTT宜在上午7~9时进行。一般同一人行两次OGTT,负荷后2小时血糖值波动在20mg/ dl,最大可达60mg/dl。亦有报道某些种族(如黑人)对糖负荷反应或反应方式(如血糖曲线出现双峰)与白种或黄种人不同。
(2)年龄:
成年人糖耐量一般随年龄增长而减退。有报道空腹血糖水平每10岁增加0. 11mmol/L,餐后2小时血糖每10岁增加0. 44~1. 11mmol/L。老年人糖负荷后可见明显糖耐量减低。这点应在判读结果时注意。
(3)体重:
糖耐量随体重增加而减低。超重或肥胖者平均空腹及负荷后血糖值波动较正常体重者大。
(4)妊娠:
妊娠时母体血糖水平大约降低15%~20%以供给胎儿能量需要。由于此时内分泌及代谢改变将会影响到OGTT结果。妊娠妇女不宜行OGTT。
(5)应激:
行OGTT时由于多次静脉采血可造成精神紧张使血糖水平升高而影响结果。
2.取血部位及血样处理
因血流从动脉向静脉的走向,取血部位不同可使血糖值有所区别。空腹时动脉(包括毛细血管)、静脉血糖值基本相等。大约相差2~3mg/dl。服糖后动脉血糖值比静脉高出20~70mg/dl。服糖后静脉血糖的变化也较动脉为大,反映出负荷后胰岛素使葡萄糖在外周摄取增加。随着近年来糖尿病干预控制对血糖检测与监测的要求不断提高,用于末梢血的血糖检测设备使用越来越普遍,其性能也在不断完善。2006年WHO诊断指南中明确了末梢血的诊断标准也是符合这一趋势的做法。检测血糖水平所用血样本处理也关系到结果。一般全血血糖水平低于血浆或血清。而血浆或血清两者间无差异。另外,血样本在采集到检测之间这段实验时间过程的保存条件也直接关系到检测结果的准确性。一般情况下,同一家实验室大多沿用相同的方法工作,因此在判读自家结果时这方面不会有太大问题。但在需要比较不同实验室结果时必须予以注意,特别是多中心的临床研究时血糖检测需要有实验室间的质量控制评价。
3.其他
试验前饮食状况,有无剧烈运动,是否服用过可能影响糖代谢的药物等因素均可影响OGTT结果判读,需给予注意。
三、OGTT在糖尿病防治中的应用及意义
目前OGTT主要应用意义在于:
1.糖尿病诊断的标准 因采用单纯空腹血糖检测诊断糖尿病会遗漏30%的患者。因此,负荷后的血糖检测是临床糖尿病诊断的两项标准之一。
2.判定糖耐量受损状态(IGT)的唯一方法由于IGT状态与糖尿病和心血管疾病发生的密切关系,OGTT的重要性也就不言而喻了。
3.在疑似糖尿病患者中确定或除外糖耐量异常的唯一手段。
4.糖代谢紊乱阶段的比较标示 随着对慢性疾病发生机制的探索不断深入,人们已经认识到糖尿病的发生与发展是一个复杂多因素相互作用的过程与结果。糖代谢状态本身是一个动态变化的阶段,如果将代谢紊乱早期改变到糖尿病发生简化成一个可逆的线性发展过程(图14-1),我们可以比较清楚地看到各个已经定义的代谢紊乱状态在这一过程中的位置。
图14-1 糖代谢紊乱过程
根据目前疾病控制研究的结果,在这一过程中任何一点上(包括IGT的状态)的有效干预控制都可能不同程度地延缓与逆转疾病的发展进度,但所不同的是干预成本与效果的价值比高低有所不同。任何人都能立刻认识到低成本高效益将是我们追求的目标。
我国大庆和美国DPP的研究结果表明,强化运动、饮食方式的干预可以明显降低处于IGT状态的高危个体发生糖尿病的比例(下降30%~60%)。IGT已经是发展到相当程度的糖代谢紊乱,生活方式干预尚可明显降低其近期(3~6年内)糖尿病发生率。虽然其长期效果仍在观察研究中,这一结果已经鼓励人们将干预状态前移,尽早调整可被认识到的代谢紊乱状态,减低干预成本,扩大干预效益。
为了达到筛选发现除目前已知的糖代谢紊乱状态(IGT、IFG)的其他代谢紊乱状态并进行及早干预,在国家科技支撑计划研究课题的支持下,作者所在研究所联合两所大学研究人员对尽早识别与判定糖代谢紊乱状态进行了研究。在1. 6万余人生活方式问卷调查以及临床体征和实验室指标检测数据的基础上,通过医学、生物统计学和计算机科学的结合,建立了2型糖尿病预警系统。这一系统可以通过个体常见的信息(性别、年龄、糖尿病家族史、身高、体重、腹围、血压、空腹静脉血糖、高密度脂蛋白胆固醇、甘油三酯和总胆固醇检测水平)建立的数学模型和判定标准判定不同等级的2型糖尿病患病风险状态。判定结果分为一般、低、中、高风险四个等级,中、高风险等级者约占人群的15%(其中高风险等级者约占5%,中风险等级者约占10%)(表14-2)。
表14-2 模型人群中患病风险分布状况
在同一模型人群中,以ATPⅢ标准诊断代谢综合征患病率约为10%,以IDF标准诊断代谢综合征患病率为14%;通过与代谢综合征标准(ATPⅢ)诊断的人群对比,发现预警系统判定的低、中、高风险人群中涵盖了87%的代谢综合征患者;这表明了两种判定标准具有一定的吻合率。随着预警风险等级增加,不同患病风险等级者中代谢综合征患病率也在增加(表14-3)。
如果具体分析两种状态判定的每一项代谢紊乱指标就会发现,每一风险等级状态下代谢综合征患者的相应代谢指标均值都高于同一风险等级状态下预警系统判定出的风险。由此表明两种标准虽有吻合但并不能相互取代,预警系统可以发现早于代谢综合征表现的代谢紊乱个体,这可能与这一系统判定因素较目前代谢综合征标准涉及的因素多而细致有关,如考虑到家族史、年龄、性别等因素。
在全国9个地区18 000余人中,同时应用预警系统标准和代谢综合征诊断标准进行了人群筛查,并对发现的患病中高风险个体和符合代谢综合征诊断标准的2000余名个体进行了OGTT检测。其结果显示,具有上述代谢紊乱特点的人群中IGT发生比率(25%左右)远远高于一般人群,而经OGTT判定为糖尿病的个体比率(5%)并不高于一般人群,表明了这些个体确实处于一个早期糖代谢调节受损的阶段,应该是干预控制的最佳对象。同时也表明了经过一定患病的风险状态判定可大大集中应实施OGTT的目标人群,数倍提高阳性检出率,提高效益(表14-4)。
表14-3 不同患病风险状态下非代谢综合征与代谢综合征患者代谢指标比较(均值)
注:MS:代谢综合征;NON:非代谢综合征;血压以舒张压代表
表14-4 风险人群中OGTT检测结果
注:本表显示结果来自OGTT 2小时末梢血检测,采用WHO/IDF 2006年推荐诊断标准
目前人们已经认识到代谢状态的复杂综合性及其在疾病发生过程中的病理生理意义,单纯依靠某一诊断标准都很难达到全面识别代谢紊乱目的。因此,近20年里对代谢综合征的重视不断加强。根据预警系统判定标准,生活在大、中城市及经济较发达乡村人群中的中高危人群比例约为15%,结合任何代谢综合征诊断标准,能够发现人群中绝大部分处于早期代谢紊乱状态的个体(约占人群20%~25%)。中、高危判定和代谢综合征诊断指标来自于一般临床常规检查项目,具有较强的可操作性。这一系统的等级风险判定方式不仅可用于高危筛选而且可用于干预效果评价,为生活方式干预提供了较好的技术支持。
通过增加糖负荷来筛查发现已经出现相当程度糖代谢调节受损的个体是OGTT对糖尿病的诊断和早期干预不可取代的作用和贡献。不可否认的一点是OGTT在实施中的存在一定的困难。其多点采血的费用及负荷后2小时的时间消耗都为它的实际应用,特别是在大人群中的应用带来一定的限制。通过风险判定相对集中高危人群再结合OGTT检测不失为一条在大人群中判定糖代谢调节受损状态的有效途径,同时也可以为高危干预个体化提供了指导。
通过增大糖负荷对那些处在糖代谢调节受损的人群提供一定的诊断依据是OGTT的初衷。我们应用这一试验时应该了解到任何指标都是人为规定的。在应用这些指标判定疾病发生与否和程度时都应全面掌握情况,切忌机械套用某些指标,忘记我们面临患者复杂的个体状况。对每一个检测手段,检测指标产生及发展过程有较全面的了解才是有效地使用这些手段和指标的最好保证。
(张铁梅 )