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1、青海省人民医院糖尿病科承办,1,HOMA 评估法及其 研究进展,青海省人民医院糖尿病科,青海省人民医院糖尿病科承办,2,胰岛素敏感性( IS) 降低和胰岛细胞分泌功能障碍是糖尿病(DM) 发病的两个最重要因素,因此,在流行病和临床研究中恰当地评估人群的IS 和胰岛细胞分泌功能越来越受到关注。,青海省人民医院糖尿病科承办,3,DeFronzo 等建立的正糖钳夹试验和高糖钳夹试验及Bergman 等建立的最小模型法实验复杂,取血次数过多,不适用于临床应用和大规模人群的DM 普查。近年来,谢云和李宝毅等将Bergman 最小模型进行了改进,利用OGTT 评估IS 和胰岛素分泌功能,在临床工作中具有一
2、定的应用前景。,青海省人民医院糖尿病科承办,4,目前,DM 流行病学研究多利用FPG 和FIns 评估IS 和胰岛素分泌功能,简便实用,青海省人民医院糖尿病科承办,5,Matthews 等于1985 年提出了稳态模型评估法( HOMA) ,并于1998 年进行了改进,利用空腹血样评估人体IS 和细胞分泌功能,适用于大规模人群的DM 普查。,青海省人民医院糖尿病科承办,6,HOMA 原理认为:在稳定状态(即空腹状态) , PG 和血Ins 之间的关系反映了葡萄糖代谢、肝糖输出和胰岛素分泌之间的平衡。,青海省人民医院糖尿病科承办,7,近年来Matthews 等通过研究这些生理实验的结果,对Glu
3、和Ins 在体内相互作用的机制和过程作出基本假设,从而建立数学模型,用来评估机体的IS 和细胞分泌功能。Turner 等研究了在不同血糖水平刺激下, Glu 对胰岛细胞分泌Ins 速度的影响。,青海省人民医院糖尿病科承办,8,图1 显示:当PG 浓度超过临界值时,胰岛细胞分泌Ins 的速度随着PG浓度增加而增加。当PG在510mmol/L 时,分泌速度几乎呈直线增加;当PG 10mmol/ L 时,分泌增加速度逐渐放缓。,青海省人民医院糖尿病科承办,9,当5 PG 10mmol/ L 时,胰岛细胞反应曲线几乎为直线,利用直线拟合方法可得到胰岛细胞反应曲线的近似表达式: 1( PG) = 85
4、( PG- 3.5) pmol/ min ,5 PG 10 ,其中3.5为刺激胰岛细胞分泌胰岛素的血糖临界值。,青海省人民医院糖尿病科承办,10,J eanrenaud 等分别研究了当PG浓度相对固定时,胰岛素对葡萄糖在外周组织(肌肉和脂肪组织) 内吸收和利用的速度的影响;当胰岛素浓度相对固定时,血糖水平对葡萄糖在外周组织内的吸收和利用速度的影响。,青海省人民医院糖尿病科承办,11,图2 显示:当PG浓度相对固定时, Ins 促使Glu 在外周组织内吸收和利用的速度几乎与Ins 浓度成正比,且比例系数关于相对固定的PG浓度严格单调上升;当Ins 浓度相对固定时,PG水平对Glu 在外周组织内吸
5、收和利用速度的影响关于PG浓度严格单调上升,但不是正比例关系,单调上升的速度逐渐放缓。,青海省人民医院糖尿病科承办,12,青海省人民医院糖尿病科承办,13,图3 葡萄糖在大脑和神经系统内的吸收和利用速度曲线,Rowe 等研究了葡萄糖在人体大脑和神经系统内的吸收和利用速度。,青海省人民医院糖尿病科承办,14,图3 显示:当PG在05mmol/ L 时,Glu 在大脑和神经系统内的吸收和利用速度几乎与PG浓度呈正比,且比例系数近似为0.1 ;当PG 5mmol/ L 时, Glu 在大脑和神经系统内吸收和利用的速度几乎为常数(0.5mmol/ min) 。,青海省人民医院糖尿病科承办,15,Glu
6、 在大脑和神经系统内吸收和利用的速度表达式近似为: 0.1PG,PG 5 B( PG) = (mmol/min) 0.5 ,PG5 1974 年Bergman 等研究了Glu 和Ins 对肝脏输出Glu 产生的抑制作用,1991 年Matthews 等通过生理实验改进了Bergman 等的研究成果。,青海省人民医院糖尿病科承办,16,图4 肝脏输出或吸收葡萄糖的速度曲线图,青海省人民医院糖尿病科承办,17,图4 显示:当PG相对固定时,肝脏输出Glu 的速度随着Ins 浓度的增加而逐渐减小,肝脏输出Glu 的速度减小到0后,肝脏开始吸收Glu 且速度逐渐增大;当Ins 浓度相对固定时,肝脏输出
7、Glu 的速度随着PG浓度的增加而逐渐减小,肝脏输出Glu 的速度减小到0 后,肝脏开始吸收Glu 且速度逐渐增大。,青海省人民医院糖尿病科承办,18,值得注意的是:对应不同的Ins 水平,肝脏输出或吸收Glu 速度关于PG浓度的曲线族具有彼此平行的特性。,青海省人民医院糖尿病科承办,19,在空腹状态下,经过较长时间Glu 和Ins 的相互作用,Glu 和Ins 达到了动态平衡状态。1985 年Matthews 等设计了HOMA ,利用FPG值和FIns 值评估人体胰岛素敏感性和分泌功能。,青海省人民医院糖尿病科承办,20,为便于实际应用,Matthews 等对体内Glu 和Ins 相互作用的
8、复杂过程进行了简化处理,并得到了胰岛素抵抗指数( HOMAIR = FPG FIns/ 225) 和胰岛素分泌功能指数( HOMA -= 20 FIns/ ( FPG35) 。,青海省人民医院糖尿病科承办,21,Matthews 等假定健康正常人的FPG= 45mmol/ L , FIns = 5mU/ L ,由此推算出常数225 和20 ,使得健康正常人HOMA2IR 为标准1 ,HOMA为标准100 。,青海省人民医院糖尿病科承办,22,为了便于与其他胰岛素敏感性指数进行比较,又补充定义HOMAIR 的倒数为胰岛素敏感性指数,即 HOMAISI = 225/ ( FPGFIns) 。,青海
9、省人民医院糖尿病科承办,23,在FPG和FIns 坐标系中, HOMAISI 的等高线为双曲线族,HOMA的等高线为经过(3 ,5 ,0) 的直线族。,青海省人民医院糖尿病科承办,24,图5 HOMA 稳态模型的等高线图,青海省人民医院糖尿病科承办,25,DeFronzo 等对153 名测试者(N GT 组62 人, IGT 组31 人,DM 组60 人) 的研究表明, HOMAISI 与正糖钳夹试验测定的胰岛素敏感性( IS) 的相关系数为0.69 ( P 001) 。,青海省人民医院糖尿病科承办,26,Stumvoll 等对104 名测试者(NGT 组65 人, IGT 组39人) 的研究
10、表明,HOMAISI 与正糖钳夹试验测定的IS 的相关系数为059 ( P 001) ,HOMA与高糖钳夹试验测定的胰岛素分泌功能的相关系数为062 ( P 001) 。,青海省人民医院糖尿病科承办,27,HOMAISI和HOMA只利用FPG值和FIns 值进行计算,且结果分别与正糖钳夹试验和高糖钳夹试验测定的结果有着较好的相关性,非常适用于大规模人群的DM 普查,在临床工作中具有广泛的应用价值。,青海省人民医院糖尿病科承办,28,由于经典的稳态模型( HOMA1) 是基于20 世纪70 年代Ins 的测定方法,较目前方法低估了IS ,同时计算出的Ins 分泌水平过高。随着生理学研究的进展和计
11、算机的普及,1998年Matthews 等对经典的HOMA 进行了改进,得到了新的稳态模型( HOMA2) ,其主要改进为以下三点:,青海省人民医院糖尿病科承办,29,利用最新的生理学研究进展,改进稳态模型的基本假设:Matthews 等改进了PG 和Ins 对肝脏输出或吸收Glu 速度的影响,并考虑了Glu 从尿液中排出对PG浓度产生的影响。根据高糖钳夹试验的原始数据,Matthews 等总结了Glu 从尿液中排出速度与PG之间的关系。,青海省人民医院糖尿病科承办,30,图6 葡萄糖从尿液中排出的速度曲线图,青海省人民医院糖尿病科承办,31,图6 显示:当PG 肾糖阈时, Glu 从尿液中排
12、出速度为0 ;当PG浓度超过肾糖阈时,Glu 从尿液中排出速度关于PG浓度严格单调上升,且Glu 从尿液中排出速度关于PG浓度的曲线几乎为一条直线。,青海省人民医院糖尿病科承办,32,增加利用真胰岛素( TI) 和C 肽评估胰岛细胞分泌功能和IS 的功能:测定血中的Ins 水平是评价胰岛细胞功能的关键指标之一,经典的RIA 测定的免疫反应性胰岛素包括TI、胰岛素原( PI) 和胰岛素抗体等,其中只有TI 才能促使Glu 在人体外周组织内吸收利用和抑制肝脏输出Glu ,因此利用TI 可以更好地评估IS。,青海省人民医院糖尿病科承办,33,Ins 在人体内的半衰期较短(45min) ,故血液中In
13、s 浓度仅能代表其分泌量的一部分,而被胰岛细胞同时等摩尔分泌的C 肽的半衰期相对较长(1011min) ,且C 肽不受外原性胰岛素及胰岛素抗体的影响,因此利用血液中的C 肽浓度可更好地评估胰岛细胞分泌功能。,青海省人民医院糖尿病科承办,34,3 编写应用程序,以便HOMA2 的实际应用:Matthews等对HOMA 进行改进后,共有3 个胰岛素敏感性指数( HOMA2%SIns、HOMA2%STI 和HOMA2%SC) 和3 个胰岛素分泌功能指数( HOMA2%BIns、HOMA2%BTI 和HOMA2%BC) ,且对人体内部Glu 和Ins 相互作用的复杂过程进行了全面考虑,如胰岛素细胞反应
14、曲线不再进行线性处理计算公式非常复杂。,青海省人民医院糖尿病科承办,35,为便于HOMA2 的实际应用,Matthews 等编制了应用程序HOMA2 计算器, (22 版可从ww. OCDEM. ox. ac. uk 下载) ,它对于健康正常人( FPG =489mmol/ L , FIns = 775mU/ L , FTI = 676mU/ L 或469pmol/ L ,FCP = 0458nmol/ L) ,设定其3 个ISI 均为标准100,3 个胰岛素分泌功能指数亦均为标准100 。,青海省人民医院糖尿病科承办,36,图7 HOMA2 的等高线图(血糖- 真胰岛素),青海省人民医院糖尿
15、病科承办,37,图7 显示:在FPG和TI 坐标系中, HOMA2%S TI 的等高线具有上凸性,与HOMAISI 的等高线有本质的不同;HOMA2%BTI 的等高线与HOMA的接近,但不是直线。,青海省人民医院糖尿病科承办,38,根据个体的FPG和FTI 值,从图7 中可对该个体的IS和分泌功能进行定量评估,便于临床医生在工作中正确地判断患者的IS 和胰岛细胞分泌功能状态,有针对性地制定治疗方案。,青海省人民医院糖尿病科承办,39,Wallace 等对30 名DM 患者的研究表明: HOMA2%S ISI 与正糖钳夹试验测定的IS 的相关系数为078( P 001) ,HOMA2%BC 与高糖钳夹试验测定的胰岛素分泌功能的相关系数为087 ( P 001) 。,青海省人民医院糖尿病科承办,40,显然,改进后的HOMA2 在应用空腹血样评估IS 和胰岛素分泌功能方面优于原模型,值得在我国推广应用。,
