2型糖尿病中维生素D缺乏相关的血脂异常及维生素D2补充后的变化

《The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology》：Vitamin D Deficiency Associated Dyslipidemia in Type 2 Diabetes and Changes Following Vitamin D 2 Supplementation

　　

摘要

维生素D缺乏（VDD）在2型糖尿病（T2DM）患者中较为常见，并与血脂异常有关，但与维生素D水平低下相关的具体脂类尚未明确界定。为此，我们试图刻画T2DM中与VDD相关的脂质组学改变，并描述VD2补充后的变化。具体而言，我们对219名T2DM成人进行了非靶向血清脂质组学分析，并结合人体测量学和临床测量数据。受试者被分为VDD组（25(OH)D < 20  ng/mL；n = 138）和非VDD组（25(OH)D ≥ 20  ng/mL；n = 81）。VDD参与者中的子集（n = 20）完成了一项为期3个月的VD2补充试验。脂类采用UHPLC-HRMS进行谱分析，并与代谢和人体测量学指标进行关联分析。我们的分析鉴定出112种在VDD中差异表达的脂类物质，其特征为以醚键连接的磷脂酰胆碱（EtherPCs）减少和神经酰胺Cer 16:0升高。EtherPCs与HbA1c、BMI以及体脂呈负相关，与肌肉量和骨矿物质含量呈正相关；而神经酰胺与这些代谢指标呈负相关。经过3个月的VD2补充后，观察到循环中25(OH)D升高及HbA1c降低，同时靶向脂质组发生相应变化，包括EtherPCs升高和神经酰胺谱下降（Cer 20:0、Cer 22:0、Cer 16:0/24:0）。总之，T2DM中的VDD与一种独特的脂质组学特征相关，表现为EtherPCs耗竭和神经酰胺积累。VD2补充后所观察到的脂质组学变化提示存在一种VD2响应性的脂质特征，可能对T2DM中的代谢风险管理具有重要意义。

引言

2型糖尿病（T2DM）是一种广泛存在的慢性代谢性疾病，其特征是高血糖、胰岛素抵抗以及系统性代谢失调之间复杂的病理生理相互作用 [1]。尽管当前的生活方式管理和降糖药物能够改善血糖控制，但仍存在显著的心血管残余风险 [2]、[3]、[4]，凸显出识别可调节的、影响葡萄糖稳态以外代谢通路的营养和代谢因素的必要性。

维生素D是一种脂溶性微量营养素，在多种代谢和生理过程中发挥关键作用 [5]、[6]。循环中25-羟基维生素D（25(OH)D）作为评估维生素D状态的标准生物标志物，整合了内源性合成与膳食摄入 [7]。维生素D缺乏（VDD），通常定义为25(OH)D浓度低于20  ng/mL（50 nmol/L），在T2DM患者中高度流行 [8]。越来越多的流行病学研究将VDD与心血管疾病死亡风险增加相联系 [9]、[10]。近期来自英国生物样本库（UK Biobank）的一项前瞻性队列研究显示，患有糖尿病前期或糖尿病且25(OH)D水平较低的人群，其冠心病（CHD）、心血管事件、卒中和心力衰竭的风险显著增高 [11]。干预研究进一步表明，维生素D补充可降低T2DM的发生率 [12]、[13]，并显著改善胰岛素敏感性 [12]，其中在VDD个体中获益最为显著 [14]。

血脂异常仍是T2DM中导致心血管风险的重要因素之一 [15]、[16]。除常规血脂谱外，特定的脂类物质现已被认为是代谢功能障碍的关键参与因子。神经酰胺是鞘脂代谢中一系列关键的生物活性分子，与胰岛素抵抗和心脏代谢疾病密切相关 [17]、[18]。相比之下，以醚键连接的磷脂酰胆碱（EtherPCs）作为磷脂的一个亚类，与有利的代谢表型相关，提示其与神经酰胺可能存在潜在的拮抗关系 [19]。较高的25(OH)D浓度与改善的血脂代谢相关，包括总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平的降低，以及高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）水平的升高 [20]、[21]、[22]。所提出的机制包括维生素D介导的肝脏过氧化物酶体增殖物激活受体α（PPARα）的激活，从而调节脂肪酸氧化 [23]。此外，最近有证据表明，25(OH)D作为固醇调节元件结合蛋白（SREBP）的内源性抑制剂，可通过促进SREBP/SCAP的降解来调节脂质合成 [24]。尽管已有这些见解，但VDD对T2DM患者循环脂类物质的广泛影响，以及维生素D补充能够重塑失调脂质网络的程度，仍缺乏明确定义。

为弥补这一关键空白，我们采用先进的脂质组学方法，刻画T2DM中与VDD相关的血清脂类改变，并明确评估维生素D状态与循环脂类物质之间的关联。采用非靶向UHPLC-HRMS脂质组学技术对伴VDD和不伴VDD的T2DM患者进行脂类特征谱分析，并辅以靶向LC-MS/MS对神经酰胺进行定量。为评估营养素响应性，我们进一步在VDD患者中开展了自我对照的3个月VD2补充试验，并将脂质组数据与人体测量学及临床参数整合分析。总体而言，这些分析刻画了T2DM中与维生素D状态相关的脂质组学全景，鉴定了候选脂质生物标志物，并提出了关于营养素调控的脂类重塑的机制性假说。

章节片段

试剂和化学品

C15 ceramide-d7（≥ 98 atom %D，化学纯度 ≥ 99%）购自Sigma-Aldrich（美国密苏里州圣路易斯市）。纯正的神经酰胺标准品（Cer 16:0、18:0、20:0、22:0、24:0和24:1；纯度 > 99%）购自阿拉丁（中国上海）。牛血清白蛋白（BSA；纯度 > 95%）购自国药集团化学试剂有限公司（中国上海）。各神经酰胺标准品的储备液（1  mg/mL）通过精确称量化合物并溶于甲醇中配制。

研究人群的人口统计学和临床特征

如图1所示，在入组的219名T2DM患者中，138名被归类为维生素D缺乏（VDD；25(OH)D < 20  ng/mL），81名被归类为非缺乏（非VDD；25(OH)D ≥ 20  ng/mL）。如预期，两组血清25(OH)D浓度存在显著差异（表1）。与非VDD参与者相比，VDD组表现出显著更高的HbA1c和更低的2小时PC-P水平（表1），提示血糖控制和β细胞功能受损。尽管如此，没有显著差异

讨论

维生素D不足在T2DM患者中高度流行，与先前流行病学观察所显示的该人群血清25(OH)D浓度降低一致 [33]、[34]。本研究利用先进的脂质组学分析技术，刻画了T2DM中与VDD相关的一种独特血清脂类特征，其特征为GP的显著耗竭，特别是EtherPCs，以及Cer 16:0的选择性升高。重要的是，我们发现VD2补充提高了维生素D水平，并

结论

本研究鉴定出T2DM中与维生素D缺乏相关的一种独特血清脂质组学特征，表现为EtherPCs的显著耗竭和Cer 16:0的选择性升高。EtherPCs与HbA1c呈强负相关，而神经酰胺与HbA1c呈正相关，支持了一种代谢不利的神经酰胺-醚脂失衡，类似于一种"阴阳"调控轴。在伴VDD的T2DM患者中，VD2补充部分扭转了这种失衡，

资助

本研究部分受到国家自然科学基金（82373942）和江苏省高校优势学科建设工程（PAPD）的支持。

CRediT作者贡献声明

金梓惠（Zihui Jin）：撰写—初稿，可视化。肖霞（Xia Xiao）：撰写—初稿，可视化，验证，方法学，形式分析。吴碧玉（Biyu Wu）：撰写—审阅与编辑，撰写—初稿，可视化。姜震巍（Zhenwei Jiang）：撰写—审阅与编辑。邓攀（Pan Deng）：监督指导，项目管理，方法学，获取经费，概念设计。王生男（Shengnan Wang）：撰写—初稿，可视化，验证，形式分析。王晓玲（Xiuling Wang）：资源，数据管理。文进

利益冲突声明

作者声明以下财务利益/个人关系可能被视为潜在的利益冲突。邓攀（Pan Deng）报告获得了苏州大学提供的财务支持。若存在其他作者，他们声明不存在已知的财务利益冲突或个人关系，这些因素可能对本研究中的工作产生影响。

王晓玲|王生男|肖霞|金梓惠|江震巍|吴碧玉|邓攀|肖文进

苏州大学附属第二医院内分泌科，中国江苏苏州