编者按:
胰岛β细胞功能的进行性衰退是2型糖尿病(T2DM)的核心病理特征,但其病程演变并非简单的线性递降。在2026年海西糖尿病学术年会上,郑州大学第二附属医院张东铭教授带来“T2DM胰岛β细胞功能变化的非线性模式及其影响因素”专题报告,系统梳理了T2DM发病机制从“三重奏”“八重奏”到“以β细胞为中心”的理论演进,并介绍了其团队基于近3000例中国T2DM人群开展的原创研究成果:首次揭示出胰岛β细胞随病程“平缓上升-加速下降-趋于平台”的三相非线性衰减模式,明确胰岛功能衰退的关键拐点、衰减速率及独立影响因素,如诊断年龄、糖化血红蛋白(HbA1c)、体重指数(BMI)及尿酸等,为深入理解T2DM自然进程、精准优化临床治疗策略提供了全新视角。
一、理论演进:从“三重奏”到“以β细胞为中心”
随着研究不断深入,学界对T2DM发病机制的认知持续迭代,研究重心逐步聚焦至胰岛β细胞功能损伤核心,形成了由浅至深、层层递进的经典理论体系,不断完善T2DM疾病自然史与临床干预体系。
1. “三重奏”模型
1987年,DeFronzo教授提出经典的T2DM“三重奏”模型[1],确立胰岛β细胞、骨骼肌、肝脏三大核心致病靶点,并指出胰岛素抵抗与β细胞分泌缺陷的协同作用是T2DM的发病核心,且两者相互继发、彼此加重:无论以何种缺陷为始动因素,最终都会引发另一种异常;单纯一种缺陷不足以诱发显性糖尿病,只有当两类缺陷共存时,才会引发糖耐量异常及临床糖尿病,打破了既往单一病因学说,奠定了糖尿病机制研究基础。
2. “八重奏”模型
2009年,DeFronzo教授于美国糖尿病协会(ADA)班廷奖讲座延伸“三重奏”理论,提出“恶兆八重奏”模型[2],在原有三大靶点基础上,新增脂肪、肠道、胰岛α细胞、肾脏、中枢五条通路,八项病理机制协同驱动高血糖进展。
该理论明确:胰岛素抵抗是疾病发生的始动因素,β细胞功能损害是疾病进展的决定因素。完整病程表现为:遗传易感叠加肥胖、缺乏运动诱发抵抗,早期胰岛β细胞可代偿维持血糖,随功能衰竭先后出现餐后、空腹高血糖;糖耐量异常(IGT)阶段β细胞功能已大幅受损,微血管病变风险显著升高,并据此提出早期多靶点联合干预,优选护胰岛、增敏药物,减少微血管并发症。
3. 以β细胞为中心的模型
2016年,Stanley S. Schwartz教授进一步拓展,提出以β细胞为中心的“十一重奏”框架,梳理出11条相互关联的病理通路缺陷,明确β细胞功能障碍是连接所有致病通路的共同核心,并确立其四大核心地位[3]:T2DM发病的核心前提、疾病进展的核心驱动力、血糖管控的核心靶点、并发症防治的关键落脚点(图1)。
图1. 以β细胞为中心的T2DM“十一重奏”发病框架
健康的β细胞可通过代偿抵消单纯的胰岛素抵抗;仅在遗传、糖脂毒性或炎症等因素耗尽其代偿能力后,才会进展为持续性高血糖[4]。事实上,IGT阶段胰岛功能已损耗40%~80%,远早于临床确诊。长期超负荷分泌、高糖、游离脂肪酸及肠促胰素不足等多重因素共同加剧胰岛的不可逆损伤。
这一模型重塑了临床诊疗逻辑:血糖管理的根本目标在于保护/恢复β细胞功能,而非单纯降糖;药物选择亦以此为根本标准。β细胞受损诱发的慢性高血糖会触发糖毒性,经由氧化应激、糖基化终产物蓄积、血管内皮损伤等途径,诱发眼、心、肾等全身靶器官病变[4]。因此,全程保护胰岛功能对延缓T2DM并发症具有核心价值。
二、胰岛β细胞功能衰减模式研究现状
关于T2DM患者胰岛β细胞功能衰退模式的研究,国内外学者已开展多项探索,但结论尚存差异且存在一定局限性。
国外研究
贝尔法斯特饮食研究(BDS):纳入432例新诊断患者,随访10年,发现β细胞功能衰退呈“慢-快”双相模式——第一阶段为缓慢衰退期,年衰退率约1.7%;随后进入第二阶段快速衰退期,年衰退率高达18.2%[5]。
退伍军人糖尿病试验(VADT):纳入1791例T2DM退伍军人,中位随访5.6年(最长7.5年)。结果显示,病程≤3年者胰岛素C肽水平最高,确诊后C肽水平持续下降,约15~18年后趋于稳定[6]。
国内研究
南京医科大学横断面研究:纳入1570例T2DM患者(病程3天至34年),发现β细胞功能随病程呈“慢-快-慢”三阶段下降趋势:病程≤5年(早期)为缓慢下降期;5~22年为加速下降期(年均降幅约2%);22年后下降趋势再次减缓[7]。
中国多中心横断面研究:覆盖4792例成人T2DM患者(病程0~20年),数据显示β细胞功能年均衰退速率为2%;与病程<1年者相比,病程10年和20年者功能分别下降13.59%和32.49%[8]。
总体而言,目前胰岛功能研究多聚焦于T1DM,针对T2DM的探讨相对匮乏。现有少数T2DM研究或局限于国外特定人群,或在病程跨度与随访时长上存在局限;而国内相关研究均为横断面设计,缺乏纵向随访数据的验证与支持。我国T2DM人群胰岛功能的连续、长程变化模式尚不清楚,深入解析这一规律,对于改善血糖控制、延缓胰岛素依赖及并发症发生具有重要意义。
三、T2DM胰岛功能变化模式探索——本中心研究
张东铭教授团队利用本中心横断面及随访数据,结合外部队列验证,深入探讨了国人T2DM确诊后长达50年病程内的胰岛功能动态演变规律,并分析了不同残余胰岛功能患者的临床特征及衰减速率的影响因素[9]。
(一)研究设计与方法
研究对象:纳入郑州大学第二附属医院代谢内分泌科2898例T2DM患者(平均年龄60.0岁,平均诊断年龄48.4岁;平均病程8.4年,跨度0.1~50.0年),外部验证队列选取郑州大学第五附属医院MMC中心237例T2DM患者的随访资料。
指标评价与统计:采用放射免疫法测定空腹C肽水平(FCP),以HOMA-β评估胰岛功能;定义FCP<16.7pmol/L为“胰岛功能衰竭”。采用广义加性模型(GAM)拟合横断面趋势,分段线性回归确定拐点及衰减速率;应用广义线性混合模型(GLMM)验证结果并分析影响因素。
(二)核心发现:非线性的“三相”衰减模式
研究揭示中国T2DM人群胰岛功能衰退呈现独特的“缓升-速降-平台”三相非线性模式(图2):
图2. 横断面数据中ln(HOMA-β)与病程的回归分析
①第一阶段(确诊0~4.2年平缓上升期)
变化特点:HOMA-β水平略有上升,年均增长约3.34%(表1)。
机制:主要源于高糖脂毒性解除后的β细胞的可逆性修复。β细胞损伤主要分为三类:细胞数量减少(不可逆)、功能抑制及去分化,三者皆以高糖高脂毒性为核心诱因,其中后两者在毒性解除后可逆[10]。本阶段处于病程早期,β细胞凋亡、数量丢失尚不明显,干预解除糖脂毒性后可逆转功能抑制与去分化;再叠加机体为应对胰岛素抵抗而进行的代偿性分泌增加,共同推动胰岛功能短暂小幅上升。
②第二阶段(确诊4.2~20.9年快速下降期)
变化特点:HOMA-β年均下降约3.04%(表1)。
机制:涉及β细胞凋亡加速、分泌功能持续耗竭、不可逆β细胞去分化。Topp等提出的“鞍点/拐点”学说解释了此转换:早期机体可通过代偿维持胰岛素分泌,代偿能力逐步耗竭后,轻微诱因即可触发胰岛功能快速衰退[11]。
③第三阶段(病程20.9年之后进入平台期)
变化特点:HOMA-β维持在低水平,且无明显变化(表1)。
机制:β细胞功能在损伤因素的长期作用下持续处于低水平。此阶段口服药易失效,血糖波动大,并发症风险高,通常需启动胰岛素治疗[12]。
表1. T2DM胰岛功能三阶段非线性变化特征汇总
(三)T2DM胰岛功能下降模式的相关因素
多因素分析显示,更高BMI(OR=1.103)、血尿酸(OR=1.003)、代谢综合征(OR=1.526)、更低HbA1c(OR=0.695)是较高残余胰岛功能(HOMA-β)的独立保护因素;而确诊年龄越小(回归系数=0.0009)是胰岛功能衰减速度更快的独立危险因素。
1. 代谢相关指标
① BMI的“双刃剑”效应:超重/肥胖(尤其腹型肥胖)早期表现为HOMA-β等功能指标升高,实为胰岛素抵抗引发的代偿性高负荷运转预警;长期来看,高BMI伴随的脂毒性与慢性炎症会加速β细胞耗竭。
② HbA1c的恶性循环:胰岛功能衰退导致高血糖,而高HbA1c带来的高糖毒性,又会进一步加重β细胞损伤。积极控糖是打破这一恶性循环的关键。
③ 尿酸与代谢综合征:胰岛素抵抗会减少尿酸排泄并促进胰岛代偿分泌,使尿酸与胰岛功能指标同步升高;而尿酸升高、代谢紊乱又会加重抵抗,进一步加剧胰岛负荷;该正向关联仅见于代偿期,可作为胰岛高负荷早期识别指标。
2. 发病年龄
发病年龄越小,胰岛功能衰退速率越快:RISE、TODAY等研究[13,14]均报道了类似结果,这主要归因于遗传易感性与不良环境因素。鉴于全球早发T2DM(≤40岁)人群持续增多,年轻患者应尽早联合干预,以延缓胰岛损伤。
写在最后
T2DM胰岛功能“三段式”演变的内在病理生理机制尚待阐明。早期胰岛功能上升可能与机体在高糖刺激下的代偿性动员有关;当病程跨越某一临界阈值(鞍点/拐点)后,β细胞代偿出现障碍,胰岛功能迅速衰减;而在第三阶段,胰岛功能趋于相对稳定、缓慢下降状态的具体病理生理机制仍不清楚,这些均是未来研究的重要方向。
专家简介
- 主任医师,硕士研究生导师
- 美国马里兰大学医学院访问学者
- 中华医学会糖尿病学分会第十届委员会委员
- 中国医药教育协会糖尿病分会常务委员
- 河南省医学会糖尿病学分会副主任委员
- 河南省医师协会青春期医学与健康分会副主任委员
- 河南省预防医学会骨质疏松症防控委员会副主任委员
- 河南省内分泌质控中心副主任委员
- 河南省心血管代谢联盟共同主席
参考文献
[1] Ralph A DeFronzo. Diabetes. 1988; 37(6): 667-687.
[2] Ralph A DeFronzo. Diabetes. 2009; 58(4): 773-795.
[4] Barbara E. Diabetes Care. 2012; 35(12): 2432-2437.
[6] Duckworth WC, et al. J Diabetes Complications. 2011;25(6):355-361.
[8] Gao Z, et al. Diabetes Metab Res Rev. 2021;37(2):e3364.
[9] Cheng J, et al. Front Endocrinol (Lausanne). 2025;16:1602796.
[10] Ahmad E, et al. The Lancet, 2022; 400: 1803-1820.
[11] Topp B, et al. J Theor Biol. 2000;206(4):605-619.
[12] Davies MJ, et al. Diabetes Care. 2022;45(11):2753-2786.
[13] The RISE Consortium. Diabetes Care. 2014; 37(3): 780788.
[14] TODAY Study Group. N Engl J Med. 2012;366(24):2247-2256.
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