摘要

目的　探讨2型糖尿病（T2DM）患者短期血糖控制对神经血管耦合功能的影响。方法　连续纳入2021年12月1日—2023年5月30日在海南医科大学第二附属医院内分泌科住院的T2DM患者。根据血糖控制前、后检查时间点，将T2DM组分为T2DM血糖控制前组（T2DM-Pre-c）和T2DM血糖控制后组（T2DM-Pro-c）。选取年龄、性别相匹配的健康人群作为健康对照组（HC）。应用经颅多普勒（TCD）连续监测屈肘运动时大脑中动脉（MCA）平均脑血流速度（Vm）等脑血流参数，对比T2DM与HC组及T2DM患者血糖控制前后脑血流参数的变化。结果　本研究共纳入52例T2DM患者和36例HC。T2DM-Pre-c组运动诱发搏动指数（PI）、阻力指数（RI）值及Vm达峰时间（TTP-Vm）均显著高于HC组（均P<0.05）。T2DM-Pre-c组运动Vm斜率显著低于HC组（P=0.031）。与血糖控制前相比，T2DM-Pro-c Vm斜率显著升高、TTP-Vm显著下降（均P<0.05）。结论　2型糖尿病患者高血糖状态存在神经血管耦合功能受损，短期内血糖控制可改善神经血管耦合功能。

2型糖尿病（diabetes mellitus type 2，T2DM）是一种由于胰岛素产生和利用障碍所致，以高血糖为特征，同时合并脂代谢、蛋白质及碳水代谢紊乱的疾病，研究表明T2DM显著增加了认知功能障碍及痴呆发生的风险，带来了沉重的经济和社会负担 。既往研究发现， 神经血管耦合（neurovascular coupling，NVC）受损与T2DM认知功能障碍相关，可出现在认知障碍发生前，是认知功能障碍的早期临床标志。

神经血管单元（neurovascular unit，NVU）是由神经元、胶质细胞、血管细胞以及血管基底膜基质等组成，是承载NVC功能的基本解剖结构。长期的高血糖状态引起血管内皮功能障碍，神经元细胞受损及信号传导异常最终引起神经血管解耦合。功能经颅多普勒超声（functional transcranial Doppler ultrasound，fTCD），是一项可及性高，非侵入性，安全的检查，可实时监测运动或认知活动时颅内大血管脑血流速度的变化，在颅内大血管直径不变的情况下脑血流速度变化可间接反映局部脑血流情况。因此，通过监测运动任务中大脑中动脉脑血流速度的动态变化可用于评估NVC功能。

血糖控制有助于延缓认知功能的进展，是认知防治的重要环节，但具体机制不明。本研究拟通过fTCD监测中老年T2DM患者在血糖控制前、后的主动屈肘任务中脑血流速度（cerebral blood flow velocity，CBFV）的动态改变，探讨短期血糖控制是否能改善T2DM-NVC功能。

1 资料与方法

1.1  研究对象

选择从2021年12月1日—2023年5月30日在海南医科大学第二附属医院内分泌科住院的T2DM患者165例，排除拒绝试验者34例、小于45岁者18例、左利手7例、合并甲状腺功能亢进症者12例、颞窗透声不良者18例、颅内外动脉狭窄≥50%者10例以及因出院时间不确定导致脱落的14例，最终入组52例。同时在体检中心招募36例健康人群作为正常对照（health controls，HC）。本次研究已获得海南医科大学第二附属医院伦理委员会批准（编号：2019R005-E02）。

纳入标准：（1）右利手，年龄在45~75周岁；（2）T2DM诊断符合中国2型糖尿病防治指南（2020版）诊断标准；（3）入院时血糖控制欠佳，血糖控制欠佳标准：血糖空腹血糖>7 mmol/L，HbA1c>7.0%；入院后10 d内血糖控制良好（空腹血糖为4.4~7.0 mmol/L，非空腹血糖<10 mmol/L）；（4）同意参加本研究。

排除标准：（1）合并其他可能引起神经血管耦合功能受损的疾病，如帕金森综合征、阿尔茨海默病等神经系统变性疾病；（2）严重心、肺、肝、肾功能不全者；（3）出现严重代谢紊乱，如糖尿病酮症酸中毒、高血糖高渗综合征等；（4）合并有甲状腺功能亢进症、甲状腺功能减退症等代谢性疾病；（5）中度及以上贫血（Hb<90 g/L）；（6）颅内或颅外动脉狭窄的>50%；（7）颞骨声透不良。

1.2  研究方法

1.2.1  收集一般临床资料

包括年龄、性别、糖尿病病程、受教育年限、吸烟史、饮酒史；既往疾病史：高血压（hypertension，HT）病史、冠心病和腔隙性脑梗死病史；糖尿病并发症：糖尿病周围神经病变、糖尿病周围血管病变、糖尿病肾病、糖尿病视网膜病变、糖尿病足或手等。实验室结果：糖化血红蛋白（glycosylated hemoglobin，HbA1c）、总胆固醇（serum total cholesterol，TC）、甘油三酯（triglyceride，TG）、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、血肌酐、肾小球滤过滤（glomeruar filtration rate，GFR）、随机血糖、空腹血糖等。

1.2.2  fTCD评估NVC的操作流程

fTCD试验操作由2名对TCD操作熟练的研究人员共同完成，在安静、无干扰、光线柔和，室温（22±2）℃的检查室中进行。受试者在检查前4 h避免饮酒、摄入咖啡因和尼古丁并停止服用血管活性药物，在试验过程中避免咳嗽、说话、身体移动等。研究采用北京悦琦创通科技有限公司的经颅多普勒超声血流分析仪（transcranial Doppler，TCD-2000s）监测脑血流速度。受试者取仰卧位，使用2 MHz超声探头，深度在50~60 mm，探及左侧大脑中动脉M1段血流信号，获取到最佳血流信号后将探头固定在头架上，之后进行屈肘运动。具体流程如下：受试者平卧休息10 min，待脑血流达到平稳后记录基线脑血流（90 s），使用定制的频率为0.5 Hz（2 s）节拍录音，在屈肘运动任务开始及结束时均做好脑血流曲线标记。受试者根据录音提示执行屈肘任务，为右肘部弯曲和肘部伸展，范围0°~90°，共30次，每次任务持续60 s，共执行2次，两次任务间隔5 min。试验开始前让受试者熟悉整个流程并练习屈肘运动，期间持续监测大脑中动脉血流速度。

1.2.3  NVC 评估方案

脑血流参数包括：平均脑血流速度（mean velocity，Vm）、搏动指数（pulsatility index， PI）、阻力指数（resistance index， RI）。基线Vm：屈肘运动任务开始前30 s的Vm；运动Vm：屈肘运动任务开始后60 s内的Vm；NVC相关参数计算如下：ΔVm%：运动Vm较基线Vm增加百分比=（运动Vm-基线Vm）/基线Vm×100%；运动Vm曲线下面积（area under the curve，AUC）；归一化的运动Vm曲线下面积（nAUC）；达峰时间（time to peak，TTP）：指运动任务开始至血流速度上升到最大值所用时间； 运动Vm斜率：指屈肘运动时Vm从开始上升到Vm峰值段拟合曲线的斜率。

1.3  统计学方法

应用统计学软件SPSS 26.0进行统计学分析。用直方图、Q-Q图和Shapiro-Wilk（S-W）检验评估所有连续变量的正态性。符合正态分布的连续变量采用（x±s）表示，组间比较采用两独立样本t检验及配对t检验；非正态分布的连续变量采用中位数（四分位数间距）［M（P₂₅，P₇₅）］范围表示，组间比较采用Mann-Whiteny U检验；分类变量以例数（构成比）［n（%）］表示，组间采用卡方检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结  果

2.1  一般临床资料

本研究共纳入52例T2DM患者和36例HC，T2DM患者的糖尿病病程为（7.66±6.14）年，T2DM患者相关慢性并发症包括周围神经病变49（94.23%）例、周围血管病变46（88.46%）例、糖尿病肾病16（30.77%）例、糖尿病视网膜病变10（19.23%）例和糖尿病足或手3（5.77%）例。

2.2  T2DM组与HC组一般临床资料比较

T2DM组与HC组间年龄、性别、BMI和受教育年限均无统计学差异（均P>0.05）。T2DM组与HC组间吸烟史、冠心病史差异无统计学意义（均P>0.05）。T2DM 组随机血糖显著高于HC 组［（14.82±3.62） vs （5.54±0.53），P<0.001］。T2DM组饮酒史、高血压病史和腔隙性脑梗死率均高于HC组［13 （25.00%） vs 3（8.30%），P=0.046；18（34.62%） vs 0（0.00%），P<0.001；22（42.30%） vs 3（8.30%），P=0.001］，差异有统计学意义。在生化检查方面，T2DM组HbA1c、总胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白均显著高于HC组［（11.06±2.50） vs （5.46±0.47），P<0.001；（5.28±1.42） vs （4.39±0.73），P=0.001；1.58（1.21，2.56） vs 1.3（1.04，1.50），P=0.005；（3.38±1.29） vs （2.76±0.66），P=0.01］，高密度脂蛋白低于HC组［（1.08±0.32）vs （1.27±0.16）， P=0.001］，差异有统计学意义。两组间肾小球滤过率和血肌酐无统计学差异（均P>0.05）（见表1）。

2.3  HC组与T2DM组fTCD参数比较

T2DM组MAP、HR、基线PI和RI值均显著高于HC组［（100.96±10.38） vs （89.39±8.02），P<0.001；（79.08±13.03） vs （69.28±10.10），P<0.001；（0.91±0.16） vs （0.83±0.16），P=0.014；（0.56±0.06） vs （0.53±0.06），P=0.011］，差异有统计学意义。两组间基线Vm无统计学差异（P>0.05）。T2DM组运动PI、RI和TTP-Vm均显著高于HC组［（0.88±0.14） vs （0.79±0.15），P=0.005；（0.55±0.06） vs （0.51±0.06），P=0.004；（13.73±6.48） vs （6.35±2.11），P<0.001］，差异有统计学意义。T2DM组运动Vm斜率显著低于HC组［（0.57±0.38） vs （0.87±0.86），P=0.031］，差异有统计学意义。HC组与T2DM组间运动Vm、ΔVm和nAUC差异无统计学意义（P>0.05）（见表2）。

2.4  T2DM患者血糖控制前后fTCD参数比较

根据血糖控制前和控制后两个时间点，将T2DM 组分为 T2DM血糖控制前组（pre-blood sugar control，T2DM-Pre-c）和T2DM血糖控制后组（post-blood sugar control，T2DM-Pro-c）。T2DM组患者从入院时血糖控制欠佳至血糖控制良好所需天数为（6.50±3.50） d。T2DM-Pre-c组的随机血糖值［（14.82±3.62） vs （7.87±1.37），P<0.001］和空腹血糖值［10.60（9.10，12.90） vs 6.50（5.60，6.90），P<0.001］，均显著高于T2DM-Pro-c，差异有统计学意义。

T2DM患者血糖控制前后基线Vm、PI和RI差异均无统计学意义（P>0.05）。血糖控制前和血糖控制后的运动Vm、PI、RI、ΔVm和nAUC无统计学差异（P>0.05）。与血糖控制前相比，血糖控制后的Vm斜率显著升高，TTP-Vm显著下降［（0.57±0.38） vs （0.81±0.51），P=0.03；（13.73±6.48） vs （10.32±4.30），P<0.001］差异有统计学意义（见表2）。

3 讨  论

高血糖可使NO生成减少，从而引起血管舒张功能障碍，同时也增加前列腺素及类二十烷酸的分泌使血管收缩。Chhabria等发现增加NO可逆转高葡萄糖诱发的内皮功能失调、减少NO介导的内皮血管舒张。Magdalena等通过监测短期内血糖控制前、后MCA血流速度发现，血糖控制正常后MCA血流速度较前下降，考虑与脑灌注降低及血管舒缩能力恢复相关。本研究T2DM患者较健康受试者PI及RI值更高，与Wu等研究结果一致，提示T2DM的脑小血管舒缩功能受损。T2DM患者在短期血糖控制前、后患者的基线和事件相关PI、RI值无差异，提示短期血糖控制未能改善患者受损的血管舒缩功能。

NVC反映了神经活动与脑血流之间密切的时间和区域联系，这种局部脑血流与神经元激活的紧密匹配与脑细胞对于能量的高需求有关。NVU的任何元件受损都可能引起NVC的功能障碍，从而导致CBF供应和神经元活动之间的不匹配。高血糖可通过引起微血管功能障碍导致NVC功能受损。运动Vm斜率及TTP-Vm反映了神经元激活时相应区域脑血流变化的响应速度，斜率越大，达峰时间越短，提示事件相关脑血流的响应时效越强。本组T2DM患者事件相关Vm斜率较HC组更低，TTP较HC组延长，提示 T2DM患者存在NVC受损。Changyow等针对健康受试者的研究发现，高血糖可引起急性神经血管失耦合。本研究发现短期血糖控制后运动Vm斜率较高血糖状态显著升高、TTP-Vm显著下降，结果提示血糖控制后神经血管耦合功能恢复。以上研究均提示NVC功能存在可逆性，即便在较长时间的血糖控制不佳后短期血糖控制在正常水平仍能改善受损的NVC功能，而这可能与减轻高血糖对神经元损害相关。

本研究存在以下局限性：首先，部分患者因存在颞窗声透不良而被排除，而这一生理情况以女性多见，可能导致选择偏倚，但本研究选择年龄与性别一致的健康对照以最大限度的减少偏倚；其次，本文仅观察短期内血糖控制后NVC功能的变化，未对其具体机制进行探讨，未随访NVC的长期变化及对认知功能的影响。未来课题组计划建立T2DM队列，随访NVC及认知功能的变化，探讨NVC与认知功能受损的机制。此外，在假设大脑中动脉直径不变的情况下，TCD通过检测脑血流速度的变化可反映脑灌注程度，然而其受影响因素较多，未能完全反映相应脑组织的灌注情况。

综上所述，2型糖尿病患者存在神经血管耦合功能受损，损害具有可逆性，短期内血糖水平下降利于神经血管耦合功能恢复。血糖控制与神经血管耦合功能的具体机制，以及对认知功能的影响仍需基础研究及队列研究进行探讨。

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