稳态单库模型研究糖代谢动力学

在空腹时,通过恒速注入稳定核素标记的葡萄糖,使血浆中的葡萄糖的核素丰度出现平台。这时输入葡萄糖的速率等于体内内生葡萄糖的生成率。由于葡萄糖分解后,一部分丙酮酸又可转变为葡萄糖。因此,示踪剂的再循环成为影响计算葡萄糖转换率的因素。采用不同的稳定核素或同一核素不同标记位置,则得到的葡萄糖生成率不同。

常用6,6-2H-葡萄糖、1-13C和U-13C-葡萄糖。其方法是:

  1. 示踪剂溶入无菌等渗盐水中,用Millipore膜滤过灭菌
  2. 受试者禁食过夜,试验当日在空腹状态下。
  3. 从一侧肘前静脉插入导管,用于采集血样。注入示踪剂前留取血样,作为本底。
  4. 在另一侧前臂静脉注入示踪剂。首先予以初始剂量,为持续注入速率的50~90倍,随后予以持续恒速静脉滴注,输注率:6,6-2H-葡萄糖25μg/(kg·min)、13C葡萄糖6μg/(kg·min)、U-13C-葡萄糖2.5μg/(kg·min)。
  5. 每30分钟取血,并用麻醉袋收集呼气。血样经离心后-10℃保存,待测。
  6. 测量血中的13C丰度。13C丰度的测量在真空中用酶脱羧产生CO2,然后用IR-MS(核素比率-质谱法)测13C/12C。
  7. 结果计算和分析:由于6,6-2H-葡萄糖和13C葡萄糖可再循环,所以反映的是总的生成率;而U-13C-葡萄糖再循环的概率小,可反映真生成率。

测定葡萄糖氧化率时,以上参数的基础上,同时收集一定时间的呼气,用质谱仪测量呼气中的13C丰度。如用U-13C-葡萄糖为示踪剂,则葡萄糖氧化率=[葡萄糖氧化产生的CO2量的百分比×呼出CO2(μmol/kg)×0.180]/6。

葡萄糖氧化产生的CO2量的百分比=(呼气中13CO2的原子百分数×100)/(血浆中13C-葡萄糖的原子百分数×C)。C为系数,一般在0.80~0.83。

Reinauer等用6,6-2H-葡萄糖和U-13C-葡萄糖对男性研究结果显示:在稳态条件下,葡萄糖更新率为(2.42±0.11)mg/ (kg·min),葡萄糖氧化率(1.34±0.08)mg/(kg·min),葡萄糖清除率(3.04±0.17)mg/(kg·min),葡萄糖再循环率24.7%〔约0.6mg/(kg·min)〕;在高胰岛素浓度下(70~80mU/L)葡萄糖更新率增加300%~400%,而肝葡萄糖生成速率受到抑制。目前,稳定核素除用于糖动力学研究外,也应用于各种危重患者糖动力学变化的研究或特殊人群的糖代谢研究。此外,稳定核素也被用于糖异生的研究。近年来,有学者采用氘标记水方法研究禁食对健康人糖异生的影响。

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