外周甲状腺激素敏感性介导甲状腺功能正常成人体成分与糖尿病之间的关联

　　本研究发现，在甲状腺功能正常人群中，脂肪-肌肉比（FMR）升高和四肢骨骼肌质量指数（ASM/BMI）降低均独立增加糖尿病风险。尤为重要的是，研究首次揭示游离三碘甲状腺原氨酸/游离甲状腺素比值（FT3/FT4 ratio）所表征的外周甲状腺激素敏感性，在ASM/BMI与糖尿病的负向关联中起到部分中介作用（中介效应占比4.6%），为理解肌肉减少导致糖代谢紊乱的机制提供了新的生物标志物和干预靶点。

　　

引言

过去三十年间，糖尿病患病率急剧上升，已成为全球性的重大健康问题。在中国，未来十年糖尿病患病率预计将达到12.4%，带来沉重的健康和经济负担。因此，迫切需要早期识别可改变的危险因素和潜在中介机制，以便及时干预和优化管理策略。

骨骼肌在葡萄糖代谢中扮演核心角色，肌肉质量减少已被认为是糖尿病的关键风险因素。值得注意的是，在体重指数（BMI）正常或较低的个体中，包括年轻人群体，肌肉减少同样可能带来代谢风险。四肢骨骼肌质量调整体重指数（ASM/BMI）已被认为是肌肉健康的优越指标，并获得亚洲肌少症工作组的推荐。同时，具有相似BMI的个体可能呈现显著不同的脂肪分布，导致异质性的代谢风险。因此，脂肪-肌肉比（FMR）日益被认为是体成分的补充指标。然而，很少有研究评估ASM/BMI和FMR与亚洲人群特别是中国成年人糖尿病之间的关联。

甲状腺激素是代谢的关键调节因子。游离三碘甲状腺原氨酸（FT3）和游离甲状腺素（FT4）是甲状腺激素的生理活性形式，是甲状腺激素代谢的真实反应。FT3/FT4比值反映脱碘酶活性，可用于评估外周甲状腺激素敏感性。新兴证据表明，FT4向生物活性FT3的转化主要发生在ASM等外周组织中。骨骼肌质量减少可能损害局部脱碘酶活性，破坏FT3/FT4比值。此外，甲状腺激素越来越多地被认识到参与葡萄糖代谢，FT3影响肝脏和外周组织中的胰岛素信号和葡萄糖利用。然而，在甲状腺功能正常个体中，FT3/FT4比值介导体成分与糖尿病关联的潜在效应仍不清楚。

材料与方法

研究设计与研究对象

本研究使用来自顺德代谢疾病和危险因素研究（SPEED-Shunde）的数据，这是一项正在进行的基于社区的前瞻性队列，始于广东省佛山市顺德区。我们通过多阶段分层整群抽样在10个社区招募成年居民。基线数据收集于2021年11月至2022年9月期间。所有调查员均接受标准化方案培训，数据收集由南方医科大学顺德医院内分泌科的单一临床团队执行。

纳入标准包括：（1）年龄≥18岁；（2）当地居住时间≥6个月。排除标准为：（1）怀孕；（2）患有急性疾病或严重沟通障碍；（3）拒绝参与研究。最初有13535名参与者入选SPEED-Shunde队列。我们排除了无血液样本数据、缺少甲状腺功能数据、有甲状腺手术自报病史、甲状腺功能异常、有糖尿病自报病史、缺少BMI数据、缺少ASM数据和缺少FMR数据的参与者。最终，5089名甲状腺功能正常且信息完整的参与者被纳入最终分析。

人口统计学、行为学和人体测量学评估

参与者完成标准化问卷报告社会人口学信息，包括年龄、性别、教育水平、吸烟状况和饮酒情况。教育程度分为三个水平：高中以下、高中毕业和高中以上。吸烟状况分为当前吸烟者（一生中吸烟≥100支且目前吸烟或过去6个月内吸烟）、既往吸烟者（戒烟超过6个月）和非吸烟者。饮酒量按每天标准杯报告并转换为克数（1杯=14克酒精）。滥用酒精定义为男性>30克/天，女性>20克/天。训练有素的调查员按照统一方案测量身高和体重。BMI计算为体重（千克）除以身高（米）的平方（kg/m²）。在静坐休息5分钟后，使用自动电子血压计（HEM-752 FUZZY；欧姆龙，中国）在非主导臂上测量两次血压，两次读数之间至少间隔1分钟。记录收缩压（SBP）和舒张压（DBP）的平均值。高血压定义为SBP≥140 mmHg或DBP≥90 mmHg和/或有高血压病史。

实验室指标

参与者至少空腹10小时过夜，然后在上午7:00至10:00之间采集空腹血样。使用微粒酶免疫分析法（MEIA）在UniCel Dxi 800 Access系统（贝克曼库尔特，美国）上测量血清FT3、FT4和促甲状腺激素（TSH）水平。参考范围如下：FT3，3.53–7.37 pmol/L；FT4，7.98–16.02 pmol/L；TSH，0.56–5.91 mIU/L。对无糖尿病史的参与者进行标准75克口服葡萄糖耐量试验（OGTT）。采集空腹血浆葡萄糖（FPG）和餐后2小时血浆葡萄糖（PPG）血样置于氟化钠抗凝管中。仅对自报糖尿病参与者测量FPG。使用自动生化分析仪（AU5831，贝克曼库尔特，美国）分析血浆葡萄糖、总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）和高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）。使用高效液相色谱法（HLC-723G8；TOSOH，日本）评估糖化血红蛋白（HbA1c）。血脂异常定义为符合以下任何标准：TC≥6.22 mmol/L，TG≥2.26 mmol/L，LDL-C≥4.14 mmol/L，HDL-C<1.04 mmol/L或当前使用降脂药物。所有血样在冷链条件下运输至经美国病理学家学院认证的中心实验室，在采集后2小时内离心并储存于?20°C。

糖尿病的定义

根据美国糖尿病协会（ADA）推荐的既定诊断标准定义糖尿病。如果满足以下任一条件，则诊断为糖尿病：（1）糖化血红蛋白（HbA1c）水平≥6.5%，（2）FPG水平≥7.0 mmol/L或（3）标准OGTT后2小时PPG水平≥11.1 mmol/L。

ASM/BMI和FMR的定义

使用多频生物电阻抗分析（BIA）设备（InBody770机器，首尔，韩国）测量体成分参数，包括体脂肪、总肌肉质量和ASM。指导参与者在测量前至少12小时避免剧烈运动、饮酒和大量进食。所有评估均在早晨空腹过夜后进行。在测量过程中，参与者赤脚站在脚板电极上，双手握住手部电极，保持放松的直立姿势，确保与所有电极完全接触。ASM计算为双臂和双腿的 lean soft tissue mass 之和。使用以下公式根据体型调整ASM：ASM（kg）/BMI（kg/m²）。FMR定义为总脂肪质量（kg）除以总肌肉质量（kg）。

统计分析

基线特征以连续变量的均值（标准差[SD]）或中位数（四分位距[IQR]）和分类变量的数量（百分比）表示。使用Kolmogorov-Smirnov检验评估分布的正态性。酌情使用独立样本t检验、Mann-Whitney U检验或卡方检验比较组间差异。

应用多变量逻辑回归模型评估ASM/BMI和FMR与糖尿病患病率的关联。两个指标均分为三分位数，以最低三分位数（T1）作为参考。评估ASM/BMI的模型调整了年龄、性别、教育水平、吸烟状况、饮酒情况和高血压。涉及FMR的分析还包括对BMI的额外调整。按BMI（<24和≥24 kg/m²）、年龄（<50和≥50岁）和性别进行亚组分析。为了进一步评估非线性关系，使用限制性立方样条（RCS）回归，在预设百分位数（第5、25、50、75和95位）放置3-5个节点。计算方差膨胀因子（VIF）以评估多重共线性，所有包含的协变量VIF值均<5。

进行结构方程建模（SEM）以检验FT3/FT4比值是否介导体成分与糖尿病之间的关联。ASM/BMI和FMR被视为自变量，FT3/FT4比值为中介变量，糖尿病为结果。使用比较拟合指数（CFI）、Tucker-Lewis指数（TLI）和近似均方根误差（RMSEA）评估模型拟合。使用标准化路径系数解释中介效应。

所有统计分析均使用SPSS版本23.0（IBM Corporation，Armonk，NY，USA）和R软件版本4.3.0（R统计计算基金会，维也纳，奥地利）进行。双尾p值<0.05被认为具有统计学意义。

结果

参与者特征

研究人群的特征如表1所示。共纳入5089名参与者（平均年龄46岁，SD 12），包括1957名（38.5%）男性和3132名（61.5%）女性。糖尿病患病率为10.2%。与无糖尿病参与者相比，糖尿病参与者年龄更大，具有更高的BMI、HbA1c、FPG、PPG、FT3和FMR值（所有p < 0.001）。糖尿病组还表现出更高的高血压（36.5% vs. 20.5%）和血脂异常（50.9% vs. 31.6%）患病率。糖尿病组的FT3/FT4比值和ASM/BMI显著更高（p < 0.05）。此外，糖尿病组的教育程度较低，当前吸烟者和滥用酒精者的比例略高。

FMR和ASM/BMI三分位数与糖尿病的关联

图2显示了跨亚组的FMR和ASM/BMI三分位数与糖尿病患病率之间的关联。与T1相比，总人群中随着FMR三分位数（T2–T3）增加，糖尿病的OR（95% CI）分别为1.36（1.03–1.81）和1.79（1.27–2.54）（趋势p < 0.05）。亚组分析显示在年龄、BMI和性别分层中均存在一致的正向关联。有趣的是，与T1中的男性相比，FMR T3中的男性糖尿病患病率高82%（OR 1.82，95% CI 1.07–3.05）（p = 0.030）；然而，在女性中未观察到这种显著关联（p > 0.120）（交互作用p = 0.005）。

相反，ASM/BMI与糖尿病呈负相关。与T1相比，随着ASM/BMI三分位数增加，OR（95% CI）分别为0.88（0.68–1.12）和0.44（0.31–0.64）（趋势p < 0.05）。亚组分析也显示在年龄、BMI和性别分层中存在负向关联。有趣的是，与T1中的男性相比，ASM/BMI T3中的男性糖尿病患病率边际降低57%（OR 0.43，95% CI 0.19–1.08）（p = 0.056）；然而，在女性中未观察到这种显著关联（p = 0.210）（交互作用p = 0.04）。

FMR和ASM/BMI与糖尿病的非线性关联

我们使用RCS模型检查体成分指数与糖尿病患病率之间的非线性关联。如图3所示，FMR与糖尿病患病率呈显著正相关（总体p < 0.001），无非线性证据（非线性p = 0.425）。相反，ASM/BMI与糖尿病患病率呈显著负相关（总体p < 0.001），也无显著非线性（非线性p = 0.546）。

中介分析

如图4所示，评估了FT3/FT4比值作为FMR和ASM/BMI与糖尿病关联中潜在中介的作用。在FMR与糖尿病的关联中未观察到显著中介作用（间接效应 = 0.001，95% CI 0.000–0.002，p = 0.102），尽管直接效应（β = 0.109）和总效应（β = 0.110）仍然显著（p < 0.001）。相反，估计的间接效应为0.003（95% CI 0.000–0.005，p = 0.017），约占总关联的4.6%（总效应 = ?0.060，p < 0.001），表明存在统计上显著的部分中介。这些发现表明，FT3/FT4比值可能在ASM/BMI–糖尿病通路中充当部分中介，但在FMR–糖尿病通路中则不然。

讨论

在本研究中，我们发现FMR与糖尿病患病率增加显著相关，而较高的ASM/BMI则显示负相关。值得注意的是，FT3/FT4比值显著中介了ASM/BMI与糖尿病之间的关联，但未中介FMR与糖尿病之间的关联。这些发现表明，外周甲状腺激素敏感性可能部分解释甲状腺功能正常成年人中四肢骨骼肌与糖尿病的联系。

本研究中观察到的ASM/BMI与糖尿病之间的负相关与先前调查结果一致。例如，一项包括1388名拉丁美洲成年人的横断面调查也发现ASM/BMI与糖尿病之间存在显著负相关。此外，在非酒精性脂肪肝病个体中，ASM/BMI降低与显著肝纤维化相关。较高的肌肉质量（由ASM/BMI指数定义）与韩国GDM女性产后前驱糖尿病和T2DM风险降低相关，并与心脏代谢紊乱风险降低相关。所有证据表明，ASM/BMI指数可能是代谢疾病的重要风险因素。

本研究中观察到的FMR与糖尿病之间的正相关与先前的流行病学发现一致。几项基于人群的研究报告称，较高的FMR与糖尿病风险增加显著相关。作为一个综合的体成分指数，FMR反映了过度肥胖和肌肉减少的双重负担，这两者独立地与代谢紊乱相关。此外，较高的FMR值与代谢综合征和其他心脏代谢风险相关。这些发现支持了这样一种观点，即不利的体成分，其特征是脂肪相对于肌肉的比例失调，在血糖异常和心脏代谢风险的发展中起着关键作用。

本研究中观察到的ASM/BMI与糖尿病之间的负相关似乎部分由外周甲状腺激素敏感性介导，这反映在FT3/FT4比值上。骨骼肌，特别是四肢的附肢肌，是通过2型脱碘酶活性将T4转化为T3的主要外周部位。因此，ASM的减少可能损害局部T3生成，导致较低的FT3/FT4比值和随后的葡萄糖代谢紊乱。这一通路可能解释了为什么FT3/FT4比值在我们的分析中中介了ASM/BMI与糖尿病之间的关联。相反，在FMR与糖尿病的关联中未观察到FT3/FT4比值的显著中介效应。一个合理的解释是，FMR作为脂肪和总肌肉质量的综合测量，可能无法具体捕捉到脱碘酶介导的T4向T3转化主要发生的四肢骨骼肌状态。

骨骼肌通过胰岛素刺激的葡萄糖摄取在维持葡萄糖稳态中发挥核心作用。在分子水平上，骨骼肌表达高水平的葡萄糖转运蛋白4型（GLUT4），这对于响应胰岛素信号促进葡萄糖进入细胞至关重要。骨骼肌质量减少降低了葡萄糖处置的整体能力，导致全身性胰岛素抵抗。此外，骨骼肌是线粒体氧化代谢的主要场所。肌肉组织中线粒体功能受损，通常伴随肌肉减少，导致氧化能力降低、脂质积累增加，并进一步破坏胰岛素信号通路。这些分子改变共同导致葡萄糖耐受不良的发展并增加2型糖尿病的风险。

本研究存在一些优势，例如同时评估FMR和ASM/BMI与糖尿病的关系，并将外周甲状腺激素敏感性纳入分析框架。然而，也应承认几个局限性。首先，由于横断面设计，无法确定体成分、甲状腺激素敏感性和糖尿病之间的因果关系。需要动物研究来调查因果关系和外周甲状腺激素敏感性的作用。其次，研究人群仅由汉族参与者组成，这可能限制研究结果的普遍性。第三，通过BIA而非双能X线吸收测定法评估体成分，可能会引入测量偏差。第四，由于未检测1型糖尿病相关抗体，我们无法确定体成分与特定类型糖尿病之间的关联。然而，我们推测我们队列中的大多数糖尿病参与者很可能患有2型糖尿病，因为1型糖尿病的患病率较低。需要进一步研究探索体成分与各种类型糖尿病之间的关联。

结论

在甲状腺功能正常的中国成年人中，较高的FMR和较低的ASM/BMI独立与糖尿病患病率增加相关。值得注意的是，由FT3/FT4比值反映的外周甲状腺激素敏感性部分中介了ASM/BMI与糖尿病之间的负相关，但未中介FMR–糖尿病关联。这些发现强调了评估BMI以外体成分的重要性，并表明外周甲状腺激素敏感性可能是连接甲状腺功能正常个体中ASM减少与血糖失调的机制性生物标志物。