红细胞和糖尿病之间的关系

文摘

很高的血糖水平(高血糖)是糖尿病(DM)的领先指标。红细胞是最丰富的细胞在循环和第一个感知等离子体成分的变化。长期的高血糖影响红细胞的结构和功能。erythrocyte-related指标的检测可以提供有价值的参考预防、诊断和治疗糖尿病及其并发症。综述了红细胞的正常结构和功能,变化在糖尿病患者的红细胞,红细胞的作用在糖尿病并发症的发展提供更多的指标DM并发症的早期预防和监测糖尿病的治疗效果。

1。介绍

糖尿病(DM)描述了一群代谢紊乱的特点是高血糖和胰岛素分泌缺陷和/或胰岛素的行动。遗传、肥胖、缺乏运动、饮食、压力、城市化、葡萄糖耐量,高血压可能会增加患糖尿病的风险。慢性高血糖糖尿病患者与长期不同器官的损伤和功能障碍,尤其是眼睛,肾脏、神经、心脏和血管1),最终导致各种糖尿病并发症。这些并发症不仅增加发病率和死亡率的风险(2),但也降低了患者的生活质量。流行病学调查表明,DM是全球流行3];事实上,全球18岁以上成人中糖尿病患病率从4.7%增加到1980年的9.3%(4.63亿年)和2019年预计增加10.2%(5.78亿年)和2030年的10.9%(7亿)20454]。尽管医疗技术的进步和广泛研究糖尿病,它仍然是一个代谢疾病,持续整个生命和难以治愈。因此,减少并发症的发生,控制并发症的发展,和提高生活质量已经成为糖尿病诊断和治疗的焦点5]。红细胞,也称为红细胞(红血球),是最glucose-consuming细胞。在长期的高血糖,红细胞的形态、代谢和功能不可避免地受到一系列的变化,进一步影响血液流变学和微循环6,7]。在红细胞发生变化,这些变化之间的关系和糖尿病的进展吗?这些变化有什么意义上的诊断、治疗和预后的糖尿病吗?本文旨在阐述观察到的变化在糖尿病患者的红细胞,红细胞的重要性在糖尿病并发症的发展,和应用程序erythrocyte-related指标来监测疾病进展,防止并发症。

2。红细胞的结构、功能和更新

红细胞是血液中最丰富的细胞。他们的灵活性允许他们自由通过毛细血管,氧气运输组织和交付二氧化碳到肺部。血红蛋白(Hb)、主要携带氧气的蛋白质,是红细胞中最丰富的蛋白质。红细胞的膜中扮演一个重要的角色在维持细胞形态和功能的稳定性8]。变形、聚集和粘附允许红血球输送氧气。非典型两面凹的形状和体积小的红细胞使大型表面area-to-volume比例,允许氧气和二氧化碳进出细胞的渗透迅速,导致强烈的可变形性。除了携带氧气和二氧化碳,红细胞免疫功能,如增强吞噬、防御感染,增加免疫粘附,识别和携带的抗原,清除循环免疫复合物(9,10]。红色的骨髓中红细胞产生和释放入血后大约7天的成熟。骨髓红细胞生产发生在惊人的速度超过每秒200万个细胞,是由红细胞生成素(EPO)。这些细胞的平均寿命是100 - 120天,和衰老红细胞主要分解在脾脏和肝脏网状内皮系统。人类红细胞的破坏和一代帮助维持一个动态平衡和保持一个稳定的红细胞数量(11,12]。

3所示。临床红细胞指标

血液循环的一个重要组成部分,红细胞是人体健康状况的一个敏感指标。一些红细胞参数指标,如Hb浓度、比容、红细胞沉降率(ESR),直接从血液可以测量,而一些参数,如平均细胞体积(MCV)、平均细胞Hb,或意味着细胞Hb浓度,只能从多个衡量指标(表计算1)[13]。这些参数反映红细胞的国家主要从不同角度,可以用来评估形态、结构、功能、和生产红细胞为进一步诊断某些疾病(14,15]。

4所示。糖尿病患者红细胞变化

4.1。形态

正常的红细胞形态是至关重要的生存和携氧能力。Turchetti [16)之间的红细胞形态相比正常个体和糖尿病患者通过光学显微镜。在健康受试者中,所谓的“碗状”红细胞,这被认为是最可变形的细胞,是最丰富的细胞(55%),其次是discocytes(44%),这被认为是更严格的细胞。畸形细胞,主要echinocytes和knizocytes,不超过1%的平均值。与健康对照组相比,变形细胞数量与糖尿病患者没有血管并发症无显著差异。然而,在血管病变患者,有统计上显著的增加discocytes(60%)和碗状细胞减少与控制。球形红细胞在1型糖尿病(T1DM)报道,而球形红细胞和外周血涂片echinocytes在场的2型糖尿病(T2DM)病人体内。作者指出,球形红细胞症,观察到两种类型的糖尿病,似乎与高血糖相关,而echinocytes在2型糖尿病可能与血浆血脂异常和脂质过氧化物浓度的增加17]。先生(18]表明,葡萄糖浓度的增加,红细胞的周长增加,和红细胞减少的面积增加红血球膜不规则。此外,在另一项研究中,糖尿病患者有更多的棘细胞(细胞表面起泡),扭曲的形式,(即“杯形式”。stomatocytes)与控制。接受有效的治疗后,红细胞的形态恢复正常(19]。总之,当身体的内部环境发生变化时,正常的数量,两面凹的圆盘红细胞减少畸形红细胞的数量逐渐增加,进而增加糖尿病并发症的风险。通过观察红细胞的形态和结构的变化在糖尿病患者中,更好地了解糖尿病的发展可以实现(20.]。

4.2。意味着微粒体积和红细胞体积分布宽度

”是指一个红细胞平均体积和通常是间接计算。”RDW的变异系数;高RDW值”反映了更大的异质性,这通常是由扰动引起的红细胞成熟或退化。增加MCV和RDW表明红细胞大小不一致。在临床实践中,这些测量常常合并贫血的鉴别诊断(21]。Blaslov等人表明,MCV和RDW都是正相关的糖化血红蛋白与糖尿病视网膜病变的发生(22]。专门报道也是外周动脉疾病的潜在危险因素和疾病严重程度有关;因此,它可以作为预测糖尿病macrovascular并发症(23]。高RDW值与增加心血管疾病和肾脏疾病的风险在成人糖尿病患者24]。王(25]在一个实验指出,RDW与急性肾损伤有关,可以作为一个独立的急性肾损伤的指标。不正常的血糖和肾脏疾病患者也可能异常RDW,和肾脏疾病的严重程度与RDW呈正相关。张(26)发现,在糖尿病肾病(DN)患者,RDW值越高,肾小球损伤越严重。RDW还与尿的发生有关蛋白质和肾小球滤过的价值。增加RDW增加DN患者终末期肾脏疾病的风险,和RDW可以作为预测指标的终末期肾病患者的DN。增加RDW通常有减少的红细胞可变形性和抗氧化剂的水平,从而影响微循环的血流量,增加炎症反应。通常,RDW增加当红细胞生产是无效的(由于铁缺乏、慢性贫血,和维生素B₁₂或叶酸缺乏症)和降低红细胞的破坏(如溶血)发生时(27]。MCV和RDW的结合使用更有效的风险评估应该使用DN和作为一个额外的参数在DN患者的危险分层模型。同时,MCV和RDW可以用来预测糖尿病患者的死亡率;”然而,RDW的结合使用,可以提高预测的效果,帮助高危病人提供医疗服务。MCV和RDW的测试结果生成的红细胞计数报告血液学分析仪。因此,作为经济、方便和微创性测试方法,MCV和RDW可以广泛应用于糖尿病的诊断(23]。

4.3。血液流变学

血液流变学主要侧重于宏观和微观流变特性的血液和血管通过观察流变特性,如血液粘度、血流,凝集,红细胞变形和聚合,聚合和血小板的释放。在这些属性中,可变形性、聚合和流动性的红细胞被报道与糖尿病和糖尿病并发症(图的关系1)[28]。

4.3.1。可变形性

红细胞可变形性是一个固有财产和血液粘度影响明显。红细胞的变形性是由于其特殊的动态细胞膜形状和允许他们为组织和器官提供氧气通过微循环,以确保有效的灌注。葡萄糖氧化和蛋白糖化,高血糖糖尿病危害造成的,可以诱导一些修改在机械和红细胞流变特性。李(29日]发现高葡萄糖浓度的糖基化导致红血球膜,从而加强了糖化细胞膜,减少红细胞可变形性。罗耀拉et al。30.)通过原子力显微镜观察红细胞的变形性。他们的研究结果表明,DM患者的红细胞变形性降低,及其随后的刚性使他们很难通过微血管,导致微循环障碍。先生等。31日]报道,红细胞可变形性的降低糖尿病患者脂质代谢紊乱,男性更倾向于微血管并发症。心(32]表明,减少红细胞可变形性也降低了他们的寿命,和破碎的微血管中红细胞的聚集阻碍血液流动,最终导致身体组织缺氧。在一起,这些因素增加糖尿病并发症的发生率。因此,改善红细胞可变形性的可能有助于防止糖尿病并发症。

4.3.2。聚合

聚合是指红细胞的粘在一起。总蛋白质含量(特别是糖蛋白)显示了红细胞膜的降低糖尿病患者,而唾液酸酶活性增加,反过来,减少红细胞表面唾液酸。因此,表面的负电荷的细胞减少,红细胞聚集增加(33]。增强聚合和附着力也很难组装红细胞分散成单个细胞,当血液流动在高剪切率。与会的红细胞会阻塞血管,导致组织灌注不足和局部组织缺血缺氧,严重影响血流量和氧运输。临界剪切应力(CSS)是一个关键参数反映红细胞的聚集能力。钟(34)发现,在DN患者、CSS和红细胞的聚集能力增加;然而,血流速度下降;相反,更高的CSS患者有较高的风险DN。因此,也可以使用CSS作为一种新的指标来解释行糖尿病患者微血管疾病的变化。(原版雕像35)表明,红细胞聚集率在自体血浆和血清样本的糖尿病足患者显著高于正常的个体。此外,显微图像的红细胞聚集率糖尿病足了球状的形成(病理)聚集在血浆和血清。因此,红细胞的聚集状态在血浆和血清可以作为糖尿病足的危险因素。

4.3.3。流动性

红细胞膜流动性是指相对横向流动的蛋白质和脂质膜结构。许多重要的生物膜功能膜流动性密切相关,包括细胞代谢和信号转导,细胞维持正常活动所必需的(36]。膜流动性的定量测定脂质膜内的包装顺序。不受控制的血糖波动和氧化应激(OS)在患者常见T1DM能破坏血细胞,特别是影响红细胞的膜流动性,导致糖尿病并发症(37,38]。Sailaja et al。39)报道,红细胞膜脂质双分子层的分子结构改变DM患者。Cordelli的研究(40)发现红细胞流动性可以作为一个辅助指标来分析糖尿病的进展。Bianchetti et al。41)报道,减少红细胞增加引起的膜流动性,非酶的糖基化,活性氧,脂质过氧化可能是一个指示器T1DM的视网膜病变。糖尿病患者红细胞增加的流动性变化聚合和削弱他们的可变形性,进一步导致代谢紊乱。因此,增加聚合和减少红细胞可变形性和流动性引起的高血糖会导致高血粘度和凝固,导致微循环障碍,成为糖尿病macrovascular和微血管并发症的重要原因。

4.4。血红蛋白

4.1.1。糖化血红蛋白

糖化血红蛋白(HbA1c)是一种非酶的糖基化产品Hb和显示血糖的平均浓度在过去2 - 3个月。临床上,糖化血红蛋白通常是用作糖尿病的一个重要的诊断指标(42]。当血液中葡萄糖浓度增加,它结合Hb的红细胞。一旦形成糖化血红蛋白,它不容易分解。糖化血红蛋白有一个增强亲和力对O₂;因此,高糖化血红蛋白释放氧细胞浓度导致困难和降低红细胞运输氧气的功能43]。Blaslov [22]报道积极的糖化血红蛋白与糖尿病性视网膜病变(DR)之间的相关性,这是由于红细胞氧的亲和力。地方缺氧导致的肾小球基底膜增厚,从而诱发DN。菲利普(44)发现,与非糖尿病患者相比,牙周炎的风险增加了2 - 3次在糖尿病患者中,和控制血糖浓度是确定这种风险的关键。在牙周炎患者2型糖尿病与高糖化血红蛋白浓度和更严重的糖尿病并发症。许多研究表明,糖化血红蛋白浓度与macrovascular和微血管疾病(45]。因此,糖化血红蛋白是一种有效的糖尿病并发症预防和监测指标。当结合其他红血球膜流动性等指标,最好可以监视博士(41]。

10/24/11。胎儿Hb

胎儿Hb(住宅)是主要的Hb组件在子宫内的生活。它出生后迅速降低到不到0.5%的浓度正常的儿童和成人。与HbA相比,住宅具有较弱的亲和力2,3-bisphosphoglycerate,使产前转移从母亲对胎儿的氧气。然而,它的强约束力的氧气使氧合血红蛋白F很难使分离O₂需要更低的氧分压,减少氧气全身血管和组织之间的交换。一般来说,住宅增加在某些人,发育不全的贫血、恶性贫血,白血病(46]。然而,住宅已经报道提高DM红细胞(47]。为了弥补上述变化,住宅与氧气结合与更大的亲和力和释放氧气分压要低得多。它可以补充的身体改善缺氧状态当糖尿病患者糖化血红蛋白的携氧能力下降(48]。

4.5。红细胞计数

红细胞计数是每微升血液中红细胞的数量,可以用来监控治疗血液疾病或影响红细胞的药物。表明低红细胞计数减少血液中携带氧气细胞,或称为贫血;亦然,在某些高红细胞计数的情况下,这可能表明身体补偿一些条件,是剥夺人体所需的氧气。在其他情况下,原因可能与疾病或药物改变红细胞生产。可以刺激红细胞生成增加促红细胞生成素合成以应对组织缺氧(特别是肾组织)(49]。卡(50]表明,虽然糖尿病患者红细胞生成升高,红细胞的平均寿命缩短了13%。糖尿病患者的高血糖和增加渗透和操作系统改变铁的浓度和蛋白质内部和外部的红细胞,然后激活eryptosis通路(51]。在糖尿病患者中,eryptosis的主要途径包括钙离子通道、血小板激活因子通路,和半胱天冬酶通路;这些途径相互作用[51- - - - - -53]。一项研究表明,患者的红细胞计数减少2型糖尿病与微血管并发症有关(54]。金等人报道,在DN的早期阶段,贫血引起的促红细胞生成素不足通常是肾衰竭的早期临床表现之前,和红细胞计数可以作为一个指标的DN-related前肾小管间质细胞损伤肾功能显著下降(55]。

4.6。红细胞沉降率

ESR是指血液中红血球的沉降速度。它在健康的人在较窄的范围内波动,增加在许多病理条件。唱(56)发现的使用(纤维蛋白原·ESR) / ACR能反映疾病的状态更好。ESR和c反应蛋白(CRP)据报道,也扮演一个角色在监测糖尿病足的治疗骨髓炎(柴油)57]。拉威利(58]表明ESR和CRP水平是评估一个脚感染炎症生物标记。在糖尿病患者中,如果ESR < 30毫米/小时,骨髓炎的可能性很低;然而,如果ESR > 60 mm / h和c反应蛋白水平> 7.9 mg / dL,治疗骨髓炎的可能性很高,这应该是强烈的考虑。徐et al。59)报道,ESR可以结合probe-to-bone测试提供一个快速和早期诊断糖尿病足骨髓炎。Mottaghi et al。60)报道,更高的身体质量指数与炎症标记物的增加,包括ESR、CRP水平和糖尿病多神经病患者。在这些患者中,治疗肥胖患者应以减肥为目标。二型糖尿病患者,郭et al。61年)报道,ESR是独立与糖尿病肾病的频率和严重性。因此,ESR也可以作为一个指标来评估糖尿病患者的进步。

4.7。新陈代谢

糖尿病是与细胞代谢改变有关;然而,改变代谢之间的关系和糖尿病并发症的发展仍然是未知的62年]。红细胞glucose-consuming细胞很重要,和葡萄糖转运蛋白1 (GLUT1)介导胰岛素依赖葡萄糖跨膜运输根据红细胞的浓度梯度。随着血糖浓度的增加,更多的葡萄糖进入红细胞和相应加速葡萄糖代谢途径。由于缺乏线粒体,糖酵解是红细胞能量的主要来源。糖酵解的产物,ATP是必要的能源物质多种生化反应在红细胞和维持红细胞的正常功能,如跨膜离子和脂质交换和红细胞变形(63年]。葡萄糖摄取率、酶活性和中间代谢产物和ATP生产和利用糖尿病患者红细胞的所有更改(64年- - - - - -69年]。加强糖尿病患者的红细胞葡萄糖的新陈代谢有助于消耗多余的血糖和降低糖化终产物的形成;另一方面,它也可以通过磷酸戊糖途径增加NADPH产量降低红细胞(操作系统的70年]。然而,多余的葡萄糖在红细胞进入多元醇通路,和醛糖还原酶(AR)为基础的多元醇通路的激活是糖尿病并发症的发生密切相关71年]。在多元醇通路,减少葡萄糖山梨糖醇通过AR然后氧化果糖山梨糖醇脱氢酶,导致山梨醇和果糖的积累(72年]。古普塔(73年)表明,AR活性高、山梨糖醇浓度在自主神经病变的发病机制中发挥了重要作用在患者2型糖尿病。红细胞产生的一氧化氮(NO)是参与细胞微循环,变形和没有生物利用度下降导致红细胞可变形性下降和增加附着力,导致微循环障碍(74年,75年]。这些变化在糖尿病患者的红细胞各种代谢物参与并发症的发生。

4.8。氧化应激

操作系统是指一个国家在体内的氧化和抗氧化功能失衡,倾向于氧化。在高血糖的情况下,发生自氧化葡萄糖,这被认为是在红细胞自由基形成的主要机制。晚期糖化终产物(年龄)形成通过no-enzyme糖化蛋白质和脂质过度还原糖,如葡萄糖和果糖。年龄是predeformability氧化剂,它可以激活几个信号通路产生ROS绑定到它的受体。与此同时,DM常伴有血脂异常;的减少谷胱甘肽(GSH)水平对血脂异常患者比正常人低30%,和脂质过氧化水平平均翻了一倍51]。高血糖也会降低抗氧化能力通过降低组织中抗氧化剂的水平,如维生素E、谷胱甘肽,过氧化氢酶和超氧化物歧化酶(75年]。有很大程度的操作系统在糖尿病患者中,和红细胞的抗氧化能力却降低了76年]。红细胞易操作系统,以及结构蛋白的氧化(例如骨骼和膜蛋白)和功能蛋白质(如酶)可以进一步影响红细胞的功能(37]。红细胞破坏了操作系统的可变形性大大降低,这使得红细胞很难通过微血管和糖尿病微血管并发症密切相关。因此,提高抗氧化能力,改善红细胞的结构和功能可能是潜在的预防和治疗糖尿病并发症的有效方法。

5。结论

红细胞是相当独特的细胞成熟时因为他们失去所有细胞器。他们只保存一些代谢途径获取能源和减少能源消耗所需的关键功能实现。这使得红细胞高度敏感的任何障碍(77年]。葡萄糖代谢紊乱在糖尿病患者深刻影响红细胞的形态结构和生理功能(图2),导致微循环灌注不足,缺氧,和操作系统,促进糖尿病并发症的发生,减少糖尿病患者的生活质量。鉴于红细胞的重要作用在糖尿病并发症的病理发展,相应的检测红细胞指标也与这些并发症的发生和发展。有很多糖尿病研究领域的突破;然而,并发症的预防和治疗是一个重要的健康问题。作为一个早期的细胞能够感知血糖变化,不断,erythrocyte-related指标可以提供更多的临床信息,可以用来监测糖尿病及其并发症的进展。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

所有作者列出了一大笔,直接和知识贡献的工作,批准发布。这项工作得到了国家自然科学基金(授予数量81860029,燕苏),内蒙古自然科学基金(授予2020号ms08008,燕苏),研究生教育创新计划的内蒙古自治区(格兰特S20191199Z数量,雅琦王),和创新和创业培训项目在内蒙古自治区大学生(给予选手王201910127009,数量)。

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