Research Progress of the Mechanisms of Insulin Resistance and Pregnancy Complications during Pregnancy and Their Treatments
Physiological Insulin Resistance (IR) during pregnancy is an important adaptive change to maintain fetal nutrition supply. However, pathological IR has become a key pathological basis affecting the health of both the mother and the fetus. Recent studies have shown that IR is not only closely related to common obstetric complications such as recurrent miscarriage, Gestational Diabetes Mellitus (GDM), and Hypertensive Disorders of Pregnancy (HDP), but also has a trans-generational impact on the long-term metabolic function of offspring through epigenetic mechanisms. This article systematically expounds on the molecular mechanisms by which IR leads to pregnancy complications, focuses on analyzing the pathways through which IR causes adverse pregnancy outcomes by affecting oocyte quality, endometrial receptivity, vascular endothelial function, etc., and conducts an evidence-based evaluation of the clinical evidence of current intervention strategies.
Insulin Resistance during Pregnancy
胰岛素分泌量及胰岛β细胞功能是机体调节血糖动态平衡的两个关键因素。在代谢正常的个体之间,胰岛素的敏感性及其分泌量存在差异,通过反馈调节机制协同处理机体葡萄糖代谢,确保血糖在正常范围。胰岛素抵抗(Insulin Resistance, IR)是指机体的胰岛素敏感性降低
目前评估胰岛素敏感性的方法众多,各有利弊,高胰岛素–正糖钳夹技术(Hyperinsulinemic Euglycemic Clamp, HEC)是国际上公认的评价IR的金标准,但因其耗时、费力、价格昂贵且需要频繁抽取受试者血液,目前仅用于科研,暂未大规模应用于临床
IR与多种代谢性疾病密切相关,如肥胖症、高血压、高血糖、动脉硬化、代谢综合征、多囊卵巢综合征(Polycystic Ovary Syndrome, PCOS)以及非酒精性脂肪肝等。在生殖领域,IR及代偿性高胰岛素血症是PCOS的发病基础,可导致患者排卵障碍、月经异常及不孕。即使是在非PCOS的育龄女性中,IR及代偿性高胰岛素血症也会对排卵及生育功能带来相似的不良影响
正常人在特定的生理条件下也会出现IR,如青春期与妊娠中晚期。妊娠期IR是由于妊娠期皮质醇、孕酮与肿瘤坏死因子-α (TNF-α)等激素或因子大量分泌,拮抗胰岛素的作用,导致正常人群妊娠后对胰岛素的敏感性下降50%~60%,且在妊娠晚期达到高峰。虽然妊娠期IR是为满足胎儿的营养需要及维持母亲血糖发生的生理性改变,若这种抵抗状态达到一定程度,对机体产生损害,便形成了病理性IR,病理性IR是导致孕期并发症以及影响母儿结局的重要因素。目前一些研究提示,影响妊娠期IR的因素众多,与孕妇孕前体重异常、血脂代谢异常、细胞因子、炎症反应、孕前内分泌系统疾病、胎盘、激素、肠道微生物、遗传、生活习惯与环境等因素相关
复发性流产(Recurrent Spontaneous Abortion, RSA)是指与同一性伴侣连续发生两次及两次以上的自然流产,RSA不仅影响了女性的心理健康,而且增加了女性再次妊娠时的心理压力。RSA的具体发病机制暂不明确,近年来多项研究已经明确表明,有不良孕产史的育龄期女性在胰岛素水平方面存在显著的升高趋势。IR导致RSA的机制多种多样,且各种因素之间相互影响。
1) IR影响卵母细胞质量:IR影响母体的代谢内环境,会直接影响卵母细胞生长发育,使卵母细胞质量下降,影响胚胎发育,导致不良妊娠的发生
2) IR影响子宫内膜容受性:子宫内膜是胰岛素的靶器官之一,可以调节子宫内膜局部糖代谢。IR或高胰岛素血症会导致子宫内膜局部GLUT-4表达降低,使子宫内膜细胞对葡萄糖的摄取和利用减少,进而影响子宫内膜局部能量代谢;同时,也可增加子宫内膜胰岛素样生长因子-1 (IGF-1)、雷帕霉素靶蛋白(mTOR)相关蛋白的表达,影响子宫内膜细胞增生及蜕膜化,进而影响胚胎着床
3) IR影响同型半胱氨酸(HCY)水平。IR使机体胰岛素敏感性下降,导致蛋白质分解作用增加,机体内游离氨基酸增加,参与HCY代谢的游离氨基酸包括蛋氨酸和半胱氨酸水平升高,会导致HCY代谢障碍,导致HCY水平升高。HCY作为卵泡液成分之一,其在卵泡液中的浓度的变化影响着卵母细胞的发育
4) IR影响雄激素水平。过量的胰岛素直接刺激垂体的胰岛素受体,促进LH分泌及卵巢的功能,使卵巢卵泡膜细胞增生,雄激素合成增加,胰岛素还可以通过胰岛素样生长因子(IGFs)系统影响卵巢功能产生雄激素,过多的雄激素还能使肌肉组织对胰岛素的利用减少,进一步加重IR,造成恶性循环
目前认为,妊娠期糖尿病(Gestational Diabetes Mellitus, GDM)是胰岛素敏感性下降和胰岛素分泌障碍即胰岛β细胞功能缺陷共同作用的结果
糖尿病和心血管疾病风险之间的关系早已被认识到,但即使没有糖尿病,IR也与心血管疾病的高风险相关。妊娠期高血压疾病(Hypertensive Disorder Complicating Pregnancy, HDP)是妊娠晚期特发的、威胁孕产妇健康和导致孕产妇及新生儿发病率及死亡率升高的主要原因
IR可能从多方面参与HDP的发生。① 高胰岛素血症导致血管舒张因子如一氧化氮合成减少,促进血管收缩因子如内皮素的产生,导致血管收缩功能异常,血压升高
与非糖尿病的患者相比,患有GDM的孕妇患HDP的风险增加。此外,患有HDP的孕妇(尤其是肥胖的孕妇)发生GDM的风险增加。且两种并发症同时发生的几率在30%左右
目前临床上改善胰岛素抵抗的方案包括生活方式干预、药物治疗及中医中药等。但对于妊娠期IR患者在治疗方式的选择上需要考虑到孕妇以及胎儿的安全用药。
生活方式干预包括:健康饮食、增加运动、消除精神应激、戒烟、限酒、保持正常的睡眠等。均衡饮食、控制总热量可以改善肝脏、骨骼肌和脂肪组织的胰岛素敏感性,每日热卡减少12%可显著改善IR
目前改善胰岛素抵抗的药物有:胰岛素、双胍类以及噻唑烷二酮类等药物。二甲双胍于1957年作为口服降糖药引入治疗非胰岛素依赖型糖尿病。该药物主要通过改善外周组织(骨骼肌)和肝脏对胰岛素的敏感性,从而对抗非胰岛素依赖型糖尿病的胰岛素抵抗
噻唑烷二酮类药物(如吡格列酮)也是经典的胰岛素增敏剂,与二甲双胍有不同的作用通路和作用机制。它通过调节多种胰岛素相关基因转录,包括控制糖代谢和脂质代谢,从而改善机体代谢情况,抑制外周细胞的IR,从而达到降糖作用
在中医学上IR归属于“脾瘅”、“消渴”、“消瘅”范畴,病因涉及脾虚痰湿、肾虚与血瘀,治法为补肾健脾化痰、补肾疏肝化瘀
IR对育龄期女性的生育功能产生重要影响,在妊娠期存在生理性IR,但过度的IR可能会导致各种妊娠并发症,如复发性流产、妊娠期糖尿病、妊娠期高血压等,最终可能导致不良母儿结局。胰岛素增敏剂虽可改善机体代谢,但在妊娠期的使用存在争议,其对母儿的影响有待进一步研究。未来研究可聚焦于:开展大规模、多中心的临床研究,明确胰岛素增敏剂及中药成分在妊娠期使用的安全性和有效性,制定更为科学合理的用药指南;加强对有IR高危因素育龄期女性的早期筛查和干预策略研究,通过个性化综合治疗方案,有效降低妊娠期并发症的发病率,进一步改善妊娠结局,为保障母婴健康提供更有力的支持。
*通讯作者。