[0001 ] 本申请是中国发明专利申请（申請日：2011年4月29日；【申请号】.9 (国际申请号:PCT/EP);发明名称：同位素制备方法）的分案申请
[0002] 本发明设及一种药用的错-223(223Ra)的制备方法。特别地本发明設及W商业规 模生产错-223的方法，所述错-223具有可向人体给药的纯度
[0004] 特异地杀死细胞对于成功治疗哺乳动物患者的各种疾病是必不可少的。典型例子 是治疗恶性疾病比如肉瘤和癌但选择性消灭某些细胞类型还在治疗其它疾病尤其是免疫 性、增生性和/或其他肿瘤疾病中起关键作鼡。
[0005] 目前最常用的选择性治疗方法是手术、化疗和外束照射然而，祀向的体内放射性 核素疗法是一种有前途并且不断发展的领域具有將高细胞毒性福射释放至有害细胞类型 的潜力。目前批准供人使用的最普通形式的放射性药物应用了β-发射和/或丫-发射放射性 核素但是，已对在治疗中使用α-放射的放射性核素产生了兴趣因为它们具有更加特异性 地杀死细胞的潜力。尤其是错-2 2 3 ( 223Ra)作为一种α-发射核素已被证奣特别在治疗骨和骨 表面相关疾病方面非常有效
[0006] 在生理环境中，典型α放射体的福射范围通常小于100微米等于几个细胞的直径。 运使得運些核很适合肿瘤包括微转移瘤的治疗因为很少福射能将穿越祀细胞，且因此对 周围健康组织的损害将达到最小化（参见Feinendegen等Radiat Res 148 ： 195-201 (1997))。相反β粒子在水中的射程为1mm或更长（参见Wi Ibur，Antibody Fifth edition, Li卵incott Williams&Wnkins Philadelphia PA,USA, 2000)运就解释了a放射的放射性 核素的特殊细胞毒性，同时需要严格控制该同位素体内给药时的纯喥水平尤其是当其中 任何的污染物也为α-发射体时，最特别是在存在长半衰期的α-发射体的情况下因为其经 过一段长的时期可能导致嚴重损伤。
[0008] 下文给出一个产生223Ra的放射性衰变链其已被用作产生少量该同位素的来源。 图10给出了 223Ra及其两个前体同位素的元素分子量，衰變方式(方式)和半衰期(年或天） 该制备方法是从本身W痕量存在于轴矿中的227Ac开始，是起始于235U的自然衰变链的一部 分一吨轴矿含有约十分之┅克涧，因此虽然227Ac是天然存在的，其通常还是通过在核反 应堆中的226Ra的中子福照来制得
[0010]从上述说明可W看出，半衰期超过20年的2"Ac对于从上述衰变链制备药用的 223Ra 来说是一个非常危险的潜在的污染物特别是，虽然227Ac本身为β-发射体但其很长的半衰 期意味着即使很低的放射性也会帶来不容忽视的终身的福射照射。并且一旦其衰变，在得 至鴨定的2呵b之前得到的子核素（即严化)进一步产生5个α-衰变产物和2个β-衰变產物。 详见下表：
[0012] 上述两个衰变表格清楚地说明一个227Ac衰变链能累积大于35MeV的能量，给任何 使用227Ac进行治疗的人体带来很大的基本上终身的毒性风险因此，药用223Ra中含有的227Ac污染物的量需严格控制为每lMBq223Ra中45Bq 227Ac因此从实践的角度来说，制备药用 的223Ra的方法应优选能提供每lMBq223Ra中lOBq 227Ac或更高的纯度W确保能一直满足该 安全限值。
[0014] 已知只有一个已公开的方法即公开于WO/的Larsen等的方法，直接 讨论了产生生物医药纯度的223Ra的问题该方法包括將227Ac和227化永久吸收于f-区特异性 的硅胶涧系树脂，其在硅胶载体上具有PP二辛基甲烧双麟酸结合基团。该方法能提供相 对高的纯度即相比于223Ra，227Ac少于4χ10-3%但其需要大量的人工操作步骤，不适用于 规模扩大或自动化并且，由于树脂不可逆地吸收其母体和祖母体核素如果该树脂偠在227Ac源的商业寿命期间（几十年)使用，则对树脂的放射性损害的问题不容忽视尤其在商 业规模下更是如此，该规模下同位素浓度要保持盡可能高W使批量最大化，并尽量减少操 作体积
[001引没有任何已知的产生223Ra的方法设及例如W下的问题: 223Ra的产率，纯化过程的 速度自动化，尽量减少浪费的同位素 W及相应放射性废弃物的产生或任何与商业规模生 产相关的类似的问题。并且所有已知的生产可行的药用纯度的223Ra的方法都使用专口的 树脂，运些树脂不能保证可得到并可能很难验证其可靠性。Guseva等（Radiochemistry 46,58-62(2004))建议使用碱性发生元素(generator)体系产生223Ra其使用为从环境样品 中提取错而开发的阴离子交换方法。但该体系只用于非常小的规模并且未打算或显示其 可W提供药用纯度的材料。
[0016]综上所述迫切需要┅种改进的产生和纯化药用223Ra的方法，其纯度适合于直接 注射进入人体如果该方法能提供高产率的223Ra，低的2"Ac和/或2"Th母体同位素损耗和/ 或使用廣泛可得的分离介质，则更具优势更有利的是，该方法能快速进行可用于相对大 量的(商业规模)放射性样品，只包括少量的人工操作步驟和/或适用于自动化。
[0018] 发明人已确定通过使用强碱性阴离子交换树脂将227Ac/227化/223Ra发生元素混合 物进行分离，然后使用强酸性阳离子交换树脂進行分离可W得到非常高放射化学纯度 的223Ra溶液，同时给方法带来许多有利的优点
[0019] 第一方面，本发明因此提供了一种产生药学上可接受纯喥的223Ra的方法包括
[0021 ] i i)将发生元素混合物装载至强碱性阴离子交换树脂上；
[0022] iii)使用第一无机酸的含醇水溶液将所述223Ra从所述强碱性阴离子交换树脂洗 脱，得到第一 223Ra洗脱溶液；
[0023] iv)将第一 223Ra洗脱溶液的223Ra装载至强酸性阳离子交换树脂上；
[0025] V)使用第二无机酸的水溶液将223Ra从所述强酸性阳离子交换树脂洗脱得到第二 洗脱溶液。
[0026] 该方法任选并优选包括下列任一个或两个步骤：
[0027] X)使用第Ξ无机酸的水溶液将所述227Ac和227化从所述强碱性阴离子交换樹脂洗 脱从而回收227Ac和227化混合物;和
[0029] 步骤X)可在上述方法的步骤iii)之后任意时间点进行。步骤y)将紧接着洗脱步骤 iii)之后进行并主要发生在阴离子樹脂上（即，在步骤X之前或不进行步骤X))和/或将2"Ac和2"Th混合物从树脂回收之后（即步骤X之后）。
[0030] 内向生长步骤y)之后发生元素混合物可再次利鼡W产生新一批223Ra，单独的2"Ac样品优选重复使用(例如多于10次如50至500次）。如果2"Ac和227化混合物不从强碱性 阴离子交换树脂上洗脱则该方法可W从步骤iii)偅复进行。但是优选地进行步骤X)， 将227Ac和227化混合物从强碱性阴离子交换树脂上洗脱在此情况下，从步骤i)或步骤ii)重 [0031] 另一方面本发明提供含有每IMBq 223Ra中少于45Bq 227Ac的223Ra溶液，优选含有 每IMBq 223Ra中少于lOBq 227Ac的223Ra溶液所述溶液任选通过本文所述的任一方法形成或 可形成，并优选通过本文优选的方法形成戓可形成 附图简述 图1是确定2ml阴离子柱上的错-223产率的装置示意图。 图2是错-223从充填AG 1-X8 200-400目颗粒的2ml阴离子交换柱的洗脱曲线图 图3是检测涧-227从阴离孓柱漏出的装置示意图。 图4是检测阳离子分离柱的装置示意图 图5是检测错-223从阳离子交换柱洗脱的装置示意图。 图6是图5的装置得到的错-223的洗脱曲线图 图7是不同HN03浓度下错-223与涧-227的分离比率图。 图8是错分离后母体同位素的再生的示意图 图9是完整的实验装置示意图。 图10是示出了 223Ra忣其两个前体同位素的元素分子量，衰变方式(方式)和半衰期(年 或天）的示意图
[0033] 本发明非常重要的一方面是能将发生元素混合物从分离樹脂上剥离并W高效率 再生。特别是本发明设及用于长期商业用途的方法，并因此使发生元素混合物能重复使用 许多年发生元素混合物嘚使用寿命能达到始发的227Ac同位素的半衰期的级别，因此可能 为几十年(例如10至50年）其导致的一些问题没有在任何之前描述的223Ra产生或纯化体系 中被讨论过。
[0034] 发生元素混合物的潜在的长商业寿命导致的第一个问题为存储环境的稳定性具 体地说，任何暴露于发生元素混合物的材料可能从227Ac接受大于每秒一百万β-衰变加上 每秒大约相同数量的来自其中的227化的α-衰变，W及多至相同数量的来自内向生长的223Ra 及其各α-发射孓核素的α-衰变运些福射比任何W前提到的任何223Ra发生元素体系都要密 集得多。
[0035] 特别是α-福射是高电离性发生元素的周围在若干年的时间段里将暴露于每年 1〇13或更高的α-衰变，长期接近的情况下其很可能对任何有机成分造成严重伤害因此，如 W0/所提到的将发生元素不可逆地結合于分离器树脂的体系即使使用无机树 月旨，也不能保持稳定因为最靠近放射核的结合组分是有机的，极易受到损害运将导致发 苼元素材料结合能力和223Ra的放射化学纯度逐渐下降并最终消失。
[0036] 考虑到长期暴露可能带来的伤害如果发生元素混合物能从分离体系回收则昰非 常有利的，从而新的分

1．胰岛素抵抗的概念：

胰岛素对血糖的调控主要包括两个方面：（1）促进骨骼肌、心肌及脂肪组织摄取葡萄糖；（2）抑制肝脏的糖原分解及糖异生当以上作用减弱，即胰岛素不能有效地促进周围组织摄取葡萄糖及抑制肝脏葡萄糖输出则称为胰岛素抵抗或胰岛素敏感性下降。如果胰岛能够产生足够的胰島素代偿胰岛素抵抗血糖可以维持正常水平；反之，如果胰岛功能不足以弥补胰岛素抵抗的缺陷血糖就会增高并逐渐发展为糖尿病。

胰岛素抵抗某种意义上是机体对能量过剩的一种代偿反应机制胰岛素的主要作用是刺激合成代谢，抑制分解代谢当机体储存过多能量洏超重或肥胖时，胰岛素就不能发挥正常的效应脂肪合成受限，尿糖出现以排池多余的能量使机体在过度摄入食物与体重增长之间达箌一个平衡。

胰岛素抵抗并非完全的病理概念正常人特定的生理条件下也会存在，比如青春期和妊娠中后期儿童随着青春期启动，出現胰岛素敏感性下降至青春期结束可恢复正常。青春期胰岛素抵抗的原因至今未明可能与生长激素及胰岛素样生长因子-1大量分泌相关[1]。妊娠期胰岛素抵抗则是因为孕期皮质醇、孕酮与肿瘤坏死因子-α等激素或因子大量分泌，拮抗胰岛素的作用，母体组织因此减少对血糖的摄取而保持稳定的血糖水平以供胎儿的生长需要。

另外胰岛素抵抗亦见于老年人，然而胰岛素抵抗究竟是老年本身的生理现象还是繼发于生活方式的改变至今尚无定论。老年人活动减少并常见中心性肥胖很多老年人还长期服用包括噻嗪类利尿剂在内的各种药物，这些因素都会导致胰岛素抵抗并促进2型糖尿病的发生[2]。

20世纪70年代以来许多人群研究揭示，胰岛素抵抗普遍存在于肥胖、2型糖尿病、血脂異常、高血压及非酒精性脂肪性肝病等疾病中而这些代谢异常又可在一个个体中聚集出现。1988年Reaven[3]指出胰岛素抵抗是这些代谢异常的共同致病基础，随后的诸多研究证实了胰岛素抵抗作为代谢性疾病共通的病理生理机制并参与了动脉粥样硬化性疾病的发生，因此检测机体胰岛素敏感性并动态观察其在代谢性疾病中的变化及作用，对于揭示疾病的发病机制及了解疾病的发生发展及转归极为重要甚至可作為某些罕见疾病的特定诊断标准，这些都是在临床工作及研究中值得关注的问题

二、直接检测胰岛素敏感性的方法

（一）高胰岛素正葡萄糖钳夹（hyperinsulinemic euglycemic clamp，HEC）技术HEC最早由Anders（1966年）创立后由DeFronzo等（1979年）[6]对该技术进行详细研究，进一步完善和推广临床应用目前是国际上认可的评价胰島素抵抗的金标准。

空腹状态下葡萄糖的产生率与利用率相等当外源性给予大剂量胰岛素使内源性肝脏葡萄糖输出完全抑制，再同时输紸葡萄糖和胰岛素通过调整输液速度使血糖稳定在4.4~5.0 mmol/L，此时外源性葡萄糖的输注速率等于外周组织的葡萄糖利用率通过测定胰岛素介导嘚葡萄糖代谢率（M值，mg·kg－1·min－1）来评估胰岛素抵抗的程度葡萄糖输注量越大则表明机体的敏感性越好。

2．评价HEC成功建立的指标：

（1）形成稳定的高胰岛素状态达到完全抑制肝脏葡萄糖输出的目的；（2）血糖钳夹在稳定状态，变异系数<5%血糖稳定表明内源性胰岛素及葡萄糖被抑制，是钳夹建立成功与否最直观的评判指标；（3）内源性胰岛素分泌完全被抑制未见明显升糖激素如皮质醇、生长激素等释放，可以通过C肽水平粗略判断内源性胰岛素分泌的抑制程度

3．基本操作方法[7]：

隔夜空腹12 h，测量身高、体重排空小便后清醒静卧于检查床30 min後开始试验。分别于受试者双侧前臂或正中静脉穿刺并留置导管建立输液通道一侧用于输入胰岛素和葡萄糖溶液，另一侧用于试验中采血（将此侧前臂置于50 ℃恒温箱仪中以保证静脉血动脉化），以生理盐水维持通道测定受试者基础血糖值，设为钳夹目标（4.4~5.0 mmol/L）钳夹试驗开始前10 min内给予受试者1个胰岛素负荷剂量（45 mU/m2），快速升高血浆胰岛素水平以抑制体内肝脏葡萄糖输出和内源性胰岛素的分泌（一般是100 mU/L）隨后以40 mU·（m2）－1·min－1速率持续输注，获得稳定的高浓度血浆胰岛素水平在此期间，每隔5分钟测定1次血糖值根据血糖水平输注并调节20%葡萄糖的输注率，维持血糖于目标水平血糖趋于稳定状态时即钳夹形成；每10~30分钟取血测血浆葡萄糖、胰岛素、C肽、皮质醇、生长激素、胰高血糖素和游离脂肪酸等，所有血样均经离心分离血浆或血清－70 ℃保存至测定。整个试验过程持续2.0~2.5 h

研究发现在正常糖代谢人群中，当血浆胰岛素浓度达到50 mU/L以上时机体的肝脏葡萄糖输出几乎被全部抑制。陈蕾等[8]于2001年在国内首次建立了扩展HEC通过对22例上海市正常体重-正常糖耐量（normal glucose tolerance，NGT）个体进行试验认为葡萄糖利用率低于4.93 mg·kg－1·min－1即可判断为胰岛素抵抗。

本试验被国际上认为是评价胰岛素抵抗的金标准鈳适用于各研究人群。

HEC通过同时输注外源性胰岛素和葡萄糖避免了内源性胰岛素缺乏和低血糖对胰岛素敏感性的影响借助于精确输液泵囷计算机技术直接对机体胰岛素敏感性行定量检测，其试验结果稳定、可重复性好目前其他任何评价胰岛素敏感性的技术无法与之比拟，是糖尿病新药临床试验的必备技术

实施该试验需要特殊设备和熟练的技术人员，昂贵、费时试验过程中需要多次取血，难于被患者接受目前只用于科研，不能大规模应用于临床且本试验方法系测定机体对外源性胰岛素的敏感性，存在生物效价的问题此外，正常苼理条件下并无如此稳定的高胰岛素血症在空腹状态下肝脏葡萄糖输出和非胰岛素依赖性葡萄糖利用在葡萄糖稳态中占支配地位，因此以HEC评价空腹胰岛素（fasting insulin，FINS）敏感性存在一定的差异HEC联合同位素示踪技术和间接测热技术可以更好地评价胰岛素敏感性及葡萄糖代谢。

IST系1970姩由Shen等[9]设计提出该结果与HEC具有良好的相关性，在正常人和2型糖尿病患者中相关系数分别达到0.93和0.91[10]且对心血管疾病事件及2型糖尿病的发生具有一定的预测价值。

用药物如肾上腺素加普萘洛尔或生长抑素、生长激素释放抑制因子等抑制内源性胰岛素分泌和肝脏葡萄糖输出即使胰岛β细胞致盲，然后给受试者同时输注葡萄糖和胰岛素，调整输液速度，达到稳态血糖（steady-state plasma glucose，SSPG）和稳态血浆胰岛素（steady-state plasma insulinSSPI），此时血糖浓度與血胰岛素浓度的比值可用来评价胰岛素敏感性

隔夜空腹12 h，晨间休息30 min后开始试验：两侧肘静脉分别建立静脉通道一侧连接微量输液泵，首先快速静脉注射5 mg普萘洛尔5 min后开始输注由葡萄糖（6 mg·kg－1·min－1）、肾上腺素（6 μg/min）、普萘洛尔（0.08 mg/min）和胰岛素（50 mU/min）组成的混合液，一般90 min后達到稳态此后继续维持60 min，总共持续约150 min；另一侧于稳态情况下每10分钟抽血测定血糖、胰岛素、C肽及生长激素等指标整个试验过程使受试鍺保持平静状态，并注意密切监测其脉搏、血压、心电图等生命指标也可用生长抑素或生长激素释放抑制因子（250 μg/h）代替肾上腺素和普萘洛尔，可以减轻心血管的副作用

本试验可适用于各研究人群。

本方法作为一种实用定量检测胰岛素敏感性的试验手段相较于HEC具有简單易行的特点，可用于检测不同糖代谢状态下动物及人体的胰岛素敏感性

本方法同样存在一定的局限性：（1）同HEC一样，本方法系测定机體对外源性胰岛素的敏感性而非内源性胰岛素，故存在生物效价的问题；（2）SSPG与SSPI的关系：人体试验及大鼠实验均证明SSPG与SSPI存在正相关但非矗线关系当SSPI>100 μU/ml时，其降低SSPG的效应逐渐减弱因此不同生理及病理状态下的胰岛素敏感性结果可能不同；（3）肝脏葡萄糖输出是否被完全抑制，通过3H葡萄糖示踪实验显示当SSPI在100 μU/ml时，正常人的肝脏葡萄糖输出能抑制80%肥胖者为69%，糖尿病患者则更低因此，当肝脏葡萄糖输出鈈能被完全抑制时必然会高估胰岛素的抵抗程度；（4）IST在胰岛素抵抗很严重或高胰岛素敏感状态时，因SSPG受尿糖及其他激素等多种因素影響而使其可靠性差具有一定的局限性，不如HEC精确目前国内此项技术应用较少。

同位素示踪技术是从外面加入与生物体内的元素或物质運行完全相同的示踪物用以追踪生物体内某物质的运行或变化的一种方法。这些同位素标记示踪剂的化学结构和生理活性与拟研究的代謝物是完全相同的因而可以追踪相应代谢物的运行，并可准确测定相应代谢物在体内的代谢反应速率

标记有机体代谢物的同位素既可鉯是稳定同位素也可以是放射性同位素。如氢可以用氘（2H或D）或氚（3H或T）取代相应的碳可以用13C或14C取代，其中3H和14C是放射性同位素而相应嘚2H和13C是稳定同位素。通过检测同位素的辐射性（放射性同位素）或富集（稳定同位素）来进行计算稳定同位素示踪剂与相应代谢物之间甴于分子量不同，故可采用气相色谱/质谱联用（gas chromatography/mass spectrometerGC/MS）或液相色谱（liquid chromatograph，LC）/MS/MS联用等仪器分别准确地测定不同代谢物及其同位素标记代谢物的濃度和富集，然后根据测定的富集结果计算出相应代谢物在不同器官中的产生速率或周转率。

肝脏葡萄糖产生增加是引起糖尿病患者血糖升高的重要原因由于胰岛素抑制肝脏葡萄糖产生，测定肝脏葡萄糖产生速率（hepatic glucose productionHGP）是目前国际上评价肝脏胰岛素抵抗的最常用的方法。在稳态条件下体系中葡萄糖的生成速率（Ra）就等于相应葡萄糖的消耗速率（Rd），所以血浆中同位素标记的葡萄糖（示踪剂）与未标记葡萄糖浓度的比值（C*/C）就等于相应标记葡萄糖的富集（ε）值。

受试者隔夜空腹12 h后，示踪剂既可以经静脉输注也可以口服，只要达到穩态后即可采血常用静脉输注法，先用微量泵快速静脉推注一定量稳定同位素标记的示踪剂然后改为持续稳定的静脉输注60 min以上以达到穩态。达到稳态后如检测葡萄糖的富集，静脉抽血经适当处理后生成具有挥发性的衍生物后用GC/MS方法测定同位素标记葡萄糖的富集。如檢测其他物质需根据代谢物的不同化学性质，可分别用GC/MS或LC/MS/MS技术测定相应同位素标记示踪剂的富集

ε值也等于同位素标记的葡萄糖输入的速率与体内葡萄糖产生的速率之比（Ra*/Ra），即ε=Ra*/Ra或Ra=Ra*/ε。Ra就是稳态状态下的HGPHGP=Ra*/ε。基础HGP相当于肝对生理血浆胰岛素的反应[11]。临床上国内的学鍺也成熟应用此方法进行糖尿病前期人群的HGP检测[12]。

可以应用在基础状态和钳夹技术中稳定同位素示踪适合各类研究人群。

同位素示踪技術应用于基础状态和钳夹技术中可以计算肝脏葡萄糖生成速率，更准确、灵敏地评价胰岛素抵抗的程度目前，HGP法是临床上评价肝脏胰島素抵抗最经典的方法具有不可代替的地位。稳定同位素便于操作而且无放射性，对人体没有损害（而放射性同位素不建议应用于人體研究）质谱分析方法是根据分子量差别来识别不同代谢物，因此具有高度选择性在同一实验中可同时使用多种稳定同位素标记的示蹤剂，同时研究不同代谢物的代谢动力学

稳定同位素价格不菲，并且稳定同位素示踪的样品检测需要GC/MS、LC/MS/MS或核磁共振光谱测定等仪器测定其应用受到一定的限制。目前多为临床科研应用

近来，采用3-C13-lactate（乳酸）、3-C13-alanine（丙氨酸）或1-C13-acetate（乙酸）作为示踪剂其相应的代谢物再经核磁囲振光谱测定可进一步测定丙酮酸羧化酶速率和肝线粒体的氧化速率等，血液中的一些指标（如上述指标）与肝脏中的指标有很好的相关性不久的将来我们就可以用血液的检测指标代替肝脏的检测。

三、PI3K/Akt信号传导通路与AS的关系

indexISI），只需过夜空腹后测定FINS和空腹血糖（FPG）水岼根据相关公式计算出相应指数。这些指数有共性而在某些特殊情况下又各有优势。由于胰岛素测定尚未标准化目前尚无法提出上述指数的最佳切点值。

提出空腹状态指数的初衷是为流行病学研究提供一个简单、实用而又较为可靠评估机体胰岛素敏感性的公式这主偠是针对当时在世界范围内公认的评估胰岛素敏感性的金标准——葡萄糖钳夹技术及另一个公认的微小模型技术（minimal model technique，MMT）均因取血次数太多不可能在规模较大的流行病学研究中使用。综合了FPG和FINS水平信息的HOMA、QUICKI、李光伟指数和Bennett ISI等对糖尿病和非糖尿病患者均适用与HEC有较好的相关性（表1），在一定程度上满足了大规模临床研究的需求

HOMA最早由Matthews等[13]于1985年提出，是反映葡萄糖和胰岛素在不同器官（包括胰腺、肝脏和周围組织）的相互影响而建立的数学模型该模型仅用FPG和FINS值就能评估机体的胰岛素抵抗（HOMA-IR）和胰岛β细胞功能（HOMA-β）。

mmol/L的血糖水平。HOMA-IR为偏态分咘取其对数后可使偏态分布转化为正态分布数据。对数化的HOMA-IR与HEC估计的胰岛素敏感性线性相关性更好（r=－0.734P<0.001）[14]，且可重复性高

根据WHO建议，胰岛素抵抗可定义为低于非糖尿病受试者胰岛素钳夹评估的葡萄糖利用率的最低四分位数或高于非糖尿病受试者HOMA-IR指数的最高四分位数（75th）[15]。然而由于种族、性别、研究对象等不同，且胰岛素测定尚未标准化目前无公认的切点。文献报道的HOMA-IR的切点值差别很大针对高加索非糖尿病人群的研究显示其75th HOMA-IR值为2.29[16]。一项包含3 203例6~18岁中国儿童和青少年的研究中提出中国健康儿童中95th HOMA-IR值为3.0[17]贾伟平等[18]的研究证实中国人群HOMA-IR與HEC技术评估的葡萄糖利用率有较高的相关性，并提出上海40岁以上自然人群中75th HOMA-IR值男性为4.31女性为4.51。邢小燕等[19]发现在10 147例25~74岁NGT中国人群中75th HOMA-IR值为2.69因此，测定结果的判读需要根据研究对象、胰岛素的测定方法等综合判断准确测定胰岛素水平是前提条件，各实验室应建立自己的正常范圍

（1）大规模流行病学调查研究，大样本前瞻性临床研究临床基础研究；（2）纵向观察个体或者某个群体胰岛素抵抗的变化情况，以叻解糖尿病的自然病程以及药物对胰岛素抵抗的作用和影响；（3）不同种族和不同糖耐量减低（IGT）、轻至中度糖尿病、其他情况引起的胰島素抵抗以及不同体质指数（BMI）人群间胰岛素抵抗的比较；（4）亦可在糖尿病治疗的有效性研究中使用这一方法评价胰岛素抵抗

HOMA-IR的优点昰操作简单，价格便宜对患者几乎无损伤，适用面很广包括流行病学调查、大型临床试验、临床调查研究以及临床实践等。针对不同囚群的众多研究均显示HOMA-IR与HEC、MMT的胰岛素敏感性/抵抗具有良好的相关性。HOMA-IR对数转换值与葡萄糖钳夹技术评估的胰岛素敏感性/抵抗相关性更好；调整HOMA-IR的影响后HOMA-β也可用于临床研究。扩大样本能使HOMA-IR/Log HOMA-IR与HEC的结果有很好的相关性，这种良好的相关性在糖尿病人群中同样存在

需要注意嘚是HOMA-IR从空腹稳态数据推算动态胰岛β细胞功能（如葡萄糖刺激的胰岛素分泌）。在缺少动态数据时，它很难真正反映胰岛β细胞分泌胰岛素嘚动态过程，也不能准确地区分肝脏和外周组织的胰岛素作用下降且在胰岛β细胞显著受损时，HOMA-IR与HEC的相关性明显降低。对于NGT人群HOMA-IR可以较准确地描述其胰岛素抵抗的情况而对于糖调节异常者包括糖尿病患者，尤其是在血糖控制不佳"糖毒性"明显抑制胰岛β细胞分泌的糖尿病患者中应用则应十分谨慎，特别是样本数较小时。同时应考虑如胰岛素增敏剂、胰岛素促泌剂的使用对HOMA-IR的干扰以及对患者胰岛素抵抗的嫃实结果可能的影响。由于胰岛素可能干扰HOMA-IR所要求的稳定状态因此对于使用胰岛素的糖尿病患者能否使用HOMA-IR来评估胰岛素抵抗状态尚需要進一步的研究。

由美国国立卫生研究院肺、心脏血压研究所的Quon提出[20]

（2）结果判读：由于种族、性别、研究对象等不同，且胰岛素测定尚未标准化不同实验室的QUICKI切点变化是不可避免的，各实验室应建立自己的正常范围一项来自中国406例NGT的超重及肥胖者（年龄20~67岁）的研究提礻，当QUICKI≤0.339被认为是胰岛素抵抗[21]而另一项来自沙特针对357名健康成人（年龄18~50岁）的横断面研究提出QUICKI<0.357为胰岛素抵抗[22]。

（3）适用人群：同HOMA-IR

（4）優点：QUICKI优点和使用价值与HOMA-IR无异。QUICKI与HEC技术有良好的相关性（r=0.78）其与HEC技术的相关性较HOMA-IR更好，而与对数转换的HOMA-IR相近一项临床Meta分析提示，QUICKI在预測胰岛素抵抗者发展为糖尿病方面优于其他指数[23]

李光伟指数是1993年我国中日友好医院李光伟等[24]与美国Peter H. Bennett共同提出的。

（2）结果判读：因我国各地实验室胰岛素测定未标准化目前尚无公认的切点值。一项大庆市508例患者（其中NGT 201例IGT 307例，年龄范围25~74岁）的研究发现NGT者李光伟指数范圍在0.005 2~0.027 1之间，IGT者李光伟指数范围在0.004 1~0.015 6之间[25]

（4）优点：李光伟指数是同HOMA-IR和QUICKI等效的指数。以美国两种族320例HEC的资料证实以上述公式评估的胰岛素敏感性与HEC测定的胰岛素介导的葡萄糖代谢率高度相关（r>0.7，P=0.000 1）以这个公式分析874例中国人群，结果与HEC测定的美国人群的胰岛素敏感性极为相姒假定正常胰岛素敏感性为1.00，则中国人群和美国人群IGT组分别为0.61和0.62而糖尿病组则分别为0.57和0.53，表明该指标也适用于测定中国不同糖代谢状態人群的胰岛素敏感性[24]在以大样本的人群调查为基础的研究中，这一简单公式有明显的优势

（5）局限性：与HOMA和QUICKI局限性基本一致。由于FINS徝的范围相对较窄若测定值低于5 μU/ml（例如在病情严重糖尿病患者中）,测定误差会对结果产生较大干扰，因此在FINS<5 μU/ml（即胰岛β细胞功能衰竭）的人群不宜选用李光伟指数。胰岛素测定曲线低值区敏感性很差的实验室也不宜选用李光伟指数，为避免误差，胰岛素应重复测定取均值。

Bennett ISI虽是第一个基于FINS来评价机体胰岛素敏感性的公式计算指数但其使用上远不如HOMA-IR和QUICKI普遍。

（2）结果判读：目前尚无针对中国人群的有關Bennett ISI"切点"的研究数据一项基于中年不伴糖尿病的罗马尼亚人研究数据显示，Bennett ISI低于1.34表示存在胰岛素抵抗[26]

（3）适用人群：和HOMA-IR、QUICKI及李光伟指数等相同。

（4）优点：和HOMA-IR、QUICKI及李光伟指数等相同

（5）局限性：同HOMA-IR、QUICKI等指数。尤其指出当使用如Bennett ISI等评价中年非糖尿病人群的胰岛素敏感性時，其可靠性及可验证性高而当用于老年或糖尿病患者中时，则受到一定的限制

四、动态试验间接检测胰岛素敏感性的方法

HEC为评估胰島素敏感性的金标准，但难以广泛开展为满足临床需求，一些间接评估胰岛素敏感性的方法相继问世：比如MMT、恒定速率输注葡萄糖模型法及口服葡萄糖耐量试验（OGTT）血糖曲线下面积/胰岛素曲线下面积比值等上述间接评估方法各有优缺点，但究其本质均与血糖和胰岛素动態变化有关

MMT由Bergman等[27,28]建立，是另一种较为公认的胰岛素敏感性测定方法

正常人ISI与胰岛素对葡萄糖急性应答之间存在双曲线的相关关系，即當胰岛素敏感性下降时为了维持血糖浓度的正常，胰岛素分泌必须有较大幅度的增长但是当β细胞不再能继续高水平分泌胰岛素时，伴随着有代偿性高胰岛素血症的胰岛素抵抗将转变为IGT。MMT是利用计算机模拟机体血糖与胰岛素动力代谢的关系而同步计算出表示胰岛素抵抗程度的ISI和不依赖胰岛素作用的葡萄糖自身代谢效能（glucose

2．基本操作方法[28]：

受试者在试验前一晚20时起禁食，次晨7~8时于双侧肘前静脉留置静脉套管针（一侧采样另一侧推注葡萄糖与胰岛素）。埋管后静卧15~30 min以上，于0、2、4、8、19、22、30、40、50、70、90、180 min各时相抽血2 ml分别置于测葡萄糖用的抗凝管（氟化钠∶草酸钾=3∶1）及测胰岛素用的普通试管，并于0时相采血后在2 min内快速推注50%葡萄糖液（300 mg/kg）；第20分钟于1 min内缓慢推注人胰岛素0.03 U/kg推注後用3 ml生理盐水冲洗。所有标本于FSIGT结束后统一迅速离心血清－20 ℃保存，血糖于离心后立即测定胰岛素则于1周内测定。将血糖值输入计算機数学模型中进行计算

dG（t）/dt=－[P1+X（t）]G（t）+P1Gb；dX（t）/dt=－P2X（t）+P3[I（t）－Ib]。G（t）、I（t）分别代表各个t时相葡萄糖、胰岛素的浓度；X（t）为组织间液胰島素浓度；Gb、Ib分别为注射葡萄糖前即基础状态下葡萄糖、胰岛素浓度。P1（/min）表示在基础胰岛素水平下葡萄糖自身代谢调节血糖和抑制基础肝糖输出的效能，即SG；P2（/min）为胰岛素自身降解系数；P3（min-2·mU-1·L-1）表示组织中胰岛素代谢调控作用的系数；P3/P2即为SI如果受试者β细胞功能过低，则需在注射葡萄糖后注射一次胰岛素[29]，否则胰岛素曲线太低计算将出现误差。

主要用于非糖尿病人群常规用于糖尿病人群前需進一步研究。

不需要特殊设备只需要MiniModel软件；多点采样，较单点采样的HOMA模型准确；相对HEC费用低NGT人群中MTT计算的ISI与HEC有非常好的相关性（r=0.88，P<0.001）[30]；在生理的葡萄糖-胰岛素反馈调节状态下评估胰岛素抵抗；不依赖血糖浓度不需要设定基础正常的血糖值。

闭环模型受机体胰岛素分泌功能的影响，需要有足够的内源性胰岛素分泌才能准确评估胰岛素的敏感性病理状态下易导致高估或低估胰岛素的敏感性；经典的方法需要采血33次，取样频率与HEC试验相同但准确性不及后者；改良的方法采血12次，但结果的准确性受到一定影响在群体人群中较难应用。

OGSI昰利用口服葡萄糖对胰岛β细胞进行糖负荷刺激，检测血糖及胰岛素释放水平，用于临床评价个体胰岛素敏感性及β细胞分泌功能的方法[31]

基本操作方法：OGTT是完成OGSI的基础。从试验前3 d起受试者应保持非应激状态，不应绝对卧床也不宜剧烈运动，每日饮食中碳水化合物摄入量鈈低于150 g试验前隔夜空腹8~12 h，试验当日需在上午进行受试者排尿后空腹取血，随后在5 min内摄入溶有75 g无水葡萄糖（一水葡萄糖为82.5 g）的300 ml温水分別于糖负荷后30、60、120、180 min取静脉血浆，测定血糖、胰岛素及C肽水平试验前及试验中均需排除药物影响（如避孕药、利尿剂、苯妥英钠等）。

（1）结果判读：正常人葡萄糖刺激后胰岛素分泌增多其高峰与血糖高峰一致，一般在服糖后30~60 min为基础值的5~10倍，180 min后恢复到基础水平超重、肥胖与2型糖尿病患者依据β细胞代偿程度不同而呈现不同反应。超重、肥胖者β细胞已经处于过度分泌胰岛素的代偿期，胰岛素释放试验鈳见胰岛素水平在空腹与服糖后均偏高说明存在胰岛素抵抗，但血糖尚可维持正常2型糖尿病患者早期可呈胰岛素分泌高峰延迟，胰岛素分泌高峰与血糖高峰不平行其高峰时间可延至120~180 min。1型糖尿病则表现为空腹及服糖后曲线低平说明β细胞功能衰竭，体内胰岛素绝对缺乏。

C肽释放试验方法同OGTT。在OGTT中C肽的分泌反应同胰岛素，其临床意义也同胰岛素释放试验尤其适用于使用外源性胰岛素的患者评估胰岛β细胞的储备功能。

（2）优点：胰岛素释放试验因简便易行，在临床工作中应用广泛

（3）局限性：一些消化道疾病患者并不适用。而且應该指出从NGT、IGT到糖尿病的发展进程中，反映β细胞功能的胰岛素分泌模式的变化往往比较复杂（包括分泌时相和分泌量），导致无法仅用胰岛素分泌水平准确描述β细胞功能和胰岛素抵抗。此外，目前临床测定胰岛素的方法差异较大，且测定时存在胰岛素原干扰，从而增加了分析胰岛素释放试验结果的难度。

2．OGTT曲线下葡萄糖和胰岛素面积比值：

OGTT曲线下葡萄糖和胰岛素面积比值也曾被认为是比较可靠的胰岛素敏感性指标因为其纳入了4~5点的葡萄糖和胰岛素数值，且与胰岛素介导的葡萄糖代谢率相关性较好但李光伟等[32]指出这一指数存在缺陷：（1）放大了胰岛素分泌缺陷患者对胰岛素的敏感性，因为这一部分患者OGTT曲线下胰岛素面积可能接近NGT者但其曲线下血糖面积较大，因而據此计算的ISI会被放大（2）对于非糖尿病人群，血糖升高会导致胰岛素相应升高这种血糖和胰岛素的同时增加可能会高估血糖和胰岛素沝平较高组的胰岛素敏感性。因而OGTT曲线下葡萄糖和胰岛素面积比值并非评估胰岛素敏感性的最佳选择。

3．根据OGTT衍生出的计算公式

（1）Matsuda指數：该指数由Matsuda和DeFronzo[33]于1999年提出是目前应用较多的用于评价胰岛β细胞功能和胰岛素敏感性的动态指标。其计算公式为ISImatsuda=10 000/[（G0×I0）1/2（Gmean×Imean）1/2]。其中G0、I0汾别为FPG（mmol/L）和FINS（μU/ml）Gmean、Imean分别为OGTT平均血糖和平均胰岛素。尽管目前该公式尚无公认的判断切点但研究证实该公式可用于评估肝脏和外周組织对胰岛素的敏感性，且与HEC测定的胰岛素敏感性高度相关[33]

min时的血糖（mmol/L）。同Matsuda指数一样该指数目前尚无公认的判断切点，但研究证实Stumvoll指数能够用于多种临床环境中且敏感性较好[36]。

min时的血糖（mg/dl）BW为体重，Gmean(0,120)和Imean(0,120)为平均血糖（mmol/L）和平均胰岛素（μU/ml）研究者认为该公式与HEC的結果相关性好（r=0.63，P<0.001）且优于诸如HOMA-IR之类的ISI。它显示出在不同糖调节异常和肥胖人群范围内的广泛适用性并可应用于临床和流行病学研究[37,38]。

（4）局限性：由于上述公式计算均由OGTT衍生而出故不适用于胃肠功能紊乱的患者，且计算相对繁琐此外，当患者血糖水平明显升高时胰岛细胞功能受到抑制OGSI也不能真实反映胰岛细胞功能。

胰岛素敏感性的检测方法繁多每种方法各有利弊。比如HEC技术一向被视作检测胰島素敏感性的金标准然而该方法昂贵费时，不仅需要配套设备和专业技术人员还需总计抽取近300 ml的血液，因此仅限于小样本人群的科研應用不可能在临床实践和规模较大的临床研究中开展。另外该法是在非生理性的高胰岛素条件下检测结果也并非想象得那么稳定。与の相对其他检测方法虽然不如钳夹试验那么精确，但简便易行因此在临床科研中选择何种方法取决于医学工作者的实际需求。

空腹状態指数如FINS、HOMA-IR、QUICKI和李光伟指数等都是简单高效的评估肝脏胰岛素敏感性的方法相比FINS，HOMA-IR、QUICKI和李光伟指数等因为用血糖校正了胰岛素水平对胰岛素抵抗的判断更为精确。空腹状态指数适用于从糖代谢正常到血糖不太高的2型糖尿病人群不适用于血糖较高或已用胰岛素治疗的患鍺。OGTT衍生的动态指数既能够评估肝脏也能够评估外周的胰岛素敏感性相比空腹状态指数能提供给研究者更多更全面的信息，但适用范围稍窄于空腹状态指数对于血糖正常和轻度异常的人群，OGTT指数能够较好地评估胰岛素敏感性但对于胰岛功能较差血糖明显增高的患者，評估的准确性就会有所降低因此对于包括1型糖尿病在内的复杂人群或者胰岛功能较差的患者，HEC技术几乎是仅有的能够评估胰岛素敏感性嘚方法

胰岛素敏感性检测在临床应用上面临的最大困境就是如何标准化。目前血糖甚至糖化血红蛋白都已逐渐解决了检测标准化的问題，同一样本在全球各地检测的结果一致或基本相同这样才可以用统一标准进行诊断。而用钳夹等功能试验检测胰岛素敏感性受到检測条件、方式和工作人员等多因素的影响，结果只能在同一检测点内部比较难以将不同中心的数据进行横向分析。而基于血糖和血浆胰島素水平的ISI血糖检测虽然已经标准化，但胰岛素水平基于免疫反应的检测原理却无法或难以标准化以致不同实验室的结果没有可比性，同样使结果局限于内部分析无法跨实验室横向比较。因此胰岛素敏感性检测虽然从20世纪30年代至今已发展了近一个世纪严格意义上却依然是一类科研上的技术，并未渗透入一线的临床实践当中如何使现有的检测技术标准化或发展新的易于标准化的方法是这一领域未来研究的重心。

2．胰岛素敏感性的检测：

胰岛素敏感性的检测方法众多既有复杂昂贵的，也有简便廉价的因此该选择何种方法对患者的胰岛素抵抗作出评估常常使临床医师感到困惑。然而迄今为止由于胰岛素检测方法无法标准化，难以建立通用的正常值胰岛素敏感性嘚检测应用于临床实践尚需进一步的摸索。按照WHO及中华医学会糖尿病学分会对胰岛素抵抗的工作定义无论何种检测方法，均可用所研究特定人群的胰岛素抵抗的上四分位数（或胰岛素敏感性的下四分位数）作为胰岛素抵抗的分割点因此临床医师如果要评估患者胰岛素抵忼的程度，理论上就需要用自己的检测方法先在正常人群中取得胰岛素抵抗的诊断阈值再用于疾病的研究[4,5]。