斯坦福医学院的研究人员领导的一项研究表明，个体对某些碳水化合物的血糖反应差异取决于其代谢健康状况，包括胰岛素抵抗或β细胞功能障碍等特定代谢条件。这些发现表明，血糖反应的变异性可能导致针对糖尿病前期和糖尿病的个性化预防和治疗策略。
“目前，美国糖尿病协会的饮食指南效果不佳，因为它们将所有人一概而论，”遗传学教授迈克尔·斯奈德（Michael Snyder）博士说。“这项研究表明，不仅糖尿病前期有亚型，而且你的亚型可能决定了你应该吃哪些食物，不应该吃哪些食物。”
斯奈德是该研究论文的资深作者，该论文发表在《自然医学》杂志上，题为《个体对碳水化合物的血糖反应及其潜在代谢生理学的变异》。内分泌学教授特蕾西·麦克劳克林（Tracey McLaughlin）博士与斯奈德共同领导了这项研究。联合第一作者包括遗传学博士后学者吴越（Yue Wu）、生物医学数据科学研究生本·埃勒特（Ben Ehlert）以及曾在斯坦福医学院担任博士后学者、现为谷歌研究科学家的艾哈迈德·梅特瓦利（Ahmed Metwally）博士。
作者引用的数据表明，美国三分之一的成年人患有糖尿病前期，其中70%的人最终会发展成2型糖尿病（T2D），这通过肾病、视力丧失、神经病变、心血管疾病（CVD）和癌症等并发症对公共健康构成重大负担。“餐后高血糖反应（PPGRs）是糖尿病前期和2型糖尿病的标志，并且是独立于空腹血糖（FBG）和HbA1c的2型糖尿病、心血管疾病和全因死亡率的风险因素，”他们解释道。“然而，我们对葡萄糖失调的理解，特别是关于PPGRs的理解仍然不完整。”
糖尿病的发生途径不止一种，目前主要基于高血糖水平进行诊断，即高血糖症。胰腺中的β细胞产生激素胰岛素，然后将其分布到全身各处的细胞中，帮助将血液中的葡萄糖转化为能量。当胰腺无法产生或释放足够的胰岛素时，就会发生β细胞功能障碍；当身体细胞对胰岛素的反应不完全时，就会发生胰岛素抵抗。β细胞功能障碍和胰岛素抵抗都可能导致定义糖尿病前期和2型糖尿病的高血糖水平。作者进一步指出，“由于量化代谢功能（如胰岛素抵抗、胰岛素分泌和肠促胰岛素效应）非常费力且成本高昂，因此尚未广泛采用，因此对基础代谢和生理如何影响PPGRs的理解存在很大差距。”
在这项报告的研究中，团队使用连续血糖监测测量了55名没有2型糖尿病史的参与者对七种不同标准碳水化合物餐的PPGRs。参与者除了接受多组学分析外，还进行了胰岛素抵抗和β细胞功能障碍的代谢测试。多组学分析包括甘油三酯水平、血浆中的代谢物、肝功能指标和肠道微生物组数据。“我们进行了黄金标准的代谢测试和多组学分析，以检查个体间PPGR差异的生理和分子基础，”研究团队解释道。55名参与者中有26人患有糖尿病前期。
在研究过程中，参与者佩戴了连续血糖监测仪（CGMs），并食用了送到他们家中的相同分量的不同碳水化合物。测试的七种食物包括茉莉香米、酪乳面包、土豆丝、意大利面、罐装黑豆、葡萄和一种混合浆果（包括黑莓、草莓和蓝莓）。参与者在禁食10至12小时后的早晨第一次进食。每个参与者每种食物吃两次，研究团队跟踪了他们在餐后三小时内的血糖反应。“我们假设个体的PPGRs与潜在的代谢生理（例如胰岛素抵抗和β细胞功能障碍）以及分子标记有关，”研究团队表示。
结果显示，许多参与者在食用米饭或葡萄后出现血糖峰值，无论其代谢健康状况如何。对含有最高抗性淀粉的食物——土豆和意大利面——的血糖反应则取决于参与者的代谢功能障碍。“淀粉类食物并不平等；在哪些食物会产生最高的血糖峰值方面，存在很大的个体差异，”吴越说。
胰岛素抵抗的参与者在食用意大利面后血糖峰值最高，而胰岛素抵抗或β细胞功能障碍的参与者在食用土豆后血糖峰值最高。多组学分析显示，土豆峰值参与者还具有高水平的甘油三酯、脂肪酸和其他通常在胰岛素抵抗人群中常见的代谢物。
对豆类的血糖峰值反应与组氨酸和酮代谢有关，这是一种身体主要使用脂肪作为能量的状态。食用面包后血糖峰值较高的参与者更有可能患有高血压。“总体而言，米饭是最能升高血糖的碳水化合物餐，但个体间存在显著差异，”作者进一步报道。“米饭峰值者更可能是亚洲人，而面包峰值者血压较高。”
胰岛素抵抗最严重且β细胞功能最低的参与者在食用土豆后血糖峰值最高。每个人在食用葡萄后都会出现一定程度的血糖峰值。“土豆峰值者胰岛素抵抗更严重，β细胞功能更低，而葡萄峰值者胰岛素敏感性更高，”研究团队进一步指出。比较食用土豆和葡萄后的血糖反应与胰岛素抵抗相关，表明这种比率在未来可以作为胰岛素抵抗的真实世界生物标志物。“这种生物标志物将非常有用，因为胰岛素抵抗可以通过生活方式和药物干预来降低高风险人群患糖尿病的风险，”麦克劳克林说。“目前，在临床中尚无简单的方法来诊断它。”
研究人员还检查了在碳水化合物之前摄入纤维、蛋白质或脂肪是否能降低血糖峰值。“我们还检查了在米饭餐前摄入纤维、蛋白质或脂肪（‘缓解剂’）是否会改变PPGRs，”他们解释道。在这一部分研究中，参与者在食用米饭前10分钟先食用豌豆纤维粉、煮熟的蛋白或奶油奶酪。
结果表明，在代谢健康的参与者中，食用纤维或蛋白质可降低血糖峰值，而食用脂肪可延迟峰值时间。但在胰岛素抵抗或β细胞功能障碍的参与者中，这些血糖反应的变化很少。“缓解剂在减少胰岛素抵抗参与者的PPGRs方面不如胰岛素敏感参与者有效，”研究人员表示。
尽管发现在胰岛素抵抗或β细胞功能障碍的参与者中，食用脂肪、蛋白质或纤维对血糖反应模式的影响很小，但麦克劳克林和斯奈德都认为这种缓解措施值得进一步研究。“即使还没有确定是在食用碳水化合物之前吃蛋白质、脂肪还是纤维最好，先吃碳水化合物仍然是一个好主意。先吃沙拉或汉堡，再吃薯条，”斯奈德建议。
“我们发现了PPGRs与血糖和多组学特征之间的关联，以及它们与特定代谢功能障碍表型（包括胰岛素抵抗和β细胞功能）的关系，从而更深入地理解了个体间PPGRs的差异，”作者总结道。注意到研究的局限性，他们得出结论：“总体而言，我们的结果代表了评估不同餐食和缓解剂对PPGRs的影响及其与代谢生理的相关性的初步步骤，尤其是在个体（无论是健康个体还是风险个体）越来越多地使用CGMs来通过调整饮食优化健康的情况下。”
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