學習目的：
1. 了解美國糖尿病的差異情況
2. 理解平均血糖與血紅蛋白A1c（HbA1c）值之間的相關性
3. 了解美國與國際HbA1c標準化工作情況
4. 描述一些常用的臨床實驗室HbA1c檢測方法
5. 列舉HbA1c作為長期平均血糖濃度的評估手段時所存在的一些潛在干擾與問題
一名住在美國東南部的14歲非洲裔美國男孩在深夜被其父母送進急診科，主訴有長期口渴、偶爾嘔吐、疲乏以及尿頻等癥狀。而這些癥狀在最近幾個星期里變得越來越嚴重。接診該患者的急診科醫師要求進行高血糖以及糖尿病酮癥酸中毒的急診實驗室檢測（表1）。按照美國糖尿病協會（ADA）的指南標準，該男孩所患的是伴有急性代謝失調的高血糖所導致的糖尿病。最終該患者被診斷為Ⅰ型糖尿病，隨后被轉入醫院進行胰島素和營養控制治療。自此，對該患者要求其進行自我血糖監測，并且每三個月由內分泌科醫生進行隨訪，同時推薦進行HbA1c測試。
此后在第一次隨訪就診時，該患者向內分泌科醫生提供了其前三個月的自我監測的血糖值。另外，在隨訪前兩天，醫院實驗室為患者測試了HbA1c，結果也提供給了醫生。依據病人自我監測的血糖值（每天測試6-7次）計算顯示其過去三個月的平均血糖值為205mg/dL（11.5mmol/L）。然而，隨訪前兩天測試的HbA1c值卻顯示為6.5%，反映出患者前兩三個月的平均血糖值大約為153mg/dL（8.6mmol/L），這與病人自我監測的血糖值存在著較大的差異。
內分泌醫生后來采集了病人就診當天的樣品來確認其HbA1c值。檢測發現病人的HbA1c值和平均血糖值之間存在著差異，這種差異并非因血糖監測間隔期間的低血糖發作或者是夜間低血糖所致。這一現象提示了醫生去檢查是否有潛在的導致紅細胞（RBC）存活率降低的疾病存在，因為這類疾病的存在會引發HbA1c值減低的假象。一項特別針對該患者的Hb電泳測試顯示了有HbC變異存在，提示這一不正常的Hb與RBC壽命縮短有關。
本文目的在于回顧糖尿病與HbA1c之間的聯系，闡述作為平均血糖濃度的長期監控指標的HbA1c值測試的標準化工作，以及HbA1c的病理學和現行的臨床實驗室測試方法的不足之處。
糖尿病以及HbA1c的背景
現今在發達國家，糖尿病是第七大導致患者死亡的疾病。在美國，每年用于這一痛苦疾病的醫療保健支出高達1320億美元；預計到2020年，這一費用將上升到1920億美金（見圖1）。根據ADA的描述，糖尿病被定義為“一組新陳代謝疾病，其特征為由胰島素分泌缺乏或/和胰島素抵抗所引起的血糖增高。糖尿病的慢性高血糖癥會導致長期的損害、機能障礙、多種器官衰竭等，其中眼、腎、神經、心臟以及血管等器官尤為嚴重。”這一疾病所導致的血糖水平升高源于胰島素分泌缺乏（Ⅰ型）或由胰島素抵抗所引起的（Ⅱ型），或者兩者皆有。其結果是導致長期的醫學并發癥的出現，并進而增加了這一痛苦疾病所需的費用。
糖尿病病人如何不控制其血糖濃度就可能導致出現嚴重的醫學并發癥以及早產兒死亡。包括1983-1993年進行的糖尿病控制與并發癥試驗（DCCT）和1990年進行的最大規模針對糖尿病的英國糖尿病前瞻性研究（UKPDS）在內的臨床糖尿病研究都已證實，不論是Ⅰ型還是Ⅱ型糖尿病，其血糖控制水平都與晚期的視網膜、腎臟以及神經系統并發癥的發生有著高度的相關性。DCCT的研究進一步表明，如果Ⅰ型糖尿病患者將平均血糖濃度維持在一個接近正常的水平，那么其發生微血管并發癥的概率就會大大降低；而UKPDS的研究所得出的一個確切結論就是Ⅱ型糖尿病所出現的危及生命的并發癥也能通過例如采用降低平均血糖值等適當的治療措施來大大降低其發生率。
來自這些大規模前瞻性隨機臨床試驗的結果顯示強化以達到正常血糖水平（或者說至少盡可能地接近正常）為目標的治療可以降低糖尿病并發癥的發生頻率和嚴重性。重要的是，雖然有一些病人的數據與之相反，但是更多更充分的數據顯示HbA1c值的升高與糖尿病并發癥的發生有著直接關系。這是由DCCT與UKPDS針對平均血糖控制對個體血漿葡萄糖濃度的HbA1c測試進行分析后得出的結論。基于HbA1c與糖尿病并發癥之間的直接關系，最近有一些用于糖尿病管理的指南開始強調HbA1c監控的重要性。作為一種對長期平均血糖的評估指標，HbA1c的檢測可以幫助患者以及醫生確定治療目標，以降低糖尿病慢性并發癥的發生以及發展的概率。
DCCT的研究結果顯示了HbA1c值與平均血糖濃度之間的強相關性。比如當HbA1c值為7%時，平均血糖濃度大約為170mg/dL（8.3mmol/L）；而當HbA1c值為9%時，平均血糖濃度大約為240mg/dL（11.7mmol/L）。另外，DCCT以及UKPDS試驗使ADA針對成年糖尿病患者推薦了一項重要的治療目標，即使用DCCT同樣的方法（陽離子交換高效液相色譜）進行檢測時HbA1c應為接近正常血糖水平的<7%。這樣做不僅是為了強調作為DCCT和UKPDS試驗結果所使用的特定方法測試HbA1c值的巨大意義，也是因為意識到了當時臨床所使用的多種方法會帶來的巨大可變性。在所有臨床實驗室施行HbA1c測試的標準化將有助于糖尿病患者的治療和監控，這一努力結果在1996年催生了美國國家糖化血紅蛋白標準化項目（NGSP）。
美國HbA1c的標準化工作
1993年，DCCT試驗完成后，HbA1c測試的標準化就顯得日趨重要。因為通過研究證實，HbA1c檢測的標準化建立對于糖尿病患者治療的正面影響是顯而易見的。美國臨床化學協會（AACC）標準化委員會在1993年4月設立了一個國家糖化血紅蛋白標準化委員會，目前簡稱為NGSP。就在DCCT的結果公布之時，雖然臨床實驗室檢測HbA1c的方法五花八門，但卻沒有能作為標準測試的參考方法。這導致了不同實驗室報出的結果以及不同時間得出的結論都有著相當大的出入。
1993年，臨床實驗室HbA1c的檢測分析狀況相當混亂。由美國病理學家學會（CAP）在當年所作的精確調查顯示，不同的檢測方法中存在著巨大的偏差和不精確。舉例來說，1993年，一位病人在一家醫院測試的HbA1c值為9%，而在另一家醫院采用同一份樣品得出的結果卻達到了16%。而NGSP的制定就是為了使HbA1c測試標準化，讓每個獨立的臨床實驗室的分析結果能夠和諸如DCCT或UKPDS這種大型研究結果相一致，即HbA1c值與平均血糖濃度以及慢性糖尿病并發癥的發展有關聯。1996年，NGSP開始為達成這一目標著手HbA1c測試的標準化工作。
NGSP旗下的實驗室網絡當時采用了一系列的測試方法，每個方法的校準均采用DCCT用來量化HbA1c的陽離子交換HPLC作為中間參考方法。ADA建議所有開展HbA1c測定的實驗室參加CAP精確測定調查。為了有助于HbA1c標準化工作進一步的開展，從1996年開始CAP調查就使用擁有通過NGSP目標值的新鮮全血樣品進行測試。隨著1996年NGSP工作的開始，調查就顯示不論是方法間還是方法內，各實驗室之間的HbA1c值的可變性都有了穩定的進步。總之，NGSP認證的方法被證實更為穩定，與NGSP認定的目標值更為接近。依照CAP的調查結果，2007年已有99%的實驗室使用NGSP認證的方法報告HbA1c的結果，而在1995年這一比例為0%（圖3）。更多的信息可登陸www.ngsp.org，尋找NGSP認證過程以及NGSP認證方法和實驗室清單。
國際標準化工作
國際臨床化學聯合會（IFCC）在1995年啟動了一項全球性的HbA1c的標準化行動。當NGSP在美國推動HbA1c標準化工作的同時，IFCC則建立了一個工作組以推動達到一個統一的國際HbA1c標準化的目的，同時其也制定了明確的糖化血紅蛋白測試的參考方法提供給NGSP作為新的標準目標。為了確切測試血紅蛋白（HbA1c）β鏈N-端殘基的糖化，有兩套參考方法被付諸實施。這兩種方法首先都要將血液用鹽水進行洗滌，然后將紅細胞置于氯化鈉溶液中37℃以下孵育4個小時，最后再用水將紅細胞溶解。接下來要做的是將溶血后產物置于蛋白內切酶Glu-C中37℃孵育18個小時，使Hb裂解為多肽，最后用毛細管電泳或者電噴霧離子阱質譜法來測定Hbβ鏈N-端多肽的糖化與否。這些參考方法已在2001年獲IFCC批準。雖然這些方法非常精確，但卻是費時、技術難度高、步驟繁瑣以及費用昂貴，因此并不適合常規臨床實驗室使用。
IFCC已經取得了重要的進展。她不僅開發出了HbA1c測試參考程序、準備了高純度的HbA1c參考材料，同時也建立一個參考實驗室網絡，并與NGSP以及其他網絡組織進行了對比。然而IFCC與NGSP的測試方法采用新的IFCC校準標準后顯示IFCC的結果始終要低大約1.5%-2%。針對這一問題，對IFCC以及NGSP的相關性進行評估后制定了一個方程式來解決。這一方程式（詳見www.ngsp.org）能夠將IFCC的結果與DCCT以及UKPDS所得出的有著重要意義的臨床HbA1c結果聯系起來。雖然IFCC/NGSP之間的相關性非常好，但其絕對數并不相同，因而把這一校準標準引入臨床實驗室將有可能給病人和臨床醫生帶來巨大的混亂。所以在這一項目上，IFCC工作組的立場是避免混亂，同時建議使用IFCC/NGSP主方程式將NGSP單位%換算為參考標準中的單位mmol HbA1c/mol Hb后再進行報告。
事實上，在應該采用哪個數據來報告這個問題上一直存在著很大的爭議。ADA、歐洲糖尿病研究協會（EASD）、國際糖尿病聯合會（IDF）和一些其他國家的成員組織目前提供的是與DCCT/UKPDS數據直接相關的病人保健指南。其結果是在2004年成立了ADA/EASD/IDF的Alc測試工作小組以協調HbA1c的報告形式。2007年10月，IFCC以及ADA/EASD/IDF工作組發表了一項聯合聲明，一致同意HbA1c的測試結果應該做到全球標準化，這其中也包括參考系統以及結果報告形式。該工作組聲稱IFCC新的HbA1c的參考系統是唯一有效的達成測試標準化的手段，并建議HbA1c的測試結果采用全球通用的IFCC單位（mmol HbA1c/mol Hb）并且使用IFCC/NGSP主方程式NGSP單位（%）。此外，一項“平均血漿葡萄糖濃度”的研究正在進行中。如果這一研究達到了其特定的標準，那么一項從HbA1c結果中衍生的HbA1c平均血糖指標（ADAG）也將被作為HbA1c的解釋來報告。聯合聲明還聲稱所有臨床指南中的胰島素水平都應該使用IFCC單位以及轉化的NGSP單位來表達，ADAG值也一樣。