再談糖化血紅蛋白 （HbA1c）

作者：上海市臨床檢驗中心副主任兼臨床生化室主任 居漪

隨著世界經濟的發展、生活方式的改變、生存環境的變化、社會的老齡化、醫療保健服務的進步，使得慢性非傳染性疾病（Noninfectious Chronic Disease，NCD）的發病率和患病率逐年上升，醫療費用的增加對個人、家庭和社會均帶來沉重負擔。

糖尿病的慢性高血糖症會造成患者的長期損害、機能障礙、多種器官衰竭。

因糖尿病而死亡已成為僅次於心血管疾病和癌症的第三大死亡原因。

目前，根據國際糖尿病聯盟（International Diabetes Federation，IDF）的報告，2013年全世界糖尿病患者有38200萬（占成人人口8.3%），其中未診斷患者有17500萬（占46%），有510萬患者死亡；糖尿病治療費用達5480億美金（占世界總醫療費用的11%）；預計到2035年全世界的糖尿病患者將達到59200萬（占成人人口11%）。

中國糖尿病協會（Chinese Diabetes Society，CDS）報告，2013年我國糖尿病患者數已達9840萬（20-79歲），其中未診斷患者有5323.8萬，有127.1萬患者死亡；平均每人用於治療糖尿病的醫療費用為333美金。

我國的患者人群位列世界三甲之首，印度次之（6510萬），美國第三（2440萬），糖尿病已然成為了世界性的公共衛生問題。

一、糖化血紅蛋白（HbA1c）與糖尿病

理想的診斷指標應兼顧實驗室檢測方法和生物體內的變化狀態。

對於糖尿病的診斷，實驗室傳統的手段採用空腹血糖（FPG）和口服糖耐量試驗（Oral Glucose Tolerance Test，OGTT）。

目前採用的是WHO 1999年推薦的糖尿病診斷標準，其採納了美國糖尿病協會（American Diabetes Association，ADA）1997年建議的診斷切點FPG≥7.0mmol/L、2小時血糖（2hPG）≥11.1mmol/L，但這些方法診斷糖尿病受較多因素影響，其一，血糖反應的是急性糖代謝水平，個體內和個體間的生物學變異均較高（見表1），導出的檢測允許總誤差較大，大的偏移必然會給臨床診斷帶來大的不確定性；其二，由於葡萄糖酵解的影響，實驗室檢測前誤差較大；其三，OGTT操作複雜，臨床實施比較困難，患者依從性較差。

糖尿病對患者的損害以及慢性併發症的出現是一個長期的連續過程，因此僅用個體一個檢測「點」的血糖水平進行診斷和管理糖尿病，不足以客觀地反映患者狀況，無法起到全面監控、減緩併發症的出現。

為此，業界專家積極找尋應對的方案，探索新的診斷方法和指標。

兩個堪稱里程碑式的糖尿病流行病調查：英國前瞻性糖尿病研究（UK Prospective Diabetes Study，UKPDS）和美國糖尿病控制和併發症試驗（Diabetes Control and Complications Trial Research，DCCT）分別從上世紀70年代和80年代起進行了近十年的研究，其中，均將最早由Rahbar發現於上世紀60年代的糖化血紅蛋白作為糖尿病控制的一個重要指標。

研究結論是一致的：通過治療，控制平均血糖水平，控制HbA1c可以有效地治療糖尿病，大大降低如視網膜疾病、腎病和神經病變等糖尿病併發症的發生率和嚴重性；任何糖尿病終點事件發生率都隨著HbA1c增加而增加。

HbA1c以其較傳統血糖檢測的優勢（見表2）、糖尿病診治中的重要作用在臨床上得到了越來越廣泛的應用。

至2010年，ADA頒布的《2010年糖尿病診療指南》和同期發布的《糖尿病診斷和分類》中均正式確定將HbA1c作為糖尿病診斷的一種方法，診斷切點為≥6.5%。

二、HbA1c實驗室檢測

1.HbA1c概述

人全血中的血紅蛋白由HbA（ααββ，95～97%）、HbA2（ααδδ，2.5～3%）、HbF（ααγγ，0.5～1%）組成。

HbA中約90%為非糖化血紅蛋白（HbA0），5～8%為糖化血紅蛋白（HbA1）。

HbA1由與果糖-1,6-二磷酸結合的HbA1a1（1.6%）、與葡萄糖-6-磷酸結合的HbA1a2（0.8%）、與其他碳水化合物結合的HbA1b和與葡萄糖結合的HbA1c（5%）4種成分組成。

對HbA1c與糖尿病關聯的研究已超過了30年。

目前，根據國際臨床化學與醫學實驗室聯盟（International Federation of Clinical Chemistry and Laboratory Medicine，IFCC）命名、特性和單位委員會（C－NPU）公布的定義HbA1c化學結構通常為具有一個特定六肽的血紅蛋白分子，是葡萄糖和血紅蛋白β鏈N－端纈氨酸（βN－1－去氧果糖基血紅蛋白）的一個穩定加合物。

在人體內，葡萄糖和血紅蛋白β鏈N末端纈氨酸氨基之間進行非酶促反應，先形成不穩定的希夫鹼（Schiff base），然後緩慢地重排，形成穩定、不可逆的氨基酮。

因為HbA1c與紅細胞的生存有關，其合成速率與平均120d生命周期的紅細胞糖化量成正比函數關係，臨床上它代表了最近2～3月平均血糖水平的控制。

由於糖化血紅蛋白（HbA1c）是非均一的物質，可與葡萄糖結合的位點有β-N-Val-1（IFCC定義的HbA1c化學結構）、α-Lys-16、β-Lys-66、β-Lys-17、α-N-Val-1、α-Lys-7和β-Lys-120，現有的各種檢測方法根據可捕捉的物質不同，其被測量（measurand）也不同，因此，對HbA1c分析物的定義極其依賴於檢測的方法原理。

目前，臨床實驗室常規使用的HbA1c檢測方法達30多種，方法分類見表3。

所有常規檢測方法的被分析物HbA1c都是自我定義的，而實際HbA1c值是不同的。

由於受各種干擾，如：紅細胞生存期的改變、變異血紅蛋白、黃疸和高脂血症、乙醯化血紅蛋白、氨基甲醯化血紅蛋白等因素均可造成HbA1c值出現假性升高或降低，所有檢測方法都存在非特異性，且影響到採用HbA1c值評估患者平均血糖濃度的準確性。

因此，HbA1c檢測的標準化和質量管理顯得尤為重要。

2.臨床決策與檢測性能

大部分臨床專家建議患者連續2次HbA1c檢測結果差異大於0.5%（或5mmol/mol），為臨床上有顯著性改變，需要進行治療方案的調整。

這主要考慮了ADA根據患者的視網膜病變患病率確定了HbA1c的診斷切點為6.5%，DCCT和UKPDS降低併發症風險的治療目標為≤7%，2005年IDF發布的糖尿病指南[14]中推薦當HbA1c>7.5%時考慮使用胰島素治療等臨床數據後，對實驗室的檢測性能提出的要求。

這個「臨床上有顯著性改變的值」被稱為參考變化值（Reference

Change Value，RCV），可以通過公式進行分析：Z×[2(CVA2＋CVw2)]½，其中CVA方法不精密度，CVw個體內生物變異，Z=1.96(P＜0.05)。

採用最新的研究CVw為0.8%（DCCT），通過計算得到：小於2.4%的CVA就是區分HbA1c 7.0%和6.5%所必要的分析性能。

換言之，實驗室使用了精密度小於2.4%的檢測方法（或產品），2次檢測結果的差異反映了患者健康狀況真正發生了改變，而不是因為選用的檢測方法不精密造成的誤差。

為了滿足臨床決策需求，國際上對HbA1c的檢測性能提出了控制標準，室內不精密度小於2%，室間不精密度小於3.5%。

美國臨床病理協會（College of American Pathologists，CAP）組織的室間質評，對評價實驗室合格標準採取了「逐年精進」方針，將允許總誤差由2005年的靶值±15%、2008年提高為±12%、2009年為±10%、2010年為±8%、2011年為±7%[18]，2013年和2014年達到了±6%。

三、HbA1c國際標準化

HbA1c的檢測方法涉及層析技術、電泳技術、免疫技術、生化（酶學）技術、快速檢測技術，不同檢測方法的結果存在顯著差異，建立參考（參比）系統從源頭上進行管控勢在必行，國際上2大HbA1c標準化組織應運而生。

1993年美國臨床化學協會（American Association for Clinical Chemistry，AACC）率先成立分委會進行HbA1c標準化工作，目標是校準實驗室檢測方法、指導室間質評活動。

1996年建立的美國國家糖化血紅蛋白標準化計劃（National Glycohemoglobin Standardization Program, NGSP）由執行委員會和參考實驗室網絡組成。

由1個管理核心通過核心實驗室（CPRL）、一級實驗室（PRL）、二級實驗室（SRL）組成的參比實驗室網絡用新鮮血樣品比對來評估臨床實驗室和廠商的檢測方法間的偏差、降低室間差異，使得檢測結果與DCCT實驗結果聯繫起來。

至2015年1月全球有150家臨床實驗室通過了NGSP的水平1和水平2實驗室認證。

NGSP採用的陽離子交換色譜法有著其眾所周知的局限性（如，受HbF、變異血紅蛋白等因素干擾），由於該方法有著長期穩定的優點，仍將其作為參比方法，但是，該方法無法實現歐洲議會和理事會1998年對體外診斷醫療器械（In vitro Diagnostic Medical Devices，IVD MD）指令中提出的臨床實驗室檢測結果計量學溯源的要求。

1995年IFCC隨之開啟的國際糖化血紅蛋白標準化計劃目標就是為HbA1c這個糖尿病診治的「金指標」建立一套符合計量溯源規範的參考系統。

IFCC HbA1c工作組研究了參考方法、研製了參考物質、建立了參考實驗室網絡。

在建立的實驗室網絡中，用推薦的高效液相/電霧化質譜（HPLC-MS）或高效液相/毛細管電泳（HPLC-CE）參考方法檢測、用研發的純度達98%的HbA1c和HbA0進行校準，其結果可以溯源至SI至單位（mmol/mol），室內CV為0.47～2.07%；室間CV為1.35～2.27%。

IFCC HbA1c工作組另一項重要任務，就是將IFCC參考方法與NGSP、日本糖尿病協會/日本臨床化學協會（JDS/JSCC）和瑞典制定的國家參考系統進行HbA1c方法學比對研究，建立了相關線性回歸模型，該結果在經過了六年的跟蹤研究後被證明是穩定和可靠的。

通過金方程：NGSP=0.0915IFCC+2.15，實現檢測結果IFCC的mmol/mol單位與NGSP的%單位的互相轉換。

目前，NGSP參考實驗室的1家CPRL、1家PRL、4家SRL同時也是IFCC網絡實驗室；IFCC提供參考品定期校準NGSP方法，NGSP的靶值可以直接溯源至IFCC一級參考方法的賦值。

IFCC與NGSP兩大工作組正協同工作推進標準化，制定質量標準、推行臨床實驗室和廠商認證、指導組織室間質評，欲使各種方法結果具有可比性、實現溯源性。

IFCC和NGSP認證方法比較見表4。

國際標準化工作對規範、提高HbA1c檢測質量是卓有成效的。

CAP2014年第2次質評結果顯示，用靶值±6%允許總誤差標準評價全球3000多家參加調查實驗室，3個樣品符合率>93.5%；有90%的實驗室使用的方法組CV≤3.5%；每個樣品總體C≤3.6%，先前報導了2000年到2010年總體CV從7%降至4%，2010年至今依然穩定在<4%（除外2012年HbAS樣品）。

基於標準化工作的成效，IFCC與美國糖尿病學會（ADA）、歐洲糖尿病研究學會（EASD）、國際糖尿病聯盟（IDF）以及國際兒科與青少年糖尿病協會（ISPAD）在2007年和2010年分別達成了國際共識聲明，內容主要包括：①HbA1c結果實現全球標準化，包括參考系統和結果報告。

②IFCC參考系統是進行HbA1c測量標準化的唯一有效系統。

③HbA1c以IFCC（mmol/mol）和推斷的NGSP（%）單位報告，使用IFCC-NGSP轉換方程。

在此基礎上，IFCC啟動了HbA1c整合計劃，其目的是在IFCC及其成員和HbA1c的臨床使用者之間建立關聯，在HbA1c已標準化至IFCC參考方法前提下，使得臨床上科學合理地運用HbA1c報告方式。

目前，澳洲、大部分歐洲國家已開始使用mmol/mol單位報告結果。

在2010年ADA將HbA1c列入診斷指南後，2011年1月WHO發表了《應用糖化血紅蛋白診斷糖尿病》的諮詢報告指出，當HbA1c的測定有嚴格的質量控制保證並能溯源至一個國際標準化參考體系，並且不存在干擾其測定結果準確性的情況時，HbA1c可以作為糖尿病的診斷實驗，並推薦HbA1c 6.5%為診斷切點。

為配合標準化工作，2011年，美國臨床生化科學院（National Academy of Clinical Biochemistry，NACB）發布的《糖尿病診療實驗室檢測指南和建議》中強調了IVD廠商應使用IFCC參考方法校準檢測方法、提供可溯源至IFCC參考方法的證明。

四、HbA1c國內標準化現況和展望

在我國，對HbA1c的臨床意義的認識、檢測規範制定均落後於其他已開發國家，據報導2007年參加衛生部臨床檢驗中心組織的室間質評的257家臨床實驗室室間變異係數高達20%-30%，至2011年下降為6%-9%，但是比CAP同年調查結果大1倍以上。

2010年，中華醫學會檢驗分會發布了《糖尿病診斷治療中實驗室檢測項目的應用建議》來規範糖尿病的臨床診治和實驗室診斷。

同年3月由中華醫學會科普部牽頭，中國醫院協會臨床檢驗管理專業委員會協作下啟動了《中國糖化血紅蛋白教育計劃》項目，其目的就是要強化和提高臨床醫護人員對HbA1c在糖尿病管理、診斷、篩查中的重要性的認識，推動HbA1c檢測標準化工作。

從而最終使HbA1c檢測這個「金指標」能夠真正有效的應用到臨床中。

目前，第二個3年計劃正在進行中，希望以循證醫學為依據，促進HbA1c在我國糖尿病管理中的廣泛和正確使用，加速HbA1c檢測方法的標準化進程。

教育計劃開展至今已有5年，但鑒於HbA1c檢測在我國尚不普遍，檢測方法的標準化程度不夠，測定HbA1c的儀器和質量控制尚不能符合目前糖尿病診斷標準的要求。

中華醫學會糖尿病學分會（CDS）頒布的2013年版《中國2型糖尿病防治指南》中仍不推薦在我國採用HbA1c診斷糖尿病。

但對於採用標準化檢測方法，並有嚴格質量控制，正常參考值在4.0%-6.0%的醫院，HbA1c≥6.5%可作為診斷糖尿病的參考。

在2012年發布的衛生行業標準《糖尿病篩查和診斷》中也暫不推薦將HbA1c檢測作為糖尿病的診斷方法。

雖然HbA1c目前尚未作為診斷指標列入我國的糖尿病指南，但是，近5年來我國HbA1c標準化工作推進速度正在不斷加快，成績也是有目共睹的。

在參考系統建設方面，我國目前已有3家實驗室被IFCC正式接受成為HbA1c一級參考實驗室，2011年上海市臨床檢驗中心（Shanghai Center for Clinical Laboratory，SCCL）第一個通過了認可，緊接著衛生部臨床檢驗中心（National Center for Clinical Laboratory，NCCL）和北京市臨床檢驗中心（Beijing Center for Clinical Laboratory，BCCL）分別於2013年和2014年加入。

NCCL研製出了HbA1c國家一級標準物質。

作為能力驗證組織者NCCL和SCCL分別於2012年和2013年通過了中國合格評定國家認可委（China National Accreditation Service for Conformity Assessment，CNAS）ISO17043認可，採用國際標準進一步規範質評工作，推出了「HbA1c正確度驗證計劃」，發放用IFCC參考方法賦值的全血調查品，評價實驗室檢測結果正確性，提高檢測質量。

在管理上，國家食品藥品監督管理局（CFDA）組織的醫藥行業標準《糖化血紅蛋白分析儀》、NCCL組織的衛生行業標準《糖化血紅蛋白實驗室檢測指南》正在討論修改中，標準明確了IVD產品質量和實驗室檢測規範，頒布後將產生更積極的推動效應。

在上海，2007年的一次抽樣調查結果顯示，HbA1c值約為6%的樣品，實驗室間變異係數CV高達8.1%-19.8%，SCCL隨之通過制定標準、發放合適的質控品做室內質控、開展室間質評、強化人員培訓等手段，對整個地區的實驗室HbA1c檢測質量進行全面質量管理。

從2012年起，質評樣品採用參考方法賦值的全血樣品，評價結果的正確性。

經過3年正確度計劃的開展，參評實驗室的總體合格率從70%提高到90%，其中二級甲等以上醫院達到98.7%；每個樣品總體CV穩定在<4.5%，整體指標與CAP質評結果一致，但個別方法性能不達標，如低壓液相方法、POC方法。

展望未來，日益增加的國產試劑管理問題，基層醫院檢測規範問題，以及業界爭論較多的是參照NGSP做實用的「一致性」還是跟著IFCC做嚴謹的「正確性」問題等，這些都需要我們去探索，相信只要團結協作，必將開創出我國自己的糖化血紅蛋白標準化之路，為糖尿病篩選、診斷、血糖控制、療效觀察提供準確、有效的檢測結果，更好地服務於臨床醫生和糖尿病患者。