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血糖失控，血紅蛋白“變形記”——傅里葉紅外揭秘糖尿病并發癥的元兇

來源：廣州貝拓科學技術有限公司 2025年07月26日 07:11

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糖尿病患者的血管病變、器官損傷等并發癥，往往與長期高血糖對體內蛋白質的“糖衣炮彈"攻擊有關。而血紅蛋白（Hb），作為血液中的“氧氣快遞員"，在高血糖環境下沖在前面。科學家如何捕捉這種微觀損傷？傅里葉紅外光譜（FTIR），這項看似高深的黑科技，正在成為疾控領域的“分子探針"！

傅里葉紅外光譜

給分子拍一張“CT"

傅里葉紅外光譜（FTIR）通過檢測分子振動產生的紅外吸收信號，能“透視"蛋白質的二級結構（如α-螺旋、β-折疊）。它的優勢在于：

◆無損檢測：無需破壞樣本，直接分析血液、組織中的分子變化。

◆高靈敏度：即使微量結構改變也無所遁形。

◆快速精準：結合算法解析，揭示蛋白質變性的蛛絲馬跡。

◆疾控應用場景：從病毒蛋白分析到慢性病分子機制研究，FTIR正成為醫學研究的“火眼金睛"。關鍵研究

HbA1c超標，血紅蛋白“面目全非"？

樣本分組：

(1)健康人群（HbA1c <5.6%）

(2)血糖控制良好患者（HbA1c <7.0%）

(3)持續高血糖患者（HbA1c ≥9.0%）

FTIR分析：聚焦血紅蛋白的酰胺I帶（1600-1700 cm?1），解析其二級結構變化。

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圖1：正常(H)和糖尿病患者的Hb的典型FTIR光譜（A，B）

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圖2：正常Hb (H)和糖尿病組（A和B）的代表性二級衍生物平均FTIR光譜在酰胺I帶中

驚人發現：

●高HbA1c組的血紅蛋白“變形"：α-螺旋（維持結構穩定的“鋼筋"）減少29%。β-折疊（易引發聚集的“亂麻"）增加50%。

●結果：血紅蛋白結構松散，易聚集沉淀，影響攜氧能力。

●紅細胞“變硬"：高HbA1c患者的紅細胞從橢圓形變為圓形，柔韌性下降，難以通過毛細血管，加劇微循環障礙。

●通俗解讀：長期高血糖如同“糖衣炮彈"，讓血紅蛋白從“鋼鐵戰士"變成“豆腐渣工程"，最終拖累全身氧氣供應！

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表1：對對照組和糖尿病患者血紅蛋白二級結構的定量估計。H組為健康對照組；A組為血糖控制良好的患者（HbA1c<7.0%，53mmol/mol）；B組為持續高血糖的患者（HbA1c≥9.0%，75mmol/mol)。*p<0.05，與H組相比；△p<0.05，與A組相比。

疾控啟示

控糖不僅是數字游戲，更是分子保衛戰

1、預警價值：FTIR可動態監測Hb結構變化，早于臨床癥狀發現糖尿病并發癥風險。例如：β-折疊比例異常升高，提示需強化理。

2、防控策略：嚴格控糖，將HbA1c控制在7.0%以下，避免Hb結構崩塌；抗氧化干預，補充/E，減少糖基化終產物（AGEs）對Hb的破壞。

3、技術延伸：唾液/尿液檢測，未來或可通過FTIR篩查早期糖尿病；個性化治療，根據Hb結構變化定制控糖方案，實現精準醫療。

未來展望

FTIR還能為疾控做什么

病毒變異監測：分析病毒蛋白結構，預測疫苗有效性。

環境污染追蹤：檢測大氣顆粒物中的有害化學鍵，評估健康風險。

食品安全：快速識別食品中的非法添加劑或變質蛋白。

傅里葉紅外光譜不僅是一臺儀器，更是連接微觀分子與宏觀健康的橋梁。下一次看到HbA1c的數值時，不妨想象：這背后是一場血紅蛋白與高血糖的分子博弈。控糖不止為數字達標，更是為守護每一個細胞的“呼吸權"！

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Tensor 標準型傅里葉紅外光譜儀

Tensor傅立葉變換紅外光譜儀具有安裝便捷、使用簡單、維護方便等特點,是材料科學、生物醫藥、石油化工、食品安全等行業需要的光譜分析儀器,同時,它也是高校、研究所等機構相關專業需要的實驗室分析儀器。

參考文獻：

Ye, S. et al. The impact of HbA1c level on haemoglobin structure in type 2 diabetics. Sci. Rep. 6, 33352 (2016).

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