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健診におけるHbA1c酵素法、グリコアルブミン測定の有用性

キーワード: 糖尿病 健診・保健指導

原題:
健診におけるHbA1c酵素法、グリコアルブミン測定の有用性
〜異常ヘモグロビン例への対応を含めて〜

日本総合健診医学会 第45回大会(ランチョンセミナーより)

 異常ヘモグロビン症のHbA1cはその測定法により、偽低値または偽高値を示すことがある。日本人でも新たな異常ヘモグロビン症の報告が続いており、なにより在留外国人の急増という社会環境の変化から、国内においてももはや無視できない(図1)。さらにHbA1cには直近の血糖や血糖変動(食後高血糖)を把握し得ないという弱点があり、時に臨床のピットフォールとなる。

 したがって、HbA1cの盲目的な判断は慎まなければならない。本講演では、各種血糖管理指標と異常ヘモグロビン症に詳しい古賀正史先生に、検査結果を正しく理解するため医師・検査技師が知っておくべき要点を解説いただいた。

福武 勝幸 先生(東京医科大学 医学部医学科 臨床検査医学分野 主任教授)

座長:福武 勝幸 先生(東京医科大学 医学部医学科 臨床検査医学分野 主任教授)

古賀 正史 先生(医療法人伯鳳会 はくほう会セントラル病院 院長)

演者:古賀 正史 先生(医療法人伯鳳会 はくほう会セントラル病院 院長)

図1 在留外国人数の推移

 HbA1cは血糖管理指標のゴールドスタンダードと位置づけられ、HbA1cで血糖コントロールを判断すればそれでよいと思われがちだが、そうとは言えない。測定法によってはHbA1cが血糖状態を正しく反映しないことがある。それに加えHbA1cには直近の血糖や血糖変動(食後高血糖)を把握できないというウィークポイントが存在する。

 まず、前者について述べてみたい。

次は...
異常ヘモグロビン症はHbA1c以外の異常を呈さないため見過ごされやすい

原題:
健診におけるHbA1c酵素法、グリコアルブミン測定の有用性
〜異常ヘモグロビン例への対応を含めて〜

異常ヘモグロビン症はHbA1c以外の異常を呈さないため
見過ごされやすい

 HbA1cが異常値を示す主な疾患・病態を表1に挙げる。このうち例えば肝硬変や腎不全などによるものは病歴や一般的検査により基礎疾患の存在を想定できる。しかし、赤字で示したものは症状が少なく一般的検査には異常が現れないことから、HbA1cしかみていないと背景因子に気づかず血糖コントロールの判断を誤ることがある。具体的には、異常ヘモグロビン症がその多くを占める。

表1 HbA1cが異常値を示す疾患・病態
●HbA1cが異常高値を示す場合
  • 急激に改善した糖尿病
  • 鉄欠乏性状態・妊娠
  • 赤芽球癆
  • 一部の異常ヘモグロビン症
●HbA1cが異常低値を示す場合
  • 急激に発症・増悪した糖尿病
  • 赤血球寿命の短縮する疾患
      溶血性貧血(代償性溶血)、出血、肝硬変
      慢性腎不全(腎性貧血)
      エリスロポエチンの治療期
      鉄欠乏貧血の治療期
  • 大半の異常ヘモグロビン症

〔古賀正史. 日本臨牀 70(S3) : 438-441, 2012より改変〕

 そもそも、かって電気泳動を用いて異常ヘモグロビン症を見いだす研究が行われていたとき、糖尿病患者の検体は糖化ヘモグロビンのピークが高く現れることがわかり、それがHbA1c発見につながったという経緯がある。そのためHbA1cの測定法として最初に臨床応用されたHPLC(high performance liquid chromatography;高速液体クロマトグラフィー)法では、異常ヘモグロビン症の血糖コントロールを正確に把握できないという宿命的な問題がある。

酵素法等、HPLC法以外の測定法は異常
ヘモグロビンの影響をほとんど受けない

 アミノ酸の変異があるとその糖化産物はHbA1cとは異なる位置に泳動されてしまう。そのため、HPLC法では通常、異常ヘモグロビン症のHbA1cは偽低値となる。しかし、変異のタイプによっては異常ヘモグロビンの泳動される位置がHbA1cと重複し、偽高値となる。一方、比較的新しい測定法である免疫法、酵素法などは異常ヘモグロビン症の影響を受けることはほとんどない。

 なお、異常ヘモグロビン症以外に、溶血が亢進しているとHbA1cは測定法に関わらず偽低値を示すが、造血作用により溶血が代償されている状態(代償性溶血)ではそれに気づきにくい。

HbA1cが異常値である可能性を
常に念頭におくことが求められている

 日本人の異常ヘモグロビン症の頻度は2,000 〜 3,000人に1人と言われており、比較的稀ではある。しかし、そうと知らずにHbA1cが偽低値であった場合、糖尿病の発症や血糖管理状態の悪化を見逃し、合併症の進行を許してしまう。逆に、偽高値であれば薬物介入により医原性低血糖を惹起する危険を孕む。したがって、検査結果として示されたHbA1c値が異常値である疑いを常に念頭に置き、測定法の差異を理解しておくことが求められる。そこで現在の主なHbA1c測定法を解説する[表2]。

表2 主なHbA1c測定法
  測定原理 単 位 特 徴
HPLC法 多数のエビデンスがある
異常ヘモグロビン症で異常値(※2)
免疫法※1
(IA)
分析特異性
抗原性の亢進例の存在
酵素法※1
(EA)
%(mol比で求め換算) 分析特異性
化学量論的
IFCC法と原理が近似
IFCC法 nmol/mol 化学量論的
製品はなし

測定時間が約25時間

※1:測定原理は一例、※2:一部装置はその限りではない

[古賀 正史 先生提供]

 当初はHPLC法のみの時代が続いたためにDCCT(Diabetes Control and Complications Trial)など初期の大規模スタディに採用され豊富なエビデンスがあるが、弱点は異常ヘモグロビン症で正しく測定できない点である。

 次に開発されたのは免疫法で、大半の異常ヘモグロビン症でも正しく測定できる。しかし、一部では抗原性の亢進により異常値が出る。これについては後述する。

 続いて十年ほど前に臨床応用されたのが酵素法で、これはヘモグロビンのβ鎖N末端の糖化部位を蛋白分解酵素により切り出して測定する。国際基準の測定法であるIFCC(International Federation of Clinical Chemistry and Laboratory Medicine;国際臨床化学連合)が定める測定原理に非常に近い。酵素法も大半の異常ヘモグロビン症を正しく測定できる。

 これらの測定法を組み合わせて用いることで、HbA1c異常値の見逃しを減らし、原因の鑑別が可能となる。なお、IFCC法は前述のように国際基準の測定法だが、分析が煩雑でコストも高く製品化されていない。

次は...
複数の測定法とグリコアルブミンの併用により鑑別が可能

原題:
健診におけるHbA1c酵素法、グリコアルブミン測定の有用性
〜異常ヘモグロビン例への対応を含めて〜

複数の測定法とグリコアルブミンの併用により鑑別が可能

 私自身、健診や人間ドックで異常ヘモグロビン症と診断するのに難渋した経験がある。その後の試行錯誤により現在、疑わしい場合には以下の手段で鑑別診断を行っている。即ち、HPLC法とそれ以外の測定法によるHbA1c、グリコアルブミン(GA)、以上の3つを同時に測定し、各々を比較するという方法である[表3]。

表3 HbA1cの異常値が疑われた時の対応
  • HPLC法によるHbA1c
  • 免疫法(酵素法)によるHbA1c
  • グリコアルブミン(GA) → 上記の三者を同時に測定し、各々の比較を行う
異常ヘモグロビン症のHPLC法と
免疫法・酵素法によるHbA1cは必ず値が異なる
〔古賀正史, 他. 糖尿病 56: 841-848, 2013〕

 GAはHbA1cとの相関が高く、回帰式[GA÷4+2.2=HbA1c]にてHbA1cに換算できる。その換算値をHPLC法、および免疫法または酵素法のいずれかによるHbA1c値と比較し、それぞれの乖離の程度を比較して判定する。

GAに比し2つのHbA1cがともに低値:GA換算値に比較しHbA1cが2つとも同程度に低値である場合、その原因はほぼ溶血と判断してよい。

HPLC法のみ低値:GA換算値と免疫法または酵素法によるHbA1c値が一致し、HPLC法のみが乖離(多くは低値)の場合、異常ヘモグロビン症と判断してほぼ間違いない。

 実際にはアルブミン代謝の亢進または低下の影響でGAが乖離することもあり、CGM(continuous glucose monitoring;持続血糖測定)で求めた平均血糖値との比較から判断することもある。

異常ヘモグロビン症のタイプにより乖離のパターンが異なる

 ところで、異常ヘモグロビン症にはさまざまなタイプがあり、タイプによって乖離の程度が異なることに触れておく。

 表4に示すように、HPLCの溶出パターンで異常を分類すると、ヘモグロビンβ鎖のヘテロ変異による‘C1β’というタイプが最も多く、HPLC法のみ偽低値となる。しかし、同じくβ鎖のヘテロ変異でも‘C2’というタイプではHbA1cとピークが重なるため、HPLC法で偽高値となる。

表4 異常ヘモグロビン症のタイプと測定法別にみたHbA1cへの影響

分類1.HPLC上の溶出パターンによる分類

タイプ HPLC法 免疫法 酵素法 Af法 IFCC法 報告例
C0 no reports
C1α Hb J-Meerut
C1β majority
C2 Hb Prato
〔Miyazaki A, Koga M, et al: Ann Clin Biochem 49: 441-444, 2012〕

分類2.他の性質による分類

タイプ HPLC法 免疫法 酵素法 Af法 IFCC法 報告例
不安定ヘモグロビン ↓↓* Hb Peterborough
糖化亢進 ↓* Hb Himeji
糖化低下 ↓* Hb Niigata
抗原性亢進 ↓* HbC, Hb Agenogi, Hb Himeji
抗原性低下 ↓* no reports
ボロン酸結合亢進 ↓* no reports
ボロン酸結合低下 ↓* Hb Himeji
*:C1βでみられる影響、Af法:アフィニティ法
〔古賀 正史 先生提供〕

 その他、不安定ヘモグロビンであればHPLC法以外の測定法でも偽低値となり、HPLC法では著明低値となる。ヘモグロビンの糖化が亢進するタイプではHPLC法以外で偽高値、低下するタイプでは全ての測定法で偽低値を示す。HbA1cの抗原性が亢進/低下するタイプでは、免疫法で偽高値/偽低値を示す。

 次に具体的な症例を紹介する。

兵庫県で発見されたHb Himejiと、
アフリカ系人種に多いHbCやHbS

 Hb Himejiは兵庫県で第1例目が見つかった異常ヘモグロビン症で、糖化が亢進するだけでなく抗原性も亢進し、ボロン酸との結合が低下することから、測定法により値が異なる。我々はこの患者の家族のHbA1cを各種測定法で測定した[図2]。HPLC法、免疫法、酵素法、アフィニティ法等によるHbA1cはGA換算値といずれも乖離し、酵素法のみがIFCC法と一致していた。

図2 Hb Himeji (β140Ala→Aspの変異)

GAとHbA1cの回帰直線を実線で、95%信頼区間を点線で示した。

〔Nishihara E, Koga M, et al. Clin Chim Acta 412: 1689-1692, 2011より改変〕

 続いてHbCは、HPLC法で偽低値、免疫法で偽高値を呈するタイプだ。アフリカに多い異常ヘモグロビン症である。我々はアフリカ系アメリカ人のHbC症例のHbA1cを酵素法でのみ正確に測定できることを報告した 1)。HbCの他にアフリカ系人種に多い異常ヘモグロビン症としては、マラリア耐性獲得に有利なHbS(鎌状赤血球症)もよく知られている。

HbA1c酵素法の特徴:臨床的信頼性と健診に導入するメリット

 ここでHbA1c酵素法の特徴に触れる。

信頼性:酵素法による測定値はIFCC法や高分離HPLC法(KO500法)と極めて高い相関があり、信頼性が確保されている。また、異常ヘモグロビン症の影響が少ないことは前述のとおりである。

測定スピード:HPLC法に比べて測定所要時間が少なく、大量の検体を短時間での処理が可能である。

利便性:免疫法との差異としては、セル汚染が少なく、キャリブレーションの頻度が少なくて済むというメリットが挙げられる。

 このような特徴によるものと思うが、測定法別のシェアの推移をみるとHPLC法と免疫法が酵素法に徐々に置き換わっていることが見てとれる[図3]。実際、最近では酵素法を導入する大学病院も増えている。

図3 HbA1c測定法別シェア推移

(社)日本臨床衛生検査技師会
臨床検査精度管理調査参加施設数
n=3,215(2016年)

 座長の福武先生が所属されている東京医大も酵素法を採用され、一般診療にはHPLC法、健診・人間ドックには酵素法と使い分けているとお伺いしている。所在地が新宿という場所柄、外国人患者が多く異常ヘモグロビン症の頻度も高率であることから、両者の併用は非常に有用ではないかと思う。

次は...
GAはHbA1cより鋭敏であり、かつ血糖変動(食後高血糖)を把握できる

原題:
健診におけるHbA1c酵素法、グリコアルブミン測定の有用性
〜異常ヘモグロビン例への対応を含めて〜

GAはHbA1cより鋭敏であり、
かつ血糖変動(食後高血糖)を把握できる

 さて、ここからは、HbA1cは血糖状態に対する反応が遅く、かつ平均血糖しか反映されないという、血糖管理指標としての限界について述べてみたい。

 私が以前所属していた施設で治療した患者データを解析した結果、HbA1cは過去5週間の血糖値でその50%を説明し得ることがわかった。一方、GAは2週間であり、HbA1cに比べて2.6倍速く血糖コントロールの変化を把握できる[図4]。また、糖尿病診療で薬物介入した場合、投与開始から12週間後のHbA1cで効果判定することが一般的であるが、2週間後のGAの低下の程度から12週間後のHbA1cを予測できることを既に報告している 2)。このようなGAの特徴を生かして早期に適切に治療できた症例を紹介する。

図4 HbA1cおよびGAに対する過去の血糖の関与
      初期治療として強化インスリン療法を行った症例の解析

〔古賀 正史 先生提供〕

HbA1cの“奇異上昇”をGAで察知する

 症例は83歳の男性で、食事療法のみでコントロールできていたものの、膵癌診断を契機に抗癌剤とともにステロイド投与が開始され、HbA1c高値となり紹介された。本来は入院の上でインスリン療法の適応であるが、本人の強い希望により外来で経口薬にて管理することになり、グリメピリド1mg/日を処方した。2週間後の外来でHbA1cはさらに上昇しており、HbA1cだけで判断していたら治療を強化していただろう[図5]。しかし、GAは既に低下しており、その変動幅からHbA1cも12週間後には改善すると予測し、薬剤を追加・変更することなく経過を観察した。その結果、12週後にHbA1cはほぼ予測値どおりに低下した。

図5 膵臓癌にてステロイド治療中に血糖コントロール状態が
      悪化した2型糖尿病症例

※3:GAの2週間の変動幅から算出した推定HbA1c値

〔Koga M, et al. Clin Biochem 48: 459-462, 2015より改変〕

 このように、HbA1cの反応が遅いために、実際には血糖コントロールが改善しているにも関わらずHbA1cが上昇する現象を私は‘paradoxical increase(奇異上昇)’と名付けて報告した 3)。このような現象もGAをHbA1cと同時に測定していなければ気づかない。

GA/HbA1c比で食後高血糖を把握し、
大血管症や認知症リスクに介入

 HbA1cのもう一つの弱点は、平均血糖をよく反映するが、血糖変動(食後高血糖)をほとんど把握できないという点だ。このことは、例えばUKPDS(United Kingdom Prospective Diabetes Study)においてHbA1cが細小血管合併症とは非常に強く相関するものの、食後高血糖が強く関与するとされる大血管症とは有意の相関がみられなかったことからもわかる 4)

 一方、私 はGAをHbA1cで 除したGA/HbA1c比がインスリン分泌指標であるHOMA-βと負に相関することから、血糖変動の指標となり得る可能性があることを以前に報告している 5)。近年、CGMの普及によって、平均血糖が同等でHbA1cが同じ値でも血糖値のSD(標準偏差)が高いとGAが高値を示すことを経 験するように なった。つまり、GAはHbA1cではわからない血糖変動を把握できるということだ。

 IDF(International Diabetes Federation;国際糖尿病連合)は食後高血糖を大血管症ばかりでなく網膜症や癌、認知機能低下のリスクであるとしている 6)。実際に私達の検討でもGAが網膜症の独立した有意な危険因子であったが、腎症に対してはHbA1cとともにGAも有意な説明変数でなかった 7)。また、GA/HbA1c比が認知機能低下と有意な関連因子であることが報告されている 8)

 このような知見の蓄積により、近い将来、糖尿病の診療のみならず健診領域においてもHbA1cに加えてGAまたはGA/HbA1c比を導入する時代がくるのではないかと考えている。現状においては完璧な血糖コントロールマーカーは存在しないので、各種の検査および測定法の長所・短所を見きわめて適宜使い分ける、または組み合わせ ることが重要であろう。

参考文献

1) 古家美幸, 古賀正史, 他. 糖尿病 59: 463-468, 2016
2) Hamaguchi T, Koga M, et al. J Diabetes Invest 3: 175-178, 2012
3) Koga M, et al. Clin Biochem48: 459-462, 2015
4) UKPDS Group. BMJ 321(7258): 405-412, 2000
5) Koga M, et al. Diabetes Care 33: 270-272, 2010
6) IDF. Guideline for Management of PostMeal Glucose in Diabetes, 2011
7) Morita S, Koga M, et al. J Diabetes Metab 4: 6, 2013
8) Kinoshita T, et al. J Diabetes Complications 30: 1452-1455, 2016

初 出

日本総合健診医学会 第45回大会
ランチョンセミナー6 第6会場(東京ベイ舞浜ホテル クラブリゾート2F 羽衣)

演題:健診におけるHbA1c酵素法、グリコアルブミン測定の有用性〜異常ヘモグロビン例への対応を含めて〜

座長:福武 勝幸 先生(東京医科大学 医学部医学科 臨床検査医学分野 主任教授)

演者:古賀 正史 先生(医療法人伯鳳会 はくほう会セントラル病院 院長)

共催:積水メディカル株式会社

(mhlab)

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