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目的通过观察胰高血糖素样肽-1(GLP-1)受体激动剂艾塞那肽(Exendin-4)干预治疗糖耐量减低(IGT)大鼠胰岛β细胞C/EBP同源蛋白(CHOP)、抗凋亡蛋白BCL-XL的变化,并电镜下观察比较胰岛β细胞的超微结构,探讨Exendin-4对糖耐量减低大鼠内质网应激介导的胰岛β细胞凋亡的保护作用及其作用机制。方法48只4-5周龄(150g-180g)清洁雄性Wistar大鼠,购于山西省中医研究所。适应性喂养1周后(5只/笼),随机分为A组(n=16)和B组(n=32),A组常规饲料喂养(13.4kJ/g,其中脂肪提供热量占10.2%,蛋白质占23.3%,碳水化合物占66.5%)；B组高糖高脂饲料喂养(21.8kJ/g,其中脂肪提供热量占56.0%,蛋白质占7.0%,碳水化合物占37.0%)。均自由饮水,室温控制在18～22℃,相对湿度30%～70%。两组大鼠每日早晚各投食一次,每日每只大鼠的投食量为其体重的3%。同组动物体重相差小于10%,各组间动物体重相差小于5%。12周时,行口服葡萄糖耐量试验(OGTT)：禁食8h后,鼠尾采血用快速血糖仪测空腹血糖(FBG),以50%葡萄糖注射液2g/kg灌胃,2h后再次鼠尾采血测餐后2h血糖(2hPG)。以7.8mmol/L≤2hPG<11.1mmol/L并持续一周以上为IGT造模成功。A组大鼠血糖均在正常范围内,设为糖耐量正常对照组(NGT组,n=16)。B组成模28只,成模率为87.5%。将B组随机分为糖耐量减低对照组(IGT组,n=14),Exendin-4干预组(Ex组,n=14),成模后随机抽取NGT组、IGT组、Ex组各1/2数量大鼠,分别称重,行OGTT试验,测2hPG。次日禁食12-14h后用5%水合氯醛0.6ml/100g腹腔注射麻醉,迅速取出胰腺,切取小部分胰腺组织放入预冷固定液中,待电镜观察用。另取胰腺组织用10%甲醛液固定,脱水,石蜡包埋,常规切片,用免疫组化检测BCL-XL蛋白的表达。其余胰腺组织迅速投入液氮中,冻透后储存于-70℃冰箱,待检测CHOP蛋白mRNA用。剩余1/2数量大鼠,NGT组继续常规饲料喂养,IGT组、Ex组均继续高糖高脂饲料喂养,自由饮水。Ex组给予Exendin-4(礼来公司生产)5ug/kg腹部皮下注射,每日两次,NGT组与IGT组均给予等体积生理盐水皮下注射。于干预第4周时全部处死,行以上指标的检测,并电镜观察胰岛β细胞的超微结构。所有计量资料以均数±标准差(x±s)表示,采用SPSS 170统计软件,各组间比较采用单因素方差分析(ANOVA),LSD检验,以P≤0.05为差异有统计学意义。相关性采用Pearson相关分析。结果1.各组大鼠临床指标比较：干预前,与NGT组比较,IGT组、Ex组大鼠的体重均升高(542.91±36.23 vs.614.32±40.43)(542.91±36.23 vs.620.50±43.34)差异均有统计学意义(均P<0.05)。2hPG水平均升高(6.22±0.91 vs.9.81±0.90)(6.22±0.91 vs.9.62±1.02)差异均有统计学意义(均P<0.05)。与IGT组比较,Ex组大鼠的体重、2hPG水平无明显变化(614.32±40.43 vs.620.50±43.34)(9.62±1.02 vs.9.81±0.90)(均P>0.05)。Exendin-4干预4周后,与IGT组比较,Ex组大鼠体重、2hPG水平均降低(636.21±37.95vs.555.95±52.00)(10.06±0.85 vs.6.76±1.61)差异有统计学意义(均P<0.05)。与干预前Ex组比较均降低(620.50±43.34 vs.555.95±52.00)(9.62±1.02 vs.6.76±1.61)差异有统计学意义(均P<0.05)。与NGT组比较无明显变化(533.89±44.08 vs.555.95±52.00)(6.45±1.47 vs.6.76±1.61)(均P>0.05)。2.各组大鼠胰岛β细胞BCL-XL蛋白表达的比较：干预前,与NGT组比较,IGT组、Ex组胰腺组织BCL-XL表达水平均减少(49.27±2.14 vs.30.65±1.46)(49.27±2.14 vs.30.85±2.47)差异有统计学意义(均P<0.05)。与IGT组比较,Ex组胰腺组织BCL-XL表达水平无明显变化(30.65±1.46 vs.30.85±2.47)(P>0.05)。Exendin-4干预4周后,与IGT组比较,Ex组胰腺组织BCL-XL表达水平升高(30.11±2.20 vs.41.81±2.99)差异有统计学意义(P<0.05)。与干预前Ex组比较亦升高(30.85±2.47 vs.41.81±2.99)差异有统计学意义(P<0.05)。与NGT组比较降低(50.85±1.70 vs.41.81±2.99)差异有统计学意义(P<0.05)。3.各组大鼠胰岛β细胞CHOP蛋白mRNA表达的比较：干预前,与NGT组比较,IGT组、Ex组胰腺组织CHOP表达水平均升高(0.15±0.07 vs.1.08±0.19)(0.15±0.07 vs.1.12±0.21)差异有统计学意义(均P<0.05)。与IGT组比较,Ex组CHOP表达水平无明显变化(1.08±0.19 vs.1.12±0.21)(P>0.05)。Exendin-4干预4周后,与IGT组和干预前Ex组比较,Ex组胰腺组织CHOP表达水平均降低(1.11±0.32 vs.0.46±0.17)(1.12±0.21vs.0.46±0.17)差异有统计学意义(均P<0.05)。与NGT组比较,Ex组胰腺组织CHOP表达升高(0.19±0.09 vs.0.46±0.17)差异有统计学意义(P<0.05)。4.各组大鼠胰岛β细胞超微结构的变化：透射电镜下观察,干预前NGT组胰岛β细胞形态大致正常,结构完整,细胞核呈卵圆形,核仁清晰,核染色质均匀,可见大量密度均匀的分泌颗粒。胞浆内有大量颗粒丰富、结构正常的粗面内质网和散在的线粒体。生理盐水对照干预4周后β细胞超微结构未见明显变化。干预前IGT组可见部分β细胞体积变小,胞核形状不规则,核固缩变小,核仁消失,染色质边集,分泌颗粒明显减少。内质网不同程度扩张,脱颗粒,线粒体肿胀变性,嵴溶解消失,空泡变性。生理盐水对照干预4周后胞核固缩明显,分泌颗粒进一步减少,内质网高度扩张。干预前Ex组β细胞体积变小,核固缩,分泌颗粒明显减少。内质网高度扩张,脱颗粒,线粒体肿胀变性,嵴溶解消失,超微结构同干预前IGT组。干预后NGT组胰岛β细胞超微结构同干预前。干预后IGT组胰岛β细胞超微结构同干预前。Exendin-4干预4周后β细胞胞核较前规则,核染色质较均匀,分泌颗粒较干预前明显增多,胞质内粗面内质网扩张明显改善,仅见个别线粒体有空泡样变性。5.IGT大鼠胰腺组织BCL-XL蛋白的表达与CHOP蛋白mRNA的表达呈负相关(r=-0.85,P<0.01)。结论1.糖耐量减低阶段胰腺组织CHOP mRNA表达增加,BCL-XL蛋白表达减少,此阶段已出现内质网应激。2.糖耐量减低阶段β细胞胞核固缩,分泌颗粒减少,内质网高度扩张,线粒体肿胀、线粒体嵴消失,出现细胞凋亡3.Exendin-4能通过抑制β细胞CHOP信号转导通路,减弱内质网应激,抑制β细胞凋亡,是保护β细胞机制之一。