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目的:胰岛β细胞的主要功能是产生和分泌胰岛素,在调节机体糖代谢和维持正常血糖浓度过程中发挥重要作用。研究表明,其正常的生理功能受体内多种因素的调控,涉及神经、激素及机体相关组织产生的活性因子作用。基于临床资料和文献报道,我们推测脾在生理条件下对于胰岛β细胞的维持和调节具有十分重要的作用。为证明这一推测,搞清脾在调节和维持胰岛功能中的作用,我们采用完全脾切除动物模型,通过空腹血糖分析和糖耐量试验观察小鼠胰岛功能的改变。通过胰岛的免疫组化染色、细胞凋亡分析,观察研究胰岛功能的改变与胰岛β细胞凋亡的关系,并对胰岛β细胞凋亡与NO水平和NOS活性测定分析,进一步探讨脾脏切除对于胰岛β细胞的影响作用机制。
方法:
1.将完全脾切除小鼠分为3个实验组,每组15只;另取正常小鼠及假手术小鼠作为正常组和假手术组,每组45只。
2.采用葡萄糖氧化酶法测定小鼠空腹血糖,采用间接放射免疫法分析血清胰岛素。
3.采用腹腔糖耐量试验(Intraperitoneal glucose tolerance test,IPGTT)测定试验末期各组小鼠糖负荷后不同时间点血糖和胰岛素的水平。
4.免疫组化染色观察各组胰岛β细胞形态。
5.应用ELISA试剂盒检测胰岛细胞凋亡。
6.采用Dextran密度梯度离心法分离纯化完全脾切除后不同时间小鼠胰岛,分析其NO水平和NOS活性。
7.免疫印迹分析完全脾切除后不同时间小鼠胰腺中的iNOS表达情况。
结果:
1.脾切除对各组小鼠空腹血糖的影响脾切除组在实验的3、5、7周血糖值(分别是4.89±1.24、5.88±1.32、6.12±0.24)与正常组(分别是4.94±0.68、5.67±0.985.83±0.49)相比,没有统计学差异(p>0.05);与假手术组(5.71±0.65、5.63±0.32、5.72±0.48)相比也无统计学差异(p>0.05)。
2.脾切除对各组小鼠血清胰岛素水平的影响脾切除组在实验的5、7周血清胰岛素稍有减低(31.93±2.83、30.74±3.16),但与正常组(34.23±3.63、34.34±1.96)相比,没有统计学差异(p>0.05);与假手术组(32.23±3.47、33.24±1.72)相比也无统计学差异(p>0.05)。
3.脾切除对各组小鼠糖耐量的改变实验结束时,腹腔糖耐量试验表明,葡萄糖注射后30min、120min各时间点脾切除组血糖值(分别是14.09±2.06、9.55±2.13)均明显高于正常组(10.47±2.18、6.35±2.09)和假手术组(10.79±2.86、6.06±2.61),有统计学意义(P<0.05)。葡萄糖曲线下面积脾切除组(39.38±4.2)与正常组(27.14±5.23)和假手术组(26.36±6.18)相比也有统计学差异(P<0.05)。
在胰岛素曲线中,胰岛素水平在30min时间点实验组(31.2±5.66)显著低于正常组和假手术组(分别为44.59±4.21;46.01±4.38),有统计学差异(p<0.05);在120min时间点稍低于正常组和假手术组,但没有统计学差异(p>0.05)。
4.脾切除对小鼠胰岛组织形态的观察免疫组化染色显示正常组和假手术组胰岛形态正常,胰岛规则,边界清晰,细胞密集,排列整齐;脾切除组在脾切除3周边界不完整,细胞密度没有显著改变,在脾切除5周,外周部位细胞数量明显减少,边界模糊;在脾切除7周,没有明显边界,仅胰岛中间部位有少量细胞染色明显,细胞数量显著减少。
5.脾切除对小鼠胰岛细胞凋亡的影响细胞凋亡的ELISA分析显示:脾切除后3周,正常小鼠、假手术组和脾切除小鼠胰岛细胞凋亡聚集值没有统计学差异(p>0.05);脾切除后5周,脾切除组胰岛细胞凋亡聚集值显著升高(1.40±0.26),与正常组、假手术组(分别为:0.89±0.17;0.95±0.18)比较有统计学差异(p<0.05);脾切除后7周,脾切除组胰岛细胞凋亡聚集值显著升高(1.71±0.27),与正常组、假手术组(分别是0.92±0.19、0.88±0.25)比较有统计学差异(p<0.05);但是与第5周脾切除组相比无统计学差异(p>0.05)。
6.脾切除对小鼠胰岛β细胞NO的影响脾切除小鼠3、5、7周胰岛组织NO水平随时间逐渐增加。与正常组小鼠、假手术组小鼠相应时间相比各时间点均明显升高,结果有统计学差异(P<0.05)。血清NO水平变化规律相同。
7.脾切除对小鼠胰岛β细胞NOS活性及iNOS表达的影响脾切除小鼠5、7周胰岛组织iNOS、TNOS水平与正常组小鼠、假手术组小鼠相应数值相比均明显升高,结果有统计学差异(P<0.05)。血清iNOS、TNOS水平变化规律相同。Western blotting法显示脾切除的3、5、7周iNOS表达水平依次加强,而正常及假手术组iNOS表达水平低下。灰度分析表明脾切除5、7周iNOS表达与正常组及假手术相比有显著差异(P<0.05)。
结论:
1.本研究首次发现完全脾切除一定时间后,虽然空腹血糖不受影响,但胰岛功能减退,出现糖耐量异常。
2.胰岛功能减退与实验末期胰岛β细胞出现显著凋亡,细胞总量减少相关。
3.完全脾切除时,胰岛β细胞出现显著凋亡与胰岛组织中NOS活性及表达的增加,NO水平的升高相关。NO通过多种机制导致胰岛β细胞凋亡。