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目的:
随着生活水平提高,全球2型糖尿病发病率逐年增高,胰岛素分泌不足和胰岛素抵抗被认为是引起2型糖尿病的主要原因,GLUT2作为一种葡萄糖感受器,能够有效调节血糖浓度,密切参与了葡萄糖诱导的胰岛素分泌,而肥胖则是引起胰岛素抵抗的重要危险因素。近来研究发现Ghrelin与肥胖及胰岛素抵抗有着密切关联。Ghrelin是1999年Kojima等从大鼠胃组织中分离和纯化出的的小分子活性肽,由28个氨基酸组成,是第一个生长激素促分泌物受体(GHS-R)的内源性配体。Ghrelin主要由胃底的X/A样细胞分泌,可以调节进食和脂类代谢,对能量代谢平衡起着重要作用。多种研究显示Ghrelin与肥胖、胰岛素抵抗和空腹胰岛素水平呈负相关,且胃减容术后血浆Ghrelin浓度发生显著改变,体重明显下降,对血糖的调控明显改善。推测控制肥胖及胰岛素抵抗的机制可能与Ghrelin的调节有关。
大鼠离体胰腺灌注技术由于排除了体内多种激素及高级中枢的负反馈干扰,有利于较准确地评估胰岛β细胞功能。然而由于所需设备耗费较高,分离胰腺十二指肠过程复杂,且胰腺对于缺血缺氧耐受较差,保持离体胰腺活性较为困难,故少有研究者应用大鼠离体胰腺模型进行Ghrelin的相关研究。本实验用离体胰腺灌流模型,给予不同浓度的Ghrelin灌流后,观察离体胰腺胰岛素分泌以及Glut-2表达的变化,研究Ghrelin对于离体胰腺的直接作用。
方法:
雄性Wistar大鼠25只,180-200g,随机分组,对照组5只,高脂肥胖组20只。用高脂饮食Wistar大鼠作为研究对象,以正常Wistar大鼠作为正常对照,高脂肥胖组自由饮水进食7 d后喂养D12492超高脂饲料(59.9%脂肪、20%蛋白质、20.1%碳水化合物),对照组以普通饮食喂养,12周后测量各组大鼠体质量、腹腔脂肪质量、体脂比及口服葡萄糖耐量。建立大鼠离体胰腺灌注模型,经腹主动脉远端依次灌流低糖、高糖浓度溶液或加入不同浓度Ghrelin(10-8mmol/L,10-9mmol/L,10-10mmol/L)的高糖浓度溶液。收集门脉流出液,ELISA测定门脉流出液的胰岛素含量,免疫组化定量Glut-2在不同组间胰腺中的表达,透射电镜观察胰岛β细胞的超微结构改变。应用SPSS17.0统计软件对结果进行分析。对指标的检测数据分别进行t检验,以P<0.05为差异有统计学意义。检验Ghrelin对离体胰腺胰岛素分泌以及Glut-2表达变化的影响。
结果:
一、各组大鼠体质量、腹腔脂肪质量及体脂比
高脂肥胖组大鼠与对照组大鼠在喂养期间体重差距逐渐增大,喂养第12周末正常对照组体重增加到(449.0±18.22)g,高脂饲料组增加到(475.7±24.63)g,两组的最终体重差异具有统计学意义(P<0.05)。
二、口服葡萄糖耐量试验(OGTT)结果
OGTT各点高脂肥胖组大鼠血糖都高于对照组;高脂肥胖组大鼠空腹血糖与正常对照组无差别,30min和60 min及120min血糖均高于正常对照组。OGTT葡萄糖曲线下面积,对照组为13.39±0.36,高脂肥胖组为15.87±1.11,组间差别具有统计学意义(P<0.05)。HOMA-IR及HOMA-β组间未见明显统计学意义。
三、Ghrelin对大鼠离体胰腺胰岛素释放的影响
Ghrelin不同浓度均可以促进高糖刺激下离体胰腺胰岛素的释放,尤以第一时相和第二时相分泌高峰作用最为明显,Ghrelin10-8mol/L作用最为明显,对照单纯高糖灌注组有统计学意义(P<0.05),Ghrelin10-9mol/L,Ghrelin10-10mol/L相互对照无明显统计学差异。
四、各组胰腺病理形态改变及免疫组化比较
HE染色光镜下观察各组。正常对照组:胰岛浅染,边界清晰,形态规则,较接近圆形。高倍镜下,胞浆丰富,细胞界限清晰,细胞间可见毛细血管存在。高脂肥胖组:胰岛面积变小,形态极度不规则。高倍镜下,胰岛失去正常结构,胰岛细胞数量显著减少,胞浆萎缩。免疫组化显示高脂肥胖组胰岛中Glut-2染色阳性面积及平均光密度均显著低于对照组。高脂肥胖组中Ghrelin组对照单纯高糖灌注组Clut-2染色阳性面积及平均光密度均显著降低。
五、透射电镜观察各组胰腺形态改变
高脂肥胖组呈不同程度的调亡征象:β细胞核膜扩张,细胞线数量减少,部分肿胀,线粒体嵴和基质溶解,部分形成空泡。内质网扩张;完整的分泌颗粒数量显著减少,且多数已失去了正常的形态特征。高尔基体囊泡扩张,细胞质内结构密度增大;少数细胞可见核固缩,染色质边集,胞浆浓缩,内质网疏松并与胞膜融合形成空泡,高脂肥胖组中Ghrelin组细胞器损害程度明显减轻:β细胞内有大小不等被由单层界膜包绕的空泡,含致密核芯的分泌颗粒数量减少。部分β细胞核轻度变性,胞浆内也存在少量的空泡变性,核周间隙扩张。线粒体结构大致正常,高尔基体轻度扩张。
结论:
1、在大鼠离体胰腺中,Ghrelin促进高浓度葡萄糖诱导的胰岛素分泌。
2、Ghrelin可以减轻高糖诱导胰岛β细胞的凋亡,起保护作用。
3、Ghrelin可以降低Glut-2在胰腺β细胞中的表达。