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目的:
观察替米沙坦对长期高脂饲养OLETF(OtsukaLong-EvansTokushimaFatty)大鼠胰岛素敏感性及2型糖尿病(Type2diabetesmellitus,T2DM)发病的早期干预作用,研究阻断肾素血管紧张素系统(Renin-angiotensinsystem,RAS)对大鼠皮下和内脏脂肪组织中脂肪细胞因子脂联素及其受体、瘦素、MCP-1、IL-6、TNF-α、PPARγ1、PPARγ2、AT1及AT2等表达的调控作用及其部位差异性,探讨脂肪组织局部RAS与胰岛素抵抗的关联,及替米沙坦阻断RAS、改善胰岛素抵抗进而延缓高脂饲养OLETF大鼠T2DM发生的机制。
内容:
4周龄雄性OLETF大鼠50只为实验组,选择性别、年龄匹配的正常非糖尿病LETO(Long-evanstokushimaotsuka)大鼠12只为对照组,OGTT结果证实,22周时尚未发生糖尿病。然后随机分为替米沙坦5mg·kg-1·d-1(O-T组)、低剂量替米沙坦0.5mg·kg-1·d-1(O-TL组)、吡格列酮10mg·kg-1·d-1(O-P组)、二甲双胍100mg·kg-1·d-1(O-M组)和无干预(O-C)对照组。22周龄开始给予药物干预,给药方法为每日1次定时灌胃。自20周龄始每两周称重、测定血糖,并测定血压变化。48周龄时行高胰岛素正葡萄糖钳夹试验,用3%乌拉坦(0.3ml/100g体重)腹腔麻醉,取血后处死大鼠,分别取皮下及睾周脂肪组织,液氮冻存备用。检测皮下和睾周脂肪组织中脂联素、瘦素、MCP-1、TNF-α等前炎性因子等基因和蛋白表达水平,并观察其形态学改变。
方法:
1.实验方法:①富含饱和脂肪酸的饲料喂养OLETF大鼠,建立T2DM模型;②ELISA法测定血清中脂联素、瘦素、MCP-1、TNF-α、IL-6等的含量。酶法测定TC、TG、LDL-C、HDL-C等水平;③采用实时荧光定量PCR检测皮下和睾周脂肪组织中脂联素及其受体、瘦素、MCP-1、IL-6、TNF-α及PPARγs等mRNA的表达水平;④WesternBlotting法检测皮下和睾周脂肪组织中脂联素、瘦素、MCP-1、TNF-α、IkB-α、NFκBp50等蛋白表达水平;⑤皮下和睾周脂肪HE染色,光镜下观察脂肪细胞形态改变。
2.统计方法:所有数据处理采用SPSS13.0统计软件包。计量资料以(x)±s表示。为排除血压因素对统计结果的影响,计量资料均数比较将收缩压和舒张压作为协变量进行协方差分析。糖尿病发病率比较用x2检验(FshersExactTest)。组间比较经方差齐性检验,方差齐者两两比较使用LSD法,方差不齐者使用DunnettsT3法。HOMA-IR与脂肪细胞因子的相关性采用Spearman秩相关分析。糖代谢异常的影响因素分析采用二元Logistic回归。
结果:
1.与LETO组相比,O-C组大鼠体重明显增高,O-T组大鼠体重较O-C组无明显差异(P>0.05),但内脏脂肪指数却明显低于O-C组(P<0.05)。而O-P组大鼠体重从30周龄至48周龄持续增高,且均显著高于包括O-C组在内其他各组(P<0.05)。
2.O-C组血清FPG、FINS、FFA、TC、LDL-C、HOMA-IR以及24小时尿量和尿糖均明显增高,T2DM发病率达90%。而上述糖脂代谢指标在O-T组均出现明显降低,且OGTT各时点血糖、HOMA-IR也较O-C组显著降低(P<0.05),T2DM发病率也较O-C组明显降低(x2=5.495,P=0.019)。
3.O-C组大鼠前炎性脂肪细胞因子TNF-α、MCP-1和瘦素无论在血清还是皮下和内脏脂肪组织中mRNA与蛋白表达水平上均明显升高,而脂联素和PPARγ的表达明显降低。替米沙坦和吡格列酮下调皮下和内脏脂肪组织中瘦素和TNF-α的表达并降低血清瘦素水平,但仅替米沙坦明显下调血清TNF-α、IL-6的浓度。替米沙坦、吡格列酮和二甲双胍均可下调皮下脂肪组织MCP-1的基因与蛋白表达,但仅有替米沙坦可明显下调内脏脂肪组织MCP-1的基因表达并降低其血清浓度。
4.O-C组皮下和内脏脂肪组织中AT1的mRNA水平明显增高,而O-P组、O-T组及O-TL组AT1的表达均出现明显下调,且O-P组及O-T组之间差异无统计学意义。O-T组AT2mRNA水平明显高于除O-TL组外的其它各组(P<0.01),且只有替米沙坦明显上调皮下和内脏脂肪AdipoR1&R2的表达。O-P组皮下脂肪组织PPARγ1和PPARγ2的表达均明显高于O-C组,O-T组内脏脂肪组织中PPARγ1和PPARγ2的表达明显上调,O-T组皮下脂肪中PPARγ2的表达也明显升高,且O-T组与O-P组之间差异无统计学意义。O-C组脂肪组织细胞形态不规则,排列紊乱。与O-C组比较,O-P组、O-M组、O-T组及O-TL组的脂肪细胞面积明显分别减小58%、38%、56%和19%(P<0.01),且形态排列趋于规则。
5.相关分析结果显示,SBP、DBP与HOMA-IR无相关关系,提示替米沙坦的降压和改善胰岛素抵抗的作用并不一致,其改善胰岛素抵抗的作用并不依赖于血压水平的变化。HOMA-IR与内脏脂肪组织中PPARγ2的mRNA表达水平呈负相关(ρ=-0.369,P=0.021),而与内脏脂肪中PPARγ1、皮下脂肪组织中PPARγ1、PPARγ2的mRNA表达均无相关性(P>0.05)。
结论:
1.通过长期高脂喂养自发2型糖尿病OLETF大鼠模型,具有高血糖症、轻度肥胖、糖脂代谢紊乱、显著胰岛素抵抗等T2DM的特征,表明T2DM动物模型建立成功。
2.ARB替米沙坦可以减少大鼠内脏脂肪、改善糖脂代谢紊乱和胰岛素抵抗、降低T2DM的发病率,且其改善胰岛素抵抗与其改善血清和脂肪组织,尤其是内脏脂肪组织中的脂肪细胞因子表达有关,而与其降压效应无关。
3.替米沙坦通过IKK/NFκB通路对脂联素、IL-6、TNF-α及MCP-1等脂肪因子表达分泌谱进行调控,改善局部炎症微环境。
4.替米沙坦对脂肪组织中炎症因子的调控更多地体现出较强的内脏优势,而吡格列酮则表现为皮下优势,推测此与血管紧张素受体及PPARγ的分布部位特异性有关。
5.替米沙坦改善脂肪组织炎症状态,与其具有ARB/PPARγ配体双重效应有关,可通过两条途径:一方面可以通过拮抗AT1R阻断AngⅡ的生物学效应,抑制脂肪组织RAS激活对胰岛素抵抗发生发展的促进作用,另一方面,作为部分PPARγ激动剂激活PPARγ,参与调节与糖、脂代谢相关基因的表达,减小脂肪细胞大小,增加胰岛素敏感性,进而降低T2DM的发病率。