研究背景:随着经济的发展、生活方式的改变以及人口老龄化的加剧,2型糖尿病的患病率在全球范围内呈逐年增加的趋势。糖尿病发病后如果未得到有效治疗,随着其病程的延长,将会出现眼、肾、神经、血管等组织器官的慢性进行性病变,甚至出现早亡,严重危害人类生命和健康。流行病学调查显示,超重或肥胖是2型糖尿病发病的危险因素。肥胖作为代谢综合征的主要组成部分之一,与多种疾病如2型糖尿病、血脂异常、冠心病等密切相关。肥胖尤其是中心性肥胖,会导致非脂肪组织如肝脏、横纹肌、心脏和胰腺的脂质沉积。不同于皮下脂肪组织中脂肪的积累,内脏组织的脂质沉积(即异位脂质沉积)与胰岛素抵抗有关。异位脂肪沉积于胰腺时,会导致胰腺脂肪浸润,影响胰腺功能。以往关于脂肪浸润的研究大多集中在肌肉和肝脏组织,有关胰腺脂肪浸润的研究相对较少。胰腺脂肪浸润可能是异位脂肪沉积的初始指标,体重指数可以预测胰腺脂肪浸润,即胰腺脂肪浸润程度随着肥胖程度的加重而加重,胰腺脂肪浸润和中心性肥胖尤其相关。因此,通过饮食构建不同肥胖程度的动物模型,可以反映不同程度的胰腺脂肪浸润。近年来有关胰腺脂肪浸润及其与2型糖尿病的关系受到关注。有研究认为,胰腺脂肪含量与胰岛素抵抗等相关,胰腺脂质堆积会干扰人体胰岛素分泌,导致2型糖尿病的发生。也有研究认为,胰腺脂肪含量与胰岛β细胞功能之间没有显著相关性。因此,关于胰腺脂肪浸润与胰岛β细胞功能及2型糖尿病之间的关系存在争议。目的通过构建不同肥胖程度的SD大鼠模型,探讨不同程度胰腺脂肪浸润大鼠的胰腺组织学和胰岛功能的改变。通过腹部B超选择既往无2型糖尿病病史的胰腺脂肪浸润患者,行口服葡萄糖耐量试验,观察不同程度的胰腺脂肪浸润者的胰岛功能的变化,并观察改变生活方式及口服二甲双胍干预减轻胰腺脂肪浸润后,其胰岛功能的改变。另外,随机选取2760例体检人群,分析胰腺脂肪浸润的患病率及其与代谢综合征的相关性。方法1、选取刚断乳雄性SD(Sprague-Dawleyrats)大鼠70只,为了成模按照6:1的比例将其随机分为两组:高脂饲料组(F组,n=60)、普通饲料组(N组,n=10),分别给予高脂饲料及普通饲料喂养,18周后构建不同程度的营养性肥胖大鼠模型34只,按其体重分为三组:轻度肥胖组(A组,n=11)、中度肥胖组(B组,n=11)和重度肥胖组(C组,n=12)。测定大鼠体质量,计算其Lee’s指数,抽取空腹血测血糖(FBG)、胰岛素(FINS)、游离脂肪酸(FFA)、白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等的含量,然后行灌胃葡萄糖耐量试验(OGTT),观察各组大鼠的血糖及胰岛素水平的变化,计算其胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)及胰岛β细胞功能指数(HOMA-β)、胰岛素曲线下面积AUC(0-120min)、早期胰岛素分泌功能指数(Δi30/ΔG30);将大鼠处死后取少许胰腺组织测甘油三酯(TG)含量,光镜及电镜下观察组织学改变,实时定量PCR(Real-time PCR)检测大鼠胰腺内胰岛素 mRNA、IL-6 mRNA 及 TNF-α mRNA表达水平,观察不同程度胰腺脂肪浸润的胰岛功能的差异。2、随机选取96例无2型糖尿病(T2DM)病史的体检者,通过腹部B超检查,将其分为两组:胰腺脂肪浸润组(F’组,n=64)、非胰腺脂肪浸润组(N’组,n=32),根据胰腺脂肪浸润程度,将F’组又分为三组:轻度(A’组,n =25)、中度(B’组,n =22)和重度胰腺脂肪浸润组(C’组,n =17)。所有入组者抽取空腹静脉血测FBG、FINS、TNF-α、IL-6、血脂等指标。同时行OGTT,计算其HOMA-IR、HOMA-β、胰岛素曲线下面积(0-120min)及Δi30/ΔG30。选取其中有糖耐量异常(IGT)、空腹血糖受损(IFG)或T2DM的胰腺脂肪浸润者30例,行腹部CT检查,测其胰腺CT值。然后将其随机分为两组:一组通过改变生活方式联合口服二甲双胍(格华止)0.5gtid(E组,n=15)行干预治疗,另一组不做任何干预(D组,n =15),12周后复查并记录胰腺CT值,并再次行OGTT,比较入组者干预治疗前后(E组与E’组,D组与D’组)体重、腰围(WC)变化,以及胰腺脂肪浸润程度和胰岛功能的差异。3、随机选取2760例体检人群,行腹部B超筛查,将入选者分为非胰腺脂肪浸润组和胰腺脂肪浸润组,由专人统一记录入选者的一般资料及身高、体重、WC、FBG、FINS、TC、TG、HDL-C、LDL-C,探讨胰腺脂肪浸润的患病率及其与代谢综合征的相关性。结果1、各组大鼠胰腺组织形态学改变:光镜及电镜下观察到胰腺脂肪浸润程度随着大鼠肥胖程度的加重而逐渐加重。2、各组大鼠OGTT结果:1)、血糖水平的变化:OGTT中,与N组相比,A组血糖在时间点在时间点30min、60min有明显升高[(9.71±0.88)mmol/LVS(8.47±0.34)mmol/L,P<0.01],[(8.26±0.77)mmol/LVS(6.60±0.59)mmol/L,P<0.01];B组血糖在时间点30min、60min、120min有显著升高[(9.93±0.64)mmol/LVS(8.47±0.34)mmol/L,P<0.01],[(9.38±0.45)mmol/LVS(6.60±0.59)mmol/L,P<0.01],[(5.47±0.32)mmol/L VS(5.10±0.41)mmol/L,P<0.05];C组血糖在时间点30min、60min、120min有明显升高[(10.48±0.71)mmol/L VS(8.47±0.34)mmol/L,P<0.01],[(10.62±0.61)mmol/LVS(6.60±0.59)mmol/L,P<0.01],[5.66±0.20)mmol/LVS(5.10±0.41)mmol/L，P<0.05]。2)、胰岛素水平的变化:和N组相比,B组胰岛素在时间点0min、60min显著升高[(11.19±1.27)mIU/LVS(9.82±1.07)mIU/L,P<0.05],[(68.29±10.09)mIU/LVS(50.79±7.03)mIU/L,P<0.01];C组胰岛素在时间点60min较N组亦显著升高[(61.18±10.78)mIU/LVS(50.79±7.03)mIU/L,P<0.05]。3)、胰岛素分泌状况:B组HOMA-IR、胰岛素曲线下面积(0～120min)较N组明显升高[(2.27±0.31)VS(1.91±0.26),P<0.01],[(5867.41±476.27)VS(4976.90±654.93),P<0.01];ΔI30/ΔG30 较 N 组则显著降低[8.90 ±2.23)VS(12.56±3.38),P<0.05];和N组相比,C组的ΔI30/ΔG30较N组明显下降[(7.41±2.00)VS(12.56±3.38),P<0.01]。3、各组大鼠血清FFA及胰腺TG含量1)、血清FFA水平:A、B、C组的血清FFA含量较N组显著增高[(457.58±31.28)umol/LVS(399.26±22.41)umol/L,P<0.01],[(465.88±26.16)umol/LVS(399.26±22.41)umol/L,P<0.01],[(499.85±37.17)umol/L VS(399.26±22.41)umol/L,P<0.01]。2)、胰腺TG含量:与N组相比,C组胰腺TG含量显著增高[(778.14±143.55)umol/LVS(437.60±136.08)umol/L,P<0.05]。4、各组大鼠血清中TNF-α、IL-6水平和N组相比,A组大鼠血清IL-6含量显著增高[(4.94±0.62)pg/ml VS(3.91±1.15)pg/ml,P<0.05];B组大鼠血清IL-6、NF-α含量均明显增高[(5.50±1.09)pg/ml VS(3.91±1.15)pg/ml,P<0.05],[(10.77±0.80)pg/ml VS(9.80± 0.92)pg/ml,P<0.05];C组大鼠血清IL-6、NF-α含量亦显著增高(7.84±3.46)pg/mlVS(3.91 ± 1.15)pg/ml,P<0.01],[(11.34±1.11)pg/ml VS(9.80± 0.92)pg/ml,P<0.01]。5、各组大鼠胰腺组织RT-PCR分析1)、胰岛素mRNA表达水平:和N组相比,C组的胰岛素mRNA表达水平显著降低[(0.79±0.13)VS 1,P<0.01],而A组及B组胰岛素mRNA表达水平显著升高[(1.24±0.16)VS1,P<0.01],[(1.29±0.19)VS1,P<0.01]。2)、IL-6mRNA表达水平:和N组相比,B组、C组胰腺的IL-6mRNA表达水平明显升高[(1.10±0.14)VS1,P<0.05],[(1.18±0.14)VS1,P<0.01]。3)、TNF-α mRNA表达水平:C组的TNF-α mRNA表达水平显著高于N组[(1.14±0.15)VS 1,P<0.05]。6、在96例临床观察中发现,胰腺脂肪浸润组的腰围(WC)及体重指数(BMI)较非胰腺脂肪浸润组显著增加(P<0.01);胰腺脂肪浸润组的糖尿病前期或T2DM检出率明显高于非胰腺脂肪浸润组(46.9%VS 18.8%,P<0.01)。在2760例体检人群中亦发现:胰腺脂肪浸润组的WC、BMI、FBG、FINS、HOMA-IR较非胰腺脂肪浸润组显著升高(P<0.01);而胰腺脂肪浸润组糖尿病前期或T2DM的检出率显著高于非胰腺脂肪浸润组(63.6%VS 13.1%,P<0.01)。7、96例临床观察者的OGTT结果1)、血糖变化:与N’组相比,A’组空腹、30min、60min、120min血糖明显升高[(6.03±0.62)mmol/L VS(5.41±0.57)mmol/L,P<0.01],[(10.43±1.77)mmol/L VS(9.15±1.84)mmol/L,P<0.01],[(11.93±2.98)mmol/L VS(10.07±2.25)mmol/L,P<0.05],[(7.70±1.30)mmol/L VS(6.71±1.17)mmol/L,P<0.05];B’组空腹、30min、60min、120min、180min血糖均明显升高[6.04±0.60 VS(5.41±0.57)mmol/L,P<0.01],[(10.46±1.88)mmol/L VS(9.15±1.84)mmol/L,P<0.05],[(12.19±3.10)mmol/L VS(10.07±2.25)mmol/L,P<0.01],[(8.73±2.40)mmol/L VS(6.71±1.17)mmol/L,P<0.01],[(6.35±1.98)mmol/LVS(4.97±1.17)mmol/L,P<0.05];C’组空腹、30min、60min、120min血糖均明显升高[(6.46±0.43)mmol/LVS(5.41 ± 0.57)mmol/L,P<0.01],[(11.88±1.78)mmol/L VS(9.15±1.84)mmol/L,P<0.01],[(12.72±3.44)mmol/L VS(10.07±2.25)mmol/L,P<0.01],[(8.89±2.05)mmol/L VS(6.71±1.17)mmol/L,P<0.01]。2)、胰岛素水平变化:与N’组相比,A’组60min胰岛素明显升高[(88.20±6.54)uIU/mLVS(70.53±3.24)uIU/mL,P<0.05];B’组60min、120min 胰岛素明显升高[(97.86±7.78)uIU/mLVS(70.53±3.24)uIU/mL,P<0.01],[(74.29±5.79)uIU/mLVS(54.96±2.36)uIU/mL,P<0.05];C’组 60min、120min 胰岛素胰岛素均明显升高[(101.39±7.62)uIU/mLVS(70.53±3.24)uIU/mL,P<0.01],[(94.34±9.21)uIU/mLVS(54.96±2.36)uIU/mL,P<0.01]。3)、胰岛素分泌状况:与N’组相比,B’组AUC(0-180min)明显升高[(11665.45±861.21)VS(9473.60±324.69),P<0.05];B’组ΔI30/ΔG30明显降低[(13.24±2.24)VS(23.37±3.21),P<0.05];C’组HOMA-IR、AUC(0-180min)均明显升高[(4.21±1.44)VS(2.84±1.49),P<0.01],[(13086.37±1717.78)VS(9473.60±324.69),P<0.01],C’组 ΔI30/ΔG30 明显降低[(10.51 ±2.45)VS(23.37±3.21),P<0.01]。8、血脂水平变化在96例临床观察者中发现:与N’组相比,A’组、B’组、C’组HDL-C含量均显著降低[(1.22±0.30)mmol/L VS(1.43±0.34)mmol/L,P<0.05],[(1.22±0.31)mmol/L VS(1.43±0.34)mmol/L,P<0.05],[(1.18±0.25)mmol/L VS(1.43±0.34)mmol/L,P<0.01],B’ 组、C’组的 LDL-C 较 N’组均明显增高[(2.95±0.57)mmol/L VS(2.58±0.61)mmol/L,P<0.05],[(3.03±0.35)mmol/L VS(2.58±0.61)mmol/L,P<0.05];A’、B’、C’组的 TG 含量较 N’组显著增加[(1.80±0.71)mmol/LVS(1.39±0.57)mmol/L,P<0.05],[(1.94±0.74)mmol/L VS(1.39±0.57)mmol/L,P<0.01],[(2.52±1.02)mmol/L VS(1.39±0.57)mmol/L,P<0.01]。2760例体检人群亦发现中:与非胰腺脂肪浸润组相比,胰腺脂肪浸润组的T(C、TG、LDL-C显著升高[(5.8±1.0)mmol/L VS(4.9±0.8)mmol/L,P<0.01],[(2.9±2.1)mmol/L VS(1.8±1.1)mmol/L,P<0.01],[(3.8±1.2)mmol/L VS(2.8±1.0)mmol/L,P<0.01];HDL-C则较非胰腺脂肪浸润组显著降低[(1.1±0.5)mmol/LVS(1.6±0.3)mmol/L,P<0.01]。9、96例临床观察者血IL-6、TNF-α水平1)、血IL-6水平:B’、C’组的IL-6均比N’组明显增高[(17.86±1.76)pg/ml VS(13.04±1.28)pg/ml,P<0.05],[(20.22±2.34)pg/ml VS(13.04±1.28)pg/ml,P<0.01]。2)、血TNF-α水平:与N’组相比,A’组、B’组、C’组的TNF-α明显增高[(16.25±1.72)pg/ml VS(8.89±0.97)pg/ml,P<0.01],[(16.37±1.49)pg/ml VS(8.89±0.97)pg/ml,P<0.01],[(20.15±2.96)pg/ml VS(8.89±0.97)pg/ml,P<0.01]。10、96例临床观察者中,IFG、IGT或糖尿病的30人中,生活方式及二甲双胍干预后(E’组)和干预前(E组)相比,其体重、WC、HOMA-IR显著降低[(82.71±14.66)Kg VS(78.65±14.23)Kg,P<0.01],[(90.07±10.22)cm VS(88.23±9.83)cm,P<0.01],[(3.94±1.11)VS(3.30±0.98),P<0.05],胰腺 CT 值、AI30/AG30 0名显升高[(49.63±4.83)Hu VS(46.73 ±5.56)Hu,P<0.01],[(22.06 ±2.50)VS(11.70±2.92),P<0.05];而D’组与D组相比,各项均未见明显改变。11、在2760例体检人群中发现:胰腺脂肪浸润检出率为32.1%。中心性肥胖、糖尿病前期或糖尿病、高甘油三酯血症、年龄增加是胰腺脂肪浸润发生的危险因素,中心性肥胖与胰腺脂肪浸润的危险相关性最强(OR=5.872),其次为糖尿病前期或糖尿病(OR=2.776)。结论1、肥胖,尤其是中心性肥胖,和胰腺脂肪浸润密切相关,是胰腺脂肪浸润的表型。2、胰腺脂肪浸润可导致胰岛素早相分泌延迟,出现胰岛素抵抗及胰岛β细胞受损。3、2型糖尿病发生前,胰腺脂肪浸润大鼠的胰腺外分泌部和内分泌部中的甘油三酯都有过度沉积,因此胰腺脂肪浸润和2型糖尿病的发病密切相关,可为2型糖尿病的早期干预提供线索。4、胰腺脂肪浸润可能通过氧化应激、炎症因子、脂肪因子等的代谢异常、及胰岛素信号转导通路的异常等多个环节导致胰岛素抵抗、胰岛β细胞功能下降,最终导致2型糖尿病的发生。