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目的:建立铝暴露大鼠模型,研究铝暴露对大鼠糖代谢的影响,并基于胰岛β细胞功能和胰岛素抵抗探讨其可能的机制。方法:60只SPF级Wistar大鼠按随机数字表法随机分成4组,即空白对照组(C组)、铝暴露低剂量组(L组)、中剂量组(M组)和高剂量组(H组),每组15只。L、M、H组分别给予AlCl3溶液2、4、8 mg/(kg·d)AlCl3进行腹腔注射,C组给予腹腔注射等体积生理盐水(2ml/只),全程共30天。于第10、20、30天每组取5只大鼠检测空腹血糖(fasting blood glucose,FBG)、空腹胰岛素(fasting insulin,FINS)水平,采用稳态模式评估法(homeostasis model assessment,HOMA)计算胰岛β细胞功能指数(homa beta cell function index,HOMA-β)和胰岛素抵抗指数(insulin resistance index,HOMA-IR);取胰腺组织行苏木素伊红染色,显微镜观察组织细胞结构变化;分光光度法检测血清Na+-K+-ATPase和Ca2+-Mg2+-ATPase活性;实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,RT-PCR)和Western Blot技术检测各组大鼠骨骼肌、脂肪组织葡萄糖转运蛋白4(glucose transporters 4,GLUT4)mRNA和蛋白表达的情况。结果:1、铝暴露对糖代谢相关指标的影响:FBG在各时点的M、H组均高于C组(P<0.05);FINS在10、20天的H组高于C组,在第30天反而低于C组(P<0.05);HOMA-IR在第10、20天的M、H组高于C组,在第30天的L、M组高于C组(P<0.05);HOMA-β在第20和30天的M、H组在均低于C组(P<0.05)。2、铝暴露对胰腺组织病理学影响:铝暴露各组大鼠胰腺组织呈现不同程度充血,胰岛内胞浆较少,细胞轮廓消失,部分细胞核碎裂、溶解,伴有钙化灶形成及炎症细胞浸润,随着铝暴露时间延长加重,以H组病变最显著。3、铝暴露对ATP酶活性的影响:Na+-K+-ATPase在各时点的M、H组均低于C组(P<0.05);Ca2+-Mg2+-ATPase在各时点的H组均低于C组(P<0.05);4、铝暴露对GLUT4 mRNA表达的影响:(1)骨骼肌组织:(1)各组间相同时间位点比较:第10天,H组GLUT4 mRNA含量明显低于C组(P<0.05);第20、30天,各剂量组GLUT4mRNA水平均明显低于C组(P<0.05)。(2)各组内不同时间点比较:随着铝暴露时间的延长,各剂量组GLUT4 mRNA表达呈下降趋势,M、H组GLUT4 mRNA表达在各时点间比较差异显著(P<0.05),呈时间-效应关系。(2)脂肪组织:(1)各组间相同时间位点比较:第30天,各剂量组GLUT4 mRNA水平均明显低于C组(P<0.05)。(2)各组内不同时间点比较:各组内各时点间比较均无显著差异(P>0.05)。5、铝暴露对GLUT4蛋白表达的影响:(1)骨骼肌组织:(1)各组间相同时间位点比较:第10、20天,M、H组GLUT4蛋白含量明显低于C组(P<0.05);第30天,各剂量组蛋白表达水平均低于C组(P<0.05)。(2)各组内不同时间点比较:随着铝暴露时间的延长,各剂量组GLUT4蛋白表达呈下降趋势:L、H组在各时点间比较差异显著(P<0.05);呈时间-效应关系。(2)脂肪组织:(1)各组间相同时间位点比较:第30天,H组GLUT4蛋白表达水平低于C组(P<0.05)。(2)各组内不同时间点比较:L、H组在第30天的蛋白表达低于第10天(P<0.05)。结论:1、铝暴露可能通过损害胰腺组织和降低Ca2+-Mg2+-ATPase活性,导致胰岛β细胞功能下降,引发糖代谢异常。2、铝暴露可能通过下调骨骼肌GLUT4表达和其转位相关Na+-K+-ATPase活性,削减骨骼肌细胞转运葡萄糖能力,引发胰岛素抵抗,影响机体血糖调节,导致糖代谢紊乱。