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目的:随着我国经济发展,饮食结构及生活方式发生巨大改变,肥胖及肥胖相关的谢性疾病如糖代谢紊乱逐年增多。代谢性疾病的发病年龄日趋年轻化,儿童和青少年肥胖及糖代谢紊乱的现象已引起广泛关注,然而,生物学年龄、饮食结构、肥胖、以及糖脂代谢之间的关系仍不十分清楚,不同年龄个体对高脂饮食所致代谢异常的敏感性有待明确。本研究的目的是通过观察高脂饮食对不同月龄小鼠胰岛素敏感性和胰岛β细胞功能的影响,加深对年龄因素在机体代谢应激反应中作用的理解,探索代谢应激时胰岛β细胞功能失代偿的早期标志,为深入研究代谢综合症和糖尿病发生发展过程中,胰岛β细胞功能衰竭的分子机制提供有益线索。方法:健康C57BL/6J雄性小鼠21天断乳组24只(平均体重12.66±0.74g),3月龄组24只(平均体重28.70±1.30g),6月龄组24只(平均体重33.16±2.74g),各年龄段小鼠随机分成两组,分别为21DHF/21DCD,3MHF/3MCD和6MHF/6MCD组,分别给予60%高脂饲料或正常饲料12周。每周称量体重、每三周测6小时空腹血糖、第12周灌胃法测量葡萄糖耐量、酶联免疫吸附法测空腹血清胰岛素、断颈法处死小鼠取胰腺、肝脏、脂肪组织进行组织学分析,胆管内穿刺内消化法提取小鼠胰岛并通过免疫印迹法进行胰岛素原的研究。结果:高脂饲料喂养12周后(1)各年龄高脂饮食组体重较正常饮食组体重明显增加(P<0.01)(21DHF46.18±3.34g vs.21DCD28.51±1.66g;3MHF51.51±2.2g vs.3MCD32.99±1.26g;6MHF46.06±8.07g vs.6MCD36.87±4.67g)。21DHF小鼠体重增长量最大,但因高脂饲料而增加的体重在3MHF最明显。(2)各年龄段高脂组6小时空腹血糖均高于对照组(21DHF9.68±0.82 vs.21DCD6.60±0.86mmol/L;3MHF12.86±1.34 vs.3MCD6.30±1.42 mmol/L;6MHF9.68±1.32 vs.6MCD5.40±0.97mmol/L),差别均具有统计学意义(P<0.05),3MHF空腹血糖最高且空腹血糖升高速率最大,3MHF较3MCD空腹血糖明显升高出现最早。(3)各年龄段高脂饮食组糖耐量曲线下面积较正常饮食组均有不同程度增高(21DHF32.18±10.45 vs.21DCD 20.91±1.05;3MHF 39.33±3.72 vs.3MCD16.74±1.70;6MHF 30.19±4.61 vs.6MCD 17.69±2.26),但21月龄组无统计学意义(P>0.05),其余年龄组的差异均具有统计学意义(P<0.05),3MHF组葡萄糖耐量最差。(4)胰岛素抵抗:各年龄高脂饮食组空腹血清胰岛素水平较正常饮食组明显升高,差别有统计学意义(P<0.05),同年龄高脂饮食组与正常饮食组相比,HOMA-IR均明显升高,ISI均明显降低,差异均具有统计学意义(P<0.05),且3MHF组胰岛素抵抗最明显,胰岛素敏感性最差。(5)胰岛素原占总胰岛素(胰岛素原PI+胰岛素I)的百分比[PI/(PI+I)x100%]:21DHF51.53±4.18%vs.21DCD28.20±6.20%,P<0.01;3MHF 69.84±1.55%vs.3MCD 30.76±0.18%,P<0.01;6MHF 46.65±2.49%vs.6MCD 39.64±1.28%,P<0.01。3MHF与21DHF、6MHF胰岛素原所占百分比均有统计学差异(P<0.05)。(6)组织学变化:各年龄高脂饮食组小鼠较正常饮食组胰岛平均面积均有不同程度的升高(21DHF14040±22274 um2 vs.21DCD 11061±7004 um2,P=0.62;3MHF 22759±36270um2 vs.3MCD 11191±12509 um2,P=0.02;6MHF 22072±30223um2 vs.6MCD 11424±17425um2,P=0.02);同年龄高脂饮食组较正常饮食组β细胞占胰岛面积的比例不同程度的增加(21DHF91.40±6.41%vs.21DCD 85.41±9.47%,P<0.001;3MHF94.68±9.06%vs.3MCD 85.83±9.55%,P<0.001;6MHF 88.87±7.72%vs.6MCD83.08±14.99%,P=0.04);同年龄高脂饮食组较正常饮食组α与β细胞比例均有不同程度降低(21DHF0.21±0.16 vs.21DCD 0.30±0.16,P<0.05;3MHF 0.18±0.07vs.3MCD 0.28±0.16 P<0.05;6MHF 0.22±0.09 vs.6MCD 0.27±0.13 P=0.09);β细胞平均横截面积在高脂组与正常饮食组间无统计学差异,胰岛的代偿性增生只要是β细胞代偿性增生所致,3MHF组β细胞代偿性增生最明显。不同年龄高脂鼠的胰岛内均可见不同程度的毛细血管的扩张,大量的血球堆积在胰岛内。高脂组肝脏均出现了脂肪肝,21DHF脂肪肝2级;3MHF脂肪肝3级;6MHF脂肪肝3级;各高脂组睾周脂肪组织内可见不同程度炎症细胞的浸润。结论:(1)60%高脂饲料喂养C57BL/6J雄性小鼠12周可以成功诱导小鼠肥胖、胰岛素抵抗和糖代谢异常。(2)与21天龄和6月龄小鼠相比,3月龄小鼠在高脂饲料喂养后体重增长最快,空腹血糖最高,糖耐量最差、胰岛素抵抗最严重,所以3月龄鼠对高脂饲料引起的代谢紊乱最敏感。做代谢模型时必须考虑实验动物的生物学年龄,本实验为其他基础研究实验动物的选择提供了一份参考证据。(3)高脂饲料喂养后各年龄小鼠均出现胰岛素抵抗,空腹血糖受损,糖耐量异常,胰岛内胰岛素原明显增多,胰岛代偿性增大(主要是β细胞代偿性增生),但胰岛的代偿性增生未能代偿糖代谢负荷,说明高脂饮食影响了β细胞功能。(4)本研究显示年龄在代谢应激反应中起到了重要的作用。明确年龄因素对β细胞代偿潜能的影响有助于揭示2型糖尿病的发病机制。(5)高脂饮食诱导的胰岛素原的增多可能是β细胞功能失代偿的早期标志。