胃旁路手术治疗2型糖尿病模型大鼠的机制

郭剑辉 张俊晶 孟兴凯 牛剑祥(内蒙古医科大学附属医院普通外科，内蒙古 呼和浩特 010055)

目前用于治疗2型糖尿病的方法主要包括饮食控制、运动、口服降糖药物、胰岛素注射等，由于这些措施均需长期实施、维持终生，不仅治疗费用高昂、患者依从性较差，而且这些治疗只能延缓疾病的发展，不能从根本上治愈2型糖尿病。前期研究发现，肥胖症患者接受胃肠道手术后，不仅体重显著下降，而且其伴发的2型糖尿病也意想不到地得到了治愈或改善〔1〕。此后，外科手术成功应用于肥胖患者合并2型糖尿病的治疗。胃旁路术(GBP)是目前临床上最为常用的术式，对2型糖尿病的治愈率可达83%左右〔2，3〕，但治疗机制尚未阐明。本实验旨在探讨GBP对SD大鼠糖尿病模型的降糖作用及其可能的机制进行初步。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂 电子分析天平(AEL-200型，日本岛津LIBROR公司);罗氏血糖仪为美国Roche公司产品。短效胰岛素为上海第一生化药业公司产品;大鼠胰高血糖素样肽-1(GLP-1)、葡萄糖依赖性促胰岛素激素(GIP)ELISA试剂盒为美国ADL公司产品。

1.2 动物分组 60只已成功制备好的(腹腔注射链尿佐菌素)2型糖尿病SD大鼠模型，随机分为两组，A组即2型糖尿病胃旁路手术组(GBP组)，Sham-A组即2型糖尿病对照组(假手术组)，每组30只。A组和Sham-A组大鼠术前体重分别为(285±14.5)g、(288±15.0)g，摄食量分别为24 g、25 g，无明显差异(P＞0.05)，具有可比性。

1.3 手术方法 两组动物术前均禁食12 h，10%水合氯醛2 ml/kg腹腔注射麻醉。A组施胃容量保持不变的胃旁路术，取腹部中线横切口入腹，自幽门处断十二指肠，距离Treitz韧带远端8 cm处离断空肠，近端空肠与距吻合口12 cm处空肠行端侧吻合，远端空肠直接与幽门吻合，完成吻合后，排列肠道，以大网膜覆盖，连续缝合关腹。平均手术时间约1.5 h，术中均保留原始胃容积。Sham-A组于手术组相应的肠道位点做肠切开及肠吻合术，并保证相同的麻醉方法和手术时间。

1.4 检测方法 血糖仪测定两组大鼠手术前空腹、25%葡萄糖溶液灌胃30 min后，以及术后1、2、4、8 w血糖值;隔夜禁食12 h后空腹抽取大鼠眼眶静脉血，放射免疫法测定上述时间点FINS胰岛素水平;并计算胰岛素敏感指数(IAI)=1/(FPG×FINS)。取两组大鼠手术前空腹、25%葡萄糖溶液灌胃30 min后，以及术后 1、2、4、8 w 静脉血，1 000 r/min 离心 15 min 收集血浆，按照大鼠酶联免疫分析ELISA试剂盒说明书，测定GLP-1值和GIP值。

上述时间点每组处死大鼠3只，取胰腺组织，常规方法提取总RNA，设计并合成大鼠GLP-1R、GIPR基因引物，同时以GAPDH为内参照，RT-PCR测定 GLP-1R mRNA、GIPR mRNA的表达。

1.5 统计学方法 采用SPSS16.0软件进行处理，剂量资料用±s表示，行t检验。

2 结果

2.1 两组大鼠血糖水平比较 空腹血糖:A组术后各时相点血糖明显低于术前(P＜0.05)，且明显低于Sham-A组(P＜0.05)。手术2 w后A组血糖值明显低于术前(P＜0.05)，且与Sham-A组相比，A组血糖值明显下降(P＜0.05)。见表1。2.2 两组空腹胰岛素水平比较 A组术后各时点胰岛素水平明显高于术前(P＜0.05)，且明显高于Sham-A组(P＜0.05)。手术2 w后A组胰岛素水平明显高于术前(P＜0.05)，且与Sham-A组相比，术后A组胰岛素水平明显升高(P＜0.05)。见表2。2.3 两组胰岛素敏感指数(IAI)比较 A组术后各时相点IAI明显低于术前(P＜0.05)，且明显低于Sham-A组(P＜0.05)。手术2 w后A组IAI明显低于术前(P＜0.05)，且与Sham-A组相比，术后A组IAI明显下降(P＜0.05)。见表3。

表1 两组血糖值比较(mmol/L，±s)

表1 两组血糖值比较(mmol/L，±s)

与术前比较:1)P＜0.05;与Sham-A组比较:2)P＜0.05;下表同

时间 空腹血糖 葡萄糖灌胃30 min后A组 Sham-A组A组 Sham-A组术前 22.05±3.50 21.65±2.25 32.45±2.65 31.95±2.75术后1 w 15.55±1.451)2) 22.95±3.25 31.05±2.25 33.86±2.45术后2 w 10.45±1.351)2) 23.28±3.02 27.36±1.381)2) 30.92±2.12术后4 w 6.20±1.201)2) 21.36±2.96 15.02±1.251)2) 31.32±1.82术后8 w 5.85±0.721)2) 21.05±2.05 12.68±1.341)2)32.05±2.06

表2 两组胰岛素水平比较(μU/ml，±s)

表2 两组胰岛素水平比较(μU/ml，±s)

时间 空腹胰岛素 葡萄糖灌胃30 min后A组 Sham-A组A组 Sham-A组术前7.55±3.15 7.65±2.85 19.45±2.55 18.95±2.65术后1 w 10.55±2.351)2) 8.85±3.05 21.25±2.65 20.86±2.25术后2 w 16.45±2.451)2) 9.38±3.12 35.35±2.681)2) 20.92±2.42术后4 w 18.20±2.321)2) 9.36±2.58 35.42±2.451)2) 21.32±2.58术后8 w 14.85±2.521)2) 9.65±2.35 36.86±2.551)2)22.05±2.26

表3 两组IAI比较(±s)

表3 两组IAI比较(±s)

时间 空腹IAI葡萄糖灌胃30 min后A组 Sham-A组A组 Sham-A组术前0.32±0.12 0.35±0.15 0.21±0.08 0.19±0.09术后1 w 0.25±0.101)2) 0.29±0.12 0.16±0.07 0.18±0.08术后2 w 0.15±0.061)2) 0.21±0.11 0.12±0.031)2) 0.17±0.06术后4 w 0.14±0.051)2) 0.22±0.13 0.13±0.041)2) 0.16±0.07术后8 w 0.12±0.061)2) 0.20±0.12 0.13±0.051)2)0.17±0.08

2.4 两组大鼠GLP-1、GIP值变化 A组术后各时相点空腹GLP-1值明显高于术前(P＜0.05)，且明显高于 Sham-A组(P＜0.05);空腹GIP值明显低于术前(P＜0.05)，且明显低于Sham-A组(P＜0.05)。25%葡萄糖灌胃后A组术后各时相点GLP-1值明显高于术前(P＜0.05)，且明显高于 Sham-A组(P＜0.05);GIP值明显低于术前(P＜0.05)，且明显低于Sham-A组(P＜0.05)。见表4，表5。

2.5 两组大鼠GLP-1R mRNA、GIPR mRNA的表达变化 空腹GLP-1R mRNA、GIPR mRNA值:A组术后各时相点空腹GLP-1R mRNA值明显高于术前(P＜0.05)，且明显高于Sham-A组(P＜0.05);空腹GIPR mRNA值与术前和Sham-A组比较无明显异常(P＞0.05)。葡萄糖灌胃后A组术后各时相点GLP-1R mRNA值明显高于术前(P＜0.05)，且明显高于Sham-A组(P＜0.05)，GIPR mRNA值与术前和Sham-A组比较无明显异常(P＞0.05)。见图1，图2。

表4 两组GLP-1值变化(pmol/L，±s)

表4 两组GLP-1值变化(pmol/L，±s)

时间 空腹GLP-1葡萄糖灌胃30 min后A组 Sham-A组A组 Sham-A组术前 16.86±0.85 16.92±0.86 21.05±3.02 21.38±2.80术后1 w 22.72±1.551)2) 17.86±0.85 43.45±3.261)2) 23.62±2.32术后2 w 26.32±1.621)2) 17.66±0.75 60.26±3.351)2) 21.15±2.05术后4 w 35.58±2.151)2) 17.68±0.65 82.84±4.081)2) 21.46±2.16术后8 w 33.68±2.021)2) 17.72±0.68 82.56±5.051)2)21.52±2.21

表5 两组GIP值变化(pmol/L，±s)

表5 两组GIP值变化(pmol/L，±s)

时间 空腹GIP葡萄糖灌胃30 min后A组 Sham-A组A组 Sham-A组术前7.65±0.75 6.72±0.70 8.25±0.02 8.52±0.26术后1 w 6.28±0.341)2) 6.86±0.82 6.45±0.351)2) 8.25±0.25术后2 w 5.02±0.261)2) 6.85±0.76 4.86±0.721)2) 8.52±0.22术后4 w 4.62±0.151)2) 6.62±0.62 3.52±0.051)2) 8.36±0.08术后8 w 4.28±0.081)2) 6.83±0.65 3.35±0.231)2)8.22±0.06

图1 GLP-1R mRNA的变化

图2 GIPR mRNA的变化

3 讨论

作为疗效最好的减肥手术方式之一的GBP，不仅能明显减轻肥胖症患者体重，而且能长期稳定控制肥胖症患者伴发的2型糖尿病〔2，3〕。GBP的独特之处在于改变了食物的正常生理流向，治疗2型糖尿病的关键是通过转流使未被完全消化的食物减少与近端消化道接触的机会，同时增加食物与远端消化道的接触，进而产生一系列胃肠道激素的变化，从而对2型糖尿病产生治疗效果〔4〕。

值得关注的是体重正常的2型糖尿病是否也能通过GBP达到血糖控制作用?本研究提示GBP后2型糖尿病大鼠不仅血糖明显下降，而且可以将下降后的血糖维持较长时间。与Schauer等〔5〕、张新国等〔6〕研究相符。这些为数不多的临床研究表明GBP有望成为有效治疗2型糖尿病的新方法、新手段。

GBP治疗2型糖尿病的机制目前尚不十分明确，限制了临床大范围应用。肠促胰岛素(Incretin)是胃肠道激素，包括胰高血糖素样肽-1(GLP-1)和葡萄糖依赖性促胰岛素激素(GIP)，其中以GLP-1最受关注。GLP-1是一种肽类激素，主要由结肠和回肠黏膜的L细胞分泌，为肠胰高血糖素原的主要转化终产物。GLP-1的主要作用有:肠促胰岛素分泌作用，且为血糖依赖性，其分泌作用随着血糖下降而减弱，因此其降血糖作用具有自限性;加速胰岛素(原)的合成;使外周组织对胰岛素的敏感性增加;使胰高血糖素的分泌受抑;促进β细胞再生和抑制其凋亡等。对于2型糖尿病患者，GLP-1的分泌水平下降，促胰岛素分泌作用降低/丧失，胰岛β细胞对GLP-1的敏感性降低，从而导致肠促胰岛素效应显著降低甚或丧失〔7～10〕。前期研究显示2型糖尿病的发病主要是未消化或者部分消化的食物通过近端小肠，刺激近端小肠壁上存在的一种的K细胞，使其释放GIP水平增加，从而造成胰岛素抵抗，引起血糖水平增加，造成2型糖尿病。行GBP术后，减少或停止的对近端小肠的刺激，从而减少了K细胞释放GIP，解除了胰岛素抵抗。因此2型糖尿病获得了长期的治愈。本实验也提示GLP-1分泌增加与GIP分泌减少可能在GBP后SD大鼠糖尿病模型血糖下降的机制中发挥着重要作用。

研究表明糖尿病大鼠胰腺组织GLP-1R、GIPR的表达显著低于正常大鼠〔11〕，糖尿病的发生、发展可能与GLP-1R和GIPR表达下调存在一定的关系。结合本实验结果，推测GBP后SD大鼠糖尿病模型血糖下降的可能机制是:术后过早到达回、结肠的未消化和(或)未完全消化的食物，能够刺激此处的L细胞分泌GLP-1增加，同时促进GLP-1R的表达，从而影响GLP-1促进胰岛素分泌和/或增加胰岛素敏感性，从而达到控制血糖的作用。

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5 Schauer PR，Burguera B，Ikramuddin S，et al.Effect of laparoscopic Roux-Y gastric bypass on type 2 diabetes mellitus〔J〕.Ann Surg，2003;238(4):467-84.

6 张新国，杨学军，徐 红，等.胃旁路手术治疗2型糖尿病的体会〔J〕.中华普外科志，2005;20(9):599.

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