胃旁路术对非肥胖2型糖尿病大鼠胰岛β细胞凋亡的影响

鞠振煜，张明威，曲日初，朱宝平，张 伟，田晓丰

（吉林大学普通外科疾病诊疗中心、吉林大学第二医院普通外科，吉林 长春130041）

20世纪80年代减肥医师发现用于减重手术的胃旁路手术（Gastric bypass，GBP）可以使伴Ⅱ型糖尿病的肥胖患者在减重的同时，可以使糖尿病症状完全缓解。近年来，胃肠道重建的GBP手术治疗2型糖尿病的研究已成为国内外研究的热点，但其作用机制尚不完全清楚。本研究旨在建立自发性2型糖尿病大鼠GBP手术模型，探索GBP术对胰岛β细胞凋亡的影响，为GBP术治疗非肥胖2型糖尿病提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料和动物分组

实验用8周龄GK大鼠由中科院上海实验动物中心上海斯莱克实验动物有限公司提供。动物自由摄取净水，食物为添加高蛋白的含油脂饲料。大鼠在适应环境后，测量体重、空腹、餐后血糖，胰岛素。72只大鼠随机分为4组：手术组（O组）、假手术组（S组）、饮食控制组（F组）和对照组（C组）。原装进口凋亡检测试剂盒购于美国Promega公司。强生稳步血糖测定仪。

1.2 模型制作

O组术前将大鼠禁食12h，将每只大鼠按照50 mg／kg腹腔内注射浓度为0.5%的戊巴比妥钠，待麻药生效后，与上腹正中作长约4cm的切口，切断幽门，缝合十二指肠残端，在距treitz韧带约10cm处切断空肠，幽门断端与远端空肠行端端吻合，在距离胃肠吻合口约12cm处行空肠端侧吻合，均采用0／7号无创伤棉纶线间断缝合，缝合系膜裂孔。术中保留了胃的原容积，平均手术时间为1h。S组：用上述同样方法对大鼠进行麻醉，采取离断胃窦十二指肠后再原位吻合，并保证相同的麻醉时间。术终均用庆大霉素（96万U）2ml冲洗腹腔后关腹，术后麻醉醒后自由进水，24h后自由进食。F组，控制每只大鼠进食量15g／d，保证充足饮水。O、F、C组均自由进食，保证充足饮水。

1.3 实验方法

术前、术后第1、2、4、8周5个时间点，大鼠禁食过夜，剪尾法取血0.5ml后，灌服葡萄糖（2.5g／kg），30min后再取血0.7ml，血样分别立即加入装有DPPIV inhibitor10μL的试管中，混匀，静置30 min后4 000rpm离心10min，分离血清，用于测定血糖、胰岛素。术后2w、4w、8w测餐后血糖取血后，分批随机处死大鼠，每批每组处死6只，大鼠处死后分离胰腺并取出。滤纸吸干水份后沿胰腺纵轴切开，一部分置于10%多聚甲醛中固定待用。血糖测定：取血后使用强生稳步血糖仪测定血糖。胰岛素测定：采用放射免疫法测定，双管法，取两次测定的平均值。TUNEL法检测胰岛β细胞凋亡。

1.4 统计学方法

实验数据计量资料采用均数±标准差表示。不同组之间的同一时间点指标采用独立样本的t检验，单个指标手术前后的变化采用配对t检验，采用SPSS13.0for Windows统计学软件进行统计。

2 结果

2.1 血糖

O组GΒP术后第1周空腹血糖已开始下降，术后第4周空腹血糖由术前的16.21±0.76mmol／L下降到9.18±0.61mmol／L，差异具有统计学意义（P＜0.01）；至术后第8周血糖维持在9.65±0.66 mmol／L，与术前、术后2周比较，差异具有统计学意义（P＜0.01）。术后第4周餐后血糖由术前的31.06±1.10mmol／L下降到13.11±0.71mmol／L，差异具有统计学意义（P＜0.01）；至术后第8周下降到12.32±0.66mmol／L，与术前、术后2周比较，差异具有统计学意义（P＜0.01）；O组术后第4、8周空腹、餐后血糖与同时间其他各组比较，差异具有统计学意义（P＜0.01）；F组在控制饮食1周后空腹血糖也出现下降，第4周、第8周由15.84±114mmol／L 分别下降到11.65±0.63mmol／L、12.00±0.58mmol／L，差异具有统计学意义（P＜0.01）；S组、C组实验过程中后空腹血糖无明显改变，差异无统计学意义（P＞0.05）

2.2 胰岛素

O组术后第4周起空腹血清胰岛素水平由术前27.95±1.16mIU／L升高到62.82±1.87mIU／L，术后第8周为61.64±1.35mIU／L，与本组术前、术后2周比较，差异具有统计学意义（P＜0.01）；均明显高于相同时间点的其他各组，差异有统计学意义（P＜0.01）；O组术后第4、8周餐后血清胰岛素水平分别为77.43±1.05mIU／L、77.07±0.96 mIU／L，与本组术前、术后2周比较，差异具有统计学意义（P＜0.01）；明显高于相同时间的其他各组，差异具有统计学意义（P＜0.0l）；F组、S组、C组实验过程中空腹及餐后血清胰岛素水平无明显改变，差异无统计学意义（P＞0.05）

2.3 胰岛β细胞凋亡水平改变

O组大鼠胰岛随着术后时间的延长，凋亡细胞数逐渐减少，至术后4周下降至5.92±0.74%，至术后8周凋亡细胞百分比为6.33±1.08%，细胞凋亡率明显低于同时间其他各组，差异具有统计学意义（P＜0.01）；与术后2周比较，差异具有统计学意义（P＜0.01）；O组术后第8周细胞凋亡率略高于第4周，差异无统计学意义（P＞0.05）（表3、图9－16）。

表1 各组大鼠血糖变化（mmol／L，±s）

表1 各组大鼠血糖变化（mmol／L，±s）

△ ：与同时间其他各组比较，P＜0.01；★：与同组术前，术后1、2W 比较，P＜0.01

组别 术前 术后1周 术后2周 术后4周 术后8周O组空腹 16.21±0.76 14.08±0.65△ 13.09±0.61△ 9.18±0.61△★ 9.65±0.66△★餐后 31.06±1.10 29.25±1.19△ 26.48±0.76△ 13.11±0.71△★ 12.32±0.66△★S组空腹 15.88±1.03 16.10±1.01 15.56±0.86 16.13±0.62 16.35±0.60餐后 31.32±1.44 30.39±1.56 31.35±1.27 31.03±0.93 31.66±1.17 F组空腹 15.84±1.14 15.53±0.92 13.11±0.66 11.65±0.63 12.00±0.58餐后 30.20±1.31 29.48±1.04 26.78±0.82 24.55±0.74 23.38±0.69 C组空腹 15.82±0.84 15.93±0.78 15.79±0.76 15.99±0.74 16.29±0.60餐后 30.93±1.35 30.19±1.42 30.81±0.78 31.07±1.13 30.96±0.85

表2 各组大鼠血清胰岛素浓度变化（mIU／L，±s）

表2 各组大鼠血清胰岛素浓度变化（mIU／L，±s）

△：与同时间其他各组比较，P＜0.01；★：与同组术前、术后1、2W 比较，P＜0.01。

组别 术前 术后1周 术后2周 术后4周 术后8周O组空腹 27.95±1.16 29.09±0.96△ 31.33±1.08△ 62.82±1.87△★ 61.64±1.35△★餐后 31.41±0.75 32.60±0.72△ 34.74±0.93△ 77.43±1.05△★ 77.07±0.96△★S组空腹 27.52±1.12 27.46±1.06 27.08±0.78 26.85±0.77 26.85±1.01餐后 31.49±0.90 32.13±0.88 31.26±0.86 31.19±1.21 31.26±1.19 F组空 腹 27.90±1.23 27.30±1.06 28.72±1.02 30.72±1.09 30.17±0.88餐后 31.37±0.79 32.38±0.75 32.60±0.70 33.63±0.86 33.22±0.73 C 组空腹 27.44±1.23 27.40±0.83 26.96±0.81 26.77±0.83 26.57±0.96餐后 31.05±0.79 31.24±0.92 30.64±0.95 30.71±1.24 30.40±1.53

表3 术后各组大鼠胰岛凋亡细胞数及凋亡细胞百分比（%，±s）

表3 术后各组大鼠胰岛凋亡细胞数及凋亡细胞百分比（%，±s）

△ ：与同时间其他各组相比P＜0.01；★：与术后2W相比，P＜0.01

组别 术后2w 术后4w 术后8w凋亡细胞数 百分比O组 18.67±2.25△ 9.33±1.13△ 11.83±1.47△★ 5.92±0.74△★ 12.67±2.16△★ 6.33±1.08凋亡细胞数 百分比 凋亡细胞数 百分比△★S组 93.33±1.86 46.67±0.93 94.33±1.97 47.17±0.98 94.33±2.07 47.17±1.03 F 组 48.67±2.58 24.33±1.29 42.17±2.32 21.08±1.16 42.33±2.42 21.17±1.21 C 组 92.50±2.88 46.25±1.44 93.00±3.29 46.50±1.44 92.00±2.83 46.00±1.41

3 讨论

GBP术后第4、8周空腹及餐后血糖明显下降，表明GBP对非肥胖2型糖尿病大鼠的糖代谢具有良好的改善作用。GBP对2型糖尿病大鼠的糖代谢改善作用的机制可能与减少胰岛素抵抗和改善胰岛功能有关［1］。本研究显示，GBP术后第4、8周空腹及餐后 胰岛素水平 升高。表明GBP手术可改善胰岛β细胞功能，在治疗2型糖尿病中起着重要的作用。

20世纪80年代便有资料表明2型糖尿病患者胰岛β细胞的数量明显下降［4］。事实上，最近一些通过研究手术后的胰腺标本证实在2型糖尿病发病机制中，胰岛β细胞数量的减少和功能的下降起到了重要的作用［2，3］。英国前瞻性糖尿病研究（UKPDS）显示，2型糖尿病患者无论是否接受强化治疗，随着病程的延长，最终将因胰岛β细胞功能受损导致血糖控制上的恶化。引起胰岛细胞功能障碍的原因比较复杂，细胞凋亡是2型糖尿病胰岛β细胞数量减少的主要原因，凋亡引起的胰岛β细胞数量减少足以致高血糖。从上世纪90年代至今的十几年间，大量的动物学实验和人体尸检研究显示胰岛β细胞的高水平凋亡在糖尿病发生前就已存在，糖尿病发生后，凋亡水平进一步增高。胰岛β细胞的凋亡可能是导致2型糖尿病发生、发展的一个重要因素，这些细胞的衰竭最终导致机体血糖的升高和2型糖尿病的发生［5］。凋亡的增多或减少都会导致特定疾病的病理生理过程，尤其是细胞凋亡增多，是导致细胞数量减少和功能下降的重要原因。在2型糖尿病，有多种因素可诱导胰岛β细胞凋亡，从而导致胰岛功能受损。文献报道，成年高血糖GK大鼠胰岛β细胞数量下降达60%［6］。本研究结果显示，经过GBP术干预的糖尿病鼠的胰岛β细胞凋亡水平在术后2、4、8W均显著低于对照组，并有统计学意义（P＜0.01），从而证实GBP术的确能够有效降低胰岛β细胞凋亡水平。GBP术对糖尿病的控制作用，可能就与其抑制β细胞凋亡，从而有效地保护胰岛细胞功能和延缓胰岛细胞功能障碍进展有关。

［1］DeFronzo RA.Pharmacologic therapy for type 2diabetes mellitus［J］.Ann Intern Med，1999，131：281.

［2］Butler A E，Janson J，Bonner－Weir S，et al.Betacell deficit and increased beta－cell apoptosis in humans with type 2diabetes［J］.Diabetes，2003，52：102.

［3］Yoon K H，Ko S H，Cho J H，et al.Selective beta－cell loss and alpha－cell expansion in patients with type 2diabetes mellitus in Korea［J］.J Clin Endocrinol，2003，8：2300.

［4］Hellerstrom C.The life story of the pancreatic beta cell［J］.Diabetologia，1984，26：393.

［5］White S，Brooks E，Jurikova L，et al.Long－term outcomes after gastric bypass［J］.Obes Surg，2005，15：155.

［6］Portha B，Giroix M－H，Serradas P P，et al.Beta－cell function and viability in the spontaneously diabetic GK rat.Information fromthe GK／Par colony［J］.Diabetes，2001，50：89.