脂肪因子 Chemerin与胃转流术治疗2型糖尿病大鼠作用的相关研究

林 浩 ,陈振栋 ,王亚洲,王跃生,陈玉强,于 ,田 浩

(佳木斯大学附属第一医院普外一科,黑龙江 佳木斯 154003)

糖尿病是一种严重危害人类健康及生活质量的常见慢性病之一,而因血糖控制不稳导致的并发症是糖尿病致残致死的主要原因。以往传统治疗因费用高及患者依从性差,均未使血糖得到很好的控制,Roux-en-Y胃转流术(RYGBP)原来是用于治疗肥胖症,国外人士在进行肥胖治疗回顾分析时,意外发现其对2型糖尿病血糖的良好控制[1],这可能为手术治疗 T2DM的提供一个新思路,而其确切机制尚不清楚,可能与术后“肠-胰岛轴 (enteroinsular axis)”的分泌改变有关,这些激素可能会影响血糖的变化[2],Chemerin是一种新发现的脂肪因子,本研究旨在观察RYGBP对2型糖尿病大鼠血糖的控制效果,及 Chemerin在RYGBP治疗2型糖尿病机制中所可能发挥的作用,期待能够为临床工作中治疗糖尿病提供新的实验依据和干预新靶点。

1 材料与方法

1.1 实验动物

健康雄性 SD大鼠 ,周龄 8～10周 ,体重 260～280g/只 ,清洁级,由佳木斯大学动物实验中心提供。

1.2 主要试剂及仪器

链脲佐菌素(STZ),美国 Sigma公司;大鼠 Chemerin、胰岛素 ELISA试剂盒,上海沪尚生物工程研究所;血糖试纸、戊巴比妥钠、手术器械、超净工作台、紫外分光光度计、血糖仪、台式高速冷冻离心机、梯度 PCR仪等,均由佳木斯大学生化实验室提供。

1.3 T2DM大鼠模型的建立

2型糖尿病大鼠模型的建立是在文献[3]方法的基础上,按随机数字表,将 40只健康雄性 SD大鼠随机分为 T2DM造模组和正常组 ,造模组大鼠给予持续高脂饲料喂养8周后,禁食 12h,不禁水,按30mg/kg一次性右下腹腹腔注射1%STZ溶液。注射 STZ后继续高脂喂养,隔日监测一次血糖,空腹血糖≥16.7mmol/L持续稳定一周为成功模型。

1.4 实验动物分组

取成模 2型糖尿病大鼠20只,随机分为两组,两型糖尿病手术组 (DRO组)和 2型糖尿病假手术组 (DSO组 ),每组10只。另取周龄匹配的非造模组大鼠20只,随机分为两组,正常RYGB手术组(NRO组)和正常假手术组 (N SO组),每组10只。

1.5 检测指标

于手术前及手术后第4周和第8周测量各组大鼠体重、FPG水平,ELISA法检测血清 Chemerin、INS浓度。

1.6 统计学方法

表示,使用方差分析进行组间的比较,两变量间相关关系用

Pearson相关检验,P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各组大鼠手术前、后体重的变化

各组大鼠术前体重无明显差异 (P＞ 0.05),DRO组术后第 4周体重较术前下降,但无统计学意义 (P＞ 0.05),术后第8周体重进一步下降,但无显著性差异 (P＞ 0.05);DSO组、NRO组、NSO组大鼠术后第4周、第8周体重上升,与术前比较均有统计学意义 (P＜0.01)。见表1。

2.2 各组大鼠手术前、后 FPG水平变化

DRO组及 DSO组术前 FPG差异无统计学意义(P＞ 0.05);NRO组及 N SO组术前 FPG也无统计学差异(P＞ 0.05);但 DRO组及 DSO组术前 FPG均分别明显高于 NRO组 (P＜0.01)及 NSO组 (P＜0.01);DRO组术后第4周 FPG较术前下降,有统计学意义 (P＜0.05);DRO组术后第8周 FPG较术前下降,有统计学意义 (P＜0.01);DSO组、NRO组、NSO组手术前与手术后第4周和第8周FPG比较,差异均无统计学意义 (P＞ 0.05),见表2。

2.3 各组大鼠手术前、后血清 INS水平变化

DRO组及 DSO组术前 IN S差异无统计学意义(P＞ 0.05);NRO组及 N SO组术前 INS比较也无统计学差异 (P＞ 0.05);但 DRO组及 DSO组术前 INS均分别明显高于 N RO组 (P＜0.01)及 N SO组 (P＜0.01);DRO组术后第4周及第8周 INS较术前均显著下降,分别具有统计学意义 (P＜0.01);DSO组、NRO组、NSO组手术前与手术后第4周和第8周 FPG比较,差异均无统计学意义 (P＞ 0.05)。见表 3。

2.4 各组大鼠手术前、后血清 Chemerin水平变化

DRO组及 DSO组术前 Chemerin差异无统计学意义(P＞ 0.05);NRO组及 N SO组术前 Chemerin比较也无统计学差异 (P＞ 0.05);但 DRO组及 DSO组术前 Chemerin均 分 别 明 显 高 于 N RO组 (P ＜ 0.01)及 NSO组(P ＜0.01);DRO组术后第 4周及第8周 INS较术前均明显下降 ,分别具有统计学意义 (P ＜0.01);DSO组、NRO组、NSO组手术前与手术后第4周和第8周 FPG比较 ,差异均无统计学意义 (P＞ 0.05)。见表4。

2.5 各组大鼠血清 Chemerin与体重、FPG及 INS之间的相关性分析

DRO组 Chemerin与 INS呈正相关 (r= 0.720,P＜0.01),与体重及 FPG无相关 (P＞ 0.05);DSO组Chemerin与 IN S也呈正相关 (r= 0.469,P＜0.01),与体重及 FPG无相关 (P＞ 0.05);NRO组及 NSO组中 Chemerin与体重、FPG及 INS之间均无相关性 (P＞ 0.05)。

表1 各组大鼠手术前、后体重水平比较(g,±s)

表1 各组大鼠手术前、后体重水平比较(g,±s)

注1:DRO=2型糖尿病手术组,DSO=2型糖尿病假手术组,N RO=正常手术组,NSO=正常假手术组注2:与DSO组比较,*P＜0.01,** P＜0.05;与NRO组比较,▲P＜0.01,▲▲ P＜0.05;与NSO组比较,△P＜0.01,△△ P＜0.05;与同一组内术前比较,☆P＜0.01,☆☆P＜0.05。

组别 n 术 前术 后4周 8周DRO 10 361.593± 10.733 353.911± 8.817 351.383± 14.488 DSO 9 360.302± 9.293 382.671± 4.407☆ 402.673± 5.284☆NRO 9 364.913± 8.811 402.748± 6.607☆ 440.229± 3.494☆N SO 10 361.545± 7.364 412.981± 5.292☆ 454.296± 4.283☆

表2 各组大鼠手术前、后空腹血糖水平比较(mmol/L,±s)

表2 各组大鼠手术前、后空腹血糖水平比较(mmol/L,±s)

注1:DRO=2型糖尿病手术组,DSO=2型糖尿病假手术组,N RO=正常手术组,NSO=正常假手术组注2:与DSO组比较,*P＜0.01,** P＜0.05;与NRO组比较,▲P＜0.01,▲▲ P＜0.05;与NSO组比较,△P＜0.01,△△ P＜0.05;与同一组内术前比较,☆P＜0.01,☆☆P＜0.05。

组别 n 术 前术 后4周 8周RO 10 21.637± 8.211▲△ 14.962± 5.685☆☆ 9.327± 3.489☆DSO 9 21.530± 1.987▲△ 20.592± 1.744 20.489± 1.816 NRO 9 5.874± 0.277 5.655± 0.227 5.610± 0.772 N SO 10 5.874± 0.284 5.600± 0.303 5.690± 0.307

表3 各组大鼠手术前、后胰岛素水平比较(mU/L,±s)

表3 各组大鼠手术前、后胰岛素水平比较(mU/L,±s)

注1:DRO=2型糖尿病手术组,DSO=2型糖尿病假手术组,N RO=正常手术组,NSO=正常假手术组注2:与DSO组比较,*P＜0.01,** P＜0.05;与NRO组比较,▲P＜0.01,▲▲ P＜0.05;与NSO组比较,△P＜0.01,△△ P＜0.05;与同一组内术前比较,☆P＜0.01,☆☆P＜0.05。

组别 n 术 前术 后4周 8周RO 10 21.149± 1.585▲△ 18.213± 1.526☆ 15.912± 1.826☆DSO 9 20.439± 1.557▲△ 21.046± 1.566 21.411± 1.620 NRO 9 16.803± 1.050 17.593± 1.141 17.922± 1.275 N SO 10 17.305± 1.011 18.223± 1.308 18.476± 1.803

表4 各组大鼠手术前、后 Chemerin水平比较(ng/L,±s)

表4 各组大鼠手术前、后 Chemerin水平比较(ng/L,±s)

注1:DRO=2型糖尿病手术组,DSO=2型糖尿病假手术组,N RO=正常手术组,NSO=正常假手术组注2:与DSO组比较,*P＜0.01,** P＜0.05;与NRO组比较,▲P＜0.01,▲▲ P＜0.05;与NSO组比较,△P＜0.01,△△ P＜0.05;与同一组内术前比较,☆P＜0.01,☆☆ P＜0.05。

组别 n 术 前术 后4周 8周RO 10 39.564± 3.992▲△ 33.999± 0.928☆ 29.008± 0.751☆DSO 9 37.878± 0.702▲△ 36.980± 1.176 36.888± 1.123 NRO 9 28.843± 1.205 29.964± 1.236 29.054± 0.939 N SO 10 26.825± 0.891 26.564± 0.643 25.878± 1.422

3 讨论

T2DM是一种以胰岛素抵抗和/或胰岛素分泌相对不足为特征的营养代谢性疾病。T2DM以往的治疗方法包括控制饮食、适度运动等基础疗法,以及降糖药物等药物疗法,但因患者的依从性差,血糖未能得到良好的控制。胰腺移植等手术因其昂贵费用及术后长期的服用免疫抑制剂也未被推广。大量研究证实,以往用于治疗肥胖症的 RYGBP对 T2DM血糖的控制起到了良好的作用。RYGBP不仅能降低患者血糖水平,减少 T2DM所带来的并发症,还能阻止糖耐量受损的患者进一步发展为 T2DM[4],已被纳入美国糖尿病协会2009年糖尿病治疗指南。本研究结果显示,DRO组术后第4周FPG较术前下降,术后第 8周 FPG进一步下降,且均有统计学意义;而 DSO组、N RO组、NSO组术前与后第 4周和第 8周FPG无明显变化,差异均无统计学意义,这表明 RYGB可明显降低 T2DM大鼠的空腹血糖水平,对血糖的控制起到一定作用 ,而对正常大鼠 FPG并不产生太大影响,进一步证实了 RYGB可能是一种治疗 T2DM的有效术式,其对 T2DM的治疗作用可能与血糖依耐性有关,这与以往研究是相符的[5]。

有研究发现[6]RYGBP术后患者的体重减轻并不与血糖的降低同步,术后早期体重下降不明显时,即以出现了血糖的降低,表明了 RYGBP对 T2DM患者的独特治疗价值。本研究也发现,DRO组术后 T2DM大鼠体重虽然较术前减轻,但并不具有统计学差异,提示血糖水平的下降可能是RYGBP直接导致的结果,并非体重减轻后所引起的继发改变。

RYGBP导致血糖水平下降机制尚不明确,可能与术后“肠-胰岛轴(enteroinsular axis)”的分泌改变有关,这些激素可能会影响血糖的变化,其中脂肪源性激素越来越受到学术界的关注,Chemerin是新发现的脂肪因子,研究发现其经自分泌和旁分泌双通路作用于脂肪细胞及组织,可能在肥胖、胰岛素抵抗及糖尿病中发挥重要的作用[7～9]。本研究结果发现,术前 DRO组及 DSO组与 N RO组及 NSO组 Chemerin及 IN S水平差异无统计学意义,但 DRO组及 DSO组术前血清 Chemerin及 IN S水平均明显高于 NRO组及 N SO组 ,并且 Chemerin与 INS呈正相关,提示 Chemerin可能会增强胰岛素抵抗,这可能与 T2DM的发病有关,有望成为以后手术甚至药物治疗 T2DM的新靶点。术后 DRO组 Chemerin及IN S水平较前均明显下降,DSO组、NRO组及 NSO组较前无明显变化,推测 RYGB治疗 T2DM患者可能通过下调Chemerin的表达,从而增加胰岛素的敏感性,使血糖得到良好的调控 ,这可能是 RYGB治疗 T2DM的机制之一,确切机制有待进一步的研究。

本研究发现,Roux-en-Y胃转流术对 T2DM大鼠的血糖起到了一定的调控作用,这一结果与以往文献报道的胃转流术治疗 T2DM基本一致。胃转流术后 Chemerin水平下降,而且胰岛素敏感性得到提高,这可能是 Roux-en-Y胃转流术治疗 T2DM的机制之一,期待能为临床早期干预T2DM的发生、发展提供新思路和干预新靶点。

[1]Buchwald H,A vidor Y,Braunwald E,et al.Bariatric surgery:a system atic review and meta-analysis[J].JAMA,2004,292(14):1724-1737

[2]Rubino F,Gagner M,Gentileschi P,et al.The early effect of the Roux-en-Y gastric bypass on hormones involved in body weight reg ulation and glucose metabolism[J].Ann Surg,2004,240(2):236-242

[3]何清华,周迎生,王征,等.2型糖尿病大鼠模型制备的影响因素及其特点 [J].中国实验动物学报,2007,15(6):425-429

[4]Estall J,L M Kahn,M P Cooper,et al.Sensitivity of lipid metabolism and insulin signaling to genetic alterations in hepatic peroxisome proliferatoractivated receptorgamma coactivator 1alpha expression[J].Diabetes,2009,58(7):1499-1508

[5]史逸华,王跃生,陈福军.胃转流术对2型糖尿病大鼠降糖作用及DPP-IV分泌的影响 [J].黑龙江医药科学,2011,34(2):65-66

[6]Rubino F,Forgione A,Cummings DE,et al.The mechanism of diabetes control after gastrointestinal bypass surgery rev eals a role of the proximal small intestine in the pathophysiology of type 2 diabetes[J].Ann Surg,2006,244(5):741-749

[7]李静,左笑丛.Chemerin与糖脂代谢关系的研究进展 [J].中国临床药理学杂志,2012,28(1):72-74

[8]李冰,杨菊红,王慧杰,等.Chemerin基因在自发性2型糖尿病大鼠脂肪组织中表达的研究[J].天津医科大学学报,2010,16(3):447-449

[9]Becker M,Rabe K,Lebherz C,et al. Ex pression of human chemerin induces insulin resistance in the skeletal muscle but does not affect weight,lipid lev els,and atherosclerosis in LDL receptor knockout mice on high- fat diet[J].Diabetes,2010,59:2898-2908