脉冲电磁场对db/db鼠胰岛素抵抗的改善作用

崔 红，赵美香，刘 毅

脉冲电磁场对db/db鼠胰岛素抵抗的改善作用

崔 红，赵美香，刘 毅

目的 研究脉冲电磁场对胰岛素抵抗的治疗效果，为2型糖尿病提供新的治疗手段。方法 以雌性C57BL/KsJ小鼠为对照，16只雌性C57BL/6Jdb/db小鼠随机分为db/db组及脉冲电磁场处理组（PEMF组），db/db组不予特殊处理，PEMF组在频率15 Hz，场强20 Gs的脉冲电磁场中接受刺激2 h/d，共12周。实验结束后检测血糖、血清胰岛素，计算HOMA－IR；检测肝三酰甘油、丙二醛及谷胱甘肽含量。结果 与db/db组小鼠相比，PEMF组小鼠血糖、血清胰岛素含量及HOMA－IR降低（P＜0.05）；肝三酰甘油、丙二醛含量降低，谷胱甘肽含量升高（P＜0.05）。结论 脉冲电磁场能够改善db/db鼠胰岛素抵抗，减轻肝脂肪变，降低肝氧化应激水平。

脉冲电磁场；胰岛素抵抗；肝脂肪变；氧化应激

2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）是当前威胁人类健康最重要的慢性非传染病之一［1］。大规模流行病学调查结果显示，近年来T2DM患者死亡率急剧上升［1］。其主要发病机制与治疗难点是胰岛素抵抗（insulin resistance，IR），表现为胰岛素作用靶组织对其敏感性降低，胰岛素无法有效降低血糖，导致血糖升高等代谢紊乱，常伴随肥胖、血压升高等其他改变［2］。大量研究结果表明，氧化应激（oxidative stress）在IR发生、发展过程中发挥重要作用，且抗氧化手段可为T2DM治疗提供有效辅助［］。

脉冲电磁场 （pulsed electromagnetic fields，PEMF）的特点是频率范围在6～500 Hz，位于电磁频谱低端［4］。PEMF波形的另一个特点是变化速率高，可在通过组织内产生生物电流发挥特殊的生物学效应，而非通过产生电离辐射或产热发挥作用。PEMF治疗膝关节骨性关节炎可有效缓解疼痛、改善功能［5］。

有研究表明，对神经节细胞SH－SY5Y细胞系施加PEMF预处理，可在不改变其余生理指标的前提下，有效提高其超氧化物歧化酶2（superoxide dismutase 2，SOD2）含量，并减轻后续给予H2O2造成的细胞损伤［6］。然而PEMF针对IR是否有效尚未见报道，因此，笔者以T2DM动物模型C57L/6Jdb/db小鼠为研究对象，给予PEMF处理，观察对IR等的治疗效果。

1 材料与方法

1.1 实验动物 8只8周龄SPF级雌性C57BL/KsJ小鼠及16只8周龄SPF级雌性C57BL/6Jdb/db小鼠购自南京大学模式动物研究中心。标准环境下饲养：温度（24±2）℃，相对湿度50%±10%，12 h/12 h交替照明避光。饲料由第四军医大学实验动物中心提供，自由摄食水。

1.2 主要试剂与仪器 卓越金锐血糖试纸、罗氏卓越型血糖仪购自上海罗氏诊断产品上海有限公司；油红O购自上海紫一试剂厂；小鼠胰岛素ELISA试剂盒购自武汉华美生物工程有限公司；三酰甘油、MDA、GSH测试盒购自南京建成生物工程有限公司。BX51正置荧光显微镜购自Olympus有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 动物分组与处理 8只C57BL/KsJ小鼠为对照组；16只C57BL/6Jdb/db小鼠随机分为db/db组及脉冲电磁场处理组即PEMF组。db/db组小鼠未进行任何特殊处理，PEMF组小鼠每天在频率为15 Hz，场强为20 Gs的PEMF中接受刺激2 h，共12周。

1.3.2 空腹血糖、胰岛素测定及HOMA-IR计算小鼠禁食过夜，取尾尖静脉血检测空腹血糖。处死前乙醚麻醉动物，摘眼球取全血，37℃静置2 h，3000 rpm离心10 min，取上清，冻存于-20℃，使用胰岛素ELISA试剂盒测定血清胰岛素含量。稳态模型的胰岛素抵抗指数HOMA-IR=空腹血糖（mmol/ L）×空腹胰岛素（mIU/L）/22.5。

1.3.3 肝三酰甘油检测 乙醚麻醉后处死动物，迅速摘取肝后冻存于-80℃备用。使用油红O染色方法检测肝细胞内脂质蓄积水平。取新鲜肝制备成10 μm厚的冰冻切片。使用油红O染液室温下染色10 min，PBS洗3次后光镜下观察、拍照。油红O染液配制：储备液为5 mg/ml的油红O异丙醇溶液，工作液为6 ml储备液加4 ml去离子水稀释、过滤后使用。使用预冷的无水乙醇，按100 mg肝组织∶0.9 ml无水乙醇的比例进行冰上机械匀浆，匀浆液3000 rpm离心10 min，取上清，使用南京建成生物工程有限公司三酰甘油测试盒进行检测，严格按照说明书操作。

1.3.4 肝丙二醛与谷胱甘肽检测 使用预冷的生理盐水，按100 mg肝组织∶0.9 ml生理盐水的比例进行冰上机械匀浆，匀浆液3000 rpm离心15 min，取上清，分别使用南京建成生物工程有限公司丙二醛与谷胱甘肽测试盒进行检测，严格按说明书操作。

2 结果

2.1 PEMF改善db/db鼠胰岛素抵抗

2.1.1 PEMF降低db/db鼠血糖 测定空腹血糖，结果如图1A所示，对照组血糖为（4.08±0.17）mmol/ L，db/db鼠为（30.32±1.64）mmol/L，经PEMF刺激的db/db鼠为 （22.92±2.23）mmol/L，PEMF刺激可使db/db鼠血糖明显降低。

2.1.2 PEMF降低db/db鼠血清胰岛素水平 测定空腹血清胰岛素水平，结果如图1B所示，对照组血清胰岛素为 （10.82±1.08）mIU/L，db/db鼠为（6.72±0.45）mIU/L，经脉冲电磁场刺激的db/db鼠为（3.53±0.55）mIU/L，PEMF刺激可使db/db鼠血胰岛素水平明显降低。

2.1.3 PEMF改善db/db鼠胰岛素抵抗 根据空腹血糖与血清胰岛素水平计算HOMA-IR，结果如图1C所示，对照组HOMA-IR为2.13±0.21，db/db鼠为6.97±0.44，经PEMF刺激的db/db鼠为4.00± 0.54，PEMF刺激可使db/db鼠HOMA-IR明显降低。

2.2 PEMF改善db/db鼠肝脂肪变 肝冰冻切片油红O染色结果如图2A所示，与对照组相比，db/ db鼠肝细胞内大量红染脂滴聚集，经PEMF刺激的db/db鼠肝细胞内脂滴数量、体积均显著降低。肝三酰甘油含量检测结果如图2B所示，对照组肝三酰甘油含量为（5.61±0.31）mmol/gprot，db/db鼠为（7.60±0.21）mmol/gprot，经PEMF刺激的db/db鼠为（4.49±0.86）mmol/gprot，PEMF刺激可使db/db鼠肝三酰甘油含量明显降低。

图1 PEMF降低db/db鼠血糖及胰岛素水平并改善db/db鼠胰岛素抵抗

图2 PEMF改善db/db鼠肝脂肪变

2.3 PEMF改善db/db鼠肝氧化应激

2.3.1 PEMF降低db/db鼠肝MDA水平 测定肝MDA水平，结果如图3A所示，对照组肝MDA为 （1.70±0.07）nmol/mgprot，db/db鼠为 （2.45± 0.18）nmol/mgprot，经 PEMF刺激的 db/db鼠为（1.66±0.08）nmol/mgprot，PEMF刺激可使db/db鼠肝丙二醛水平明显减低。

2.3.2 PEMF升高db/db鼠肝GSH水平 测定肝GSH水平，结果如图3B所示，对照组肝GSH为（3.12±0.41）mg/gprot，db/db鼠为 （0.97±0.17）mg/ gprot，经PEMF刺激的db/db鼠为（1.67±0.23）mg/ gprot，PEMF刺激可使db/db鼠肝谷胱甘肽水平升高。

图3 PEMF改善db/db鼠肝氧化应激

3 讨论

近年来，随着生活水平的不断提高，人群普遍存在久坐少动、高热量饮食等不良生活习惯，导致肥胖、IR以及T2DM发病率逐年升高。目前，治疗T2DM主要依赖改善生活习惯，使用降糖药，以及补充外源性胰岛素的方法控制病情进展，因而发现新的有效的治疗手段至关重要。肥胖是T2DM患者的特点之一，IR是T2DM主要的发病原因与治疗难点，大量研究结果证实，氧化应激可能是导致IR发生进展的重要因素，因此笔者以经典的T2DM模式动物C57L/6Jdb/db小鼠为研究对象，给予PEMF处理，观察该处理对IR、肥胖及氧化应激的改善作用。研究结果显示，经过12周的PEMF刺激，db/db鼠血糖、血胰岛素及胰岛素抵抗稳态指数HOMA-IR均显著降低，表明PEMF刺激对IR具有良好的治疗作用。同时db/db鼠肝脂肪变（liver steatosis）显著减轻，且肝内氧化应激标志性产物丙二醛（malonaldehyde，MDA）含量显著降低，而抗氧化物质谷胱甘肽（glutathione，GSH）含量显著升高，表明PEMF对肝脂肪变具有治疗作用，同时有效减轻肝氧化应激水平。

肥胖分为皮下脂肪蓄积与内脏脂肪蓄积两类，新近研究表明，不同肥胖类型对肥胖相关疾病的影响具有显著区别，肝等内脏脂肪大量蓄积与T2DM等疾病发生关系更为密切［7，8］。肝作为机体代谢三大营养物质的主要器官，对血糖的调节作用至关重要，有多项研究结果表明，通过运动与饮食控制、中药治疗、甚至振动等不同手段消除肝内蓄积脂肪，可有效降低血糖，改善IR［9，10］。

活性氧水平升高在肝脂肪变发生与进展过程中发挥重要作用。活性氧可通过调节脂质合成关键转录因子（如SREBP1c）等表达进而调控脂质合成［11］。同时脂质蓄积过多造成的脂负载可导致线粒体结构损伤，削弱其氧化磷酸化功能，加重氧化应激［12］。氧化应激可通过抑制胰岛素信号转导或直接损伤线粒体等途径导致IR。因此，改善氧化应激，降低活性氧水平，能够改善肝脂肪变，改善肝功能及对胰岛素的敏感性。

笔者认为PEMF可通过降低机体氧化应激水平，抑制肝脂质合成，减轻肝脂肪变进而改善IR。同时，由于未发现有针对PEMF的不良反应报道，因此认为该方法可能适用于严重肥胖或行动不便的老年T2DM患者，作为常规药物治疗的辅助治疗手段。针对T2DM患病人群的具体治疗参数，有待进一步研究。

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［2016－05－18收稿，2016－06－15修回］ ［本文编辑：王军红］

Role of pulsed electromagnetic fields for improving insulin resistance in db/db mice

CUI Hong①，ZHAO Mei－xiang，LIU Yi.①Dept.of Gynecology，the First Qingdao Sanatorium of Navy，Qingdao，Shandong 266071，China

ObjectiveTo investigate the effect of palse electromagnetic field on improving insulin resistance，so as to provied novel treatment of type 2 DM.MethodsThe 8 female C57BL/KsJ mice were as control group.And another 16 female mice were randomly divided into 2 groups，i.e mice in db/db group were not given any administration while mice were given pulsed electromagnetic fields（PEMF）administration of 15 Hz frequency and 20 Gs field intensity 2h per day for 12 weeks namely PEMF group.Then the blood glucose and insulin levels were detected and the HOMA－IR were calculated.The levels of triglycerid（TG），malonaldehyde（MDA）and glutathione（GSH）in liver were determinated.ResultsCompared with mice in db/db group，blood glucose，insulin level and HOMA－IR of mice in PEMF group decreased significantly（P＜0.05）.Hepatic TG，MDA decreased while GSH increased（P＜0.05）.ConclusionPEMF could improve insulin resistance，alleviate liver steatosis and hepatic oxidative stress.

Pulsed electromagnetic fields；Insulin resistance；Liver steatosis；Oxidative stress

R587.1

A

10.14172/j.issn1671－4008.2016.12.021

266071山东青岛，海军青岛第一疗养院妇科（崔红），疗养一科（赵美香）；266102山东青岛，海军潜艇第一基地后勤部医院（刘毅）