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编号:10496428
糖耐量减低的OLETF大鼠胰腺结构和功能改变与糖及脂代谢的关系
http://www.100md.com 《中国医学杂志》 2000年第3期
     作者:刘彦君 许樟荣 张建中 李新元 崔学林 柏文田 赵德明 杨晋德 王玉珍

    单位:(中国人民解放军第三零六医院内分泌科 100101 北京)

    关键词:糖尿病;糖耐量减低

    中华医学杂志000305 摘 要:目的 观察OLETF大鼠糖耐量减低(IGT)的生化改变、病理基础和阿卡波糖治疗后临床及病理转归,探讨阿卡波糖防治IGT的有效性和可行性。方法 34周龄雄性OLETF大鼠:IGT大鼠(IGT组)10只,糖尿病大鼠(DM组)8只,正常对照 LETO大鼠(LETO组)36只,常规饲养;IGT大鼠阿卡波糖治疗组(IGT-A组)10只,用阿卡波糖150 mg /100 g饲料喂养;为期4周。测定各组大鼠体重、血糖、胆固醇、甘油三酯和胰岛素水平,观察胰腺、骨骼肌等病理改变。结果 IGT状态下OLETF大鼠肥胖、内脏脂肪增加,血胆固醇、甘油三酯较LETO组明显升高(2.5 mmol/L±0.3 mmol/L 比2.1 mmol/L±0.3 mmol/L,P<0.01;0.7 mmol/L±0.2 mmol/L比0.4 mmol/L±0.2 mmol/L,P<0.01);胰腺、骨骼肌脂肪浸润,但较DM组程度轻。IGT-A组胆固醇、甘油三酯恢复正常,服糖后2 h血糖降至正常,糖耐量及胰腺功能改善。结论 对于IGT状态下OLETF大鼠,阿卡波糖可以减轻体重,防止胆固醇及甘油三酯升高,减轻胰腺脂肪沉积,有效地降低餐后血糖,改善胰腺分泌胰岛素
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    Relationship between structural and functional changes of islets, and abnormal metabolism of glucose and lipids in OLETF rats with impaired glucose tolerance

    LIU Yanjun XU Zhangrong ZHANG Jianzhong, et al.

    (Department of endocrinology, 306th Hospital of PLA, Beijing 100101, China)

    Abstract:Objective To investigate the level of blood glucose, cholesterol(Cho), triglycerides(TG), insulin secretion and the efficacy of acarbose in preventing impaired glucose tolerance (IGT) in Otsuka Long-Events Tokushima Fatty (OLETF) rats. Methods 10 OLETF rats with IGT, 8 IGT OLETF rats with acarbose treatment, and 36 LETO rats with normal glucose level were observed for their blood glucose, Cho, TG, insulin secretion and histological changes in the pancreas and skeletal muscles. Results OLETF rats with IGT were mild obese, with fat infiltration in the islets and skeletal muscles. Their blood Cho and TG were higher than those of LETO rats (2.5 mmol/L±0.3 mmol/L vs 2.1 mmol/L±0.3 mmol/L, P<0.01; 0.7 mmol/L±0.2 mmol/L vs 0.4±0.2 mmol/L, P<0.01), but their TG was lower than that of diabetic rats (1.8±1.0). The Cho, TG and post-challenge glucose levels were normal in the IGT rats with 4-week acarbose treatment, with their insulin secretion and glucose tolerance improved and fat infiltration decreased. Conclusion Acarbose can prevent obesity and fat infiltration in islets and muscles, improve glucose and lipid metabolism, and insulin secretion in OLETF rats with IGT.
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    Key words:Diabetes; Impaired glucose tolerance

    为观察OLETF(otsuka long-evans tokushima fatty)大鼠糖耐量减低(IGT)时生化改变及其病理基础和阿卡波糖治疗后临床及病理转归,分析IGT病变过程中的影响因素,并探讨阿卡波糖防治IGT的有效性和可行性,我们对IGT大鼠胰腺结构和功能改变与糖及脂代谢的关系进行了研究。

    材料与方法

    一、材料

    1.动物饲养:雄性OLETF大鼠及同种系糖耐量正常LETO对照大鼠,无特殊菌生长(SPF)条件下常规饲料饲养。

    2.口服葡萄耐量试验(OGTT):34周龄时,按每公斤体重2 g葡萄糖给药,分别测定服糖前、服糖后30 min、60 min及120 min血糖。服糖后血糖峰值>16.7 mmol,且120 min血糖>11.1 mmol的大鼠确定为糖尿病,符合两者之一的确定为IGT[1]。38周龄时实验动物重复做OGTT实验。
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    3.动物分组:IGT-A组10只,用阿卡波糖150 mg/100 g饲料治疗4周; IGT组10只, DM组8只, LETO组36只,同期常规饲料饲养。

    表1 实验大鼠体重、体脂、胰腺重量及血脂水平(±s) 组别

    鼠数

    (只)

    体重

    (g)

    内脏脂肪

    (g)

    褐色脂肪

    (g)

    胰腺重量
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    (g)

    胆固醇

    (mmol/L)

    甘油三脂

    (mmol/L)

    高密度脂蛋白

    (mmol/L)

    LETO

    36

    447±15

    13.9±2.1

    1.00±0.20

, http://www.100md.com     1.30±0.40

    2.1±0.3

    0.40±0.20

    1.60±0.30

    IGT

    10

    530±6***

    28.7±9.2**

    2.10±0.40***

    1.20±0.30

    2.5±0.3**
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    0.70±0.20**

    1.70±0.30

    DM

    8

    589±21***

    53.4±9.0***

    2.30±0.30***

    0.90±0.10**

    2.4±0.3**

    1.80±1.00***
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    1.40±0.20

    IGT-A

    10

    452±13

    26.4±6.5***

    1.60±0.30**

    1.10±0.20

    2.2±0.3

    0.40±0.20

    1.60±0.20

    注:与LETO组相比*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001
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    4.标本采集及检测:(1)体重观察:38周龄时4组动物均称重;(2)血糖、胰岛素测定:血糖测定用宝灵曼公司α血糖测定仪,胰岛素测定用北京北方生物技术研究所胰岛素药盒,批内变异分别为4.8%、6.5%,批间变异分别为8.6%和9.2%;(3)生化指标测定:大鼠38周龄时空腹处死,取血测定甘油三脂、胆固醇和高密度脂蛋白(瑞士Cobas Mira全自动生化分析仪);(4)病理学观察:测量内脏脂肪、褐色脂肪及胰腺重量;取内脏脂肪、骨骼肌及胰腺用10%甲醛溶液固定,常规组织处理,5 μm切片,HE染色,光镜观察。

    5.统计学分析:差异显著性检验采用t检验,χ2检验。

    结果

    1.IGT大鼠葡萄糖耐量及胰岛功能变化:IGT大鼠葡萄糖耐量较LETO大鼠减退, IGT-A大鼠葡萄糖耐量明显改善,服糖后血糖峰值10.2 mmol/L,2 h血糖降至正常。其中40%大鼠糖耐量完全恢复正常,与LETO组比较,IGT大鼠葡萄糖耐量试验胰岛素分泌曲线下面积略减退,但差异无显著意义 (每小时244.1 μIU/ml比 198.6 μIU/ml, P>0.05)。DM组胰岛素分泌曲线下面积为每小时115.3 μIU/ ml,较LETO组明显减低(P<0.05),IGT-A组胰岛素分泌曲线下面积为每小时267.9 μIU/ml,与LETO组差异无显著意义(P>0.05),但较IGT组明显升高(P<0.05)。
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    2.IGT大鼠血脂变化:IGT大鼠血清胆固醇、甘油三酯较LETO组明显升高,升高程度较DM轻,IGT-A组甘油三酯、胆固醇恢复正常(表1)。

    3.IGT大鼠体重、内脏脂肪、褐色脂肪及胰腺重量变化:IGT大鼠体重、内脏脂肪重量较LETO组明显增多,程度较DM少,IGT-A组大鼠体重恢复正常,但内脏脂肪重量未恢复正常。IGT大鼠胰腺重量略减轻,较LETO组差异无显著意义,DM组减轻明显,IGT-A组胰腺重量较IGT组无改善。DM及IGT 、IGT-A组大鼠褐色脂肪重量较LETO增加(表1)。

    4.病理改变:与LETO组相比,IGT组内脏脂肪细胞肥大,有些融和成大泡,骨骼肌纤维之间有脂肪浸润,胰岛细胞内有脂肪浸润,胰岛纤维化,淋巴细胞浸润,DM组较IGT组更为严重,IGT-A组胰腺脂肪及淋巴细胞浸润减少,骨骼肌纤维脂肪浸润明显减轻,但胰岛纤维化,内脏脂肪细胞肥大,有些融和成大泡的情况未见改善(图1)。
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    A:LETO组,正常胰岛 HE×400;B:IGT组,部分胰岛纤维化,脂肪及炎细胞浸润 HE×200;C:IGT-A组,胰岛脂肪及炎细胞浸润减轻 HE×100;D:DM组,胰岛广泛纤维化,大量脂肪及炎细胞浸润 HE×400

    图1 各组大鼠胰岛变化

    讨论

    1.本研究显示,OLETF糖尿病大鼠胰腺功能减退一方面与胰岛β细胞变性、胰岛纤维化、炎细胞浸润、胰腺萎缩、重量减轻有关,另一方面与肥胖、内脏脂肪重量增加,使胰岛素敏感性减退、胰岛素抵抗有关[2]。本结果表明,甘油三酯越高,内脏脂肪越多,骨骼肌、胰腺脂肪沉积越重,因此,高甘油三酯血症可能与骨骼肌及胰腺脂肪沉积有关。满志伟等[3]报道,在高甘油三酯培养基中培养的OLETF大鼠胰岛细胞葡萄糖激酶活性降低,胰腺脂肪沉积可以抑制胰岛分泌胰岛素。结合本研究结果,我们认为,在糖尿病大鼠,高甘油三脂血症一方面加重了周围组织的胰岛素抵抗,另一方面影响了胰岛细胞的分泌功能。IGT大鼠无论在胰岛素抵抗还是胰岛功能减退方面程度均较糖尿病大鼠轻。
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    2.IGT大鼠体重及内脏脂肪重量较LETO大鼠明显增加,脂肪细胞肥大,有少量融合,血胆固醇、甘油三酯增高,骨骼肌及胰腺脂肪沉积,胰岛素曲线下面积与LETO相比差异不大。文献[4]报道,OLETF大鼠在糖代谢紊乱出现之前有较严重的高胰岛素血症。本研究中,该鼠在高胰岛素血症消失的同时,血糖升高,提示IGT大鼠在胰岛素抵抗的同时,胰岛细胞的代偿性分泌功能受到抑制。

    3.与DM组相比,IGT组体重及内脏脂肪增加、骨骼肌及胰腺脂肪沉积、甘油三酯升高程度均较轻,提示胰岛素抵抗程度轻。胰岛纤维化、炎细胞浸润和胰腺萎缩是OLETF大鼠胰腺功能衰竭的另一主要原因[4]。本研究显示,胰腺的纤维化、炎细胞浸润、胰腺重量减轻程度均没有DM组严重,是IGT组OGTT胰岛素分泌总量没有明显减少的原因,表明IGT组胰腺功能尚未衰竭。

    4.IGT-A组体重、胆固醇及甘油三酯降至正常,胰腺脂肪沉积减少,胰岛素曲线下面积增加,提示阿卡波糖可能对胰岛细胞分泌功能的恢复有促进作用。阿卡波糖可以有效地降低餐后血糖,使40%糖耐量低减大鼠的糖耐量恢复正常。我们认为,阿卡波糖的降脂作用可能是通过以下途径:(1)葡萄糖的吸收减少,减少了脂肪合成的原料;(2)胰岛功能的恢复抑制了脂肪分解,降低了高脂血症。近年来有些学者观察阿卡波糖有改善胰岛素抵抗的作用[5],IGT-A胰岛功能恢复可能与之有关,但本研究中内脏脂肪重量没有减少,不支持胰岛素抵抗改善。
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    5.褐色脂肪的作用是促进白色脂肪分解、产热。本研究结果显示,IGT组内脏脂肪/褐色脂肪较LETO组无明显变化,但显著低于DM组。我们推测,OLETF大鼠褐色脂肪增多可能是代偿性促进耗能、提高胰岛素敏感性的一种保护性反应,褐色脂肪增加可能是胰岛素抵抗的敏感指征。糖尿病组及IGT组褐色脂肪较LETO组明显增加,但2组间比较差异无显著意义,提示褐色脂肪增加失代偿,可能使胰岛负荷加重,进而功能耗竭的另一原因,我们推测褐色脂肪对防止胰岛功能耗竭可能有保护作用。

    志谢 感谢日本大冢公司德岛研究所赠送实验用大鼠以及该所满志伟研究员提供帮助

    参考文献:

    1 Mori S, Kawano K, Hirashima T, et al. Relationships between diet control and the development of spontaneous type 2 diabetes and diabetic nephropathy in OLETF rats. Diabetic Res Clin Prac. 1996,33:145-152.
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    2 Kawano K, Akira M, Zhu M, et al. Which is the primary etiologic event in otsuka long-evens tokushima fatty rats, a model of spontaneous non-insulin-dependent diabetes mellitus, insulin resistance, or impaired insulin secretion? Metabolism, 1995,44:940-945.

    3 Man ZW, Zhu M, Noma Y, et al. Impaired β-cell function and fat droplets in pancreas as a consequence of hypertriglyceridemia in OLETF rat, a model of spontaneous non-insulin dependent diabetes mellitus (NIDDM). Diabetes, 1997, 46:1718-1724.

    4 Kawano K, Hirashima T, Mori S, et al. Spontanoeus long-Term hyperglycemic rat with diabetic complications otsuka long-evans tokushima fatty(OLETF) strain. Diabetes, 1992,41:1422-1428.

    5 章一,森丰,村川祐一, 等.OLETFラットにぉけゐMacroangiopatyの进展にすゐα-グルコダ-ゼ阻害剂长期投与の果.糖尿病,1997,40:219.

    收稿日期:1999-05-20, http://www.100md.com