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编号:10233332
n-3脂肪酸对感染大鼠糖代谢异常的调控作用及其机制
http://www.100md.com 《世界华人消化杂志》 1999年第4期
     作者:张 斌 张利华 李 宁 汪义军 黎介寿

    单位:南京军区南京总医院普通外科研究所 江苏省南京市 210002

    关键词:n-3脂肪酸;葡萄糖;代谢;感染大鼠

    世界华人消化杂志990419 摘 要

    目的 研究n-3脂肪酸对CLP大鼠糖代谢的影响,并探讨其调控作用的可能机制.

    方法 ♂ SD大鼠30只,分为CLP、抗TNF及FO三组,n=10. FO组每天以鱼油1mL,ig 3wk后皆作CLP手术,抗TNF组于术前术后腹腔内注射TNF抗体0.5mg. 术后3d测定各组大鼠血清TNF,IL-6,胰岛素,糖皮质激素及PGE2水平,并作胰岛素耐量试验观察胰岛素敏感指数KI的变化. 同时,活检后腿肌肉,测定葡萄糖的含量,并用RT-PCR的方法,检测TNFmRNA的表达.
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    结果 FO组大鼠CLP 3d后血清TNF,IL-6,PGE2,基础血糖,胰岛素水平明显低于CLP对照组(P<0.05),而KI值及肌肉中葡萄糖含量显著增高(P<0.05). 注射TNF抗体尽管能降低血清TNF浓度,但对IL-6,PGE2血糖,胰岛素浓度及KI值,骨骼肌葡萄糖含量却无明显影响(P>0.05). 喂食3wk鱼油能降低周围肌肉中TNF的表达(约60%),而间断注射TNF抗体则无明显改变.

    结论 鱼油不仅能降低感染机体的应激反应,改善糖代谢,而且能通过下调周围肌肉中TNF的表达,缓解由其诱导的胰岛素抵抗.

    中国图书资料分类号 R589.1

    Effects of n-3 fatty acids on glucose metabolism of septic rats and its mechanism
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    ZHANG Bin, ZHANG Li-Hua, LI Ning, WANG Yi-Jun and LI Jie-Shou

    Research Institute of General Surgery, Chinese PLA General Hospital of Nanjing Command Area, Nanjing 210002, Jiangsu Province, China

    Subject headings n-3 fatty acids; glucose metabolism; infections, rat

    Abstract

    AIM To study the effects of n-3 fatty acids on glucose metabolism of CLP rats, and the possible mechanism of its modulation action.
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    METHODS Thirty male SD rats were assigned into three groups: CLP, anti-TNF and FO. Rats in FO group were fed with 1mL fish oil daily through gastric gavage. After 3 weeks, all rats in three groups underwent CLP operation, while the rats in anti-TNF group were injected with TNF monoclonal antibody 0.5mg ip before and after operation. On the third day serum levels of TNF, IL-6, insulin, glucoscocoid and PGE2 were assessed and insulin tolerance test was accomplished to calculate insulin sensitivity index (KI). Skeletal muscle biopsy was used to detect the content of glucose and expression of TNF.
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    RESULTS Serum levels of TNF, IL-6, PGE2, basal glucose and insulin were significantly lower in rats of FO group than those of CLP group (P<0.05), but KI and content of glucose in muscle were much higher (P<0.05). Although injection of TNF antibody can lower blood TNF concentration, it showed no effect on levels of IL-6, PGE2 glucose, insulin KI and content of muscle glucose (P>0.05). Fish oil feeding can dramatically decrease TNF expression in peripheral muscle compared with injection of TNF antibody.
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    CONCLUSION Fish oil can not only attenuate the stress response of septic host, improve glucose metabolism, but also can down-regulate TNF expression in peripheral tissues, thus alleviating insulin resistance induced by its overexpression.

    0 引言

    严重创伤、感染等应激状态可导致机体糖代谢紊乱,并出现较为持久的胰岛素抵抗. 目前认为,这种应激性的胰岛素抵抗与周围组织(脂肪,肌肉)对血糖转运、清除能力下降有关[1]. 除应激激素外,一些炎性递质及细胞因子(如PGE2,TNF)被认为对其产生起着重要的介导作用[2,3]. 但作用机制尚不明确. n-3脂肪酸具有特殊的免疫调理作用,可减少体内PGE2及细胞因子的生成,同时,有研究证明[4],它也能增加机体对胰岛素的敏感性和反应性,改善糖代谢. 我们通过盲肠结扎+穿孔(CLP)大鼠感染模型,探讨鱼油(含n-3脂肪酸)对感染机体糖代谢紊乱的调控作用及其可能的机制.
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    1 材料和方法

    1.1 动物 ♂ SD大鼠30只,体重150g~200g,由中国科学院上海实验动物中心提供. 分为3组:CLP组、CLP+抗TNF组和CLP+FO组,实验大鼠喂以全价颗粒饲料(江浦实验动物饲料厂)并分别每天用小动物饲针以1mL生理盐水(前2组)或1mL鱼油(350g/L DHA+EPA,Sigma)灌胃,共3wk.

    1.2 实验 3wk后,3组大鼠皆作CLP手术. 第2组大鼠在术前及术后24h ip TNFmAb 0.5mg(北京邦定公司). CLP方法:10g/L氯胺酮1mL/kg/im麻醉成功后,取腹部正中切口,找到盲肠后,用3—0丝线在其末端2/3处结扎,再以18号针头在侧壁戳2个孔,挤压使少量内容物入腹腔. 由于CLP 48h~96h感染反应最为严重[5],所以我们选择d3为实验日. ①血清TNF,IL-6浓度(生物素链亲和素ELISA法). ②血清胰岛素、糖皮质激素、PGE2水平(放免法). ③胰岛素耐量试验:从大鼠阴茎静脉推注0.1u/kg短效胰岛素、尾静脉取血,测定0,10,20,30min的葡萄糖浓度. 按公式Ct=C0*eKI*t计算出胰岛素敏感指数KI值. C0:iv胰岛素前血糖浓度,Ct:iv后各分钟血糖浓度,t:iv后时间(min). ④骨骼肌中葡萄糖含量:活检大鼠后腿肌肉约0.5g加入生理盐水1mL匀浆,离心后取上清液测定葡萄糖浓度. ⑤骨骼肌中TNFmRNA表达:Trizol(Gibco公司)一步法提取组织中总RNA,取总RNA 3ug,AMV系统中42℃逆转录60min,合成cDNA. 在50ul反应体系中分别加入鼠TNF及β-actin 的特异引物[6](中科院上海细胞所合成,扩增片段长度分别为229bp及559bp),扩增30循环. TNF引物序列:上游:5’-GCCATTGGCCAGGAGGGC-3’;下游:5-’CGCCACCACGCTCTTCTG-3’. 产物电泳,在Kodak凝胶成象系统(Kodak Digital Science 1D)下成象,并分析各泳带的含量.
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    统计学处理 各指标以均数±标准差(Image392.gif (856 bytes)±s)表示,TNFmRNA含量以其与β-actin比值表示. 组间比较应用非配对的t检验(SPSS软件),P<0.05有显著意义,P<0.01有非常显著意义.

    2 结果

    表1.

    表1 实验组大鼠各血清指标 实验

    CLP组

    抗TNF组

    FO组

, 百拇医药     TNF(ng/L)

    115±34

    81±19a

    84±12a

    IL-6(ng/L)

    180±45

    150±35

    85±14b

    PGE2(ng/L)

    160±32

    138±34
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    106±25a

    糖皮质激素(nmol/L)

    23±4

    19±4

    22±7

    基础血糖(mmol/L)

    8±0.4

    7.5±0.3

    7.3±0.3a

    基础胰岛素(mU/L)

    52±9

    41±6
, 百拇医药
    28±5b

    aP<0.05,bP<0.01,vs 对照组.

    喂食3wk鱼油的大鼠在CLP术后3d,血中TNF,IL-6及PGE2等炎性递质与CLP组相比,水平明显下降(P<0.05及P<0.01,表1). 注射TNF抗体,也能降低血中TNF浓度,但对IL-6,PGE2的影响不甚明显(P>0.05). 尽管鱼油及TNF抗体对CLP术后血中糖皮质激素水平影响不大(P>0.05),但后者似乎作用稍强(19nmol/L±4nmol/L vs 22nmol/L±7nmol/L). CLP术后3d大鼠基础血糖、胰岛素浓度明显升高,注射TNF抗体对此无明显改变,而FO组大鼠则呈现下降趋势,表明鱼油可改善感染机体的糖代谢障碍.

    2.1 胰岛素的敏感性 FO组大鼠注射胰岛素后,血糖下降速率明显快于CLP组(KI值3.1±0.4 vs 1.5±0.5,P<0.01),而注射TNF抗体后,机体对胰岛素的敏感性并无明显改善(KI值1.6±0.6 vs 1.5±0.7,P>0.05,图1). 说明鱼油能增强胰岛素的活性.
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    图1 大鼠胰岛素耐量试验.

    2.2 骨骼肌葡萄糖含量 FO组周围肌肉组织中葡萄糖含量明显高于CLP组(P<0.01),表明鱼油能促进基础状态下肌肉对葡萄糖的摄取、转运. 而抗TNF组变化则不甚明显(P>0.05,图2).

    图2 实验大鼠肌肉中葡萄糖的含量.

    2.3 骨骼肌TNFmRNA的表达 在没有外源刺激的情况下,肌肉组织TNF的表达一般很少. CLP所致的严重腹腔感染可促进局部肌肉组织增强TNFmRNA的表达. 注射TNF抗体对此无明显影响,而喂食3wk鱼油可使大鼠肌肉TNFmRNA的含量显著减少(约60%,图3).

, 百拇医药     图3 实验大鼠肌肉中TNFmRNA含量.

    3 讨论

    胰岛素抵抗是感染、创伤诱导的糖代谢紊乱的一个重要特征,如果持续得不到纠正,则会加重其他底物代谢的紊乱,于机体的恢复不利. 很多研究证明[7],这种应激状态下的IR与应激激素、炎性细胞因子有关. 然而,清除血循环中这些应激因素,在临床并不能明显改善机体对糖的利用障碍. 我们比较了鱼油及TNF抗体对炎性递质作用的同时,观察了它们对感染大鼠糖代谢的影响. 发现,虽然二者都能明显降低血中TNF水平(P<0.05),但对于IL-6及PGE2,鱼油仍具有显著的调节作用(84ng/L±12ng/L vs 115ng/L±34ng/L,P<0.01;106ng/L±25ng/L vs 160ng/L±32ng/L,P<0.05). 表明鱼油可以在不同水平及较广范围对炎性递质实施调控作用. 由于感染时的代谢异常,是多种炎性细胞因子共同作用的结果,因此,给感染大鼠喂食鱼油有可能对机体的糖代谢紊乱产生较为理想的改善效果,本结果证实了这一结论. CLP+FO组大鼠基础血糖及胰岛素水平皆明显低于CLP组(73mmol/L±0.3mmol/L vs 8mmol/L±0.4mmol/L;28mu/L±5mu/L vs 52mu/L±9mu/L,P<0.01),表明鱼油能减轻高糖及高胰岛素血症,减轻胰岛素抵抗. 同时,胰岛素耐量试验的结果显示,鱼油对胰岛素的敏感性也具有显著的增强作用. 至于其原因,我们认为可能是鱼油通过某些途径增强了胰岛素信号的传导,促进了周围组织对葡萄糖的摄取及转运(图2).
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    Lang et al[2]曾在动物实验中肯定了TNF对胰岛素活性及周围组织对葡萄糖转运的损害作用,但他强调一过性的血循环TNF水平升高并不至于产生高糖及高胰岛素血症. 我们也证明间断注射TNF抗体并没有有效改善糖代谢的异常,表明TNF更可能是以一种持续性的作用方式. 又由于TNF具有内分泌及旁分泌的作用途径,所以对于胰岛素在局部周围组织中的作用,TNF只可能以旁分泌的方式,才能使其影响较为直接和持续. 因此,我们在测定血循环中TNF浓度的同时,又用RT-PCR的方法检测了肌肉组织中TNF的表达. 结果显示,CLP组大鼠肌肉组织中TNF的表达明显增强,而CLP+FO组则显著降低(P<0.01),抗TNF组改变不甚明显(图3). 所以我们得出结论,鱼油调控感染机体糖代谢异常的机制,可能是降低了周围组织如脂肪、肌肉中TNF的表达. 这与Hotamisligil et al[8]在另一种胰岛素抵抗模型中的研究结果极为相似.

    本研究肯定了TNF,PGE2等炎性细胞因子及递质在感染诱导的糖代谢紊乱中的作用,同时比较了鱼油和TNF抗体对二者的调控效果,证明鱼油不仅可以降低感染机体的应激反应,而且能通过下调周围肌肉组织中的TNF的表达,减轻TNF对胰岛素信号传导系统的持续损害作用,缓解因其导致的胰岛素抵抗状态. 对于重症感染患者,营养支持及治疗中应用n-3脂肪酸,可有效调节糖代谢的紊乱.
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    作者简介:张斌,男,1967-04-09生,1991年第二军医大学毕业,第二军医大学和南京总医院博士研究生,从事普通外科专业,发表论文6篇.

    通讯作者 张斌,210002,江苏省南京市中山东路305号,南京军区南京总医院普通外科研究所.

    Correspondence to:ZHANG Bin, Chinese PLA Research Institute of General Surgery, Nanjing General Hospital, 305 Zhongshan Donglu, Nanjing 210002, Jiangsu Province, China

    Tel. +86.25.3387871 Ext. 58067
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    4 参考文献

    [1] Shangraw RE, Jahoor F, Wolfe RR, Robert R, Lany CH. Pyruvate dehydrogenase inactivity is not responsible for sepsis-induced insulin resistance. Crit Care Med, 1996;24:566

    [2] Lang CH, Dobrescu C, Bagby GJ. Tumor necrosis factor impairs insulin action on peripheral glucose disposal and hepatic-glucose output. Endocrinology, 1992;130:43

    [3] Stephens JM, Pekala PH. Transcriptional repression of the GLuT4 and C/EBP genes in 3T3-L1 adipocytes by tumor necrosis factor-α. J Biol Chem, 1991;266:21839
, 百拇医药
    [4] Behme MT. Dietary fish oil enhances insulin sensitivity in miniature pigs. J Nutr, 126:1549

    [5] 李维勤,黎介寿,顾军,李宁. 腹腔感染后低白蛋白血症的分子机理和防治实验研究. 中华外科杂志,1997;35:100

    [6] Zadeh MS, Ong JM, Garvey WT, Robert R, Philip A. The expression of TNF α by human muscle. J Clin Invest, 1996:1111

    [7] Lang CH. Sepsis-induced insulin resistance in rat is mediated by a β-adrenergic mechanism. Am J Physiol, 1992;263:E703

    [8] Hotamisligil GS, Amer P, Caro JF, Atkinson KL, Spiegelman BM. Increased adipose tissue expression of tumor necrosis factor-α in human obesity and insulin resistance. J Clin Invest, 1995;95:2409

    收稿日期 1998-11-20 修回日期 1999-01-09, http://www.100md.com