二甲双胍和西格列汀对胰岛素抵抗糖尿病前期KKAy小鼠胰岛β细胞功能的影响*

目的:探讨二甲双胍和西格列汀对胰岛素抵抗糖尿病前期KKAy小鼠胰岛β细胞功能的影响及其机制。方法:将30只6周龄KKAy小鼠随机分为普通饲料喂养组(C组,n=10)及高脂饲料喂养组(n=20),8周龄时将高脂饮食喂养的KKAy小鼠随机分为两组:二甲双胍干预组(Met组,n=10)和西格列汀干预组(SP组,n=10),持续灌胃8周。用口服糖耐量实验(OGTT)检测葡萄糖水平。检测空腹血清胰岛素及血浆脂质水平,计算胰岛素释放指数(HOMA-β)及胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)。留取KKAy小鼠胰腺,连续切片分别胰岛素、胰高血糖素免疫荧光染色,ki67/INS双标记分析β细胞增殖情况、凋亡情况。Western blot方法测定胰腺转录因子PDX-1和MafA蛋白表达情况。结果:① OGTT结果提示,与C组比较,Met和SP组KKAy小鼠的空腹血糖、口服葡萄糖后30、60及120 min的血糖均显著降低(P均＜0.01),血糖时间曲线下面积(AUC)显著降低(P＜0.01,P＜0.01)。与Met组比较,SP组口服葡萄糖后30及60 min的血糖无明显统计学差异,120 min的血糖显著降低(P＜0.05),两组AUC无统计学差异。② 胰岛素耐量试验(ITT)结果提示,与C比较,Met和SP组KKAy小鼠的空腹血糖、注射胰岛素后30、60及90 min的血糖显著减低,ITT血糖曲线下面积(AUC)显著升高(P＜0.01),而Met和SP组之间比较无明显统计学差异。③ C组胰岛中β细胞区域亮度较低,边缘散乱,给予二甲双胍后,β细胞区域及亮度有所增加;给予西格列汀治疗后,β细胞区域及亮度显著增加。C组胰岛中,α细胞在胰岛中分布无序,亮度较大。给予二甲双胍后,α细胞区域有所减少,亮度有所降低,一定程度向胰岛边缘的分布;给予西格列汀后,α细胞区域明显减少,亮度显著降低,在胰岛边缘分布。④ 与C组比较,Met组和SP组胰腺MafA表达水平明显升高,分别为1.63倍,1.58倍(P＜0.01,P＜0.01)。各组间胰腺PDX-1表达情况无显著差异。结论:对胰岛素抵抗糖尿病前期KKAy小鼠,给予二甲双胍可以维持胰岛的功能和形态,给与西格列汀可能促进β细胞增殖,提高胰岛素转录因子MafA的表达水平,防止糖尿病的发生发展。     

急性高血糖影响小鼠第一时相胰岛素分泌的机制

目的观察急性高血糖影响小鼠第一时相胰岛素分泌的功能及形态学变化特点。方法给C57/BL 6J小鼠完成颈静脉插管后输注20%高糖溶液4 h,建立急性糖毒性小鼠模型,行腹腔葡萄糖耐量实验(intraperitoneal glucose tolerance test,IPGTT)及口服葡萄糖耐量实验(oral glucose tolerance test,OGTT)评价葡萄糖耐量及胰岛素分泌功能。HE染色及电镜观察胰岛形态变化及细胞内胰岛素分泌颗粒亚细胞结构变化。结果 IPGTT实验中急性糖毒性组15 min血糖值较对照组显著增加[(10.3±0.33)mmol/L vs(19.3±1.66)mmol/L],上升87%(P0.05),OGTT实验中30 min血糖值较对照组显著增加[(9.8±0.31)mmol/L vs(18.16±1.01)mmol/L],升高85%(P0.05),且早期胰岛素分泌高峰受损且分泌延迟。GSIS实验中急性糖毒性组在基础状态时(葡萄糖浓度2.8 mmol/L)和高糖(16.7 mmol/L)刺激后,胰岛素分泌较对照组显著降低[(0.481±0.003)ng/m L vs(0.702±0.121)ng/m L,(2.43±0.03)ng/m L vs(4.07±0.34)ng/m L],分别下降46%和67%(P0.05);胰岛素含量测定结果显示,急性糖毒性组比对照组降低[(97.01±2.05)ng/m L vs(65.12±0.42)ng/m L,(121.40±0.58)ng/m L vs(62.7±0.48)ng/m L],下降49%和94%(P0.05)。HE染色显示急性糖毒性胰岛边界不规则、内部细胞排列不整;透射电镜可见细胞内胰岛素分泌颗粒空泡,线粒体嵴断裂。结论急性葡萄糖毒性使胰岛β细胞内胰岛素储备减少,导致第一时相分泌胰岛素峰值降低及延迟。     

20-HETE对小鼠葡萄糖刺激胰岛素分泌反应的影响

为了考察20-羟基二十碳四烯酸(20-hydroxyeicosatetraenoic acids, 20-HETE)对葡萄糖刺激胰岛素分泌反应的影响,本研究选择CYP4F2转基因小鼠和小鼠胰岛素瘤INS-1E细胞作为研究材料,通过LCMS/MS检测WT和TG小鼠的胰腺20-HETE水平。通过IPGTT测定小鼠葡萄糖耐量,通过ELISA测定小鼠血浆C肽水平来检测胰岛素分泌。通过Western blotting、Real time PCR、免疫组化和免疫荧光来检测小鼠胰腺或INS-1E细胞中Glut2、GSK-3β(Ser9点)和AKT (Ser473点)的磷酸化水平。TG小鼠的20-HETE水平((7.26±2.03) ng/mg蛋白)显著高于WT小鼠((2.14±0.76) ng/mg蛋白)。在用20-HETE合成的选择性抑制剂HET0016处理后,TG小鼠((0.33±0.07) ng/mg蛋白)和WT小鼠((0.27±0.06) ng/mg蛋白)胰腺组织中的20-HETE水平均急剧降低。给予葡萄糖处理30 min后,TG小鼠的血糖水平均显著高于WT小鼠,而血浆C肽水平显著低于WT小鼠(p<0.05)。与WT小鼠相比,TG小鼠的胰腺组织中Glut2 m RNA和蛋白水平显著降低。与WT小鼠相比,CYP4F2转基因小鼠的GSK-3β和AKT磷酸化均显著降低。20-HETE处理可导致INS-1E细胞中AKT/GSK-3β磷酸化水平和Glut2表达水平显著降低(p<0.05)。此外,用17 mmol/L葡萄糖处理INS-1E细胞1 h,20-HETE处理组的胰岛素分泌显著降低。应用GSK-3β选择性抑制剂TWS119预处理INS-1E细胞3 h后,TWS119 (一种GSK-3β选择性抑制剂)预处理显著逆转了Glut2表达水平的降低以及胰岛素分泌的减少。20-HETE主要通过AKT/GSK-3β信号通路来下调Glut2的表达,进而减弱胰岛素分泌,导致胰岛素分泌功能障碍。     

大鼠胰岛β细胞GPR40表达与内脏脂肪含量及胰岛素分泌的关系

目的:观察SD大鼠胰岛β细胞G蛋白偶联受体40(GPR40)的表达与内脏脂肪含量及胰岛素1相分泌之间的关系.方法:大鼠按体质量分为3组(100 g、200g及300 g组),行静脉糖耐量实验,胶原酶原位灌注法分离胰岛,免疫组织化学法结合激光扫描共聚焦显微镜技术对胰岛β细胞表达的GPR40进行定位,并行半定量分析.结果:随着大鼠体质量的增加,内脏脂肪含量明显增加,300g组大鼠胰岛β细胞GPR40表达较100g及200g组明显增加,3组大鼠胰岛素1相分泌无显著差异.结论:GPR40表达的变化可能与内脏脂肪含量及年龄因素有关,其表达水平对正常大鼠葡萄糖刺激的胰岛素分泌无明显影响.     

电损毁海马CA_3区及连合前穹窿对大鼠血浆胰岛素水平及胰岛细胞的影响

电损毁大鼠海马CA_3区(HCA_3-EL)或连合前穹窿纤维(ACHF-EL)后,其血浆胰岛素基础水平明显升高。HCA_3-EL两周后,大鼠空腹血糖浓度增高,且糖耐量降低。但胰岛B细胞对葡萄糖刺激之分泌反应却显著增强。HCA_3-EL或ACHF-EL大鼠经静脉糖耐量试验(IVGTT)后,其胰岛A细胞内胰高血糖素样及B细胞内胰岛素样免疫阳性物质的相对含量均明显低于对照组。HCA_3-EL组大鼠胰岛中生长抑素样免疫阳性物质的相对含量及阳性细胞数目均较对照组减少,而胰岛中胰多肽样免疫阳性物质却无明显变化。上述结果表明,海马CA_3区(HCA_3)及连台前穹窿(ACHF)对胰岛素的分泌有紧张性抑制作用。     

sGLP-1对Ⅱ型糖尿病大鼠治疗效果的研究

目的 研究人工合成胰高血糖素样截短肽(sGLP-1)对Ⅱ型糖尿病大鼠的治疗效果.方法 Ⅱ型糖尿病GK大鼠随机分为三组,以合成的GLP-1为阳性对照,观察sGLP-1对Ⅱ型糖尿病GK大鼠血糖水平、胰岛素分泌以及糖耐量的影响,通过MTT法测定sGLP-1对胰岛β细胞系β-TC3增殖作用.结果 与GLP-1相比sGLP-1能够长效控制的血糖水平,明显改善糖尿病大鼠的糖耐量(P<0.01).同时sGLP-1能促进胰岛素分泌和胰岛β-TC3细胞的增殖,使得胰岛体积增大,数量增多.结论 sGLP-1控制血糖的长效能力优于GLP-1,可能从刺激胰岛素分泌和促进胰岛β细胞增殖两个方面对Ⅱ型糖尿病具有治疗作用.     

沉默长链非编码RNA Meg3损伤小鼠胰岛细胞的胰岛素分泌功能

MEG3是一种长链非编码RNA。已有研究证明,鼠源Meg3参与小鼠诱导多能干细胞、神经元和视网膜的分化过程。最新报道,MEG3在人胰岛β细胞中高表达,但其对维持成年胰岛β细胞的功能尚不清楚。本研究旨在探讨Meg3在小鼠胰岛细胞胰岛素分泌功能中的作用。实时定量PCR揭示,与Balb/c小鼠心、肝、脾、肺、肌、肾等组织/器官比较,Meg3在胰腺组织中高表达。在非糖尿病小鼠发生自发性糖尿病的第8、12周,Meg3在胰岛中的表达水平分别下调24%±8%和29%±9% (P<0.01);而当血糖升高20 mmol/L,小鼠胰岛中Meg3表达下调72%±16%(P<0.01)。在MIN6细胞中采用RNA干扰敲减Meg3的表达,在高糖浓度（20 mmol/L）刺激条件下,胰岛素分泌显著减少。小鼠静脉注射siRNA,结合血糖测定或葡萄糖耐受试验（IPGTT）显示,si-Meg3小鼠血清胰岛素水平显著下降。注射葡萄糖前血糖升高,注射葡萄糖后耐受能力降低;免疫组化分析显示,si-Meg3小鼠胰岛素阳性细胞的面积减少。实验结果提示,Meg3通过参与胰岛素的合成和分泌维持成年小鼠胰岛功能。Meg3表达失调可能参与I型糖尿病（T1DM）发病过程。     

CD36基因缺失改善高脂饮食诱导的糖代谢异常并促进肝脏脂质积聚

本研究旨在探讨在高脂饮食状态下CD36基因缺失对小鼠糖脂代谢的影响及作用机制。根据基因型将小鼠分为野生型小鼠(wild type, WT)及CD36基因敲除(CD36~(-/-))小鼠,给予高脂饮食喂养14周。小鼠腹腔注射葡萄糖(1 g/kg)或胰岛素(5units/kg)进行葡萄糖耐量或胰岛素耐量测试。HE染色观察肝脏脂质变性,全自动生化分析仪测定小鼠血清甘油三酯(triglyceride, TG)、血清游离脂肪酸(free fatty acid, FFA)、天门冬氨酸转氨酶(aspartate aminotransferase, AST)和丙氨酸转氨酶(alanine aminotransferase, ALT)浓度。Real-time PCR和Western blot检测小鼠肝脏、肌肉组织胰岛素信号通路。Real-time PCR检测小鼠原代肝细胞中磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase, PEPCK)的mRNA水平,葡萄糖检测试剂盒检测糖异生能力。免疫共沉淀(co-immunoprecipitation, Co-IP)及ELISA检测肌肉胰岛素受体β(insulin receptorβ, IRβ)酪氨酸磷酸化水平。Real-time PCR和免疫荧光染色检测小鼠肌肉葡萄糖转运蛋白4 (glucose transporter 4, GLUT4)的表达和定位。结果显示,在高脂喂养后,CD36~(-/-)小鼠血清FFA、TG、AST及ALT水平较WT小鼠明显升高(P 0.05),CD36~(-/-)小鼠肝脏外观呈脂肪样变性,HE染色结果显示肝脏脂质积聚加重,提示CD36缺失促进脂肪肝的发生。然而,相对于WT小鼠,CD36~(-/-)小鼠的空腹血糖水平降低、糖耐量升高,胰岛素耐量降低(P 0.05),提示在高脂饮食喂养条件下,CD36缺失并不会损害小鼠的糖耐量和胰岛素耐量。与WT小鼠相比,CD36~(-/-)小鼠肝脏IR/IRS/AKT胰岛素信号通路无显著差异,两组小鼠原代肝细胞PEPCK表达水平及糖异生能力均无显著差异。而在CD36~(-/-)小鼠肌肉组织中,Co-IP及ELISA实验显示IRβ酪氨酸磷酸化水平显著升高,p-AKT水平显著升高(P 0.05)。免疫荧光染色实验提示肌肉GLUT4在细胞膜的定位增强,表明CD36~(-/-)小鼠肌肉胰岛素敏感性及葡萄糖利用能力增强。以上结果提示,CD36基因缺失加重高脂饮食诱导的肝脏脂质积聚,对高脂饮食诱导的肝脏糖代谢无显著影响;CD36缺失主要通过提高肌肉组织胰岛素敏感性,促进GLUT4介导的葡萄糖利用以改善高脂饮食诱导的小鼠糖代谢异常。     

尾加压素Ⅱ抑制葡萄糖激酶的表达和葡萄糖诱导的胰岛素分泌

本研究旨在探讨尾加压素II(urotensin II,UII)对胰岛β细胞功能的影响及其机制。在整体实验中,采用Wistar大鼠进行糖耐量试验,检测不同剂量UII(3、30、300nmol/kg)对大鼠血糖和胰岛素水平的影响;在细胞实验中,βTC-6细胞孵育实验检测UII对葡萄糖引起的胰岛素分泌(glucose-induced insulin secretion,GIIS)的影响,酸化乙醇抽提法和实时荧光定量PCR分别测定细胞内胰岛素含量和mRNA的水平,Western blot检测胰十二指肠同源盒1(pancreatic duodenal homeobox-1,PDX-1)和葡萄糖激酶(glucokinase,GCK)表达水平。糖耐量试验结果显示,相对对照组,急性静脉注射较高剂量的UII(30、300nmol/kg)使大鼠血浆胰岛素浓度在腹腔注射葡萄糖后15min显著下降,并且使大鼠血糖在腹腔注射葡萄糖后90min明显升高。βTC-6细胞孵育实验结果显示,UII孵育2h能抑制βTC-6细胞的GIIS,但是对细胞内的胰岛素含量和mRNA水平没有影响。UII对GIIS的抑制作用可以被UII受体拮抗剂urantide所阻断,部分被蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)非特异性抑制剂chelerythrine chloride(CTC)和生长抑素受体非特异性拮抗剂cyclosomatostatin(CSS)所阻断。Western blot结果显示,UII抑制了βTC-6细胞内GCK的表达,但对PDX-1表达量没有影响。以上结果表明,UII通过激活其特异性受体(较高浓度的UII可能同时激活生长抑素受体)抑制胰岛β细胞GIIS,其作用机制涉及PKC通路的激活、GCK表达受抑所引起的胰岛素颗粒胞吐作用的减弱,但不涉及胰岛素本身表达的下降。     

胰岛素对βTC-3 细胞胰岛素受体表达的作用

目的:观察外源性胰岛素对小鼠胰岛β细胞瘤细胞株βTC-3细胞胰岛素受体表达的影响。方法:采用免疫荧光细胞化学技术结合激光扫描共聚焦显微镜观察高浓度胰岛素(100 IU/ml)刺激不同时间(0 min、30 min、60 min、120 min、240 min),培养的βTC-3细胞胰岛素受体的表达,用Image pro plus软件对胰岛素受体的荧光强度进行了半定量分析。结果:与0 min比较,胰岛素孵育30 min、60 min、120 min、240 min时胰岛素受体荧光强度均明显下降(P<0.05)。结论:高浓度胰岛素孵育βTC3细胞后,可明显下调胰岛素受体的表达,这可能是高胰岛素血症导致胰岛素抵抗产生的机制之一。