研究背景随着生活水平的提高,糖尿病成为严重危害人类健康的慢性疾病之一,其中2型糖尿病占90%以上,而且患病率不断上升,发病年龄趋于年轻化。目前糖尿病患者全球逾1.7亿,到2030年患者数将达到3.66亿,新增患者主要集中在中国、印度等发展中国家。糖尿病引起的神经、心血管并发症造成人体严重损害,社会医疗负担巨大。患者致残和早亡的重要原因为其血糖控制不佳所致的各种并发症,而目前用于控制血糖的主要措施包括控制饮食、加强运动、口服降糖药和使用胰岛素等,由于需要长期实施甚至终生维持,治疗费用高昂,不良反应等原因,患者的生活质量下降,以致患者的依从性差,很难将血糖控制在理想水平并获得长期疗效,因而最终不能避免糖尿病各种并发症的出现及进一步加重。胰腺移植和胰岛细胞移植的方法因移植排异、免疫抑制剂的副作用及手术难度大、并发症多等诸多因素制约了其临床应用及效果。胚胎干细胞和胰腺干细胞,又分别受到伦理学争论及取材不便的影响。因此,寻找长效、安全、依从性高的糖尿病治疗新方法并验证其临床可行性,是目前值得深入探讨的问题。上世纪80年代初,人们偶然发现胃旁路术(GBP)、胆胰转流术(BPD)治疗肥胖症患者术后,其中合并有2型糖尿病的患者不仅体质量显著下降,而且血糖得到良好控制,血浆胰岛素、糖化血红蛋白及胰岛素敏感性恢复正常,甚至可以完全脱离糖尿病药物。而且,这些患者血糖恢复到正常范围始于术后早期(<10天),远远早于体质量明显下降时间,表明外科手术控制血糖的作用是直接、独立的。此后,对袖状胃切除术、回肠转位术等其它术式进行了回顾性分析及前瞻性研究,同样发现这些外科手术对糖尿病有良好的治疗效果,2型糖尿病患者得到显著改善甚至治愈,而且治疗效果持久稳定。但有相当数量的2型糖尿病患者是非肥胖的或不伴肥胖症的,肥胖症治疗手术对此类患者是否有效?如果手术治疗有效,其机理如何?国内外学者进行了相关研究,并提出了多种理论假说,但大部分的研究侧重于糖尿病的手术效果及治疗机制的初步研究,没有形成完整的、系统的理论体系,而且在关键因素的探讨上,没有形成定论。目前,对于何种术式治疗效果更佳及手术作用机理的明确阐述,尚未见相关的文献报道。为了进一步研究胃肠道重组对非肥胖2型糖尿病的近远期治疗效果,本研究选择非肥胖的2型糖尿病动物模型进行手术干预,研究不同的胃肠道手术方式对2型糖尿病的治疗效果,阐明其可能的作用机制,并对不同胃肠道重组术式进行分析比较,评估不同术式的治疗效价,以期寻找安全有效的最佳术式,为手术治疗2型糖尿病提供理论和实践依据。第一部分非肥胖2型糖尿病大鼠胃肠道重组模型的建立目的本研究对随机分组的手术组及假手术组2型糖尿病大鼠进行手术干预,建立胃肠道重组的2型糖尿病动物模型。观察胃肠道重组术式对糖尿病大鼠肝功、肾功、血脂等机体生理功能的影响。方法(1)2型糖尿病动物的选择术前检测8-10周龄GK雄性大鼠血糖、血清总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、肌酐(Cr)、尿素氮(BUN)、血清胆固醇(CH)、甘油三酯(TG)、游离脂肪酸(FFA)等指标,评估2型糖尿病动物模型的稳定性及是否符合实验要求。将达到2型糖尿病标准的GK大鼠以区组随机化分组法随机分组,每组GK大鼠20只,分别行三种胃肠道重组手术及相应假手术。(2)手术分组及模型的建立各手术组如下：A组：袖状胃切除术(sleeve gastrectomy, SG)组。手术方式：游离胃大弯侧至胃底,自幽门稍上方切除胃大弯侧胃体至胃底,将胃底完整切除,切除胃容积占全部胃容量的70%—80%,胃残端间断缝合。B组：Roux-en-Y胃旁路术(Roux-en-Y gastric bypass, RYGBP)组。手术方式：切除远端胃后,距Treitz韧带30cm切断空肠,远端空肠与残胃端端吻合,近端空肠距胃肠吻合口远端50cm处行肠肠侧侧吻合。C组：毕(Billroth)Ⅱ式胃空场吻合术(BⅡ)组。手术方式：切除远端胃后,缝闭十二指肠残端,距Treitz韧带20cm处上提空肠,于结肠前行胃空肠吻合。完成吻合后,排列肠道,以大网膜覆盖。袖状胃切除术、Roux-en-Y胃旁路术、毕(Billroth)Ⅱ式胃空场吻合术的假手术组分别为：Sham-A、Sham-B及Sham-C组,其手术方式为：于各手术组相应的解剖位点做原位胃肠切开及吻合术。必要时,延长手术时间,以产生与手术组同等程度的麻醉及手术影响。记录各组手术时间及手术成功率,观察术后恢复情况及术后并发症情况,评估2型糖尿病动物模型对各术式的耐受性。结果(1)A组(袖状胃切除术组)手术完成20例,手术成功率100%,平均手术时间47.6±7.5min,平均术后恢复时间22.4±4.8h,术后无动物死亡(2)B组手术完成20例,手术成功率100%,平均手术时间77.8±8.7min,平均术后恢复时间49.9±4.9h,术后死亡率15%,死亡原因为肠梗阻及代谢并发症。(3)C组手术完成20例,手术成功率100%,平均手术时间53.0±5.1min,平均术后恢复时间29.3±4.2h,术后死亡率5%,死亡原因为吻合口漏。(4)总计60例假手术组大鼠手术均获成功,存活率100%。(5)A、B、C三组大鼠术后肝功、肾功降低,术后第5天逐渐恢复,但尚未完全恢复至术前水平,术后2周各手术组大鼠肝功和肾功基本恢复至术前水平。此后上述指标进一步改善并维持至36周观察期结束。(6)A组手术时间、术后恢复时间、术后并发症发生率明显少于B、C组,差异有统计学意义(P<0.05)；B组手术时间、术后恢复时间、术后并发症发生率及死亡率明显高于A、C组(P<0.01)。结论(1)非肥胖2型糖尿病GK大鼠胃肠道重组模型稳定可靠。(2)不同术式对糖尿病大鼠机体的影响不同,差异有统计学意义。第二部分胃肠道重组对非肥胖2型糖尿病大鼠的治疗效果目的对胃肠道重组2型糖尿病动物模型及其相应假手术组动物进行糖尿病治疗效果的监测；分析比较不同手术方式的治疗效果。方法(1)测定术前及术后多个时间点各手术组及假手术组大鼠体质量、空腹血糖水平、胰岛素水平及游离脂肪酸等指标,并进行糖耐量试验(OGTT)和胰岛素敏感性试验(ITT),比较不同手术方式对2型糖尿病的治疗效果。(2)总观察期(术后36周)结束后,处死大鼠并取重要脏器进行病理组织学检测,以探讨手术对糖尿病所致重要脏器损伤的远期保护效果。结果(1)A、B、C三组大鼠术后体质量较术前及假手术组明显降低(P<0.05),体质量均值的大小顺序为B组<C组<A组。B组大鼠体质量显著低于A、C两组,差异有统计学意义(P<0.05)；A、C两组大鼠间体质量差异无统计学意义(P>0.05)。(2)A、B、C三组大鼠术后空腹血糖较术前及假手术组得到控制和改善(P<0.05)。血糖均值的大小顺序为B组<A组<C组,但三组间差异无统计学意义(P>0.05)。(3)A、B、C三组大鼠术后糖耐量和胰岛素敏感性均较术前及假手术组得到控制和改善(P<0.05)。A组大鼠糖耐量改善程度明显高于B、C组大鼠,差异有统计学意义(P<0.05)；B组大鼠胰岛素敏感性改善程度高于A、C两组,但三组间差异无统计学意义(P>0.05)。(4)A、B、C三组大鼠术后胰岛素水平较术前及假手术组增加(P<0.01),但三组间比较差异无统计学意义(P>0.05)(5)观察期结束后病理组织学检测显示：A、B、C三组大鼠的心脏、肝脏、肾脏和大动脉(胸主动脉)均未见明显糖尿病相关的病理学异常表现。结论(1)胃肠道重组手术对非肥胖2型糖尿病有治疗效果,能够显著改善糖代谢,获得稳定持久的血糖控制。(2)术后血糖获得持久稳定的改善,而体重量短期内即恢复并超过术前,因此,手术对2型糖尿病的治疗作用是直接的、独立的,不依赖于手术后的体质量减轻。(3)不同术式对2型糖尿病的治疗效果不同。第三部分胃肠道重组对非肥胖2型糖尿病治疗机制的研究目的检测术前、术后各组大鼠血清中与2型糖尿病发病主要相关的胃肠道激素、细胞因子水平的变化,研究手术对2型糖尿病可能的治疗机制；评价各术式疗效并选择2型糖尿病的最佳手术方式,为手术治疗2型糖尿病应用于临床提供实验支持并奠定理论基础。方法(1)检测指标：肠-胰岛轴相关激素,脂肪-胰岛轴相关因子,生长激素释放肽(Ghrelin)等,进而研究手术对2型糖尿病治疗的可能机制。(2)检测各组大鼠术后胃和小肠代偿增生情况。(3)统计方法：以上三部分数据以均数±标准差(x±s)表示,均数间采用t检验。葡萄糖曲线下面积(AUC)以梯形积分法计算。以SPSS17.0软件进行统计学分析,重复测量数据以重复测量数据的方差分析法检验,P<0.05认为差异有统计学意义。结果(1)A、B、C三组大鼠GLP-1的分泌显著高于术前及假手术组,差异有统计学意义(P<0.01)。其中B组及C组大鼠GLP-1水平高于A组,差异有统计学意义(P<0.01)(2)A、B、C三组大鼠GIP水平显著低于术前及假手术组,差异有统计学意义(P<0.05)。A组大鼠生长激素释放肽(Ghrelin)显著低于术前及假手术组(P<0.01),而B、C两组无明显改变(P>0.05)。(3)A、B、C三组大鼠游离脂肪酸(FFA)及瘦素(Leptin)显著低于术前及假手术组,差异有统计学意义(P<0.05)；脂联素(Adiponectin)显著高于术前及假手术组,差异有统计学意义(P<0.01)。(4)术后A组大鼠残胃代偿性增大；B、C组大鼠小肠粘膜重量增加。结论(1)胃肠道重组手术通过肠-胰岛轴、脂肪-胰岛轴等多种途径参与对2型糖尿病的调控。其中,多种胃肠道激素和细胞因子协同作用实现对血糖的控制。(2)胃肠道激素GLP-1及GIP通过调节肠-胰岛轴改善糖代谢,控制血糖水平,并对血糖的稳定维持起重要作用。(3) Leptin、FFA水平的降低与Adiponectin水平的升高通过脂肪-胰岛轴参与维持血糖正常和增加胰岛素敏感性,从而达到长期缓解2型糖尿病的作用。(4) Ghrelin水平的降低解除了对胰岛素分泌的抑制,并且提高了胰岛素敏感性,降低了胰岛素抵抗,改善了糖耐量,从而起到治疗糖尿病的作用。(5)2型糖尿病患者胃肠道重组术后早期血糖的快速降低及胰岛素抵抗的快速减退与肠-胰岛轴分泌激素的改变有关,而糖尿病的长期改善则与脂肪-胰岛轴中脂肪细胞因子水平的变化相关。(6)在血糖水平和胰岛素敏感性改善方面,RYGBP术式优于SG和毕Ⅱ两种术式,在手术时间、术后恢复时间、手术并发症发生率及糖耐量改善方面,SG术式优于其它两种术式。