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目的:流行病学调查显示维生素D缺乏与糖尿病发病率高度相关,但临床随机对照试验结果却不尽一致。因此本研究小组在前期建立的维生素D(VD)缺乏ZDF大鼠模型基础上,采用体内和体外实验进一步探讨补充VD对T2DM胰岛损伤和β细胞凋亡的改善效应及其潜在机制。方法:动物实验:雄性5~6周龄Zucker瘦型(ZL)大鼠(10只)为对照组(ZL+VD.Def),糖尿病模型(ZDF)大鼠(20只)按照体重随机分为模型VD缺乏(ZDF+VD.Def)和VD补充(ZDF+VD,8μg/kg·bw)2组,喂养7周。应用HE染色观察胰岛损伤,胰岛素免疫组化观察β细胞数量,HOMA-β指数评估其β细胞功能,胰岛素和TUNEL荧光共定位分析β细胞凋亡变化,应用增强普鲁士蓝染色观察胰腺铁沉积情况,应用蛋白质免疫印迹观察c-caspase3蛋白和铁代谢相关蛋白(FTL、FTH、TfR1、TfR2、DMT1、ZIP14)以及DMT1蛋白相关转录因子(HIF-1α、HIF-2α、NFκB)水平。细胞实验:以INS-1细胞为研究对象,分别设置正常对照(葡萄糖浓度11mM,NG)组、高糖(葡萄糖浓度33mM,HG)组和VD干预(33mM葡萄糖+100nM VD,HD)组。应用放射性免疫法测定不同组INS-1细胞GSIS水平,应用蛋白免疫印迹观察不同组INS-1细胞c-caspase3、FTH、DMT1以及p65在胞质和胞核中蛋白水平,应用钙黄绿素荧光定量观察不同组INS-1细胞LIP水平。结果:1.体内实验:ZL+VD.Def组大鼠胰岛边界清楚,胰岛内细胞致密,胰岛素免疫组化阳性颗粒较多,且成团,胰岛TUNEL荧光较弱且与胰岛素共定位较少;ZDF+VD.Def组大鼠胰岛边界模糊不齐,内有空泡浸润,胰岛素免疫组化阳性颗粒较少,且呈散在分布,胰岛素和TUNEL荧光共定位明显增加;与ZL+VD.Def组相比,ZDF+VD.Def组大鼠HOMA-β指数下降(P<0.001),胰腺c-caspase3蛋白水平增加(P<0.01)。ZDF+VD组大鼠胰岛边界恢复正常,胰岛内细胞致密,胰岛素免疫组化阳性颗粒较多,且成团,TUNEL荧光及其与胰岛素共定位明显较少;与ZDF+VD.Def组大鼠比较,ZDF+VD组大鼠HOMA-β指数则增加(P<0.001),胰腺c-caspase3蛋白水平降低(P<0.05);体外实验:与对照组相比,高糖组INS-1细胞GSIS水平下降(P<0.01),c-caspase3蛋白水平增加(P<0.001),与高糖组相比,维生素D干预组INS-1细胞GSIS水平上升(P<0.001),c-caspase3蛋白水平降低(P<0.01)。2.体内实验:增强普鲁士蓝染色结果显示ZL+VD.Def组大鼠胰腺未见明显蓝色颗粒,ZDF+VD.Def组大鼠胰腺可见明显蓝色颗粒,且主要分布于胰岛内,ZDF+VD组未见明显蓝色颗粒。与ZL+VD.Def组比较,ZDF+VD.Def组大鼠胰腺FTL(P<0.001)、FTH(P<0.01)、DMT1(P<0.01)、ZIP14(P<0.001)蛋白水平均增加,TfR1蛋白水平降低(P<0.05),TfR2蛋白水平无明显改变;与ZDF+VD.Def组大鼠比较,ZDF+VD组大鼠胰腺FTL(P<0.01)、FTH(P<0.05)、DMT1(P<0.001)、ZIP14(P<0.001)蛋白水平均降低,TfR1和TfR2蛋白水平无明显改变;体外实验:与对照组相比,高糖组INS-1细胞FTH(P<0.001)、DMT1(P<0.001)蛋白水平均增加,游离铁水平增加(P<0.01),与高糖组相比,维生素D干预组INS-1细胞FTH(P<0.01)、DMT1(P<0.01)蛋白水平均降低,游离铁水平降低(P<0.01)。3.体内实验:与ZL+VD.Def组比较,ZDF+VD.Def组大鼠胰腺HIF-1α(P<0.001)、HIF-2α(P<0.01)、IκBα(P<0.05)蛋白水平均降低;与ZDF+VD.Def组大鼠比较,ZDF+VD组大鼠胰腺HIF-1α(P<0.01)、HIF-2α(P<0.001)、IκBα(P<0.001)蛋白水平均增加;体外实验:与对照组相比,高糖组INS-1细胞细胞质p65蛋白水平增加(P<0.001),细胞核p65蛋白水平增加(P<0.001),与高糖组相比,维生素D干预组INS-1细胞细胞质p65蛋白水平无明显改变,细胞核p65蛋白水平降低(P<0.01)。结论:VD可能通过抑制NFκB降低DMT1蛋白表达,缓解胰岛铁过载,减少Ⅱ型糖尿病β细胞凋亡。