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目的: 2型糖尿病(T2DM)主要发病机制是胰岛素抵抗。“糖尿病炎症假说”得到越来越多支持,但对于T2DM中炎症体激活途径还存在疑问。近期在细胞水平发现,不同危险因素导致线粒体受损时,线粒体DNA(mtDNA)发生氧化,释放到胞质中,激活NLRP3(nucleotide-binding oligomerization domain andleucine-rich repeats containing pyrin domain3)炎症体,导致炎症的进一步发生发展。本实验通过T2DM模型检测NLRP3炎症体及凋亡相关通路激活情况,以期可以验证T2DM模型中存在氧化mtDNA激活NLRP3炎症体这条信号通路,并为发现T2DM诊断治疗方案及新的药物作用靶点提供可参考的理论依据。 方法: 1、使用db/db转基因小鼠,作为T2DM动物模型,并进行分组糖尿病组(DB/DB组)和正常对照组(CON组)。喂养期间对其体重和血糖(随机血糖、空腹血糖)进行检测,观察其变化,直到小鼠随机血糖值达到稳定状态后再进行后期处理。 2、使用血糖试纸快速测定法,判断小鼠是否已达到糖尿病诊断标准(随机血糖>11.1mmol/L)。对于达到糖尿病诊断标准的小鼠进行统一处死。 3、利用苏木精-伊红染色(HE染色)对小鼠的肝脏组织进行染色,观察小鼠的炎症及脂肪肝变性情况。 4、提取小鼠肝脏组织的原代细胞,使用试剂盒和流式细胞术,检测小鼠肝脏细胞线粒体膜电位、线粒体活性氧(ROS)含量。用于判别线粒体DNA氧化损伤水平。 5、提取小鼠肝脏组织mRNA,利用逆转录、荧光定量PCR对NLRP3炎症体RNA水平表达情况进行检测。 6、提取小鼠肝脏组织总DNA,利用普通PCR和琼脂糖凝胶电泳检测完整mtDNA的含量。 7、提取小鼠肝脏组织总蛋白,调整浓度后,使用蛋白印记技术(Western Blot)检测NLRP3炎症体(NLRP3、Caspase-1、ASC)以及凋亡相关蛋白(p-P65、P65、P105、PARP、Caspase-3)的蛋白表达水平。使用凯基试剂盒可见光法,检测氧化应激相关指标,即谷胱甘肽-S转移酶(GSH-ST)、过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)和超氧化物歧化酶(SOD)。 8、取小鼠血液,离心取血清。利用酶联免疫吸附测定法(ELISA)测定相关炎症因子(IL-1β、IL-18、TNF-α)血清表达情况。 结果: 1、db/db小鼠中的DB/DB组达到糖尿病诊断标准。处死前,DB/DB组体重、血糖均明显高于CON组。 2、肝脏组织HE染色确认DB/DB组出现了大量的炎性细胞浸润、肝细胞脂肪变性明显,呈空泡状,有些肝细胞发生了明显的核固缩。CON组,肝小叶结构完整,小叶血管中有些充血,其他未见明显病理改变。 3、流式细胞仪检测显示,DB/DB组原代肝细胞ROS水平、线粒体膜电位比值均高于CON组。 4、荧光定量结果显示,DB/DB组肝组织的NLRP3炎症体(NLRP3、Caspase-1、ASC) mRNA水平均高于CON组。 5、长片段mtDNA琼脂糖凝胶电泳检测显示,DB/DB组所提取的完整mtDNA的含量低于CON组。 6、小鼠肝组织蛋白WB结果显示,NLRP3炎症体(Caspase-1、ASC)以及凋亡相关蛋白(p-P65、P65、P105、PARP、Caspase-3)的蛋白表达水平,DB/DB组比CON组表达增高。调亡相关目的蛋白表达水平检测,NF-KB和Caspase-3信号通路均被激活。 7、可见光法结果显示,氧化应激指标(GSH-ST、CAT、MDA、SOD),两组比较无明显差异。 8、ELISA结果显示,血清中炎症因子(IL-1β、IL-18、TNF-α)表达,DB/DB组均高于CON组。 结论: 1、T2DM动物模型达到糖尿病标准,并在肝脏检测到炎症和脂肪肝变性。 2、糖尿病进展中,发生了氧化应激,ROS促使mtDNA发生氧化,线粒体功能受损,可能由此触发后续炎症反应。但是,脂质过氧化不是很明显。 3、糖尿病进展中NLRP3炎症体信号通路被激活,血清中炎症因子分泌增加。 4、糖尿病进展中其他凋亡相关通路也发生了改变,NF-kb通路和Caspase-3也被激活。