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2型糖尿病(Type2 diabetes mellitus,T2DM)已成为当今社会的常见病和多发病,严重危害了公众健康。其发病的中心环节是胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能缺陷,胰岛素抵抗诱导了正常人经葡萄糖不耐受到T2DM的发生发展过程,氧化应激可引起胰岛β细胞功能衰退及进一步的胰岛素抵抗。
目前在T2DM的治疗中,如何改善氧化应激、胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能已成为研究的热点。英国前瞻性糖尿病研究(United kingdomprosprective diabetes study,UKPDS)十年随访的结果显示:早期强化血糖控制可抑制血管并发症的发生,显著减少心肌梗死的发生率,降低全因死亡。翁建平等的研究显示,在疾病早期使用短程胰岛素强化干预,可促进胰岛β细胞的功能修复,延缓病程进展,而且胰岛素治疗有抗凋亡和抗氧化应激作用,可能的机制是改善了糖脂毒性及代谢记忆。但目前这方面的机制尚不清楚。基于上述考虑,本研究拟观察强化胰岛素治疗对2型糖尿病大鼠的治疗作用,并从氧化应激和胰岛β细胞凋亡的角度分析其作用机制。
目的:通过对T2DM大鼠施与强化胰岛素治疗,观察强化胰岛素治疗对T2DM大鼠的治疗作用及对氧化应激及胰岛β细胞凋亡的影响,探讨其可能的发展机制,为临床强化胰岛素治疗提供实验依据。
方法:将36只Wistar大鼠随机分为对照组(NC组,n=12)和高脂组(HF组,n=24),两组均给予基础饲料喂养。试验开始高脂组给予脂肪乳,对照组给予等容积的纯净水,均灌胃给药,连续10天。高脂乳组大鼠在形成胰岛素抵抗后,给予腹腔注射链脲佐菌素(STZ),形成T2DM大鼠模型。再将T2DM组随机分为2个亚组,即糖尿病对照组(DC,n=12)、糖尿病胰岛素治疗组(DI,n=12)。DI组每日17～18时在腹部皮下注射诺和灵N,2～3U/d(根据上午8时血糖,每3d调整胰岛素用量,使血糖维持在NC组的水平),而DC和NC组皮下注射等容积生理盐水。胰岛素治疗共4周。
在实验前、脂肪乳灌胃第10天、注射STZ第3天和治疗4周末测大鼠体重(body weigh,BW)、空腹血糖(fasting plasma glucose,FPG)、空腹血清胰岛素(fasting plasma Insulin,FINS)、血清甘油三酯(SerumTriglyceride,TG)、血清胆固醇(Total Serum Cholesterol,TC)及游离脂肪酸(free fatty acid,FFA)的含量,并计算胰岛素敏感指数(ISI)。实验结束时测大鼠血清及肝组织匀浆中超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)及谷胱甘肽转移酶(GSM)的活性,并观察胰腺细胞的凋亡情况。结果:连续高脂乳喂养10天后,HF组大鼠的BW较NC组增加(P<0.05),TG、TC及FFA均较对照组显著升高(P均<0.01),FINS水平较NC组显著升高(P<0.01),ISI均较NC组降低(P<0.01),而FPG与NC组相比较无明显差别(P均>0.05)。
注射STZ第3天,HF组动物的BW、TG、TC及FFA均较对照组显著升高(p<0.05或<0.01)。FPG亦较NC组显著增加(p<0.05或<0.01),ISI较NC组降低(P<0.01)；而FINS水平与NC组比较差别无明显差别(P>0.05)。4周后,DC与NC组相比,BW及ISI均降低,而血中的FBG、TG、TC及FFA水平均增加(p均<0.01)。血清及肝组织中SOD、MDA的监测结果表明,SOD及GSM水平均降低,而MDA水平明显升高。对大鼠胰腺组织bcl-2及bax蛋白染色情况观察发现,DC组bcl-2细胞明显降少,而bax蛋白表达增加,胰岛β细胞的凋亡率明显增加。
治疗4周后,DI组大鼠的BW明显恢复。血清中FPG、TG、TC和FFA的水平均较DC组明显降低(p<0.05或<0.01),ISI明显升高(P<0.01),而血清中的FINS水平未见明显改变。DI组血清及肝组织匀浆中SOD、GSM均较DC组明显升高(P均<0.05),MDA降低；然而,DI组的SOD、GSM水平和NC组相比,仍然较低(P<0.05),而MDA水平亦未恢复正常(P<0.05)。此外,DI组bcl-2蛋白表达与DC组相比升高(6.05±1.73)％(P<0.05),而bax蛋白表达降低(2.56±1.23)％(P<0.05)。DI组的TUNEL阳性细胞与DC组相比明显减少(P<0.05)。
结论:T2DM大鼠存在脂质过氧化水平升高及抗氧化酶活性下降。强化胰岛素治疗可减轻T2DM大鼠的氧化应激损伤,其机制与改善血脂代谢紊乱、降低高FFA水平,减轻脂毒性有关。
强化胰岛素治疗可增强T2DM大鼠bcl-2蛋白表达和降低bax蛋白表达,减轻T2DM大鼠胰岛β细胞凋亡,其保护机制可能与降低脂毒性、糖毒性有关。