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目的:胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能障碍是2型糖尿病发病机制中两个重要的因素,其中β细胞功能障碍在疾病的发生和发展过程中起着决定性的作用,过多的胆固醇聚集在胰岛β细胞内会引发其功能障碍。CETP(cholesteryl ester transferprotein, CETP)即胆固醇酯转运蛋白,是胆固醇逆转运过程中的关键蛋白,以往的研究主要关注与CETP与脂代谢的关系,而其与糖代谢的关系少有报道,研究表明,肥胖、2型糖尿病患者血HDL-C降低,CETP水平明显升高,提示CETP在影响脂代谢的同时可能也对糖代谢产生影响。本研究利用两种CETP转基因小鼠动物模型,研究不同表达水平的CETP对小鼠胰岛内脂质成分的调节以及胰岛功能的影响,从而进一步探讨CETP对糖代谢的影响及在2型糖尿病发生发展中的重要作用。方法:1、第一部分:三组小鼠:野生型C57BL/6J小鼠、AP2-CETPTg小鼠、NFR-CETPTg小鼠,测定NFR-CETP及AP2-CETP转基因鼠组织谱表达特点及CETP表达差异,研究CETP转基因鼠胰岛是否有CETP基因的表达。2、第二部分:三组小鼠:野生型C57BL/6J小鼠,AP2-CETPTg小鼠,NFR-CETPTg小鼠,测定三组小鼠空腹及糖负荷后15分钟的血浆胰岛素水平,并用HOMA公式计算胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)、胰岛B细胞功能(HOMA-β),分离小鼠的胰岛做葡萄糖刺激的胰岛素分泌实验,评价CETP转基因小鼠的胰岛功能,探讨不同表达水平的CETP对胰岛功能的影响。3、第三部分:三组小鼠:野生型C57BL/6J小鼠,AP2-CETPTg小鼠,NFR-CETPTg小鼠,分离小鼠的胰岛,用酶法和LS/MS/MS法测定小鼠胰岛内的脂质成分,研究不同表达水平的CETP对胰岛脂质成分的调节;提取胰岛的RNA,利用real-time PCR技术检测小鼠胰岛上参与胆固醇摄取、合成、流出的基因表达水平的变化,研究CETP转基因鼠胰岛内脂质增加后对胰岛上参与胆固醇摄取、合成、流出的基因表达水平的影响。4、第四部分:三组小鼠:野生型C57BL/6J小鼠,AP2-CETPTg小鼠,NFR-CETPTg小鼠,分离小鼠的胰岛,统计每只小鼠胰岛的数目,并作胰腺病理切片,观察胰岛数目和密度,研究CETP转基因鼠胰岛素分泌减少的原因。5、第五部分:三组小鼠:野生型C57BL/6J小鼠,AP2-CETPTg小鼠,NFR-CETPTg小鼠,分离小鼠的胰岛,提取胰岛的RNA,利用real-time PCR技术检测与胰岛增殖和炎症相关基因表达水平的变化,研究CETP转基因鼠胰岛数目减少的原因。同时检测小鼠胰岛Glut2mRNA水平,观察不同表达水平的CETP对小鼠胰岛Glut2基因表达的影响。6、第六部分:三组小鼠:野生型C57BL/6J小鼠,AP2-CETPTg小鼠,NFR-CETPTg小鼠,自小鼠8周龄起,连续喂养16周后行小鼠腹腔注射葡萄糖耐量(IPGTT)及小鼠腹腔注射胰岛素糖耐量实验,并测定小鼠空腹胰岛素水平,分离三组小鼠的胰岛做GSIS实验,观察能够诱导肥胖及胰岛素抵抗的高脂饮食对这两种不同基因背景小鼠糖代谢的影响。结果:1.第一部分实验1.1NFR-CETP及AP2-CETP转基因鼠组织谱表达特点AP2-CETPTg小鼠为脂肪组织特异性高表达,而其他组织几乎没有CETP的表达;NFR-CETPTg小鼠其CETP mRNA组织表达分布类似于人类CETP表达分布;我们用real-time PCR方法检测CETP转基因鼠胰岛CETP表达情况,初步证实,NFR-CETPTg小鼠胰岛有CETP mRNA的表达,而AP2-CETPTg小鼠和WT小鼠胰岛均没有。1.2小鼠血浆CETP活性测定:NFR-CETP转基因鼠血浆CETP活性与人类接近,而AP2-CETP转基因鼠血浆CETP活性约为人类的3倍。2.第二部分实验2.1小鼠血清胰岛素的测定CETP转基因小鼠空腹及糖负荷后15分钟血浆胰岛素水平均低于WT组,NFR-CETPTg组小鼠空腹血浆胰岛素高于AP2-CETPTg组,结果均具有统计学差异(p<0.05),但两种CETP转基因鼠糖负荷后15分钟血浆胰岛素水平没有明显的差异。2.2依据HOMA公式计算的稳态模型评估的胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)评价小鼠胰岛素抵抗与WT组相比,CETP转基因鼠胰岛素抵抗指数值低,即胰岛素敏感性增加,而AP2-CETP转基因鼠对胰岛素更为敏感。2.3依据HOMA公式计算的稳态模型评估的胰岛B细胞功能(HOMA-β)评价小鼠的胰岛功能与WT组相比,CETP转基因鼠HOMA-β值低,即胰岛B细胞功能受损,而两种CETP转基因鼠之间没有明显的差异。2.4CETP转基因小鼠胰岛葡萄糖刺激的胰岛素分泌(GSIS)分离小鼠的胰岛,做葡萄糖刺激的胰岛素分泌实验,研究不同表达水平的CETP对胰岛功能的影响,CETP转基因鼠葡萄糖刺激的胰岛素分泌功能受损,且AP2-CETP组胰岛功能受损更为显著。3.第三部分实验3.1.1用酶法测定小鼠胰岛内脂质CETP转基因小鼠胰岛内TC、FC、CE均高于WT组,结果均有统计学差异(p<0.05),而AP2-CETP转基因鼠胰岛内胆固醇聚集更为显著。3.1.2LS/MS/MS法测定小鼠胰岛脂质成分AP2-CETP转基因鼠胰岛内游离胆固醇、游离胆固醇/胆固醇酯均高于WT组,且差别具有统计学意义(P<0.05)。3.2CETP对参与胰岛内胆固醇摄取、合成、流出的基因表达的影响与WT组相比,CETP转基因鼠胰岛上参与胆固醇摄取的基因LDLR表达水平减少,参与胆固醇合成的基因HMG-COA、SREBP-2表达水平也降低,而参与胆固醇流出的基因ABCA1、ABCG1表达水平增加,且差别均有统计学意义(P<0.05),而NFR-CETP组与AP2-CETP组上述基因表达水平没有明显的差异。4.第四部分实验4.1CETP转基因小鼠胰岛数目的比较WT组、NFR-CETP组和AP2-CETP组,每组各5只小鼠,分离小鼠的胰岛,统计每只小鼠胰岛的数目,与WT组相比,CETP转基因鼠胰岛数目减少,且结果具有统计学意义(P<0.05),而NFR-CETP组与AP2-CETP组胰岛数目没有明显的差异。4.2CETP转基因小鼠胰腺标本形态学比较胰腺病理切片经苏木精-伊红(HE)染色后光镜下观察,与WT组小鼠相比,CETP转基因小鼠的胰岛数量和密度明显减少,而NFR-CETP组与AP2-CETP组胰腺标本形态没有明显的差异。5.第五部分实验5.1不同表达水平CETP对与胰岛增殖、凋亡和炎症相关基因表达的影响与WT组小鼠相比,CETP转基因鼠胰岛增殖基因PDX1、BETA表达下调,而与凋亡相关基因CHOP、炎症相关的基因IL-β、f4/80表达水平增加,且差别均有统计学意义(p<0.05),而AP2-CETP组的上述现象表现得更为明显。5.2不同表达水平CETP对胰岛Glut2表达的影响AP2-CETP小鼠胰岛Glut2表达水平低于WT组和NFR-CETP组,且差别均有统计学意义(P<0.05),而WT组和NFR-CETP组之间没有明显的差别.6.第六部分实验6.1小鼠腹腔注射葡萄糖耐量(IPGTT)结果:高脂喂养后,与WT小鼠相比,AP2-CETPTg小鼠和NFR-CETP Tg小鼠表现为糖耐量受损,且差别均有统计学意义(P<0.05),而AP2-CETPTg小鼠糖耐量受损更为明显。与标准饮食组相比,高脂喂养组的小鼠糖耐量均受损。6.2小鼠腹腔注射胰岛素糖耐量(IPITT)结果高脂喂养后,与高脂WT组相比,高脂CETP转基因鼠在腹腔注射胰岛素耐量试验过程中血糖下降较快,在15min、30min、60min、120min均具有显著差异(P<0.05),而两种CETP转基因鼠在高脂喂养后,胰岛素的敏感性没有明显的差异。6.3小鼠血清胰岛素的测定高脂CETP转基因小鼠空腹胰岛素水平低于高脂WT组,结果具有统计学差异(p<0.05),而高脂NFR-CETPTg组小鼠空腹胰岛素与高脂AP2-CETPTg组无明显的差异。高脂喂养组空腹胰岛素水平高于标准饮食喂养组。6.4葡萄糖刺激的胰岛素分泌(GSIS)分离高脂喂养后小鼠的胰岛,做葡萄糖刺激的胰岛素分泌实验,高脂CETP转基因鼠葡萄糖刺激的胰岛素分泌功能受损,但高脂NFR-CETP组与高脂AP2-CETP组没有明显变化。高脂喂养组胰岛功能较标准饮食组更为受损。结论:1.用real-time PCR方法检测CETP转基因鼠胰岛CETP表达情况,初步证实,NFR-CETPTg小鼠胰岛有CETP mRNA的表达,而AP2-CETPTg小鼠和WT小鼠胰岛均没有,我们推测CETP对NFR-CETPTg小鼠胰岛功能的影响为直接或间接作用,而对AP2-CETPTg小鼠胰岛功能的影响为间接作用。2. NFR-CETPTg小鼠和AP2-CETPTg小鼠空腹及葡萄糖负荷15分钟血浆胰岛素水平均低于对照组,说明CETP转基因鼠胰岛功能受损。CETP转基因鼠胰岛内有大量的胆固醇聚集,胰腺病理切片示CETP转基因鼠胰岛数量减少,说明CETP通过影响胰岛内胆固醇水平的变化影响胰岛功能,提示CETP在2型糖尿病的发生发展中起到一定作用。3.CETP转基因鼠胰岛内胆固醇聚集后引发胰岛上脂质受体和转运体表达的变化,进而证实这些受体和转运体对维持胰岛β内胆固醇的动态平衡至关重要。4.购自research diet公司的高脂饲料(D12331)可用于制备肥胖及胰岛素抵抗动物模型。5.高脂饮食加重了CETP转基因小鼠糖脂代谢的紊乱,高脂CETP转基因鼠胰岛功能受损更为显著,进一步证明CETP、肥胖在2型糖尿病发生发展过程中的作用。