流行病学调查显示,2型糖尿病的发病率呈逐年上升趋势。胰岛素抵抗(insulin resistance, IR)是2型糖尿病重要的病理生理基础,与肥胖、高血压、高血脂等代谢性疾病密切相关。胰岛素抵抗是指胰岛素在周围组织中摄取和清除葡萄糖的能力减弱,是遗传和环境因素共同作用的结果。近年来的研究显示,胰岛素抵抗与多种病理生理过程相关,如脂毒性、糖毒性、氧化应激、线粒体功能障碍等。我们前期的研究表明游离脂肪酸(free fatty acids, FFA)在胰岛素抵抗的形成中发挥重要作用。循环中的FFA主要来源于饮食和体内脂肪组织甘油三酯的水解。脂肪组织中的甘油三酯在一系列脂肪酶的作用下,分解为甘油和FFA,该过程又称为脂肪动员,对机体供能起关键作用。激素敏感性脂肪酶(Hormone-sensitive lipase, HSL)和新近发现的脂肪甘油三酯脂酶(Adipose triglyceride lipase, ATGL)是脂肪动员的关键酶,占脂肪组织中甘油三酯水解活性的95%。HSL和ATGL的表达与活性和循环中FFA的水平密切相关,可能在胰岛素抵抗中发挥作用。本课题通过高脂饮食诱导胰岛素抵抗大鼠模型并给予噻唑烷二酮类药物罗格列酮干预,研究IR时脂肪组织中ATGL和HSL的表达以及罗格列酮对脂肪分解关键酶表达的影响,探索罗格列酮改善IR的新靶点;同时检测胰岛素抵抗人群的腹内和皮下脂肪组织中ATGL和HSL的表达,探讨脂肪分解异常、不同部位脂肪组织在胰岛素抵抗中的作用,为改善IR,减少2型糖尿病的发病提供新的研究方向。本实验内容包括以下两部分:第一部分高脂饮食胰岛素抵抗大鼠脂肪组织脂肪甘油三酯脂酶和激素敏感性脂肪酶的表达及罗格列酮的干预目的:观察高脂饮食和罗格列酮干预对大鼠脂肪组织中甘油三酯分解的关键酶ATGL和HSL的表达,探讨脂肪动员异常在胰岛素抵抗中的作用。方法:4～5月龄雄性Wistar大鼠40只,随机分为正常对照组(NC)14只和高脂组(HF)26只。对照组给予基础饲料,HF组给予高脂饲料。于喂养第4周末内眦采血测定空腹血糖(FBG),胰岛素(INS),血清甘油三酯(TG),血清总胆固醇(TC),游离脂肪酸(FFA)的含量,同时每组随机选取6只行高胰岛素—正葡萄糖钳夹实验判断胰岛素抵抗状况。造模成功后高脂组随机分为高脂对照组(HF)和罗格列酮组(RSG),每组10只。除继续给予高脂饲料外RSG组给予罗格列酮3mg/kg灌胃,高脂组及正常对照组给予等量生理盐水灌胃,继续喂养四周。实验第8周末,行口服葡萄糖耐量实验和高胰岛素-正葡萄糖钳夹试验评价各组胰岛素抵抗情况,实验前抽取血样用于测定血清各项指标;实验结束后颈动脉放血处死动物,留取肾周脂肪组织放入液氮中,-70℃低温保存。逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)测定脂肪组织中ATGL和HSL mRNA的表达;Western blot法分析ATGL及HSL蛋白表达。结果:1.喂养第4周末,高脂对照组的葡萄糖输注率低于正常对照组,出现了胰岛素抵抗;第8周末,高脂对照组甘油三酯、胆固醇、空腹血糖、空腹胰岛素、游离脂肪酸及内脏脂肪相对含量均明显升高,葡萄糖输注率降低。2.罗格列酮干预后甘油三酯、胆固醇、血糖、胰岛素、游离脂肪酸和内脏脂肪相对含量降低,葡萄糖输注率升高。3.与正常对照组相比,高脂对照组大鼠脂肪组织中ATGL和HSL mRNA和蛋白的表达均减低(P<0.05);罗格列酮干预后尽管ATGL和HSL mRNA及蛋白的表达有所增加,但与高脂对照组相比没有统计学差异(P>0.05)。4.ATGL蛋白的表达与FFA和空腹胰岛素呈负相关(r=-0.454和r=-0.379,P<0.01),与葡萄糖输注率呈正相关(r=0.354,P<0.05);HSL蛋白的表达与空腹胰岛素、FFA呈负相关(r=-0.356和r=-0.324,P<0.01),与葡萄糖输注率呈正相关(r=0.277,P<0.05)。5.ATGL蛋白表达与HSL蛋白的表达呈正相关(r=0.603,P<0.01)。小结:1.高脂饮食诱导大鼠胰岛素抵抗,血清总胆固醇、甘油三酯、游离脂肪酸、空腹血糖、空腹血清胰岛素不同程度升高,葡萄糖输注率降低,口服葡萄糖耐量实验证实高脂喂养大鼠对糖负荷的处理能力下降。2.高脂饮食大鼠脂肪组织ATGL和HSL表达减低,存在脂肪动员异常,推测在胰岛素抵抗早期可减少FFA的释放。3.罗格列酮干预可改善高脂饮食大鼠的脂肪组织中ATGL和HSL的表达。第二部分胰岛素抵抗人群脂肪组织脂肪甘油三酯脂酶和激素敏感性脂肪酶表达的研究目的:检测胰岛素抵抗人群皮下脂肪组织和内脏脂肪组织中ATGL和HSL的表达,探讨脂肪动员异常、不同部位脂肪组织与胰岛素抵抗的关系。方法:选择本院择期行胆囊切除手术的住院病人,基于胰岛素抵抗指数,将所有入选病例分为胰岛素敏感组(ISG)和胰岛素抵抗组(IRG),所有患者均签署知情同意书。术前测定临床指标及血生化指标,术日在手术过程中取皮下脂肪组织和内脏脂肪组织放入液氮中,-70℃低温保存。RT-PCR法测定脂肪组织中ATGL和HSLmRNA的表达,Western blot法测定脂肪组织中ATGL和HSL蛋白的表达。结果:1.两组在年龄和性别组成上没有差别,与胰岛素敏感组相比,胰岛素抵抗组的体重指数、腰臀比、血清甘油三酯、空腹血清胰岛素及游离脂肪酸水平均增高。2.无论是在皮下脂肪组织还是内脏脂肪组织,与胰岛素敏感组相比,胰岛素抵抗组ATGL的蛋白和mRNA表达均下降。3.在皮下脂肪组织,胰岛素抵抗组HSL的mRNA和蛋白的表达较胰岛素敏感组有所下降,但在两组间没有统计学差异;在内脏脂肪组织,胰岛素抵抗组HSL的蛋白和mRNA的表达较胰岛素敏感组减低(P<0.05)。4. ATGL的蛋白表达与空腹胰岛素、HOMA-IR和游离脂肪酸呈负相关(r=-0.235、r=-0.356和r=-0.214,P<0.05);HSL蛋白表达与空腹胰岛素、游离脂肪酸和WHR呈负相关(r=-0.185、r=-0.246和r=-0.145,P<0.05)。5.无论是在皮下脂肪组织还是内脏脂肪组织,ATGL和HSL蛋白的表达呈高度正相关(r=0.632和r=0.708,P<0.001)。小结:1.在胰岛素抵抗人群,内脏脂肪组织中ATGL和HSL表达均减低,皮下脂肪组织中ATGL的表达减低;2.ATGL和HSL蛋白表达高度正相关,提示两个酶具有共同的转录调节通路;3.内脏脂肪和皮下脂肪ATGL和HSL表达量不同,脂肪部位特异性可能在胰岛素抵抗发挥作用。结论:1.高脂饮食诱导大鼠胰岛素抵抗;2.胰岛素抵抗状态时,脂肪组织中ATGL和HSL的表达减低;3.ATGL和HSL蛋白表达高度正相关,提示两个酶具有共同的转录调节通路;4.内脏脂肪与皮下脂肪ATGL和HSL表达量不同,说明脂肪部位特异性可能在胰岛素抵抗发挥作用;5.罗格列酮干预改善高脂饮食胰岛素抵抗大鼠的糖脂代谢,参与脂肪组织甘油三酯的水解。