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目的:随着社会人口老龄化及生活方式改变,2型糖尿病及骨质疏松发病率越来越高,严重影响老年人的生活质量。许多研究表明,2型糖尿病与骨质疏松密切相关,女性绝经后骨量丢失更为明显,如何防治绝经后2型糖尿病患者骨量丢失是目前骨代谢研究的热点之一。近年研究发现2型糖尿病胰岛素作用途径中胰岛素样生长因子-1(insulin-like growthfactor-1,IGF-1)、胰岛素受体底物-1(insulin receptor substrate-1,IRS-1)、胰岛素受体底物-2(insulin receptor substrate-1,IRS-2)与骨代谢关系密切。本研究在建立2型糖尿病骨质疏松大鼠模型基础上,通过反转录聚合酶链反应(reverse transcriptase polymerase chain reaction,RT-PCR)观察在不同时间正常、骨质疏松、2型糖尿病、2型糖尿病骨质疏松大鼠骨组织中IGF-1、IRS-1、IRS-2表达,从mRN,A水平探讨IGF-1、IRS-1、IRS-2在2型糖尿病骨质疏松发生、发展过程中的作用。
方法:2.5～3月龄雌性Wistar大鼠100只,适应性喂养1周后随机分为正常对照组(NC组)24只,单纯去卵巢组(NOVX组)26只,2型糖尿病对照组(DC组)24只,2型糖尿病去卵巢组(DOVX组)26只。组间大鼠体重无统计学差异。实验期间NC组和NOVX组喂以常规饲料,DC组和DOVX组大鼠高糖高脂饲料(常规饲料中加入20％蔗糖、15％熟猪油、2.5％胆固醇)喂养8周,禁食12小时后左下腹腔给予链脲佐菌素(Streptozotocin,STZ)30mg/kg注射。于实验第9周末选取尾静脉空腹血糖(FBG)≥7.8mmol/L且伴有胰岛素抵抗者作为2型糖尿病动物模型,2型糖尿病动物模型复制成功1周后无菌条件下NOVX组和DOVX组大鼠麻醉后行双侧卵巢切除手术。实验共持续22周。于去卵巢手术后0周(手术当天)、4周、8周、12周末空腹状态下各组随机选取5只大鼠测体重、腰椎3-69骨密度、血糖、胰岛素水平,计算胰岛素敏感指数(IAI)=In[1/FBG(mmol/L)×FINS(uIU/ml)]。去卵巢手术后4周、8周、12周各组随机选取的5只大鼠麻醉处死后分离股骨和肱骨提取总RNA,应用RT-PCR方法检测NC组、NOVX组、DC组、DOVX组骨组织IGF-1、IRS-1、IRS-2 mRNA表达。所有实验数据均采用均数4-标准差(-x±s)表示,计量资料多组间比较采用方差分析,P＜0.05认为有统计学意义。
结果:
1不同时间各组大鼠体重:去卵巢0周各组间体重无明显差异(P＞0.05);去卵巢4周、8周、12周NOVX组大鼠体重均明显高于NC组,而DC组明显低于NC组与NOVX组(P＜0.05);去卵巢8周与12周DOVX组明显低于NOVX组(P＜0.05)。随实验进展,NOVX组大鼠体重增加最明显,DC组大鼠体重降低最明显。
2大鼠血清指标比较
2.1空腹血糖(FBG):予以STZ注射1周后,DC组与DOVX组大鼠FBG、INS均明显高于NC组与NOVX组(P＜0.05),表明2型糖尿病模型建立成功。去卵巢4周后DC组、DOVX组FBG呈下降趋势,DOVX组仍明显高于NC组与NOVX组(P＜0.05),但DC组与其他组相比无明显差异(P＞0.05);去卵巢8周后DC组、DOVX组FBG均显著高于NC组(P＜0.05);去卵巢12周后DOVX组FBG明显高于NC组(P＜0.05),其余各组间无显著差异(P＞0.05)。
2.2胰岛素水平(INS):在实验各个阶段,DC组与DOVX组大鼠INS均明显高于NC组与NOVX组(P＜0.05),但DC组与DOVX组,NC组与NOVX组之间无统计学差异(P＞0.05)。
2.3胰岛素敏感指数(IAI):去卵巢0周、4周、8周,糖尿病组(DC组与DOVX组)IAI均明显低于对照组(NC组与NOVX组)(P＜0.05),至去卵巢12周,DC组与DOVX组IAI水平明显低于NC组,但与NOVX组无统计学差异(P＞0.05)。
2.4雌激素水平:去卵巢0周DC组与DOVX组大鼠雌激素水平明显低于NC组与NOVX组(P＜0.05),而NC组与NOVX组之间、DC组与DOVX组之间无明显区别(P＞0.05);去卵巢4周与8周后,NOVX组明显低于NC组,DOVX组雌激素水平最低,明显低于其它三组(P＜0.05);去卵巢12周后,NC组雌激素水平最高,明显高于其它三组(P＜0.05),DOVX组雌激素水平最低。
3大鼠骨密度:大鼠去卵巢后4周各组骨密度无明显差异,去卵巢后8周与12周,NOVX组与DOVX组均明显低于相应对照组,即NC组与DC组,有统计学差异(P＜0.05),且随实验进程延长,骨密度有下降趋势,DOVX组下降最明显,其次为NOVX组。
4 RT-PCR结果:
4.1 IGF-1表达水平:去卵巢后4周DOVX组明显低于NC组、NOVX组和DC组(P＜0.05),NOVX组明显低于NC组(P＜0.05),NC组和DC组比较无明显差别(P＞0.05),8NDC组和DOVX组明显低于NC组和NOVX组,NC组和NOVX组、DC组和DOVXLL较无明显差别(P＞0.05),12周DOVX组明显低于NC组、NOVX组SDDC组(P＜0.05),DC组和NOVX明显低于NC组(P＜0.05);
4.2 IRS-1表达水平:去卵巢后4周、8周和12周DOVX组明显低于NC组、NOVX组和DC组(P＜0.05),DC组和NOVX组明显低于NC组(P＜0.05),12周时NOVX组明显低于NC组(P＜0.05),但NC组和DC组比较无明显差别(P＞0.05);
4.3 IRS-2表达水平:去卵巢后4周DC组明显低于NC组、NOVX组和DOVX组,NOVX组明显低于NC组(P＜0.05),DOVX组和NOVX组比较无明显差别(P＞0.05),8周和12周DOVX组明显低于NC组、NOVX组和DC组(P＜0.05),NC组、NOVX组无明显差别(P＞0.05)。
结论:
1单纯去卵巢大鼠IGF-1和IRS-1在骨组织表达较正常对照组大鼠降低。
22型糖尿病大鼠IGF-1、IRS-1和IRS-2在骨组织表达较正常对照组大鼠降低。
32型糖尿病骨质疏松大鼠IGF-1、IRS-1和IRS-2在骨组织表达较正常对照组、单纯去卵巢组及2型糖尿病组大鼠降低。
42型糖尿病合并骨质疏松的发病可能与骨组织中IGF-1、IRS-1、IRS-2表达受抑制有关。