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本研究以db/db自发性糖尿病小鼠为研究对象,应用光镜、扫描电镜、免疫组化等方法研究了小肠黏膜吸收通路的形态学改变以及其上的胰岛素受体和杯状细胞分泌的粘原颗粒有无改变,为进一步研究糖尿病的消化系统并发症提供形态学基础。
研究方法:引进日本C57b1/ksj-db/+m表型正常隐性基因小鼠,饲养于无菌包中,自由摄食饮水、近亲(兄妹)交配,其纯合子后代,即db/db小鼠,表现为肥胖和糖尿病,是研究非胰岛素依赖型糖尿病(NIDDMⅡ型)的良好动物模型。分别选取3、5、6、8、10月龄db/db糖尿病小鼠及相应年龄段的db/+m正常小鼠,每组6只。部分标本用4%多聚甲醛灌流固定后,从距Treitz韧带约10cm处切下一段空肠,用于光镜、免疫组化及PAS染色;部分标本用Karnovesky液灌流固定,从同样部位取下一段空肠,用不同当量浓度的NaOH消化后用扫描电镜观察小肠黏膜上皮及上皮下固有层的结构。
研究结果:
1.db/db糖尿病小鼠于生后3~4周龄时,其血糖开始升高,并且随着糖尿病的进展,血糖逐渐升高,而对照组血糖无明显变化。糖尿病组小鼠体重较正常对照组也明显增加,(10月龄时糖尿病小鼠体重急剧下降,但仍高于正常对照组),对照组体重无明显变化。
2.在光、电镜下db/db糖尿病小鼠与db/+m正常小鼠相比,小肠黏膜出现了明显的形态学改变。
2.1光镜:正常小鼠小肠绒毛排列整齐,上皮细胞呈柱状,排列整齐,细胞核椭圆形,靠近细胞的基底面,上皮细胞之间可见杯状细胞,绒毛中轴不宽大、无皱缩。糖尿病组小肠绒毛较正常对照组宽大,不规则,上皮细胞形态基本正常,排列不象正常对照组整齐,并且部分上皮细胞变薄,绒毛中轴有的有皱缩,并与上皮剥离。
2.2扫描电镜:
2.2.1绒毛:正常对照组小肠绒毛呈比较宽厚的叶片状,排列整齐、规则,表面有纵横交错,深浅不一的裂隙。糖尿病组小肠绒毛均比正常对照组要宽大,绒毛自身多弯曲,其上裂隙多而深,糖尿病组随病程进展小肠绒毛的形态未见有明显的规律性变化。
2.2.2上皮细胞:对照组上皮细胞呈柱状,在上皮细胞的游离面有排列紧密而整齐的微绒毛;在上皮细胞侧面环细胞顶部的细胞膜光滑平整,继而向下出现许多纵行且排列规则的微皱褶,愈近底部微皱褶稀而不规则;部分上皮细胞根部变细,相邻上皮细胞间形成侧面间隙,类似孔状。糖尿病组上皮细胞游离面的微绒毛在形态上与对照组无明显差别,但数量要比正常对照组少;上皮细胞侧面上部环细胞顶部的细胞膜光滑平整区不规则,侧面上部的微皱褶变得稀疏,排列不规则,下部的皱褶未见有明显的变化;上皮细胞根部相邻细胞间孔状结构增多。糖尿病组随病程进展上皮细胞的形态未见有明显的规律性变化。
2.2.3绒毛中轴:正常对照组绒毛中轴内有成纤维细胞及成纤维细胞产生的纤维互相交织成网,并形成较多的筛状孔,割断扫描电镜观察,这些筛状孔与上皮细胞根部之间的间隙及中轴内的毛细血管或毛细淋巴管相互对应,形成固定的物质通道。糖尿病组绒毛中轴内纤维排列与对照组相比无明显区别,只是纤维互相交织所形成的筛状孔要比正常对照组多,这些筛状孔的沟通关系与正常对照组未见有明显的不同。
3.免疫组织化学染色结果:胰岛素受体(InsulinReceptorIR)在小肠黏膜主要表达在上皮细胞的细胞膜和细胞质,在黏膜下层和肌层的细胞也有IR的表达。糖尿病组(DM)比同月份正常对照组(N)IR的表达量明显减少(P<0.05,P<0.01),糖尿病组中5月龄IR的表达量最高,10月龄表达的最少,并且5月龄与10月龄存在着显著差异(P<0.05),正常对照组随月龄增长无显著性差异(P>0.05)。
4.PAS染色结果PAS染色阳性物质主要在杯状细胞内,因为杯状细胞项部胞质内有粘原颗粒(一种糖蛋白,PAS反应阳性),是杯状细胞的分泌物。糖尿病组(DM)中杯状细胞的分泌物比同月份正常对照组(N)显著增加(P<0.01,P<0.05),糖尿病组中3月龄杯状细胞的分泌物最多,8月龄最少,并且8月龄分别与3月龄、5月龄均存在着显著差异(P<0.05),正常对照组随月龄增长无显著性差异(P>0.05)。
研究结论:
1..db/db糖尿病小鼠小肠黏膜的绒毛宽大,上皮细胞侧面上部的微皱褶稀而不规则,中轴内筛状孔的增多,均说明了糖尿病时小肠黏膜的吸收通路有利于物质的异常吸收。
2db/db糖尿病小鼠小肠黏膜上皮细胞的胰岛素受体蛋白表达量降低,从而说明此种糖尿病小鼠存在着胰岛素抵抗。3db/db糖尿病小鼠小肠黏膜杯状细胞分泌粘原颗粒的量比正常对照组多,说明糖尿病时杯状细胞的分泌物对上皮细胞有加强保护作用。
总之,糖尿病时小肠黏膜吸收通路的形态发生了一系列变化。