目的:在世界范围内,2型糖尿病(Type 2 Diabetes,T2D)的发病率和患病率都在逐渐增加。由于早期胰岛素治疗可以改善胰岛β细胞的功能并且有效地控制血糖,所以常常被推荐为T2D患者的首选治疗方案。然而,胰岛素治疗所引发的外源性高胰岛素血症和低血糖等潜在风险仍然需要我们的关注。有体外实验表明,经过胰岛素处理以后胰岛β细胞内胰岛素mRNA水平降低,葡萄糖刺激胰岛素分泌功能减弱,甚至出现胰岛β细胞死亡。但是,对于胰岛素致胰岛β细胞的毒性作用尚缺乏有力的人群样本和体内实验数据。基于以上的研究结果,本实验通过收集患有胰岛素瘤人群的血清学指标和病理组织,以及对C57BL/6野生型小鼠皮下接种胰岛素瘤细胞MIN6和胰岛素胶囊来建立外源性的高胰岛素血症模型,明确长期高胰岛素暴露对内源性胰岛β细胞的毒性作用,并进一步探索胰岛素致胰岛β细胞毒性的分子机制。研究方法:1.收集患有胰岛素瘤人群的血清学指标和血糖监测数据,以及肿瘤旁胰腺组织,同时收集患有胰腺癌的人群数据和癌旁正常胰腺组织作为对照组;2.应用C57BL/6雄性小鼠通过皮下接种胰岛素瘤细胞MIN6进行长期的高胰岛素处理,同时设立假手术组皮下注射生理盐水作为对照组;3.应用C57BL/6雄性小鼠通过皮下接种胰岛素胶囊进行长期的高胰岛素处理,同时设立假手术组皮下注射生理盐水作为对照组;4.收取小鼠血液样本和胰腺组织;5.利用病理切片H&E染色观察高胰岛素处理后小鼠胰岛的大小、数量和频率分布的改变;6.利用病理切片免疫组织化学染色观察高胰岛素处理后小鼠胰岛内胰岛素和胰高血糖素合成;7.利用病理切片免疫荧光染色观察高胰岛素处理后小鼠胰岛内β细胞和α细胞的数量改变;8.利用病理切片免疫组织化学染色和TUNEL染色观察高胰岛素处理后小鼠胰岛内的凋亡情况。结果:1.患有胰岛素瘤人群出现内源性胰岛β细胞的损伤:与患有胰腺癌人群相比,胰岛素患者经历了长期的外源性高胰岛素血症;在肿瘤切除以后,出现明显的糖代谢失调。与此同时,与胰腺癌患者癌旁正常的胰腺组织相比,胰岛素瘤患者肿瘤旁胰腺组织内胰岛β细胞出现明显的功能障碍和数量减少。2.胰岛素瘤细胞MIN6致小鼠血糖代谢失调。肿瘤细胞切除后,小鼠出现明显的高血糖反跳,IPGTT和IPITT结果提示小鼠出现内源性胰岛的功能失调。3.胰岛素瘤细胞MIN6致小鼠胰腺内的胰岛损伤。病理切片H&E染色结果提示处理组胰腺组织中胰岛总质量下降且相同截面内胰岛个数减少。4.胰岛素瘤细胞MIN6致小鼠胰岛内β细胞损伤。病理切片免疫组织化学染色和免疫荧光染色结果提示处理组小鼠胰岛内β细胞出现胰岛素合成功能障碍和数量减少。5.胰岛素瘤细胞MIN6致小鼠胰岛内β细胞凋亡。病理切片免疫组织化学染色和TUNEL染色结果提示处理组小鼠胰岛内出现细胞凋亡。6.长期高胰岛素处理致小鼠胰岛内β细胞损伤。病理切片免疫组织化学染色和免疫荧光染色结果提示处理组小鼠胰岛内β细胞出现胰岛素合成功能障碍和数量减少,并且出现细胞凋亡。结论:1.人群数据:患有胰岛素瘤人群在经历长期的高胰岛素血症后,胰腺中非肿瘤部分的胰岛细胞内,胰岛β细胞出现胰岛素合成功能减弱和相对数量减少,进而引起肿瘤切除后,患者出现血糖调节失调,即术后高血糖反跳。2.动物实验:长期高胰岛素处理后,小鼠内源性胰腺组织中胰岛数量减少且出现萎缩。小鼠胰岛β细胞中胰岛素合成减弱,数量减少;相反,胰岛α细胞中胰高血糖素合成增强但数量却无明显改变。同时,小鼠胰岛内出现细胞凋亡,并随胰岛素处理时间增加而逐渐增多。综上所述,长期高胰岛素处理会导致内源性胰岛β细胞的功能障碍甚至死亡。