第一部分减重与代谢手术后胰岛素敏感性和胰岛功能的变化与机制一基于糖尿病"缓解后复发"模型的研究背景肥胖症和2型糖尿病(T2DM)在世界范围内广泛流行,严重危害着人类健康。减重与代谢手术是目前最有效的治疗肥胖症合并糖尿病的方案,大量的随机对照临床研究显示手术可以迅速、持久的改善肥胖患者合并的糖尿病。虽然RYGB和SG等减重与代谢手术可以快速、显著地缓解糖尿病,但这些结果的随访时间相对较短。长期的术后随访发现,Roux-en-Y式胃旁路术(Roux-en-Y gastric bypass.RYGB)和袖状胃切除术(Sleeve gastrectomy.SG)等术后一定比例患者的糖尿病在显著缓解后出现了复发,研究报道的复发率从12.1%到53%不等。对缓解后复发患者病例信息的分析显示,较长的糖尿病病程、高龄、术前使用胰岛素、术后不遵守医嘱、术后高热量饮食等是减重与代谢手术后糖尿病缓解后复发的危险因素。除此之外,术前较低的BMI、术后体重复增和较少的多余体重下降(Excess weight loss,EWL)也是糖尿病缓解后复发的危险因素,但这些因素对术后糖尿病缓解后复发的预测价值尚且存在较大的争议。目前,减重与代谢手术后糖尿病缓解的机制尚不清楚,糖尿病缓解后复发的原因更是有待研究。目的1、建立一种减重与代谢手术后糖尿病缓解后复发的动物模型,评估糖尿病"缓解-复发"过程中机体胰岛素敏感性和胰岛β3-细胞的功能变化;2、评估高脂饮食(High-fat diet,HFD)、术后体重变化和糖尿病复发的关系;3、比较SG和DJB治疗糖尿病和抵抗糖尿病复发的效果:方法本研究以HFD联合链脲霉素(Streptozotocin.STZ)诱导的糖尿病大鼠为动物模型,建立SG和DJB手术模型,术后给予HFD诱导糖尿病缓解后复发。糖尿病大鼠接受SG术、DJB术和假手术(Sham)后给予普通饮食(即低脂饮食,Low-fatDiet,LFD),第4周,每个手术组大鼠再次随机分配为两组,分别给予HFD诱导糖尿病复发和LFD。分别在术前、术后早期(4周)和术后中长期(12周)3个时间点,对SG普通饮食(SG-LFD)组、SG高脂饮食(SG-HFD)组、DJB普通饮食(DJB-LFD)组、DJB高脂饮食(DJB-HFD)组和给予低脂饮食的假手术(Sham)组各项指标进行对比。本实验主要的检测指标有:(1)体重:术前、术后4周和12周分别测量记录;(2)糖耐量:在术前、术后4周和12周以口服糖耐量实验(Oral glucose tolerance test,OGTT)进行检测;(3)beta细胞功能:在术前、术后4周和12周以葡萄糖刺激的胰岛素分泌实验进行评估;(4)胰岛素敏感性:在术前、术后2周和24周以稳态模型评估胰岛素抵抗指数(Homeostasis model of assessment for insulin resistence index,HOMA-IR)进行评估;(5)餐后胰高血糖素样肽-1(Glucagon-1 ike peptide-1,GLP-1)、肽 YY(Peptide YY,PYY)、胃饥饿素(ghrelin)水平,在术前、术后4周和12周进行检测;(5)胰岛素信号通路关键蛋白表达:通过Western blot技术检测术后第12周肝脏与下肢骨骼肌肉组织中胰岛素信号通路关键蛋白表达,包括胰岛素受体(Insulin receptor)、胰岛素受体底物1/2(Insulin receptor substrate 1/2,1RS1/2)、磷脂酰肌醇 3-激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)和丝苏氨酸蛋白激酶(AKT);(6)胰岛beta细胞形态:通过免疫荧光技术和TUNEL染色观察术后第12周各组大鼠胰腺中胰岛体积、beta细胞凋亡信号强度和beta细胞胰岛素含量)结果1、术后4周和12周,手术组大鼠体重均低于Sham组,相同饮食的手术组大鼠体重均无明显差异。2、对糖耐量和胰岛素敏感性结果的析因分析显示,术后4周和12周,各手术组大鼠的糖耐量和胰岛素敏感性优于Sham组;术后12周,普通饮食组(SG-LFD组和DJB-LFD组)的糖耐量和胰岛素敏感性优于高脂饮食组(SG-HFD组和DJB-LFD组)。3、胰岛素信号通路关键蛋白检测结果显示:术后12周,手术组肝脏和肌肉胰岛素信号通路表达相比于Sham组出现上调,但高脂饮食组相较于普通饮食组出现下调。4、口服葡萄糖刺激的胰岛素分泌试验显示:术后4周,手术组大鼠口服葡萄糖后胰岛素分泌曲线与Sham组无明显差异;术后12周,Sham组口服葡萄糖后胰岛素分泌曲线较前出现明显下降,而手术组大鼠口服葡萄糖后胰岛素分泌曲线与之前时间点无明显差异,且明显高于Sham组,不同饮食喂养组之间无明显差异。5、胰腺形态学观察中发现:术后12周,Sham组大鼠胰岛体积较手术组出现明显萎缩,各手术组间无明显差异;高脂饮食组大鼠胰岛内TUNEL阳性的beta细胞比例高于普通饮食组,但仍低于Sham组;各手术组大鼠beta细胞内胰岛素均明显高于Sham组,但各组间无明显差异。6、术后4周和12周,各手术组间餐后血清GLP-1释放曲线和餐后PYY水平均无明显差异,但均优于Sham组;SG组术后空腹血清ghrelin水平降低,但SG-LFD组和SG-HFD组间无明显差异。结论1、SG和DJB可以迅速改善HFD和STZ诱导的糖尿病大鼠的糖代谢,术后HFD喂养可以诱导SG和DJB术后糖尿病缓解后复发。2、HFD诱导的SG和DJB术后糖尿病缓解后复发与体重变化无显著关系。3、SG和DJB术后胰岛素敏感性的改善,包括肝脏胰岛素敏感性和骨骼肌胰岛素敏感性的改善,是SG和DJB缓解糖尿病的重要机制之一。HFD诱导的肝脏和肌肉胰岛素敏感性的再次受损是糖尿病复发的关键因素。4、SG和DJB具有显著的胰岛功能保护作用,显著减轻了 beta细胞凋亡、保护了大鼠的胰岛素分泌功能。HFD可以显著引起SG和DJB术后糖尿病大鼠的β细胞凋亡,但术后8周的短期HFD喂养尚不足以引起胰岛素分泌功能的下降。5、GLP-1、PYY和Ghrelin等胃肠道激素与HFD引起的SG和DJB术后糖尿病缓解后复发无显著关系。第二部分迷走神经在减重与代谢手术改善糖代谢中的作用—基于袖状胃切除联合迷走神经干离段术的研究背景越来越多的临床研究表明,减重与代谢手术可以迅速、持久的改善肥胖患者合并的糖尿病,是目前唯一可以根治糖尿病的治疗方法。目前,减重与代谢手术已全球范围内被糖尿病治疗和研究组织接纳为有效的糖尿病治疗方法。RYGB和SG是目前国际上开展最广泛的两种减重与代谢手术术式。SG具有操作简单、创伤小、并发症少、减重和降糖效果显著等特点,在世界范围内广为流行,目前已经在北美、亚太和欧洲地区超过RYGB成为开展数量最多的手术。然而,SG的开展时间相对较短,其减重和降糖效果尚需长时间的观察确定。此外,目前认为SG治疗糖尿病的效果略逊于RYGB。因此,在SG基础上设计一种新的手术方式变得十分必要。目前已有多种涉及小肠的手术联合SG被设计和应用于临床和基础研究,这些手术统称为SG加(SG+)手术。由于现有的SG+手术都增加了吻合口,相较于RYGB,SG创伤小的优势变得较小。迷走神经干离段术(Truncal vagotomy,TV)是较早应用于减重的一种手术方式,可以显著降低患者食欲、减轻体重。因此,我们设计了 SG联合TV手术(SGTV),一种创伤较其他SG+手术小的新SG+手术,本研究旨在对该术式进行评估。目的1、建立SG联合TV术动物模型,评估SGTV术治疗糖尿病的安全性、可行性。2、利用HFD和STZ诱导的糖尿病大鼠模型,比较SGTV和单纯SG、TV对糖尿病的治疗效果。3、通过比较SG和SGTV对糖耐量、胰岛敏感性、胰岛素分泌功能和胃肠道激素的作用,明确迷走神经的完整性在SG治疗糖尿病中的必要性。方法为HFD联合STZ诱导的糖尿病大鼠行SGTV、SG、TV和DJB手术。在术后相应的时间点,对比体重、进食量、OGTT、HOMA-]R、肝脏胰岛素信号分子(IR、IRS1、IRS2、PI3K和AKT),口服葡萄糖刺激胰岛素分泌试验,GLP-1和ghrelin。对比手术效果并研究迷走神经对糖代谢的影响。结果与TV和Sham组相比,SG和SGTV组均表现出更好的糖耐量、更低水平的HOMA-IR、上调的肝胰岛素信号通路蛋白表达水平、更高水平的口服葡萄糖刺激的胰岛素分泌,升高的餐后GLP-1水平和降低的空腹ghrelin水平。SG和SGTV组间无明显的差异。此外,TV和Sham组之间在葡萄糖耐量,HOMA-IR,肝胰岛素信号,口服葡萄糖刺激胰岛素分泌试验,餐后GLP-1水平和空腹ghrelin水平方面无明显差异。SG组与SGTV组间体重和进食量无明显差异。TV组与Sham组间体重和进食量无明显差异。结论1、首次对SG联合TV手术治疗糖尿病进行了动物实验研究,研究证实SGTV可以显著的增强糖耐量、提高胰岛素敏感性、增强胰岛素分泌功能,该作用且不依赖于术后体重的变化。2、SGTV与单独SG改善糖代谢的效果无显著差异,单独TV没有显著的改善糖代谢的作用。3、SG改善糖代谢的作用不依赖于迷走神经支配的完整性。迷走神经在SG手术改善糖代谢机制中的作用仍需进一步的研究。