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目的:胰岛素抵抗(IR)是2型糖尿病的发病机制之一。而肝脏是胰岛素作用的主要靶器官,维持空腹状态下的内生性葡萄糖的产生和输出,进食后糖的吸收、利用和存储。肝脏胰岛素抵抗主要是指胰岛素抑制肝脏葡萄糖输出(HGP)能力下降。与胰岛素抵抗相关的非酒精性脂肪性肝损伤(NAFLD)近年来逐渐被国内外学者认识。但它的发生机制尚不十分清楚。近年来研究表明,在NAFLD发生机制中氧化应激引起的改变起着重要作用。在脂肪储积的肝脏中氧化应激增强,反应性氧产物随NAFLD加重而增多。当脂肪细胞内活性氧(ROS)的产生超过超氧化物歧化酶(SOD)、还原型谷胱甘肽(GSH)、维生素E等组成的抗氧化系统的清除能力时,便产生氧应激导致脂质过氧化损伤,释放肿瘤坏死因子、白介素-6等炎性细胞因子和递质,引起肝细胞发生气球样变和点状坏死,同时中性粒细胞和淋巴细胞趋化至肝小叶,形成脂肪性肝炎。此外,氧应激还可通过形成活性氧,引起肝细胞内脂质、蛋白质、DNA变性并积聚,形成Mallory小体,激发自身免疫性反应。肉毒碱棕榈酰基转移酶1(CPT1)是促进长链脂肪酸进入线粒体的第一步,并且是脂肪酸β氧化的限速酶,催化脂肪酸转运至线粒体基质进行β氧化。本研究在成功复制2型糖尿病大鼠模型基础上,用药物干预,观察CPT-1在肝脏的表达,实时定量PCR采用SPSS13.0软件对数据进行统计学分析,研究CPT-1在胰岛素抵抗相关性肝损伤中的作用,并对NAFLD的发生机制进行探讨。
方法:
1.实验性大鼠分组及动物模型制备:健康雄性Wistar大鼠适应性喂养3天后,随机分成正常对照组(10只,普通饲料喂养,C组)、模型组(10只,高糖高脂饲料喂养+STZ注射,M组)和阿卡波糖组(10只,高糖高脂饲料喂养+STZ注射,阿卡波糖灌注,A组),自由进食进水,12小时光照周期。模型组和阿卡波糖组大鼠给予高糖高脂喂养4周后,一次性小剂量腹腔注射STZ,正常组大鼠腹腔注射等体积的柠檬酸钠缓冲液。阿卡波糖组大鼠继续给予高糖高脂喂养1周后阿卡波糖灌胃,继续喂养4周后处死。
2.血清学测定:处死动物前分别留取各组动物的不抗凝全血4ml,离心,吸取血清约2ml,断尾采血血糖仪测空腹血糖(FPG),酶比色法测甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、尿素氮(BUN)、肌酐(CREA),糖基化血红蛋白(HbA1c)。
3.2型糖尿病大鼠肝脏病理学改变:取大鼠肝脏组织切片做HE染色。在光镜下观察其形态学变化。
4.2型糖尿病大鼠免疫组化检测:对三组大鼠肝脏标本石蜡切片常规脱蜡水化,柠檬酸微波修复法行抗原修复15 min,3%H2O2封闭内源性过氧化物酶,抗体稀释度为1:100,DAB显色,苏木素复染,以PBS代替一抗设立阴性对照。CPT-1胞浆棕黄、棕褐色为阳性。采用Im-age-ProPlus6.0软件进行分析,双盲法观察染色切片,每张切片随机采集10个视野(×200),用平均积分光密度表示阳性物质相对含量。
5.糖尿病大鼠肝脏CPT-1基因的表达:(1)肝脏组织RNA的提取:取约100 mg肝脏组织在研钵中加入液氮研磨至粉末状,加入1 mlTrizol,利用Trizol一步法提取总RNA,经分光光度计检测RAN纯度与浓度,OD260/280在1.8~2.0之间的RNA用于合成cDNA。(2)cDNA的合成:取1μg总RNA逆转录成cDNA。(3)实时定量PCR:采用荧光染料法,按照试剂盒说明进行操作,扩增目的基因CPT-1,以GAPDH为内参。由PCR扩增曲线得到Ct值(域值循环数),采用Delta-delta Ct方法进行相对定量。将正常组作为对照组。
6.所有数据由SPSS13.0统计软件处理,计量资料以均数±标准差表示,两组之间比较采用独立样本t检验,P<0.05为差异有统计学意义。
结果:
1.各组大鼠的一般情况、生化指标模型组大鼠的FBG、2hr-PG、TG、ALT、AST、HbA1c均高于对照组(P<0.05),阿卡波糖组大鼠的FBG、2hr-PG、TG、ALT、AST、HbA1c低于模型组(P<0.05)。
2.各组大鼠肝脏组织病理改变实验结果发现与正常对照组大鼠比较,模型组、阿卡波糖组大鼠肝脏体积明显增大,颜色呈土黄色,HE染色光镜下显示肝细胞浆内可见小脂滴形成。阿卡波糖组与模型组比较,肝细胞排列整齐,细胞内脂滴含量减少。
3.各组大鼠肝脏CPT-1蛋白表达CPT-1蛋白在对照组大鼠肝组织仅有微量表达。与对照组相比,模型组肝脏组织CPT-1蛋白表达下降(P<0.05),与模型组相比,阿卡波糖组肝脏组织CPT-1蛋白表达上调(P<0.05)。
4.各组大鼠肝脏CPT-1基因mRNA表达与对照组比较,模型组大鼠肝脏组织CPT-1 mRNA表达下降(P<0.05)。阿卡波糖干预后,CPT-1mRNA表达上调(P<0.05),差异具有统计学意义(P<0.05)。
结论:
1.高糖高脂饮食喂养可诱发制模成功大鼠肝脏脂肪性损伤。
2.模型组大鼠肝脏肝细胞肿大变圆,细胞内可见脂肪滴,可将核推挤到细胞一侧。
3.模型组大鼠与正常对照组比较,CPT-1蛋白与CPT-1基因mRNA表达均下降,说明CPT-1在糖尿病脂肪性肝损伤发病机制中为保护性因子。
4.阿卡波糖组与模型组比较,CPT-1蛋白与CPT-1基因mRNA表达升高,说明降低血糖,改善胰岛素抵抗,对胰岛素抵抗相关性肝损伤有改善。