胃旁路术治疗2型糖尿病的作用机制

· 21O· 中华 科杂志 2011年 6月第 10卷第3期 Chin J Dig Surg，June 2011，Vo1．10．No．3 胃旁路术治疗 2型糖尿病的 作用机制 田晓丰 曹宏 刘天舟 陈丹磊 柯重伟 郑成竹 · 2型糖尿病 的外科治疗 · 【摘要】 目的 探讨胃旁路术治疗2型糖尿病大鼠的作用机制。方法 将72只8周龄的GK大鼠 按照随机数字法分为手术组、假手术组、饮食控制组和对照组，每组 l8只。手术组大鼠施行 胃旁路术， 假手术组大鼠施行离断胃窦十二指肠原位吻合术，饮食控制组大鼠按 15 g／d控制每只大鼠进食量 ，对照 组大鼠自由进食。术前、术后第 2、4、8周检测各组大鼠空腹、餐后血糖和胰高血糖素样肽一1(GLP一1)。术 后第 2、4、8周检测各组大鼠餐后血糖和 GLP一1后处死大鼠(每组 6只)，取出胰腺组织采用 TUNEL法检 测胰岛 B细胞凋亡情况。采用 t检验数据。结果 手术组大鼠术前空腹和餐后血糖分别为(16．2± 0．8)mmol／L和(31．1±1．1)mmol／L，术后第 4、8周逐渐降低为(9．2±0．6)mmol／L和(13．1±0．7)mmol／L、 (9．7：tO．7)mmol／L和(12．3±0．7)mmoL／L，手术前后比较，差异有统计学意义(t=20．7、49．7，18．8、39．0， P<0．05)。手术组大鼠术后第 4、8周空腹和餐后血糖水平明显低于同时相点的假手术组、饮食控制组和 对照组(t=27．7、一57．8，l1．3、一59．9，一27．4、一48．2，一13．2、一52．7，一7．0、一24．9，一18．2、一56．4，P< 0．05)。手术组大鼠术前空腹和餐后 GLP一1分别为(10．7±1．0)pmol／L和(42．5±1．2)pmol／L，术后第 4、 8周逐渐升高为(26．1±0．9)pmol／L和(90．7±1．7)pmol／L、(25．3±1．2)pmol／L和(90．4±2．0)pmol／L， 手术前后比较 ，差异有统计学意义(t：一42．1、一92．4，一29．1、一72．7，P<0．05)。手术组大鼠术后第 4、 8周空腹和餐后 GLP一1水平明显高于同时相点的假手术组、饮食控制组和对照组 (t=48．0、61．9，38．0、 62．2，50．9、65．2，37．0、48．1，27．5、51．6，17．5，52．9，P<0．05)。手术组大鼠胰岛随着术后时间的延长，凋 亡细胞数逐渐减少，细胞凋亡率明显降低。手术组、假手术组、饮食控制组和对照组术后第 4、8周细胞凋 亡率分别为5．9％±0．7％、47．2％±1．0％、21．1％±1．2％、46．5％±1．4％和 6．3％±1．1％、47．2％±1．0％、 21．2％±1．2％、46．O％±1．4％，手术组细胞凋亡率较同时相点的假手术组、饮食控制组、对照组明显降低 (t=一82．2、一67．0，一27．1、一22．4，一55．2、一54．6，P<0．05)。结论 胃旁路手术后2型糖尿病大鼠血 糖降低，GLP一1分泌明显增加，可以显著抑制胰岛 B细胞凋亡。 【关键词】 糖尿病，2型； 胃旁路术； 大鼠； 凋亡； 胰高血糖素样肽一1 Mechanism of gastric bypass surgery in the treatment of type 2 diabetes mellitus in a rat model TIAN Xi— ao_厂eng ，CAO Hong，L1U Tian—zhou，CHEN Dan—lei，KE Chong—wei，ZHENG Cheng—zhu． General Surgery Center，Jilin University，Changchun 130041，China Corresponding author：ZHENG Cheng-zhu，Minimally lnvasive Surgery Center，Changhai Hospital，Second Military Medical University，Shanghai 200433，China，Email：fredzhengzz@hotmail．com 【Abstract】 Objective To investigate the mechanism of gastric bypass surgery in the treatment of type 2 diabetes mellitus in a rat mode1．Methods Seventy—two 8-week—old GK rats were randomly divided into operation group，sham operation group，diet control group and control group(18 rats in each group)according to the ran‘ dom number table．Rats in the operation group and the sham operation group received gastric bypass surgery and tran section and rean astomosis of the gastrointestinal tract，respectively．The food intake was set as 15 g／d for each rat in the diet cofitrol group，while rats in the control group were fed ad libitum．The levels of fasting blood glucose (FBG)，postprandial blood glucose(PPBG)and glucagon—like peptide一1(GLP一1)were detected before operation and at postoperative week 2，4 and 8．The 1evels of PPBG and GLP一1 were detected at postoperative week 2，4 DOI：10．3760／cma．j．issn．1673—9752．2011．03．016 基金项目：吉林省青年基金(200915181) 作者单位：130041长春，吉林大学普通外科疾病诊疗中心(田晓丰、曹宏、刘天舟)；200433上海，第二军医大学附属 长海医院微创外科(陈丹磊、柯重伟、郑成竹) 通信作者：郑成竹，Email：fredzhengzz@hotmail．con 志2011年6月第1O卷第 Chin J Dig Surg,June 2011,Vo1．10,No．3 and 8．then 6 rats of each group were sacrificed to detect the apoptosis of islet p cells using the TUNEL method． All data were anab，zed using the t test．Results In the operation group，the preoperative levels of FBG and PPBG were(16．2±0．8)mmoL／L and(31．1±1．1)mmo]／L，respectively，which were significantly higher than(9．2± 0．6)mmol／L and(13．1±0．7)mmol／L at 4 weeks after the operation，and(9．7±0．7)mmol／L and(12．3± 0．7)mmol／L at 8 weeks after the operation(t=20．7，49．7；18．8，39．0，尸<0．05)．The levels of FBG and PPBG before the operation and at 4 and 8 weeks after the operation in the operation group were significantly lower than those in the sham operation group．diet control group and control group at corresponding time points(t 27．7， 一57．8；11．3， 一59．9； ～27．4， 一48．2； 一13．2， 一52．7； 一7．0， ～24．9； 一18．2， 一56．4，P < 0．05)．In the operation group．the levels of fasting GLP一1 and postprandial GLP一1 were(10．7±1．0)pmol／L and(42．5±1．2)pmol／L，respectively，which were significantly lower than(26．1±0．9)pmol／L and(90．7± 1．7)pmol／L at 4 weeks after the operation，and(25．3±1．2)pmol／L and(90．4±2．0)pmol／L at 8 weeks after the operation(t=一42．1，一92．4；一29．1，一72．7，P<0．05)．The levels offasting GLP一1 and postprandial GLP一1 before the operation and at 4 and 8 weeks after the operation in the operation group were significantly higher than those in the sham operation group。diet control group and control group at corresponding time points(t= 48．0，61．9；38．0，62．2；50．9，65．2；37．0，48．1；27．5，51．6；17．5，52．9，P<0．05)．The number ofthe apoptotic islet p cells in the operation group was decreased with time．The apoptosis rates in the operation group， sham operation group，diet control group and control group were 5．9％±0．7％ ，47．2％ ±1．0％ ，21．1％ ±1．2％ ， 46．5％ ±1．4％ at 4 weeks after the operation．and 6．3％±1．1％ ，47．2％ 4-1．O％ ，21．2％ 4-1．2％ and46．0％ ±1．4％ at 8 weeks after the operation．The apoptosis rates in the operation group were significantly lower than those in the sham operation group，diet control group and control group at corresponding time points(t=一82．2， 一 67．0；一27．1，一22．4；一55．2，一54．6，P<0．05)．Conclusion After gastric bypass surgery，the level of blood glucose reduces and the level of GLP一1 increases which significantly inhibit the apoptosis of islet B cells in rats with type 2 diabetes mellitus． 【Key words】 Diabetes mellitus，type 2； Gastric bypass surgery； Rats； Apoptosis； Glucagon—like peptide一1 目前，胃肠道重建手术治疗 2型糖尿病已是国 际上研究的热点，但该类手术的作用机制尚未完全 阐明 J。本研究通过胃旁路术治疗 2型糖尿病大 鼠，旨在探讨胃旁路术对胰岛 B细胞凋亡及胰高血 糖素样肽一1(glucagon—like peptide一1，GLP一1)分泌的 影响。 1 材料与方法 1．1 材料 实验用8周龄GK大鼠72只，体质量280～300 g， 由中国科学院上海实验动物中心上海斯莱克实验动 物有限公司提供。凋亡检测试剂盒购自美国Promega 公司，大鼠GLP一1酶联免疫分析 ELISA试剂盒购自 上海拜力生物科技有限公司。 1．2 动物分组 72只大鼠按随机数字表法分为 4组：手术组、 假手术组、饮食控制组和对照组，每组 18只。每组 又分别设术后2、4、8周 3个时相点，每个时相点 6只 大鼠。 1．3 动物造模与取材 按照文献 [2]的方法制作 2型糖尿病大鼠模 型。手术组大鼠施行胃旁路术，假手术组大鼠施行 · 2l1- 离断胃窦十二指肠原位吻合术，饮食控制组大鼠按 15 g／d控制每只大鼠进食量，对照组大鼠自由进食。 术后 2、4、8周每个时相点实验结束时，大鼠禁食过 夜，剪尾法取血0．5 ml／只后，按 2．5 g／kg灌服葡萄 糖，30 min后再取血 0．7 ml／只，外周血样本分别立 即加入装有 10 1二肽基肽酶．Ⅳ抑制剂的试管中， 混匀，静置 30 rain后，4000 r／min离心 10 rain(离心 半径 15 cm)，分离血清，用于测定空腹、餐后血糖和 GLP一1。每个时相点取血后，将大鼠麻醉，无菌操 作，经腹正中线开腹，分离胰腺并取出。滤纸吸干水 分后沿胰腺纵轴切开，切取部分胰腺置于 10％多聚 甲醛中固定，石蜡包埋。 1．4 检测方法 血糖测定：取血后使用强生稳步血糖仪测定血 糖。GLP·1测定：采用大 鼠 GLP一1酶联免疫分析 ELISA试剂盒测定。TUNEL法检测胰岛 B细胞凋 亡：常规石蜡切片，脱蜡至水；采用胰岛 B细胞凋亡 检测试剂盒测定。显微镜下观察 TUNEL染色阳性 细胞并计算凋亡指数，以细胞核中有明显棕黄色颗 粒为阳性。在每张切片高倍镜视野(×400倍)中取 200个胰岛 B细胞计算凋亡率：凋亡率 =(凋亡的胰 岛 p细胞数／计数的胰岛 B细胞数)×100％。 · 212· 中华消化外科杂志 2011年6月第 10卷第3期 Chin J Dig Surz，June 2011。Vo1．10．No．3 1．5 统计学分析 应用 SPSS 13．0统计软件进行分析，数据以 ± 表示，采用 t检验。P<0．05为差异有统计学意义。 2 结果 2．1 各组大鼠实验前后血糖的变化 空腹血糖：手术组大鼠术后第 4、8周空腹血糖 较术前明显降低，其差异有统计学意义(t=20．7， 18．8，P<0．05)；手术组大鼠术后第 4、8周空腹血 糖明显低于同时相点的假手术组、饮食控制组和对 照组，其差异有统计学意义(t=27．7、11．3、一27．4， 一 13．2、一7．0、一18．2，尸<0。05)。 餐后血糖：手术组大鼠术后第 4、8周餐后血糖 较术前明显降低，其差异有统计学意义(t=49．7， 39．0，P<0．05)；手术组大鼠术后第4、8周餐后血 糖明显低于同时相点的假手术组、饮食控制组和对 照组，其差异有统计学意义(t=一57．8、一59．9、 一 48．2，一52．7、一24．9、一56．4，P<0．05)。见表 1。 2．2 各组大鼠实验前后 GLP．1的变化 空腹 GLP．1：手术组大 鼠术后第 2周起空腹 GLP．1开始升高，术后第 4、8周空腹 GLP-1较术前 明显升高，其差异有统计学意义(t=一42．1，一29．1， P<0．05)；手术组大鼠术后第 4、8周空腹 GLP．1明 显高于同时相点的假手术组、饮食控制组和对照组， 其差异有统计学意义(t=48．0、38．0、50．9，37．0、 27．5、17．5，P<0．05)。 餐后 GLP一1：手术组大鼠术后第 2周起餐后 GLP一1开始升高，术后第 4、8周餐后 GLP．1较术前 明显升高，其差异有统计学意义(t=一92．4，一72．7， P<0．05)；手术组大鼠术后第4、8周餐后 GLP一1明 显高于同时相点的假手术组、饮食控制组和对照组， 其差异有统计学意义(t=61．9、62．2、65．2，48．1、 51．6、52．9，P<0．05)。见表2。 2．3 各组大鼠实验后胰岛 B细胞凋亡水平 随着术后时间的延长，手术组大鼠胰岛 B细胞 的凋亡数量逐渐减少，细胞凋亡率明显降低。手术 组大鼠术后第4、8周细胞凋亡率明显低于同时相点 的假手术组、饮食控制组和对照组，其差异有统计学 意义(t=一82．2、一27．1、一55．2，一67．0、一22．4、 一 54．6，P<0．05)。见表 3，图 1～4。 3 讨论 胰岛 B细胞功能受损在 2型糖尿病的发病过 程中起着重要的作用 I4 。引起胰岛细胞功能障碍 表1 各组大鼠实验前后血糖的变化( ±S，mmoL／L) 表2 各组大鼠实验前后血清 GLP一1的变化( -I-s，pmol／L) 表 3 各组大鼠实验后胰岛 B细胞凋亡数及凋亡率(贾±s)