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糖尿病是血中胰岛素绝对或相对不足,导致血糖过高,出现糖尿,进而引起脂肪和蛋白质代谢紊乱,可出现诸多临床上表现多尿、烦渴、多饮、多食,消瘦等,严重者容易发生酮症酸中毒等急性并发症或血管、神经等慢性并发症。糖尿病是一种常见的内分泌代谢性疾病,目前全世界糖尿病患者已超过2亿人,是严重危害人类健康的常见病之一。2000年Edmonton方案的成功,标志着胰岛移植取得了突破性的进展。但是分离大量高纯度胰岛仍有一定困难,而且胰岛在分离过程中其生存微环境遭到破坏,移植到体内后缺血缺氧、炎症和免疫排斥反应等不利因素使大量胰岛细胞发生调亡,这些因素都导致从单个供体胰腺获取的胰岛数量远不能满足一个受体的需求。
一氧化氮合酶(NOS)是一种同工酶,广泛存在于神经系统。其有三种亚型:神经元型一氧化氮合酶(nNOS),内皮型一氧化氮合酶(eNOS)和诱导型一氧化氮合酶(iNOS)。一氧化氮合酶(NOS)存在于多种细胞中,巨噬细胞、内皮细胞、神经吞噬细胞及神经细胞中。由于一氧化氮极为不稳定,所以现阶段转而研究生成一氧化氮的酶。随着一氧化氮合酶拮抗剂的问世,大大方便了我们对一氧化氮功能的研究。
研究表明,在细胞因子的刺激下,原本在生理状态下很少表达的诱导型一氧化氮合酶(iNOS)可大量产生,催化合成过量的一氧化氮(N0)。高浓度的NO是胰岛β细胞损伤的效应因子,并转化为自由基,进而对β细胞有严重损害,破坏胰岛素的分泌,已经被认为是糖尿病的发病机制之一。
本研究使用特异性的iNOS抑制剂氨基胍(aminoguanidine)加入到机械灌注液中抑制胰岛组织中iNOS的活性,阻止NO的过量产生,对胰岛细胞进行保护,改善胰岛的存活与功能。
方法:
一、猪DCD胰岛的分离和纯化
猪DCD胰岛分离:先进性37℃水浴消化12-15分钟,间断振荡离心管。消化过程中密切观察胰腺消化情况,当胰腺消化产物呈现“小米粥”外观时,迅速加入50ml冷Hanks液并冰浴,终止消化。采用不连续密度梯度离心,介质为Ficoll和Hanks液的混合物,浓度分别为25%、23%、20.5%、11%。
二、检测NO和iNOS
利用NO试剂盒,通过硝酸还原酶法检测培养液NO水平,NOS试剂盒检测胰岛组织iNOS活性。
三、胰岛活性鉴定
采用AO/PI荧光染色法判定胰岛细胞活性。在荧光显微镜下用490 nm激发光滤光片、510 nm光栅滤光片可同时见到绿色(AO)和红色(PI)荧光,绿色标记的为活细胞,红色标记的为死细胞。计算胰岛细胞活性。
四、胰岛功能检测
采用葡萄糖刺激胰岛素分泌实验评价胰岛细胞功能。计数20IEQ胰岛细胞,用含有2.8mmol/L和16.7mmol/L葡萄糖的Krebs-Hanks液(含有10mmol/LHEPES和0.5%BSA)分别孵育2h和1h,分别收集第2h和3h的培养液上清采用ELISA法测定胰岛素含量。计算胰岛素释放指数(SI):SI=第3h(高糖环境)的胰岛素含量/第2h(低糖环境)的胰岛素含量(>3为功能正常)。
五、统计学处理
结果以means±SD表示,组间比较采用t检验或方差分析,P<0.05认为差异有统计学意义,所有数据均由SPSS17.0软件处理。
结果:
一、胰岛获得量、纯度及活性
采用明尼苏达大学改良法,机械灌注不同时间平均每只猪可获得约1700-3100IEQ/g胰岛,STZ染色提示纯度为53-74%,AO/EB荧光染色显示胰岛活性为38-67%。
二、机械灌注液中NO水平及胰岛组织中iNOS活性
新分离的胰岛中iNOS活性较低,测得的NO含量也较少。当用细胞因子IL-1β和TNF-α处理胰岛后,测得的iNOS和NO浓度明显增加。当氨基胍和细胞因子IL-1β和TNF-α同时加入灌注液时,测得的iNOS和NO浓度又明显降低,说明氨基胍使iNOS和NO的活性均受到抑制。
三、胰岛活性
当用细胞因子IL-1β和TNF-α处理胰岛后,AO/EB染色显示大量死亡的胰岛细胞。而当氨基胍和细胞因子IL-1β和TNF-α处理胰岛后,AO/EB染色显示有大量活的胰岛。
四、胰岛功能
新分离的胰岛基础胰岛素分泌量和胰岛素释放指数均较正常,当用细胞因子IL-1β和TNF-α处理胰岛后,胰岛功能受到破坏,基础胰岛素分泌量和胰岛素释放指数下降明显。而当氨基胍和细胞因子IL-1β和TNF-α处理胰岛后,胰岛功能受到保护,基础胰岛素分泌和释放指数均明显高于细胞因子组,
结论:
在细胞因子IL-1β和TNF-α的刺激下,诱导型一氧化氮合酶(iNOS)在胰岛组织中大量表达,同时催化生成大量NO,从而导致β细胞损伤。
iNOS抑制剂氨基胍通过抑制胰岛iNOS活性,抑制NO的大量生成,减轻细胞因子IL-1β和TNF-α对胰岛的损害。