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2型糖尿病(type2 diabetes mellitus)是由胰岛素分泌不足和(或)作用缺陷所引起的,以慢性血糖水平增高为特征的代谢性疾病,长期碳水化合物以及脂肪、蛋白质代谢紊乱可引起多器官系统损害,导致眼、肾、神经、心脏、血管等的慢性进行性病变、功能减退及衰竭;病情严重或应激时可发生急性严重代谢紊乱,如酮症酸中毒等。本病使患者生活质量降低,寿命缩短,病死率增高,应积极防治。糖尿病是常见病、多发病,其患病率正随着人们生活水平的提高、人口老龄化、生活方式改变而迅速增加,成逐渐增长的流行趋势。 糖尿病的病因和发病机制尚未完全阐明,它不是单一的疾病,而是由复合病因引起的综合症,是包括遗传及环境因素在内的多种因素共同作用的结果。胰岛素由胰岛β细胞合成和分泌,经血液循环到达体内各组织器官的靶细胞,与特异性受体结合并引发细胞内物质代谢效应,整个过程中的任何一个环节发生异常均可导致糖尿病的发生。本研究以最为常见的2型糖尿病为切入点,选取ZuckerDiabetic Fatty(ZDF)大鼠作为模型,采用耳迷走神经刺激(TranscutaneousAuricular Vagus Nerve Stimulation,taVNS)作为干预手段,观察taVNS干预前后大鼠血浆褪黑素、胰高血糖素、胰岛素、葡萄糖、糖化血红蛋白浓度的变化特点,并检测taVNS干预后各组大鼠下丘脑、肝脏、骨骼肌内胰岛素受体的表达情况,以期探究taVNS干预方法的降糖机制。 目的: 研究(1) taVNS对血浆褪黑素、胰高血糖素、胰岛素、葡萄糖浓度的即时效应;(2) taVNS对血糖、糖化血红蛋白和胰岛素浓度的长期效应;(3) taVNS对各组大鼠下丘脑、肝脏、骨骼肌胰岛素受体的表达情况的影响。 方法: 选取同窝的成年雄性Zucker lean(ZL,fa/+)和ZDF(fa/fa)大鼠作为研究对象,每天对异氟烷气雾麻醉状态下的ZDF耳迷走神经刺激组(ZDF/taVNS)、ZDF松果体摘除加电针组(ZDF/Px/taVNS)、ZDF耳缘电针组(ZDF/AMS)、ZL耳迷走神经刺激组(ZL/taVNS)、ZL耳缘电针组(ZL/AMS)大鼠分别进行维持30分钟的电针刺激,干预时间持续34天,频率为2/15Hz交替波,强度为2mA,干预时间在每天下午的2点到5点之间进行。(1)分别在taVNS干预第1天、第3天和第5天的6个时间点(即每天电针前、电针15分钟、电针后即刻、电针后30分钟、60分钟、120分钟)采血,利用酶联免疫吸附试验(ELISA)方法检测大鼠血浆褪黑素、胰高血糖素、胰岛素、葡萄糖浓度,以评估taVNS方法的即时效应;(2)分别在taVNS干预的第0周(开始前1天)、第1、2、3、4、5周采血,利用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测大鼠血糖水平。在第34天干预结束后,第35天处死大鼠,并分别采取各组大鼠血浆,利用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测大鼠血浆糖化血红蛋白和胰岛素浓度,评估taVNS方法的长期效应;(3)在第35天对ZDF大鼠、第28天对ZL人鼠的下丘脑、肝脏、骨骼肌分别取材,利用Western-blot检测方法,评估taVNS对胰岛素受体表达的影响。对ZDF大鼠干预前后脑内胰岛素受体的表达,尚用免疫组化方法进行了半定量研究。 结果: 1.taVNS对血浆褪黑素、胰高血糖素、胰岛素、葡萄糖浓度的即时效应 血浆褪黑素浓度:ZDF大鼠在taVNS干预下褪黑素呈节律性分泌,该节律性分泌可延续至干预结束后至少2小时。无论是ZDF/taVNS组大鼠还是ZDF/Px/taVNS组大鼠,taVNS干预后都可引起褪黑素急性分泌增加;血浆胰高血糖素浓度:taVNS可引起ZDF/taVNS组大鼠血浆胰高血糖素浓度快速下降,随后升高,干预后2小时内,其浓度也具有一定幅度的波动性;血浆胰岛素浓度:taVNS可引起ZDF/taVNS组大鼠血浆胰岛素浓度升高,随后下降,且在停止干预后其分泌出现节律性波动,ZDF/Px/taVNS组大鼠血浆胰岛素浓度也出现与上述相类似的波动趋势。在松果体切除大鼠,在电针干预第5天后,血浆胰岛素浓度明显较第1天下降;血糖水平:taVNS可引起ZDF/taVNS组大鼠血糖水平急性快速升高,随后下降。每天耳针干预前比较,第5天的血糖较第1天显著降低;每天耳针干预后比较,干预后第5天较第1、3天显著降低。ZDF/Px/taVNS组大鼠血糖水平也出现与上述相同的波动趋势。 2.taVNS对血糖、糖化血红蛋白和胰岛素浓度的长期效应 每周测定的各组大鼠血糖值显示,ZDF空白组大鼠血糖持续上升,而taVNS组大鼠和褪黑素腹腔注射组大鼠血糖明显下降;ZDF/Px组大鼠从第1周开始,血糖即明显升高,并一直维持在较高水平,而ZDF/Px/taVNS组大鼠血糖与松果体未切除而经taVNS干预的大鼠的血糖变化趋势一致,并与ZDF/Px组相比有显著差异;ZL、ZL/taVNS、ZL/AMS组大鼠血糖一直维持在正常水平。 空白组ZL大鼠比ZDF大鼠糖化血红蛋白水平稍低,而经过taVNS干预后的ZDF大鼠,其糖化血红蛋白浓度显著低于ZDF空白组;在ZDF/Px组,糖化血红蛋白水平显著高于任何其他组大鼠值。ZL大鼠比ZDF空白组大鼠胰岛素水平稍低,而经过taVNS干预后,其浓度升高,与ZDF空白组比较有显著性差异,而在ZDF/Px组,胰岛素水平显著升高,与其他各组相比都具有显著性差异。 3.taVNS对下丘脑、肝脏、骨骼肌胰岛素受体表达的影响 免疫组化染色显示,ZDF空白组大鼠胰岛素受体的表达很少,而ZDF/taVNS组大鼠胰岛素受体阳性细胞明显增多。 Western blot检测发现,大鼠下丘脑、肝脏、骨骼肌胰岛素受体的表达,与ZL空白组相比,ZDF空白组大鼠肝脏和骨骼肌内胰岛素受体的表达明显较低,而在ZDF/taVNS组大鼠则明显升高。 结论: taVNS可引起短期血浆褪黑素、胰高血糖素、胰岛素、葡萄糖呈节律性释放,并对血糖、糖化血红蛋白和胰岛素具有长期的调控作用,同时可上调下丘脑、肝脏、骨骼肌胰岛素受体的表达,对2型糖尿病具有一定的改善作用。