牛磺酸对低出生体重仔鼠胰岛重构的影响及其机制研究

发布时间：2020-06-03 23:12

【摘要】： 研究背景 近年来的流行病学统计和实验研究均提示：低出生体重不仅是造成围产儿死亡和发病的重要原因之一，而且还是成年后心血管疾病、糖代谢异常等代谢综合征(metabolic syndrome, MS)的独立发病因素。因而研究低出生体重引起成年后MS的机制，以及实施成年期疾病的早期防治已成为一个研究热点。围生期发育中的许多器官都会经历一个重构(remodeling)的过程，此时期器官细胞的增殖、凋亡均处于动态变化中，且存在干细胞的分化再生。内分泌胰腺—胰岛的发育同样存在重构，且已证实胎儿期和生后早期是胰岛重构的关键时期，此后胰岛的结构和功能已被“程序化”，对血糖的自稳态将产生终生的影响。营养素是基因表达的重要调节因子，它可通过控制代谢产物或代谢状态导致mRNA、蛋白质合成与功能改变。在胰腺发育的关键时期对营养不良敏感，充足的营养对维持发育期胰岛的正常形态功能是必要的。作为一种发育期重要的必需氨基酸—牛磺酸，在低出生体重儿是明显缺乏的。有研究表明牛磺酸具有胰岛素样生物效应，参与维持机体葡萄糖自稳态；作为内源性细胞保护剂，它还能保护胰岛β细胞的内分泌功能。但国内尚未见有关牛磺酸对生后早期胰岛重构影响的研究。牛磺酸可促进神经细胞增殖分化；并能通过抑制巨嗜细胞内iNOS的活性达到抑制巨嗜细胞凋亡的作用。但是关于牛磺酸对胰岛细胞增值、凋亡以及再生分化影响的研究亦甚缺乏。 目的 (1)本实验试给予孕鼠10％低蛋白饮食，观察所生仔鼠数目、平均体重、IUGR发生率及围产期死亡率，检验该方法是否适用于制造低出生体重仔鼠模型。(2)研究低出生体重仔鼠生后早期阶段体重、血糖水平、血胰岛素水平、胰岛β细胞量(βcell mass, BCM)和β细胞超微结构的变化。(3)进一步从胰岛细胞增殖、凋亡和分化三方面，探讨牛磺酸对低出生体重仔鼠胰岛重构的影响及其有效机制。 方法 (1)低出生体重仔鼠模型的建立和实验分组：采用健康三月龄SD二级雌性和雄性大鼠各40只，，按照雌雄1∶1的比例同一笼中交配。将孕鼠分成四组：①给予孕期母鼠10％低蛋白饲料(R组)制造低出生体重仔鼠模型，并在21天哺乳期持续该饲料喂养；②对照组(C组)母鼠给予21％正常蛋白饲料喂养；③在21天哺乳期给予部分10％低蛋白饲料喂养的母鼠富含2.5％牛磺酸饮用水进行营养干预(RT组)；④给予部分21％正常蛋白饲料喂养的母鼠富含2.5％牛磺酸饮用水进行对照营养干预(CT组)；其它母鼠自由饮水。观察R和C组新生仔鼠数目、平均体重、IUGR发生率及围产期死亡率。 (2)胰岛功能和结构的变化：①于生后1、7、14、21天取仔鼠称体重、取血测血糖和胰岛素值。②并取出胰腺备做电镜标本，电镜下观察胰岛β细胞的超微结构。③免疫组化方法检测胰岛素(insulin)蛋白在胰腺中的表达，并计算β细胞量(BCM=胰岛素阳性面积／胰腺总面积×胰腺重量)。 (3)牛磺酸干预后胰岛重构相关指标的检测：①免疫组化方法检测BrdU在胰岛中的表达，计算增殖指数(proliferation index, PI)；②末端转移酶介导的dUTP缺口末端标记法(TUNEL)检测胰岛细胞凋亡情况，计算凋亡指数(apoptosis index, AI)；③RT-PCR方法检测胰腺组织insulin和胰十二指肠同源盒基因-1(PDX-1)mRNA表达量。采用SPSS11.0统计软件进行统计学分析。多个样本均数间的两两比较采用单因素方差分析中的最小显著差异法(LSD)，P＜0.05视为差异有显著性。 结果 (1)建立低出生体重仔鼠模型：10％低蛋白饲料喂养孕鼠，可使其仔鼠出生体重下降，且较多达到IUGR标准；而每窝产仔数和围生期死亡率无明显变化。 (2)胰岛功能和结构的变化：①各组各时间点的血糖和胰岛素水平无显著性差异。②各组仔鼠的胰岛BCM均随日龄增加而增加；R组仔鼠各时间点的BCM均显著低于于C组。③生后1天时，R组整个胰腺组织中β细胞少见；β细胞的内分泌颗粒分布不均匀结构不完整；生后21天时，R组仔鼠β细胞中内分泌颗粒的大小和分布不如C组均匀，且可见较多苍白颗粒和脱颗粒现象。 (3)牛磺酸干预后胰岛重构相关指标的检测：①经生后给予牛磺酸，RT组于生后7、14、21天出现轻微的生长追赶现象。②经生后早期补充牛磺酸，21天时RT组β细胞中内分泌颗粒的大小和分布较R组均匀，苍白颗粒和脱颗粒现象较R组也少见，但仍未恢复至C组正常形态；CT组与C组的超微结构相似。③各组仔鼠的胰岛insulin mRNA表达和BCM均随日龄增加而增加；RT组仔鼠各时间点的insulin mRNA和BCM均显著高于R组，接近C组和CT组。④各组仔鼠的胰岛细胞PI均随日龄增加而下降；RT组PI均显著高于R组，接近C组和CT组水平。⑤各组仔鼠的胰岛细胞AI在生后21天内经历了动态变化，RT组的AI较R组下降，但仍高于C和CT组。⑥各组仔鼠的胰腺PDX-1 mRNA表达均随日龄增加而下降；RT组仔鼠各时间点的PDX-1 mRNA表达均显著高于R组，接近C组和CT组水平。 结论 (1)10％低蛋白饲料喂养孕鼠，是一种有效的制造低出生体重仔鼠模型的方法。(2)生后21天内，低出生体重仔鼠尚未出现血糖和胰岛素异常，但是胰岛结构已发生变化(包括BCM下降和β细胞超微结构改变)。(3)生后早期补充牛磺酸未对低出生体重仔鼠的生长追赶起显著作用；但可以通过减缓胰岛细胞增殖下降的趋势、减少胰岛细胞凋亡和促进β细胞的定向分化三方面机制，增加低出生体重仔鼠的胰岛BCM，最终达到改善胰岛重构的效应。
【图文】：

图1一1:新生鼠的胰腺解剖结构图Figurel一l:AnatomicaleonfigurationofPanereasinneonatalrat1一肝脏;2一小肠;3一胃;4一胰腺;5一脾脏l一1iver;2一smallintestine;3一stomaeh;4一Panereas;5一sPleen、检测内容及方法:(一)、体重和胰腺重量:禁食1小时后称体重，解剖动物完整分离胰记录。(二)、血糖:禁食1小时后，用罗氏血糖仪测全血的快速血糖，并记(三)、放射免疫法(radioimmunoassa苏RIA)检测血胰岛素水平:1、将待测血清标本自然解冻并升至室温，取质控血清I、H和待测0“l于试管内。2、用微量移液器取100pl抗血清(第一抗体)，在旋涡混合器上充分于恒温水浴箱内温育(37℃温育60分钟)。

2、仔鼠体重:本实验通过母鼠低蛋白饮食法成功建立了宫内营养不良的低出生体重仔鼠模型。生后第1天时，R组仔鼠体重为6.24土0.52克，显著低于C组仔鼠的7.68士0.41克(尸=0.002)(见图1一2)。之后各组仔鼠体重虽然均逐步增加，但R组仔鼠体重始终低于C组。第21天时R组仔鼠明显瘦小，皮毛稀疏，毛色无光泽;C组仔鼠皮毛丰密，毛色有光泽。图1一2:生后第1天的R组和C组新生仔鼠 Figurel一 2:neonatalratsofgrouPRandCatPostnataldaylleft一 neonatalratingrouPR(Wt5.859);right一 neonatalratingrouPC(Wt7.509)3、IUGR发生率:以C组仔鼠的平均体重减两个标准差(即6.86克)，作为界定IUGR的标准，低于6.86克者判定为IUGR仔鼠。R组获得的IUGR仔鼠为97只，C组获得IUGR仔鼠仅9只。R组IUGR发生率为66.4%
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：R722

【参考文献】

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本文编号：2695540