胰高血糖素样肽1类似物Exendin-4对严重烫伤大鼠胰腺结构和功能的影响及机制研究

发布时间：2019-08-06 13:15

【摘要】：以高糖血症为主要表征的糖代谢障碍是严重烧伤后机体代谢紊乱的重要特征，可导致机体感染易感性增加、免疫力下降、创面愈合延缓，严重影响预后。目前的研究认为，严重烧伤后胰岛素分泌相对不足与这种以高糖血症为主要表现的糖代谢障碍发生密切相关。胰岛素是由胰岛β细胞合成与分泌，在葡萄糖代谢中发挥着重要作用，但鲜见关于严重烧伤后胰岛β细胞结构与功能变化的报道。 Exendin-4是胰高血糖素样肽-1（GLP-1）类似物，具有血糖依赖性促胰岛素释放作用。课题组既往研究发现，严重烫伤后血清中GLP-1浓度明显下降，补充外源性GLP-1后，能够抑制胰岛细胞内凋亡蛋白Caspase-3表达，促进抗凋亡蛋白Bcl-2表达，达到抗胰岛细胞凋亡和保护胰岛细胞功能的作用。目的：本研究采用严重烫伤大鼠模型，，通过随机、对照研究探讨严重烫伤后：⑴胰腺组织结构与功能的变化规律、生物学机制，及其与糖代谢障碍的关系；(2) Exendin-4对严重烫伤大鼠胰腺组织结构、功能和糖代谢障碍的影响及其机制。方法： 1.实验分组及动物模型建立：将7周龄健康雄性Wistar大鼠随机分为假伤组、假伤治疗组、烫伤组、烫伤治疗组，每组98只大鼠。烫伤大鼠背部浸于94℃热水12秒、腹部6秒，造成50%总体表面积（TBSA）Ⅲ度皮肤烫伤，假伤大鼠背部、腹部浸于37℃温水模拟相同面积假伤。治疗组大鼠按4mg/kg剂量皮下注射Exendin-4,2次/天，假伤和烫伤对照组大鼠同样给予相同体积的灭菌注射水。研究观察的时间点为大鼠伤后6小时及伤后1、3、5和7天。 2.血清学关联指标检测：放免法检测血清皮质醇、TNF-α和IL-1β浓度。 3.胰腺结构研究：(1)大体观察胰腺形态变化；(2)胰腺组织HE染色观察胰岛病理结构变化；(3)透射电镜观察胰岛β细胞超微结构变化；(4)TUNEL染色分析胰岛β细胞凋亡情况；(5)胰岛细胞核DAPI染色，分析计算胰岛β细胞数量；(6)核磁共振动态研究胰腺形态变化：每组取8只大鼠，核磁共振扫描的时间点为伤前2天及伤后1、3、5和7天。大鼠麻醉后依次采用T1加权成像（T1WI）、T2加权成像（T2WI）和弥散加权成像（DWI）序列扫描，采用图像后处理软件，测量大鼠胰腺ADC和eADC值。 4.胰腺功能研究：(1)免疫荧光染色分析胰岛内胰岛素和胰高血糖素的表达情况；(2)放免法检测大鼠血清胰岛素、胰高血糖素浓度；(3)大鼠糖代谢能力：检测大鼠空腹血糖水平及腹腔糖耐量试验时血糖水平。结果： 1.动物模型烫伤程度：经病理切片证实，烫伤创面病变为III度烫伤。 2.血清学相关指标检测：与假伤大鼠相比，烫伤组血清胰岛素、胰高血糖素、皮质醇、TNF-α和IL-1β均显著升高；与烫伤组相比，烫伤治疗组血清胰岛素各时间点均显著升高，胰高血糖素、TNF-α和IL-1β均显著降低，皮质醇变化不显著。 3.胰腺结构变化研究： (1)胰腺大体观察发现：①烫伤组伤后6小时和伤后1天可见胰腺组织水肿样表现，体积增大；伤后3天和伤后5天，可见胰尾部水肿，胰腺体积与假伤组相比明显萎缩；伤后7天，大鼠胰腺局部水肿消退，体积仍明显小于假伤组；②烫伤治疗组伤后6小时和伤后1天胰腺形态及体积与烫伤组相比未见明显差异；伤后3天水肿程度明显轻于烫伤组，胰腺体积明显大于烫伤组，与假伤组相比明显萎缩；伤后5天和伤后7天胰腺组织未见水肿改变，胰腺体积明显大于烫伤组，与假伤组相比仍有轻度萎缩。 (2)胰腺HE染色发现：①烫伤组伤后胰岛纤维组织破坏，轮廓欠圆润，胰岛萎缩，胰岛细胞与腺泡细胞间隙增宽，边界欠清楚，胰腺可见充血、透明血栓、细胞水肿、间隙增宽和数量减少等表现；②与烫伤组相比，烫伤治疗组伤后各时间点胰岛损伤程度显著轻于烫伤组，形状较为规则，形态较为完整，边界相对清晰，胰岛内水肿样和空泡化样表现的β细胞数量明显减少，β细胞数量显著增多，体积稍大。 (3)透射电镜观察发现：①烫伤组胰岛β细胞核形状不规则,染色质边集凝结成块,线粒体肿胀，内质网增宽，胞浆内空泡数量增加，分泌颗粒数量较假伤组明显减少，呈现凋亡早期改变。细胞超微结构损伤情况在伤后6小时即出现，在伤后3天达到高峰，随后逐渐减轻；②烫伤治疗组大鼠在伤后6小时、伤后1天和伤后3天β细胞内均可见类似烫伤组超微结构损伤改变，但损伤程度较轻，与烫伤组大鼠相比，胞浆内空泡样改变较少，分泌颗粒数量明显增加。伤后5天和伤后7天，胰岛β细胞内均未见明显超微结构损伤改变。 (4)胰腺组织TUNEL染色显示：烫伤组伤后各时间点胰岛β细胞凋亡指数明显升高，烫伤治疗组各时间点β细胞的凋亡指数与烫伤组比较均显著降低，但仍显著高于假伤组。 (5)胰腺细胞核DAPI染色显示：与假伤组相比，烫伤组胰岛内每100μm2内β细胞数量在各时间点均明显减少；与烫伤组相比，烫伤治疗组伤后3天、5天和7天胰岛内每100μm2内β细胞数量明显增多。 (6)核磁共振动态研究胰腺形态变化：与假伤组相比，DWI成像显示烫伤组各时间点胰腺组织均有高信号表现，ADC值总体水平显著升高，eADC值总体水平显著降低。烫伤治疗组胰腺组织信号均轻度低于烫伤组，ADC值总体水平显著下降，eADC值总体水平显著升高。 4.胰腺功能变化研究： (1)胰岛素和胰高血糖素免疫荧光双染分析显示：假伤治疗组伤后5d和伤后7d可见新生胰岛组织。烫伤治疗组伤后7天胰腺内可见新生胰岛。与假伤组相比，烫伤组胰岛内胰岛素的表达区域面积百分比在伤后1、3、5和7天均明显下降，胰高血糖素表达区域面积百分比各时间点均明显升高，二者表达面积和累计表达量的比值均明显下降。与烫伤组相比，烫伤治疗组伤后1、3、5和7天胰岛内胰岛素表达区域面积比均明显升高，胰高血糖素的表达区域面积比明显下降，二者表达面积和累计表达量的比值明显升高。 (2)与假伤组相比，烫伤组血清胰岛素、胰高血糖素均显著升高；与烫伤组相比，烫伤治疗组血清胰岛素显著升高，胰高血糖素显著降低。 (3)大鼠糖代谢能力研究：①空腹血糖结果发现：与假伤组大鼠比较，烫伤组大鼠空腹血糖水平总体显著升高；烫伤治疗组大鼠空腹血糖水平总体显著下降。②腹腔糖耐量试验发现：与假伤组大鼠相比，烫伤组大鼠伤后6小时及伤后1、3和5天糖耐量试验时血糖水平明显升高。与烫伤组相比，烫伤治疗组大鼠伤后6小时及伤后1、3和5天糖耐量试验时血糖血糖水平明显下降，伤后7天与假伤组接近。结论：本研究发现严重烫伤后血清皮质醇和炎症因子水平显著增高，胰腺组织发生水肿，胰岛β细胞结构发生损伤，凋亡数量增多，造成胰岛β细胞的胰岛素合成分泌功能发生缺陷，机体内胰岛素和胰高血糖素表达比例失调，从而导致严重烧伤后糖代谢障碍的发生。烫伤大鼠Exendin-4治疗后能够减轻胰腺组织水肿，抑制β细胞凋亡，促进β细胞增殖，保护其胰岛素合成和分泌功能，抑制胰高血糖素表达，从而达到调节严重烧伤后糖代谢障碍的作用，其机制可能是通过抗炎性因子、高糖毒性、皮质醇和氧化应激等因素，达到保护β细胞结构和功能的作用。
【图文】：

胰高血糖素样肽1类似物Exendin-4对严重烫伤大鼠胰腺结构和功能的影响及机制研究,李大伟;2014年

解放军医学院硕士学位论文代谢能力，因此，GLP-1 可以从多个靶点和环节调控糖代谢。特别需要指出的是，GLP-1 促进胰岛素释放作用具有高血糖依赖性特点，其没有导致低糖血症的风险。见图 1 。Exendin-4 是分布于美国西南部与墨西哥北部地区的希拉毒蜥(Heloderma suspectum) 唾液腺分泌的一种多肽，由 39 个氨基酸组成，与GLP-1 相似性高达 52%，是一种稳定、长效的 GLP-1 受体激动剂，并且具备完全相同的生物学功能。本研究采用 Exendin-4 研究其对严重烫伤大鼠血清学相关指标、胰岛β细胞结构和功能的影响及相互关系，探讨其对严重烧伤后糖代谢障碍的作用及可能的机制，并为临床调控提供理论依据。

胰高血糖素样肽1类似物Exendin-4对严重烫伤大鼠胰腺结构和功能的影响及机制研究,李大伟;2014年

.1 分组：用专业统计软件 SPSS16.0 随机分组法分组，分为假伤组(S)、假疗组(SE)、烫伤组(B)和烫伤治疗组(BE)，每组 98只大鼠；.2 实验前 12 小时禁食，自由饮水；.3 称重：称大鼠空腹体重，并根据随机分组编号；.4 麻醉：用 Avetin 腹腔注射麻醉大鼠，使用剂量为 200mg/kg，注射前依物体重计算用量，麻妥后，剔背部+腹部被毛，背部剃毛范围为自颈部根，腹部剃毛自胸骨至腹股沟。大鼠总体表面积（total body surfacea , TBSA）的计算按照 Meeh-Rubner 公式：，式中 A 为体表面积，以 m2位计算，W 为体重，以 g 为单位计算，k 为常数，随动物种类而不同，为 9.1。背部烫伤面积占 30%TBSA，腹部烫伤面积占 20%TBSA，分别并标记大鼠背部和腹部烫伤区域。背部烫伤区域大致范围为上至颈部，尾根，两侧至腋中线，腹部烫伤区域大致范围为上至颈部，下至大鼠双股沟外侧起点连线，两侧至腋中线，如图 2 所示；
【学位授予单位】：中国人民解放军医学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R644

【参考文献】