碘过量对胰岛β细胞的影响及其机制

发布时间：2019-08-16 15:04

【摘要】：目的:为探讨糖尿病患病率逐渐增加的新病因和碘过量对糖代谢的影响,本课题研究了碘过量暴露对胰岛β细胞的影响,并从内质网应激的角度探讨了碘过量暴露对胰岛β细胞影响的机制。方法:动物实验雌性BALB/c小鼠饲养在温度22~28℃,明暗周期各12小时的环境中,自由进食饮水,普通饲料饲养。50只小鼠随机分为1个对照组和4个碘过量(Excessive iodine,EI)组,10只/组。对照组饮用自来水(碘浓度5μg/L),EI组在饮水中加入不同浓度碘(碘酸钾),依次给予含碘浓度为300μg/L、600μg/L、1200μg/L和2400μg/L的饮水。饲养6个月后,收集晨尿,检测尿碘,进行糖耐量实验。小鼠处死后取胰腺组织,HE染色,观察胰腺形态的病理学变化;收集血样,检测小鼠空腹血糖和胰岛素,计算HOMR-IR指数,评估胰岛素抵抗程度。细胞实验Beta-TC-6细胞培养在37℃,5%CO2,饱和湿度的细胞培养箱内,生长至对数期后用于实验研究。MTT实验:实验分为1个对照组和5个EI组。EI组使用添加不同剂量碘(碘化钠)的培养液。碘浓度依次为0.01 mmol/L、0.1mmol/L、1 mmol/L、10 mmol/L和100 mmol/L。Beta-TC-6细胞加碘处理24 h后,采用MTT法检测细胞存活率。GSIS实验:EI组碘浓度依次为0.01 mmol/L、1mmol/L和100 mmol/L。Beta-TC-6细胞碘过量暴露24 h后,再用5.6 mmol/L葡萄糖刺激细胞1 h,收集上清,采用ELISA法检测上清胰岛素含量。Western blot检测过量碘暴露24 h后的细胞内质网应激信号蛋白GRP78、IRE1α和PREK等,以及凋亡信号蛋白Bcl-2和Bax的表达量。结果:1.过量碘水饲养6个月使小鼠处于碘过量状态各EI组小鼠的尿碘浓度中位数分别为658.84μg/L,994.90μg/L,2132.85μg/L和3249.00μg/L,均超过了300μg/L,表明各EI组小鼠均处于碘摄入过量状态。2.过量碘水饲养6个月可导致小鼠胰岛发生病理学改变饮用过量碘水6个月后,与对照组比较,EI组小鼠胰岛轮廓不规则,尤其是1200μg/L和2400μg/L EI组更明显,胰岛细胞体积减小,2400μg/L EI组胰岛细胞团中出现明显的炎性细胞浸润,甚至导致浸润区域发生出血和坏死。3.过量碘水饲养6个月可导致小鼠糖耐量受损对照组与各EI组小鼠在葡萄糖负荷后15 min时,血糖水平均显著升高,但各EI组与对照组比较无显著差异(P0.05);在葡萄糖负荷后15 min后,对照组与各EI组小鼠均开始呈现下降趋势,但EI组血糖水平下降速度比对照组缓慢,表现为在同一时间点EI组血糖水平高于对照组,尤其是在葡萄糖负荷后60 min、90 min和120 min时,600μg/L、1200μg/L和2400μg/L EI组血糖水平均显著高于对照组(P0.01)。4.过量碘水饲养6个月可导致小鼠空腹血糖和胰岛素水平升高与对照组相比,600μg/L、1200μg/L和2400μg/L EI组小鼠空腹血糖水平明显升高(P0.05),血清胰岛素水平也显著高于对照组(P0.01),HOMA-IR指数显著增高(P0.01)。5.碘过量对beta-TC-6细胞存活率的影响0.01 mmol/L和0.1 mmol/L EI组beta-TC-6细胞存活率有升高,但与对照组比较差异无统计学意义(P0.05);1 mmol/L、10 mmol/L和100 mmol/L EI组的细胞存活率呈剂量依赖性降低,与对照组比较差异均有统计学意义(P0.05)。6.碘过量对beta-TC-6细胞胰岛素分泌的影响(1)碘过量对基础胰岛素分泌的影响:与对照组比较,在无葡萄糖刺激情况下,0.1 mmol/L EI组beta-TC-6细胞胰岛素基础分泌量无明显改变(P0.05),但1 mmol/L EI组细胞胰岛素基础分泌量显著增加(P0.05),100 mmol/L EI组细胞胰岛素基础分泌量显著降低(P0.01)。(2)碘过量对葡萄糖刺激下的胰岛素分泌的影响与对照组(5.6 mmol/L葡萄糖+0 mmol/L EI组)相比,0.01 mmol/L EI组beta-TC-6细胞葡萄糖刺激下的胰岛素分泌量显著增加(P0.05),而1 mmol/L和100 mmol/L EI组beta-TC-6细胞葡萄糖刺激下的胰岛素分泌量显著降低(P0.05)。7.碘过量对beta-TC-6细胞内质网应激信号蛋白表达的影响加碘刺激并未影响beta-TC-6细胞内质网应激信号蛋白P-PERK、ATF6α、P-EIF2α和EIF2α的表达,仅引起GRP78和IRE1α这两种蛋白的表达差异。1mmol/L和10 mmol/L EI组GRP78和IRE1α蛋白表达量均高于对照组(P0.05)。8.碘过量对beta-TC-6细胞凋亡相关蛋白表达的影响1 mmol/L和10 mmol/L EI组Bcl-2蛋白表达量显著低于对照组(P0.05),而Bax蛋白表达量显著高于对照组(P0.01),且Bcl-2/Bax比值显著降低(P0.01)。结论:1.长期碘过量暴露可引起小鼠胰岛炎性细胞浸润、空泡化,甚至坏死等病理性损伤;2.长期碘过量暴露可引起小鼠空腹血糖、胰岛素水平和HOMA-IR均升高,导致胰岛素抵抗;3.碘过量可降低胰岛β细胞存活率,损害胰岛胰岛素分泌功能;4.碘过量对胰岛β功能的损伤可能是通过引发内质网应激,激活IRE1α介导的未折叠蛋白信号通路,介导了Bcl-2蛋白家族诱导的凋亡。
【图文】：

图 2.2 碘过量对 BALB/c 小鼠胰岛形态的影响BALB/c 小鼠饮用自来水（碘浓度 5 μg/L）或高碘水（碘浓度分别为 300 μg/L、600 μg/L、1200 μg/L 和 2400 μg/L）6 个月后处死，分离胰腺，制成切片，HE 染色，通过光学显微镜观察胰腺组织形态变化。框选部位为代表性的区域，蓝色框内为胰岛，红色框内为胰腺腺泡细胞。2.3.3 碘过量对 BALB/c 小鼠葡萄糖耐量的影响

图 2.5 碘过量对 BALB/c 小鼠空腹血糖和胰岛素的影响BALB/c 小鼠饮用自来水（碘浓度 5 μg/L）或高碘水（碘浓度分别为 300 μg/L、600 μg/L、1200 μg/L 和 2400 μg/L）6 个月后处死，取血检测空腹血糖和胰岛素水平。用稳态模型评估胰岛素抵抗指数。A：空腹血糖水平；B：空腹胰岛素水平；C：HOMA-IR 指数。与对照组比较，* P<0.05，** P<0.01，，n=9。
【学位授予单位】：湖北医药学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R587.1

【引证文献】

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1 刘茜茜;2型糖尿病患者碘营养及尿碘校正评价研究[D];天津医科大学;2018年

本文编号：2527507