黄体酮和17β-雌二醇联用对2型糖尿病小鼠胰岛素抵抗的影响及机制研究

发布时间：2020-04-26 07:10

【摘要】：目的:血中孕激素和雌激素水平与2型糖尿病(Type 2 Diabetes Mellitus,T2DM)胰岛素抵抗的发生密切相关,但目前孕激素和雌激素联用在2型糖尿病胰岛素抵抗发生发展中的相互作用和机制仍不明确。本文通过高脂饮食联合腹腔注射链脲佐菌素(Streptozotocin,STZ)建立T2DM小鼠胰岛素抵抗模型,探讨黄体酮和雌二醇联用在T2DM胰岛素抵抗发生发展中的相互作用和关系,为T2DM胰岛素抵抗的诊断和治疗提供理论依据。方法:通过高脂饮食喂养去势小鼠4周,腹腔注射不同剂量STZ构建T2DM小鼠胰岛素抵抗模型,测定小鼠空腹血糖,STZ处理后4周,进行糖耐量(Glucose Tolerance,GTT)和胰岛素抵抗实验(Insulin Tolerance Tests,ITT),同时采用灌流实验检测不同组小鼠离体组织的耗糖量,以确定T2DM胰岛素抵抗小鼠模型构建成功的最佳方案。模型构建方案确定后,另购置小鼠,去势并高脂饮食喂养4周,随机分为对照组、模型组和给药组。给药组腹腔注射STZ的同时皮下注射黄体酮或17β-雌二醇。每周测量小鼠空腹血糖,性激素处理四周后进行GTT、ITT和离体心肌、腓肠肌和肝脏灌流实验。采用ELISA分析血胰岛素、C肽、血肝细胞生长因子(Hepatocyte Growth Factor,HGF)水平。取部分组织分别固定和冰冻,采用HE染色检测胰岛形态和胰岛细胞数量,利用qPCR和免疫荧光技术检测小鼠肝脏和骨骼肌中胰岛素受体、胰岛素受体底物-1(Insulin receptor Substrate-1,IRS-1)和胰岛素受体底物-2(Insulin receptor Substrate-2,IRS-2)的表达。结果:高脂饮食联合不同剂量STZ构建T2DM胰岛素抵抗小鼠模型的最佳造模方法为高脂饮食喂养4周后,腹腔注射STZ 30 mg/kg体重,连续3天,第四天腹腔注射STZ 80 mg/kg体重。T2DM胰岛素抵抗小鼠饮水量和进食量明显增加,尿糖呈现阳性,体重降低,血糖明显升高;糖耐量受损,胰岛素分泌量和胰岛素抵抗指数显著增加,外周组织对胰岛素敏感性明显下降,HGF水平显著升高,模型小鼠出现了明显的胰岛素抵抗;胰岛β细胞受到损伤,功能明显下降,胰岛形态发生改变,胰岛细胞数量显著增加,出现了增生现象;无论在生理糖水平或高糖水平下进行灌流,离体心肌、腓肠肌和肝脏的基础耗糖量和在外源性胰岛素作用下的耗糖量均显著降低;小鼠肝脏胰岛素受体、IRS-1和IRS-2表达明显下调,骨骼肌胰岛素受体和IRS-1表达也下调。黄体酮8 mg/kg体重可以降低模型小鼠血糖,增加外周组织对胰岛素的敏感性,改善糖耐量,缓解胰岛素抵抗,延缓小鼠T2DM的发生,还可使小鼠肝脏IRS-2和骨骼肌IRS-1的表达显著上调;但三种剂量的黄体酮(0.1、2或8 mg/kg体重)使胰岛明显萎缩、胰岛细胞的功能明显受损;黄体酮0.1 mg/kg体重下调了肝脏IRS-1的表达,上调了肝脏IRS-2的表达,对肝脏中胰岛素受体表达无明显影响。17β-雌二醇0.1 mg/kg体重可以降低模型小鼠血糖和胰岛素抵抗指数,增强外周组织对胰岛素敏感性,改善糖耐量和胰岛素抵抗,减弱模型小鼠胰岛的增生,对胰岛细胞有保护作用;还可上调小鼠肝脏胰岛素受体IRS-1和IRS-2的表达,明显延缓高脂饲料联合STZ诱发的T2DM小鼠胰岛素抵抗的发生。皮下注射黄体酮8 mg/kg体重,可通过降低血糖、改善糖耐量和延缓胰岛素抵抗及上调肝脏胰岛素受体蛋白的表达,协同17β-雌二醇的抗糖尿病作用;相反,0.1 mg/kg体重黄体酮则通过下调肝脏和骨骼肌胰岛素受体、IRS-2的表达拮抗17β-雌二醇延缓T2DM的发生作用,加重了糖耐量损伤和胰岛素抵抗。结论:1.高脂饮食联合STZ诱导的2型糖尿病小鼠出现了严重的胰岛素抵抗。2.黄体酮对糖尿病的发生表现出双重作用:一方面通过萎缩胰岛,减少胰岛细胞数量,促进糖尿病的发生;另一方面通过增加外周组织对胰岛素的敏感性,改善糖耐量,缓解胰岛素抵抗,延缓T2DM胰岛素抵抗的发生。3.17β-雌二醇可通过保护胰岛细胞、上调肝脏胰岛素受体、IRS-1和IRS-2的表达改善胰岛素抵抗,延缓T2DM的发生。4.黄体酮8 mg/kg体重具有协同17β-雌二醇延缓T2DM胰岛素抵抗发生的作用,而黄体酮0.1 mg/kg体重与17β-雌二醇联用表现出一定的拮抗效应。
【图文】：

Fig. 2 The contracting activity of isolated myocardium in mice图 2 小鼠离体心肌的收缩活动(A): The Rhythm contraction of isolated mice myocardium. (B): The contraction of imice myocardium after stimulation.2.2.4.2 离体腓肠肌灌流实验处死小鼠，取小鼠左腿置于供有混合气体并含有 K-H 溶液的培养皿中断结缔组织与神经分支，分离出腓肠肌用锌铜弓检查腓肠肌的兴奋性，一线结扎与双极电极连接，另一端缚线结扎肌腱并连接至张力传感器，以 11 ms 和阈值（15 ± 5V）的电刺激刺激腓肠肌，温育 20 min，，采用 BL-420S信号采集系统记录腓肠肌收缩活动，同时在换液和加入胰岛素前后 0 mimin，60min，90 min 测肌槽中糖浓度，记录不同处理组小鼠离体腓肠肌在糖水平和高糖水平时胰岛素处理前后的耗糖量。

Fig. 2 The contracting activity of isolated myocardium in mice图 2 小鼠离体心肌的收缩活动(A): The Rhythm contraction of isolated mice myocardium. (B): The contraction of isolatedmice myocardium after stimulation.2.2.4.2 离体腓肠肌灌流实验处死小鼠，取小鼠左腿置于供有混合气体并含有 K-H 溶液的培养皿中，剪断结缔组织与神经分支，分离出腓肠肌用锌铜弓检查腓肠肌的兴奋性，一端缚线结扎与双极电极连接，另一端缚线结扎肌腱并连接至张力传感器，以 1 Hz、1 ms 和阈值（15 ± 5V）的电刺激刺激腓肠肌，温育 20 min，采用 BL-420S 生物信号采集系统记录腓肠肌收缩活动，同时在换液和加入胰岛素前后 0 min，30min，60min，90 min 测肌槽中糖浓度，记录不同处理组小鼠离体腓肠肌在生理糖水平和高糖水平时胰岛素处理前后的耗糖量。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R587.1

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本文编号：2641238