老龄2型糖尿病大鼠胰腺微循环改变及其临床意义

张 洁 周慧敏 李鸿燕 郭玉卿 董闪闪 康 岩

(河北医科大学第一医院内分泌科， 河北 石家庄 050031)

2型糖尿病(T2DM)的发生主要是胰岛素抵抗及分泌胰岛素的胰岛β细胞功能缺陷，引起胰岛素分泌不足，导致血糖升高。而胰岛β细胞的复制、再生、增殖、凋亡与胰腺微环境的变化密切相关，因此，胰腺微循环是糖尿病发生、发展的重要病理生理基础。对老龄T2DM的胰腺微循环研究较少，本实验通过观察老龄T2DM大鼠胰腺体尾部血液灌注量的变化，探讨老龄T2DM微循环改变的临床意义。

1 材料与方法

1.1实验动物、主要试剂与仪器 健康18月龄的清洁级近交系Wistar老龄大鼠120只，体重250 g左右，雌雄各半，由河北医科大学动物试验中心提供。链脲佐菌素(STZ，Sigma公司，由北京拜尔迪生物科技有限公司提供)；胰岛素放免分析药盒(北京北方生物技术研究所提供)；LISCA激光多普勒微循环血流图像仪(LDPI，瑞士产)；快速血糖检测仪(强生，美国)；全自动生化分析仪(美国Beckman公司)。

1.2方法

1.2.1实验分组 健康18月龄的清洁级近交系Wistar大鼠120只，适应性喂养1 w后，随机分为对照组50只，T2DM组70只，均为雌雄各半。

1.2.2老龄DM组大鼠模型制备 对照组大鼠喂养基础饲料，DM组大鼠喂养高糖高脂饲料。4 w后，禁食12 h，T2DM组大鼠腹腔注射30 mg/kg STZ以pH4.4的0.1 mmol/L柠檬酸钠缓冲液配制成1%浓度，对照组大鼠腹腔注射同等量的柠檬酸钠缓冲液，72 h后于大鼠尾静脉采血测定血糖，以随机血糖>16.7 mmol/L确定为造模成功。从成模的大鼠中选取血糖较高的50只纳入正式试验。对照组大鼠一直喂养普通饲料，造模成功组继续喂养高糖高脂饲料。每2周测血糖，以确定大鼠为持续高血糖状态。

1.3指标检测

1.3.1大鼠胰腺胰腺体尾部血流检测方法 于试验第0、4、8、12、16周末禁食10～12 h，分别从两组中随机取出老鼠10只，应用LISCA检测胰体尾血液灌注量。1%水合氯醛腹腔注射麻醉，打开激光多普勒微循环血流图像仪和组织灌注图像软件，待仪器稳定后，将麻醉成功的大鼠仰卧固定于鼠台上，然后暴露大鼠胰腺体尾部，胰腺周围用生理盐水纱布包裹，并且胰腺表面不断滴上0.9%的生理盐水，给予保温保湿，使其尽量接近生理环境。实验室温度控制在24℃～26℃,湿度控制在35%～40%。定位固定激光探头与胰腺的位置，探头距胰腺表面10 cm，保证激光垂直照射胰腺，同时控制实验室的光线强度。由计算机控制激光探头自动扫描胰腺微循环血流灌注量。处死动物留取新鲜胰腺标本：大鼠仰卧固定于鼠台上，暂将暴露胰腺送回腹腔，暴露下腔静脉，结扎下腔静脉近心端，并置另一条结扎线于远心端备用，2号或5号一次性注射器下腔静脉取血，置于普通管中，然后结扎远心端。血标本3 000 r/min离心5 min，取上清液，置于-20℃冰箱保存。

1.3.2血糖测定 采用快速血糖仪，尾静脉取血，每个血样测3次，取平均值，专人操作。

1.3.3空腹胰岛素测定 采用放射免疫法，专人操作。

1.3.4甘油三酯(TG)测定 采用化学发光法，专人操作。

2 结 果

2.1各组个时间点血糖变化 成模后对照组大鼠随年龄增长，血糖值稳定，均在正常范围，各时间段之间无明显差别(P>0.05)；T2DM组大鼠血糖显著高于对照组(P<0.05)，T2DM组大鼠随着病程的进展,血糖值逐渐升高(P<0.05)，见表1。

2.2各组各时段空腹胰岛素水平变化 对照组大鼠各时段血胰岛素水平无明显差别(P>0.05)；T2DM组大鼠血胰岛素水平显著低于同时相对照组(P<0.05)，随T2DM病程延长，胰岛素水平逐渐降低(P<0.05)，见表2。

2.3各组各时段TG变化 对照组大鼠各时段TG无明显变化(P>0.05)；T2DM组大鼠TG高于同时相对照组(P<0.05)，随病程延长，TG逐渐升高(P<0.05)，见表3。

2.4各组各时段胰体尾血液灌注变化 对照组大鼠各时段胰体尾血液灌注量无明显变化(P>0.05)；T2DM组大鼠0 w、4 w、8 w、12 w、16 w胰体尾血液灌注量低于同时相对照组(P<0.05)；且随病程延长，胰体尾血液灌注量呈逐渐减少趋势(P<0.05)，见表2，图1。

2.5DM组大鼠胰腺体尾部血液灌注量与血糖、血脂呈负相关(r=-0.725,r=-0.893)(P<0.05)。

表1 各组大鼠血糖变化±s,n=10)

表2 各组大鼠TG、血液灌流量变化±s，n=10)

图1 各组大鼠胰体尾部血液灌注量变化

3 讨 论

胰腺微循环参与组织、细胞间的信息传递、物质交换及能量代谢，是胰岛β细胞赖以生存的基础环境。胰岛β细胞合成和分泌的胰岛素，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，发挥生物学作用，胰岛微循环障碍势必导致胰岛分泌细胞结构与功能的异常，诱发及加重T2DM的发生、发展。

既往研究表明〔1〕，动物模型出现T2DM时，胰腺的微循环已有了变化。使用微循环显微镜对STZ所致T2DM模型大鼠进行活体胰腺微循环观察发现：胰岛毛细血管排列失去丝球状构型，毛细血管数减少，走行紊乱，微血管管径变细，凹凸不平，并有不同程度的出血。Enghofer等〔1〕应用体内荧光显微技术观察注射STZ后大鼠胰岛微循环状况，发现注射STZ 1 h后MCP增加，3 h后胰岛血流速度显著降低，提示STZ造成严重的胰岛微循环紊乱。

本实验发现对照组大鼠不同病程胰腺体尾部血流量无明显变化。T2DM组大鼠成膜后0、4、8、12、16 w，胰体尾部血液灌注量显著低于对照组。与既往的报道一致。

随着T2DM病程的进展，老龄DM大鼠胰体尾血液灌注量呈逐渐减少趋势。其原因为：①胰腺微环境中的糖、脂代谢紊乱等循环障碍导致、加重β细胞功能损伤和凋亡；老龄T2DM大鼠成模后血糖处于逐渐升高状态〔2〕，血糖是引发T2DM微循环障碍并促使其发展的重要原因之一，血糖升高后使毛细血管开放减少，导致组织器官的血流灌注不足，造成器官功能障碍〔3，4〕。脂代谢紊乱，TG升高，促使血管硬化，血管弹性下降，使胰腺微血管内膜粗糙增厚及退行性改变，造成血小板聚集；同时高血脂可改变红细胞膜构成，引起红细胞变形、携氧能力下降，最终导致胰腺微区血流灌注减少，引发微循环障碍。本实验观察到血糖及血脂随着病程延长，呈逐渐升高趋势，胰腺体尾部血液灌注量与血糖、血脂呈负相关，所以，胰腺体尾部血流量呈逐渐减少态势。②老龄T2DM大鼠处于高血糖水平〔5〕，高血糖可造成内皮细胞和血管平滑肌细胞功能受损，干扰内皮细胞产生血管活性物质如一氧化氮(NO)等代谢，最后导致内皮细胞依赖性血管舒张功能受损和区域的微循环障碍。血糖越高，对内皮细胞NO的代谢影响越大，使NO合成减少，血管处于收缩状态，胰腺血流减少。另一方面〔6〕，胰岛素通过活化内皮一氧化氮合酶(NOS)，NO合成增多，使胰岛微血管舒张，导致胰岛血液灌注增强。老龄糖尿病大鼠β细胞受损严重，成模时胰岛素即分泌减少，对内皮NO的合成产生抑制作用，使胰岛微血管处于收缩状态，胰岛血流灌注减少，且随病程延长，胰岛素分泌逐渐减少，胰腺体尾部血液灌注亦逐渐减少。

微循环障碍不仅在T2DM发病前的胰岛素抵抗期就已存在，而且贯穿于T2DM发生、发展的全过程。近年来，60岁以上老年人DM的发病率已高达20%，老龄T2DM与微循环的关系研究也日益受到关注。胰腺微循环是周身器官微循环的一部分，本实验显示，老龄T2DM大鼠由于生理功能衰退，更早出现胰腺β细胞功能衰竭，胰腺血流灌注减少。T2DM大鼠微血管中的血流灌注减少，即使组织器官的氧供明显下降，又可导致白细胞激活，血流淤滞，最终形成微血栓。所以，研究老龄T2DM大鼠的胰腺微循环改变，对探讨老龄糖尿病的发病机制及指导治疗具有重要的意义。

4 参考文献

1Enghofer M，Usadl KH，Beck O，etal.Superoxide dismutase reduces islet microvascular injury induced by streptozotocin in the rat〔J〕.Am J Physiol，1995；273(2Pt 1):E376.

2钱睿哲，徐 晨，金惠铭，等.2型糖尿病大鼠肠系膜微循环改变及其临床意义〔J〕.复旦学报，2006；33(6)：776-80.

3尤和谊，蔡 端，韩 宇，等.高脂血症对大鼠胰腺血流动力学的影响〔J〕.肝胆外科杂志，2005；17(4):280-91.

4郭行端，叶志东，余建年，等.血液流变学改变对胰岛素抵抗及胰岛β细胞功能的影响〔J〕.中国实用内科杂志，2004；24(11)：689-911.

5Woodman RJ,Playford DA,Watts GF.Basal production of nitric oxide(NO) and non-NO vasodilators in the forearm microcirculation in Type 2 diabetes：associations with blood pressure and HDL cholesterol〔J〕.Diabetes Res Clin Prac,2006；71(1):59.

6Naruse K,Rask-Madsen C,Takahara N,etal.Activation of vascular protein kinase C -beta inhibits Akt-dependent endotheiial nitric oxide synthase function in obesity-associated insulin resistance〔J〕.Diabetes,2006；55(3)：691-8.