GLP—1类似物对2型糖尿病SD大鼠糖、脂代谢和血管超微结构的影响

隋春华+翟华玲+郭郁郁

[摘要] 目的 研究GLP-1类似物对2型糖尿病SD大鼠糖、脂代谢和血管超微结构的影响。 方法 采用随机数字表法将28只SD大鼠随机分成四组：正常对照组（C组，n=6），正常对照+Exenatide干预组（C+E组，N=6），2型糖尿病组（D组，n=8），2型糖尿病+Exenatide干预组（D+E组，n=8）。观察四组大鼠体重、胰岛素敏感指数、血糖、胰岛素、血脂、胰岛素抵抗指数，并电子显微镜观察血管超微结构的改变。 结果 Exenatide治疗前后各组大鼠体重、空腹血糖、空腹胰岛素、血脂谱、胰岛素抵抗指数、胰岛素敏感指数差异均有统计学意义（P < 0.05）。电子显微镜显示，D组大鼠血管内皮细胞欠完整，内皮下见胶原纤维增生，线粒体肿胀；D+E组大鼠血管内皮细胞较完整，个别线粒体肿胀。 结论 GLP-1类似物能改善糖尿病大鼠血管超微结构，从而改善其功能。

[关键词] GLP-1类似物；糖尿病；血管超微结构

[中图分类号] R587.1 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2017）03（a）-0004-04

Effects of GLP-1 analogues on glucose， lipid metabolism and vessel ultra-structure in type 2 diabetic SD rats

SUI Chunhua ZHAI Hualing GUO Yuyu

Department of Endocrinology， the Ninth People's Hospital， Shanghai Jiaotong University Medical School， Shanghai 200011， China

[Abstract] Objective To study the effects of GLP-1 analogues on glucose， lipid metabolism and vessel ultra-structure in type 2 diabetic SD rats. Methods Twenty-eight SD rats were randomly divided into four groups by the method of random number table： normal rats （group C， n=6）， normal rats treated with Exenatide （group C+E， n=6）， diabetic rats （group D， n=8）， diabetic rats treated with Exenatide （group D+E， n=8）. The body weight， fasting glucose， fasting insulin， insulin resistance index， insulin sensitivity index， lipid profile of the four groups were observed， while the ultrastructural changes of the vessel before and after treatment by GLP-1 analogues of the four groups using electron microscopy were observed. Results Bodyweight， fasting glucose， fasting insulin， insulin resistance index， insulin sensitivity index， lipid profiles of rats in each group were significantly improved and had statistically significant differents （P < 0.05） by treatment with GLP-1 analogues. Electron microscopy showed that， in group D， vascular endothelial cells were not intact， and the proliferation of collagen fibers was seen， mitochondria swelled. In group D+E， vascular endothelial cells were still intact， individual mitochondrial swelled. Conclusion GLP-1 analogues can improve vessel ultrastructure in diabetic rats， thereby improving its functionality.

[Key words] GLP-1 analogue； Diabetes； Vessel ultrastructure

胰高糖素樣肽-1（GLP-1）属于一种有肠促胰岛素作用的胃肠激素，由结肠和小肠远端的L细胞分泌[1]。GLP-1除了刺激胰腺β细胞分泌胰岛素、减少胰高糖素释放[2-3]，同时有延迟胃肠排空、抑制摄食中枢的功能，以此明显改善以餐后血糖为主的糖代谢[4]。小鼠实验中敲除GLP-1受体引起小鼠空腹血糖、餐后血糖升高[5]。在早期糖尿病患者中，发现GLP-1刺激胰腺β细胞分泌胰岛素的作用存在功能缺陷[6]，随着疾病发展，可以完全丧失[7]。糖尿病患者的胰腺β细胞对胰高糖素样肽-1的敏感性也同时降低的[8]。本实验借助电子显微镜观察正常大鼠、糖尿病大鼠、GLP-1类似物治疗后大鼠的血管超微结构改变，提示了GLP-1类似物对血管内皮具有改善功能。本研究所用的GLP-1类似物为Exenatide。

1 材料与方法

1.1 实验动物

取28只6周龄、体重（123.5±8.5）g雄性SPF级SD大鼠，动物生产许可证号：SCXK（沪）2008-0016，动物使用许可证号：SYXK（沪）2007-0007。随机分成四组：正常对照组（C组，n=6），正常对照+Exenatide（礼来公司）干预组（C+E组，n=6），2型糖尿病组（D组，n=8），2型糖尿病+Exenatide干预组（D+E组，n=8）。D组与D+E组给予30 mg/kg 1%链脲佐菌素（STZ）注射液空腹腹腔注射。C组与C+E组给予pH 4.5 0.1 mol/L等体积柠檬酸缓冲液一次性腹腔注射。注射药物72 h后各组大鼠由尾静脉随机采血测血糖，以连续3次及以上查得血糖≥16.7 mmol/L作为糖尿病大鼠建模成功。D组和D+E组16只大鼠全部成模。糖尿病模型建模成功后的第3天起，D+E组、C+E组给予Exenatide每天皮下注射5 μg。D组、C组给予等量生理盐水为对照液皮下注射，注射8周。建模后8周之内C组、C+E组、D+E组均无死亡，D组死亡1只。实验最终纳入各组别大鼠情况：C组6只，C+E组6只，D组7只，D+E组8只。

1.2 方法

采用加拿大BIOCHEM公司MK-3型酶标仪测定血浆胰岛素。使用胰岛素敏感指数（ISI）、稳态模型（HOMA）判断每组大鼠胰岛素敏感情况。低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）、总胆固醇（TC）、三酰甘油（TG）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）检测采用德国SIEMENS公司Dimension Rel MAX型自动生化分析仪。采用荷兰PHILIPS公司CM-120型电子显微镜观察血管超微结构改变。

1.3 统计学方法

采用SPSS 17.0统计学软件进行数据分析，计量资料数据用均数±标准差（x±s）表示，多组间比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用LSD-t检验，以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各组大鼠体重监测结果比较

实验开始（0周）时，四组大鼠体重差异无统计学意义（P > 0.05）。喂养10周后，四组大鼠体重比较，差异有高度统计学意义（P < 0.01）；其中，D组及D+E组大鼠体重均较C组及C+E组明显增加（P < 0.01）；18周时，C+E组大鼠体重较C组明显降低（P < 0.01），D+E组大鼠体重较D组明显降低（P < 0.05）。见表1。

2.2 各组大鼠血糖监测结果比较

实验开始（0周）时，四组大鼠基础空腹血糖值差异无统计学意义（P > 0.05）； 10周后，D组与D+E组大鼠空腹血糖值均较C组和C+E组大鼠高，但四组大鼠血糖值差异无统计学意义（P > 0.05）。诱导模型组大鼠成糖尿病后8周，D组大鼠空腹血糖值持续升高，显著高于其他三组大鼠（P < 0.01）；D+E组大鼠经过Exenatide皮下注射干预8周后，血糖值显著低于未经干预的D组大鼠（P < 0.01），但仍高于C组及C+E组（P < 0.01）。经过Exenatide皮下注射干预8周后的C+E组大鼠空腹血糖值也低于C组，差异有统计学意义（P < 0.05）。见表2。

2.3 各组大鼠ISI、空腹胰岛素（FINS）、胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）比较

诱导糖尿病模型大鼠成模8周后，D组大鼠FINS水平显著高于C组、C+E组及D+E 组，差异均有统计学意义（P < 0.05或P < 0.01）。而予Exenatide皮下注射干预8周的D+E组大鼠，其FINS水平与C组、C+E组大鼠相比，虽有所升高但差异无统计学意义（P > 0.05）。见图1。

实验结果显示，D组大鼠HOMA-IR水平显著高于C组、C+E组及D+E组（P < 0.01）；D+E组大鼠HOMA-IR水平虽然显著低于D组大鼠（P < 0.01），但仍明显高于C组和C+E组大鼠（P < 0.01）；而C+E组大鼠HOMA-IR水平较C组大鼠略低，差异无统计学意义（P > 0.05）。见图1。

与上述各组大鼠HOMA-IR改变相应，ISI也出现相应变化。D组大鼠的ISI水平显著低于C组、C+E组及D+E组大鼠（P < 0.01）；D+E组大鼠ISI水平虽然显著高于D组（P < 0.01），但仍显著低于C组与C+E组（P < 0.01）；C+E组大鼠ISI虽然略高于C组大鼠，差异无统计学意义（P > 0.05）。见图1。

2.4 各组大鼠血脂水平比较

实验结束时，D组大鼠的血浆TC显著高于C组、C+E组及D+E组，差异均有统计学意义（P < 0.05或P < 0.01）；D组大鼠的血浆TG显著高于C组、C+E组以及D+E组（P < 0.01）；四组大鼠的血浆HDL-C水平差异无统计学意义（P > 0.05）；D组大鼠血浆LDL-C水平显著高于C组、C+E组以及D+E组（P < 0.01）。D+E组大鼠血浆TC、TG及LDL-C水平虽然显著低于D组大鼠（P < 0.05或P < 0.01），但仍显著高于C组和C+E组大鼠（P < 0.01）。C组与C+E组大鼠血脂谱各项参数比较差异无统计学意义（P > 0.05）。见图2。

2.5 各组大鼠主动脉超微结构情况

C组大鼠主动脉内皮结构完整，为单层扁平上皮细胞，细胞核、胞浆、线粒体形态正常；内皮细胞下较松散地黏附着弹性纤维、胶原纤维，较多细胞连接整齐、清晰地排列于内皮细胞间；平滑肌细胞规则层叠，细胞质内见线粒体、粗面内质网。C+E组大鼠主动脉内皮细胞形态与C组相似，内皮结构非常完整，细胞核、线粒体形态正常；内皮细胞间见细胞连接，内皮细胞下未見胶原纤维；平滑肌层内平滑肌细胞排列整齐，细胞质内见形态正常的线粒体。D组大鼠主动脉管壁结构紊乱；内皮细胞欠完整，部分水肿、断裂；细胞内线粒体肿胀、空泡变性；内皮下弹力膜不明显，胶原纤维增生，见少量巨噬炎性细胞及水肿区。D+E组大鼠主动脉管壁结构较清晰；内皮细胞扁平、完整，核椭圆形；个别线粒体肿胀；平滑肌层排列较整齐，细胞质内见少量线粒体。见图3。

3 討论

目前研究表明，GLP-1类似物发挥减重作用是借助这几个方面来明显抑制食欲的：①目前已发现GLP-1受体存在于胃、胰腺等消化器官，同样有意义的是，在室旁核、弓状核等位点呈高密度分布[9]。这些部位恰是食欲调控的重要区域，能显著提高饱腹感[10]。②发生于中枢神经系统孤束核的抑制性反馈，减慢胃肠蠕动，延迟胃肠排空时间[11-12]。③阻止促食欲激素合成和分泌。

促胰岛素合成和分泌方面，有研究表明，GLP-1治疗24 h，胰岛细胞内胰岛素含量增加至基础的1.5倍[13]，与胰岛素基因的转录和胰岛素mRNA稳定性增加有关，这与GLP-1激活重要的核转录因子——胰腺十二指肠同源盒-I（PDX-1）是密不可分的[14]。

对胰岛β细胞体凋亡、再生方面的影响，体外细胞实验证实，GLP-1能减少胰岛细胞凋亡基因caspase-3的表达，维持人类离体胰岛的三维形态[15-16]。还有研究表明，GLP-1使胰岛细胞缺乏的动物模型产生治疗作用，在胰腺腺管区发现一些细胞可能产生胰岛素[17]。近年证实，GLP-1还可以通过激活蛋白激酶B（PKB），促进β细胞增殖分化，抑制糖毒性诱导的β细胞凋亡[18]。

本实验结果揭示，Exenatide能明显改善2型糖尿病的糖代谢、脂代谢及体重，有显著提高胰岛素敏感性作用。内皮功能紊乱与胰岛素抵抗密切相关，可能是导致2型糖尿病患者出现心血管并发症的主要原因。有研究证实，GLP-1类似物具备调节LDL-C、TC、TG、HLD-C作用[19]。Nystrom等[20]在糖尿病患者和健康人群中进行了GLP-1受体激动剂对内皮功能作用的比较，前者血管内皮功能明显好转，而后者未看到类似情况。

本研究中，透射电镜显示，糖尿病大鼠血管壁结构紊乱，内皮细胞欠完整，部分水肿、断裂，细胞内线粒体肿胀、空泡变性，内皮下弹力膜不明显，胶原纤维增生，见少量巨噬炎性细胞及水肿区；经过Exenatide干预8周的糖尿病大鼠主动脉管壁结构较清晰，内皮细胞扁平、完整，核椭圆形，个别线粒体肿胀，平滑肌层排列较整齐，细胞质内见少量线粒体。本研究所示血管内皮超微结构的改变，揭示GLP-1类似物显著减少糖尿病大鼠血管内皮细胞受损，起到保护血管的作用。

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