外源胰岛素对限饲小鼠部分糖代谢指标的影响

宁康健， 蒋 涛， 李 磊， 吕锦芳

(安徽科技学院 动物科学学院，安徽 凤阳 233100)

胰岛素作为目前唯一已知的可起到降血糖作用的激素，正广泛应用于各类糖尿病的治疗。胰岛素由胰腺中β-胰岛细胞分泌，它是胰高血糖素，肾上腺素等升血糖激素的拮抗激素，通过促进糖原合成，抑制糖异生，促进脂肪和蛋白质的合成并抑制它们的降解从而达到降低血糖的作用。

1922年以来，胰岛素应用于治疗糖尿病至今，对于胰岛素的种类、使用方法、作用机制及作用已被广泛研究并被发现[1-3]。在前人的研究中详细说明了胰岛素分泌的调节及其作用机制[4-5]。胰岛素参与机体多种代谢途径，乃至对多种疾病都有所影响[6]。目前，在胰岛素的抵抗现象[7-8]，高血糖动物模型的试验等方面报道很多[9]，而针对于正常动物的研究相对较少，此次试验采用正常小鼠作为试验对象，观察外源性胰岛素对限饲小鼠血糖水平，肝糖原、肌糖原含量的影响，为进一步研究外源性胰岛素对小鼠体内糖代谢影响提供试验依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物

昆明种小鼠，体重27～30 g，由安徽科技学院实验动物中心提供。小鼠室温饲养，自由采食、饮水，适应性饲喂7 d，测定各组平均采食量。小鼠日粮营养水平：粗蛋白≥18%、粗脂肪≥4%、粗纤维≤5%、粗灰分≤8%、钙1.0%～1.8%、磷0.6%～1.2%(由南京市江宁区青龙山动物繁殖场提供)。

1.2 药品与试剂

肌糖原及肝糖原测定试剂盒(南京建成生物工程研究所，批号:20170928)；葡萄糖试剂盒(上海科欣生物技术研究所，批号:20171015)；胰岛素注射液(江苏万邦生化医药股份有限公司)；无菌水等。

1.3 主要仪器

722N分光光度计(上海精密科学仪器有限公司)；HH-S恒温水浴锅(江苏国胜实验仪器厂)；JY6001型电子天平(上海民桥精密科学仪器有限公司)；TDL80-IB 离心机(上海安亭科技仪器厂)；移液器等。

1.4 试验方法

取昆明种小鼠40 只，雌雄各半，随机均分4 组，Ⅰ～Ⅳ组分别为对照组(皮下注射等量无菌水，自由采食)，不限饲组(皮下注射胰岛素1 U，自由采食)；低限饲组(皮下注射胰岛素1 U，供给正常采食量的80%日粮)，中限饲组(皮下注射胰岛素1 U，供给正常采食量的60%日粮)，每天给药一次，试验期14 d，试验结束时禁食12 h，不禁水，摘眼球采血，离心，制备血清，处死小鼠，肝左叶腹面中部、胸部前锯肌、左腿部股二头肌分别采样，生理盐水漂洗，滤纸吸干，称重。

1.5 观察指标

测定小鼠血糖，肝糖原，前锯肌糖原，股二头肌糖原的含量。测定方法按血糖及糖原测定试剂盒说明书进行操作。

1.6 数据处理

2 结果与分析

2.1 胰岛素对小鼠血糖水平及肝糖原含量的影响

血糖水平：与对照组比较，不限饲组小鼠血糖水平无差异。与不限饲组比较，低限饲组小鼠血糖水平降低(P<0.05) 中限饲组小鼠血糖水平显著降低(P<0.01)，低、中限饲组之间没有差异(P>0.05)，可见补充外源性胰岛素的条件下，小鼠限饲程度越高，血糖水平越低。

肝糖原含量：与对照组比较，不限饲组小鼠的肝糖原含量升高(P<0.05)，低、中限饲组的肝糖原含量差异不显著(P>0.05)。与不限饲组比较，低、中限饲组肝糖原含量极显著降低(P<0.01)，低、中限饲组之间无差异(P>0.05)。可见，在补充外源胰岛素的条件下，小鼠饲料供给越多，肝糖原含量越高。

表1 小鼠血糖及肝糖原含量的比较

注:同列不同大、小写字母分别表示在0.01和0.05水平上差异显著。下同。

2.2 胰岛素对胸部前锯肌及股二头肌糖糖原含量的影响

前锯肌糖原含量：与对照组的比较，不限饲组糖原含量无明显变化(P>0.05)，低、中限饲组糖原含量升高(P<0.01)；与不限饲组比较，低、中限饲组糖原含量升高(P<0.01)；中剂量糖原含量高于低剂量组(P<0.05)。可见，在补充外源胰岛素的条件下，小鼠限饲程度越高，前锯肌糖原含量越高。

股二头肌糖原含量：与对照组比较，不限饲组糖原含量升高(P<0.05)，低、中限饲组糖原含量升高(P<0.01)；与不限饲组比较，中限饲组升高(P<0.05)。可见，在补充外源胰岛素的条件下，小鼠限饲程度越高，股二头肌的糖原含量越高。

表2 小鼠前锯肌和股二头肌糖原含量的比较

3 结论与讨论

糖是人体内提供能量来源的主要物质，在人体内的形式主要是血液中的葡萄糖和储存在肌肉、肝脏中的糖原。血液中的葡萄糖直接循环至机体组织，供给能量以满足组织对能量的需要。当饮食后，血糖水平会上升，机体会通过血液循环将血糖转移到肝脏或肌肉中，用来合成肝糖原或肌糖原作为储存。饥饿时，血糖水平降低，肝糖原又转化为血糖进入血液中维持血糖水平。

小鼠在补充1 U/d的胰岛素时，测得不限饲组的血糖水平较对照组要高，但差异不显著，在肝糖原含量上，不限饲组极显著高于对照组，说明在饲料供给充足时，注射一定量的外源胰岛素可显著提高肝糖原含量，而对血糖水平不产生显著作用；在前锯肌的肌糖原含量上，对照组与不限饲组差异不明显，而在股二头肌的肌糖原含量上，不限饲组显著高于对照组，可见外源胰岛素可一定程度上提高肌糖原含量，但提高程度不同。

随着饲料供给水平的降低，小鼠血糖和肝糖原逐步降低，不限饲组小鼠的肝糖原水平也极显著高于限饲的两组，可见限饲并配合外源胰岛素可有效控制小鼠的血糖和肝糖原。低、中限饲组前锯肌、股二头肌的肌糖原含量显著高于不限饲组，说明在限饲条件下，限饲程度越高，胰岛素对骨骼肌葡萄糖摄取的提升越明显，肌糖原含量越高。

结合上述胰岛素的作用及作用机理和试验结果做出以下推测：机体作为一个多激素体系的系统，其激素间有拮抗效果。当有外源胰岛素注入时，机体自身产生的胰岛素含量减少，甚至不分泌。胰岛素有降低血糖升高肝糖原的作用，当机体的血糖值过低时，机体会促进胰高血糖素，肾上腺素等具有升血糖作用的激素加大分泌。此类升血糖激素的分泌会通过第二信使途径促进肝糖原和脂肪的分解，从而升高血糖，维持机体的血糖水平在一个相对正常的范围内。不限饲组小鼠在试验周期内注射胰岛素使其积累了大量的肝糖原，在最后一次注射胰岛素及禁食的12 h内会将大量的肝糖原和脂肪转化为血糖，从而表现出较高的血糖水平，在试验数据上表现为有较对照组有更高的血糖水平和肝糖原含量。

骨骼肌由于缺少葡萄糖-6-磷酸酶，胞内的葡萄糖-6-磷酸不能被水解成游离的葡萄糖和磷酸，即不能转化为血糖。伴随胰岛素的注射，使骨骼肌细胞摄取大量葡萄糖，表现为注射胰岛素的三组小鼠的前锯肌和股二头肌糖原含量较对照组有显著提升。且限饲程度越高的小鼠，其肌糖原含量越高。补充1 U/d的胰岛素，对小鼠的血糖水平没有影响，但能显著提高其肝糖原的含量。外源胰岛素结合限饲可有效降低小鼠的血糖和肝糖原，但能显著提高小鼠的肌糖原含量，且限饲60%比限饲80%明显。