莫 巍 錢國(guó)鋒

(臺(tái)州市中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院澤國(guó)院區(qū)內(nèi)科，浙江 臺(tái)州 317500)

2型糖尿病(T2DM)早期常伴有胰島素抵抗(IR)〔1〕，長(zhǎng)期進(jìn)食高脂飲食可誘發(fā)IR〔2〕。此外，Pratchayasakul等〔3〕指出高脂飲食不僅可誘導(dǎo)外周胰島素抵抗，還可損傷中樞胰島素受體功能，由于該受體在中樞分布較廣，因此，高脂飲食在一定程度上對(duì)腦部功能有影響。多項(xiàng)研究指出長(zhǎng)期食用高脂飲食可影響空間認(rèn)知，并造成海馬依賴的學(xué)習(xí)記憶功能受損〔4〕。二甲雙胍(Met)是治療T2DM的首選藥物，可迅速穿越血腦屏障，在腦部發(fā)揮消炎和保護(hù)作用，也可改善IR〔5，6〕。但目前對(duì)其能否改善高脂飲食誘導(dǎo)的IR的空間認(rèn)知、學(xué)習(xí)記憶及腦能量代謝尚不清楚，故本研究對(duì)此進(jìn)行相關(guān)研究。

1 材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及分組 選取180～200 g SPF級(jí)雄性Wistar大鼠60只(購(gòu)于北京維通利華公司)，采用喂養(yǎng)高脂飲食的方法制備IR大鼠模型，將大鼠隨機(jī)分為對(duì)照組、模型組、Met低劑量組和Met高劑量組(n=15)。所有大鼠均采用普通飼料(碳水化合物60%，蛋白質(zhì)22%，脂肪10%，其他8%)適應(yīng)性喂養(yǎng)1 w，然后對(duì)照組繼續(xù)給予普通飼料，其余3組更換為高脂飼料(碳水化合物30%，蛋白質(zhì)12%，脂肪52%，其他6%)，連續(xù)喂養(yǎng)12 w。在IR誘導(dǎo)成功后，僅Met低、高劑量組分別給予100 mg·kg-1·d-1和200 mg·kg-1·d-1Met 連續(xù)灌胃4 w，其余兩組分別給予同等體積的蒸餾水。所有大鼠均于12 h/12 h明暗周期下飼養(yǎng)，濕度60%～70%，可自由獲取飲水、飲食。

1.2血漿指標(biāo)檢測(cè) 采用血糖儀檢測(cè)血糖水平，生物化學(xué)分析儀檢測(cè)血漿總膽固醇水平，采用酶標(biāo)儀及ELISA試劑盒檢測(cè)血漿胰島素水平，同時(shí)采用穩(wěn)態(tài)模型評(píng)估(HOMA)外周胰島素抵抗情況。

1.3Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)〔4〕水迷宮為一圓形水池(直徑130 cm、高50 cm)，共分四個(gè)象限，并在第一象限放置圓形平臺(tái)(直徑9 cm、高29 cm)。采用帶有顯示系統(tǒng)的攝像機(jī)同步記錄游泳軌跡。在迷宮外設(shè)置固定參照物，進(jìn)行為期6 d的實(shí)驗(yàn)：第1天讓大鼠自由游泳適應(yīng)環(huán)境；從第2天起，每天分別從四個(gè)象限的入水點(diǎn)訓(xùn)練，觀察并記錄大鼠從入水至登上水下隱蔽平臺(tái)的時(shí)間(逃避潛伏期)、游泳速度及在站臺(tái)所在象限停留的時(shí)間。

1.4學(xué)習(xí)記憶功能檢測(cè) 采用Y型電迷宮法檢測(cè)學(xué)習(xí)和記憶功能。檢測(cè)前1 w將大鼠放入Y型電迷宮，待其適應(yīng)環(huán)境，在電擊區(qū)給予大鼠足部70 mV的電擊，其會(huì)向3等分輻射式反射箱逃避，由電擊區(qū)逃至無(wú)電區(qū)為正確反應(yīng)。記錄每組的學(xué)習(xí)成績(jī)(連續(xù)10次中有9次正確反應(yīng)所需要的電擊次數(shù))和記憶成績(jī)(連續(xù)10次測(cè)試中的正確反應(yīng)次數(shù))。

1.5腦部能量代謝水平檢測(cè) 檢測(cè)腦部的乳酸含量和Na+-K+-ATPase的活性來(lái)評(píng)價(jià)能量代謝：將腦組織加入4℃的生理鹽水碾磨，制成10%組織勻漿，將勻漿分為兩份，將其中一份的上清液高速離心12 000 r/min×20 min，保留沉淀成分(線粒體)并制成混懸液，超聲波粉碎法破碎，并按照試劑盒說(shuō)明檢測(cè)Na+-K+-ATPase活性，另一部分檢測(cè)乳酸水平。

2 結(jié) 果

2.1Met處理對(duì)IR大鼠外周胰島素敏感性參數(shù)的影響 模型組的血漿總膽固醇、血漿胰島素及HOMA指數(shù)均高于對(duì)照組(P<0.05)，Met處理可改善高脂飲食誘導(dǎo)IR引起的血漿總膽固醇、血漿胰島素及HOMA指數(shù)升高，且高劑量Met的效果強(qiáng)于低劑量，且Met高劑量組的血漿胰島素和HOMA指數(shù)與對(duì)照組的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。四組的體重、內(nèi)臟脂肪及血糖情況的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

表1 四組大鼠外周胰島素敏感性參數(shù)情況

2.2Met處理對(duì)IR大鼠空間認(rèn)知功能的影響 模型組訓(xùn)練3 d后的登臺(tái)潛伏期長(zhǎng)于對(duì)照組(P<0.05)，站臺(tái)所在象限停留時(shí)間短于對(duì)照組(P<0.05)，游泳速度與對(duì)照組無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)；Met處理可改善高脂飲食誘導(dǎo)IR引起的登臺(tái)潛伏期延長(zhǎng)和站臺(tái)所在象限停留時(shí)間降低(P<0.05)，且高劑量Met的效果強(qiáng)于低劑量，但仍與對(duì)照組有差異(P<0.05)。見表2。

表2 四組大鼠Morris水迷宮的登臺(tái)潛伏期

2.3Met處理對(duì)IR大鼠學(xué)習(xí)記憶功能的影響 模型組大鼠的學(xué)習(xí)次數(shù)多于對(duì)照組，記憶次數(shù)少于對(duì)照組(P<0.05)；Met處理可改善高脂飲食誘導(dǎo)IR引起的學(xué)習(xí)次數(shù)增多和記憶次數(shù)減少(P<0.05)，且高劑量Met的效果強(qiáng)于低劑量，但仍與對(duì)照組有差異(P<0.05)。見表3。

表3 四組大鼠的空間認(rèn)知和學(xué)習(xí)記憶功能情況

與對(duì)照組比較：1)P<0.05；與模型組比較：2)P<0.05；與Met低劑量組比較：3)P<0.05

2.4Met處理對(duì)腦能量代謝的影響 見圖1。與對(duì)照組相比，模型組的乳酸升高，Na+-K+-ATPase活性降低，Met處理可改善高脂飲食誘導(dǎo)IR引起的乳酸升高和Na+-K+-ATPase活性降低(P<0.05)，且高劑量Met的效果強(qiáng)于低劑量，但仍與對(duì)照組有差異(P<0.05)。

3 討 論

本研究發(fā)現(xiàn)，高脂誘導(dǎo)IR可導(dǎo)致空間認(rèn)知、學(xué)習(xí)記憶損傷手及腦能量代謝異常，這與IR可阻斷胰島素進(jìn)入腦部，同時(shí)抑制海馬神經(jīng)元再生有關(guān)；也有研究指出高脂飲食可增加中樞部位氧化應(yīng)激，加重腦部損傷〔7〕。以上提示改善胰島素應(yīng)激是緩解空間認(rèn)知、學(xué)習(xí)記憶損傷及腦能量代謝異常的可行手段。

Met是治療2型糖尿病的常用藥物，口服后可迅速穿過(guò)血腦屏障，減少肝臟葡萄糖生成，增加胰島素調(diào)控的葡萄糖利用，恢復(fù)胰島素信號(hào)相關(guān)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，同時(shí)具有改善外周組織胰島素敏感性的效果〔5,6〕。本研究發(fā)現(xiàn)：Met處理可改善IR大鼠升高的血漿總膽固醇、血漿胰島素及HOMA指數(shù)，同時(shí)對(duì)血糖的水平無(wú)影響，這與Katakam等〔7〕的研究一致，提示Met可改善外周IR，這主要與Met的藥理學(xué)作用有關(guān)。

空間認(rèn)知和學(xué)習(xí)記憶損傷主要與海馬神經(jīng)元再生及突觸可塑性受影響有關(guān)〔8〕。本研究發(fā)現(xiàn)：Met處理可改善IR大鼠延長(zhǎng)的登臺(tái)潛伏期，增多的學(xué)習(xí)次數(shù)和降低站臺(tái)所在象限停留時(shí)間及記憶次數(shù)。這主要與Met改善外周IR有關(guān)，提示Met可作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)保護(hù)劑。研究指出，Met可激活A(yù)MP活化的蛋白激酶(AMPK)，AMPK在細(xì)胞脂質(zhì)和糖代謝過(guò)程中起重要調(diào)節(jié)作用〔9〕。Potter等〔10〕的研究指出AMPK可調(diào)控長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)，影響學(xué)習(xí)記憶功功能。推測(cè)Met可能通過(guò)激活A(yù)MPK發(fā)揮改善IR大鼠學(xué)習(xí)及記憶缺陷的作用。

腦部能量系統(tǒng)對(duì)于維持腦部正常功能有重要意義。IR阻止胰島素進(jìn)入腦部，引起腦部能量代謝異常的作用，如本研究中模型組大鼠的乳酸積累和Na+-K+-ATPase活性下降。腦部能量代謝異?？捎绊懚喾N生理功能，如細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載、興奮性氨基酸釋放等〔11〕。本研究發(fā)現(xiàn)：Met可改善IR大鼠的乳酸積累和Na+-K+-ATPase活性下降，表明Met具有改善腦部能量代謝異常的作用，可能與其改善IR，促進(jìn)胰島素進(jìn)入腦部，調(diào)控能量代謝有關(guān)。進(jìn)一步表明了Met對(duì)神經(jīng)的保護(hù)作用。

綜上所述，高脂飲食導(dǎo)致IR可影響空間認(rèn)知、學(xué)習(xí)記憶功能及腦能量代謝，Met可改善以上功能，對(duì)IR具有保護(hù)作用。

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