黃叢富，郝雪琴，鄧雯

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孕期脂多糖刺激對(duì)子代大鼠胰島素抵抗的影響

黃叢富，郝雪琴，鄧雯△

摘要：目的探討孕期脂多糖（LPS）對(duì)子代成年大鼠胰島素抵抗的影響。方法SD孕鼠20只隨機(jī)分為2組，每組10只。LPS組孕期第8、10、12天腹腔注射LPS 0.40 mg/kg，對(duì)照組腹腔注射無菌生理鹽水0.5 mL。子鼠3月齡時(shí)測(cè)血糖、血胰島素的濃度和瘦素（Leptin）水平，計(jì)算穩(wěn)態(tài)胰島素抵抗指數(shù)（HOMA-IR）和胰島素敏感指數(shù)（QUICKI）。結(jié)果與對(duì)照組相比，3月齡LPS組子鼠血糖（mmol/L：7.72±0.42 vs 7.02±0.42）、血胰島素（mIU/L：8.78± 4.10 vs 1.51±0.27）、血Leptin水平（μg/L：3.88±1.40 vs 1.00±0.33）、HOMA-IR值（3.01±1.41 vs 0.47±0.09）明顯高于對(duì)照組；LPS組QUICKI值明顯低于對(duì)照組（0.57±0.07 vs 0.99±0.08）。結(jié)論孕期LPS刺激會(huì)引起子代大鼠胰島素抵抗。

關(guān)鍵詞：受孕期；炎癥；脂多糖類；大鼠, Sprague-Dawley；子代大鼠；胰島素抵抗

△通訊作者E-mail:wen.dkj@163.com

糖尿病是一種最常見的內(nèi)分泌代謝疾病，胰島素抵抗和β細(xì)胞分泌缺陷是2型糖尿病發(fā)病機(jī)制的兩個(gè)主要環(huán)節(jié)[1-2]?，F(xiàn)有研究表明，胰島素抵抗與全身炎癥反應(yīng)有關(guān)[3-4]。炎癥因子可以通過影響胰島素受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)而導(dǎo)致胰島素抵抗[5]。胰島素抵抗存在于創(chuàng)傷應(yīng)激、感染、腫瘤、妊娠等多種病理生理狀況[6]，孕期暴露于低蛋白飲食或者藥物（如糖皮質(zhì)激素）可引起子代大鼠胰島素水平異常。很多研究表明脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）可以引起胰島損害[7]。但孕期炎癥刺激是否會(huì)導(dǎo)致胰島素抵抗目前尚少見報(bào)道。本研究通過在孕期應(yīng)用LPS刺激，復(fù)制炎癥刺激大鼠動(dòng)物模型，研究孕期炎癥對(duì)子代大鼠胰島素抵抗的影響。

1　材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分組及模型制備SPF級(jí)SD大鼠購自華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院動(dòng)物培養(yǎng)中心，合格證號(hào)：SCXK（鄂）2010-0007。在室溫（24±1）℃環(huán)境下，使10只雄鼠與40只雌鼠分批合籠交配，第2天7：00與19：00檢查雌鼠陰道，如有陰道栓或陰道涂片精子呈陽性者定為妊娠第0天。從所有孕鼠中隨機(jī)抽取20只分為2組，每組10只。在孕第8、10、12天上午8：00—9：00，對(duì)照組每只腹腔注射無菌生理鹽水0.5 mL；LPS組每只腹腔注射LPS 0.40 mg/kg；注射后輕揉腹部以促進(jìn)藥物吸收。子鼠出生后，母乳喂養(yǎng)1個(gè)月后飼喂實(shí)驗(yàn)大鼠標(biāo)準(zhǔn)飼料。3月齡時(shí)，對(duì)照組與LPS組子代大鼠分別稱體質(zhì)量，然后從心臟取血測(cè)定血糖、血胰島素和瘦素（Leptin）。

1.2觀察指標(biāo)與方法

1.2.1血糖、胰島素、瘦素（Leptin）水平的測(cè)定分組喂養(yǎng)90 d后禁食12 h，腹腔注射戊巴比妥（40 mg/kg）麻醉子鼠，腹主動(dòng)脈采血，室溫放置30 min后3 000 r/min離心分離血清。在解放軍第150醫(yī)院測(cè)定其空腹血糖（FPG）、胰島素（FINS）及Leptin水平。

1.2.2胰島素抵抗指數(shù)（HOMA-IR）及胰島素敏感指數(shù)（QUICKI）的計(jì)算HOMA-IR計(jì)算公式：HOMA-IR=FPG× FINS/22.5。QUICKI的計(jì)算公式：QUICKI= 1（/lg FINS+lg FPG）。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，采用t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2　結(jié)果

2.1體質(zhì)量和FPG 3月齡子鼠LPS組的雌雄平均體質(zhì)量（395.00±78.81）g與對(duì)照組（404.64± 117.10）g比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=0.512，P＞0.05）。3月齡雄鼠體質(zhì)量LPS組為（470.00±14.14）g，比對(duì)照組雄鼠（510.71±49.78）g降低了8%（t= 2.081，P＞0.05），雌鼠體質(zhì)量均值為（320.00±11.55）g，較對(duì)照組雌鼠（298.57±31.32）g增高了7%（t= 1.698，P＞0.05），差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。LPS組FPG水平為（7.72±0.41）mmol/L，較對(duì)照組的（7.02±0.42）mmol/L升高（t=3.321，P＜0.01）。

2.22組間FINS、Leptin、HOMA-IR和QUICKI的比較LPS組子鼠的FINS、Leptin、HOMA-IR水平明顯高于對(duì)照組（P＜0.01），而QUICKI值明顯低于對(duì)照組（P＜0.01），見表1。

Tab.1 Effects of LPS on FINS, Leptin, HOMA-IR and QUICKI in offsping rats表1　LPS對(duì)子代大鼠FINS、Leptin、HOMA-IR及QUICKI的影響　（n=10，±s）

Tab.1 Effects of LPS on FINS, Leptin, HOMA-IR and QUICKI in offsping rats表1　LPS對(duì)子代大鼠FINS、Leptin、HOMA-IR及QUICKI的影響?。╪=10，±s）

＊＊P < 0.01

組別LPS組對(duì)照組t FINS(mIU/L) 8.78±4.10 1.51±0.27 5.004＊＊Leptin(μg/L) 3.88±1.40 1.00±0.33 5.306＊＊HOMA-IR 3.01±1.41 0.47±0.09 5.094＊＊QUICKI 0.57±0.07 0.99±0.08 10.628＊＊

3　討論

近年來，大量的研究表明胰島素抵抗與全身炎癥反應(yīng)有關(guān)[8-9]。Pickup等[8]認(rèn)為慢性炎癥可能是胰島素抵抗（包括糖尿病）的啟動(dòng)因子。其機(jī)制可能為白細(xì)胞介素（IL）-6是活化的T細(xì)胞和成纖維細(xì)胞產(chǎn)生的一種多功能的淋巴因子，它作為急性炎癥的始發(fā)因子，是炎性反應(yīng)的促發(fā)劑，并且有研究證實(shí)2型糖尿病脂肪細(xì)胞培養(yǎng)液中微炎癥因子IL-6蛋白的水平明顯高于非糖尿病對(duì)照組，這表明微炎癥可能在胰島素抵抗的發(fā)生、發(fā)展過程中起重要作用[9]。LPS是一種以氨基糖苷為組成單位的磷脂，構(gòu)成革蘭陰性桿菌細(xì)胞壁的成分，常用來模仿機(jī)體炎癥反應(yīng)[10]。LPS和它的受體TLR4結(jié)合后啟動(dòng)一系列的磷酸化過程，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子核因子（NF）-κB進(jìn)入細(xì)胞核，LPS可直接或間接地刺激單核細(xì)胞、多形核中性粒細(xì)胞或內(nèi)皮細(xì)胞等靶細(xì)胞，促進(jìn)細(xì)胞因子腫瘤壞死因子（TNF）-α、IL-1β和IL-6的轉(zhuǎn)錄和釋放，導(dǎo)致機(jī)體炎癥反應(yīng)[11]。在筆者前期的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)孕期LPS可引起子代新生大鼠腎臟腎素-血管緊張素系統(tǒng)活性降低[12]。本研究中，在大鼠孕第8、10、12天腹腔注射LPS，相當(dāng)于人孕中期（孕3～6個(gè)月）感染[13]。孕期暴露于LPS引起子代大鼠胰腺功能異常，血液中血糖、胰島素含量升高，血Leptin值明顯高于正常水平，HOMA-IR值增大，QUICKI值減小，引起胰島素抵抗。

Leptin為肥胖基因（ob）編碼產(chǎn)物，是脂肪細(xì)胞分泌的蛋白質(zhì)類激素，作用于下丘腦的代謝調(diào)節(jié)中樞Leptin受體，發(fā)揮抑制食欲、減少能量攝取、增加能量消耗、抑制脂肪合成的作用，在調(diào)節(jié)能量平衡、體質(zhì)量平衡及攝食行為方面起重要作用[14]。本研究中，LPS組血糖、血胰島素和Leptin水平均高于對(duì)照組，Leptin的增高可能是由于血糖和血胰島素水平升高的原因。有研究表明胰島素在調(diào)控Leptin基因的表達(dá)中發(fā)揮重要的作用[15]。Lee等[16]也證實(shí)胰島素可促進(jìn)培養(yǎng)的鼠脂肪細(xì)胞Leptin mRNA增加。Leptin作為胰島素分泌的抑制劑具有重要的生理作用[15]，其水平成為糖尿病治療的重要突破口。

在本研究中，雄鼠體質(zhì)量LPS組比對(duì)照組降低了8%，雌鼠體質(zhì)量較對(duì)照組增高了7%。這可能是因?yàn)?，雄性胎兒更容易受到產(chǎn)前惡劣環(huán)境的影響[17]。Makarova等[18]研究發(fā)現(xiàn)瘦素注射到妊娠期第17天C57BL小鼠的體內(nèi)，可以抑制雄性后代食物攝入量和飲食引起的肥胖，母體效應(yīng)在雄性后代更為明顯。其結(jié)果表明，懷孕期間高瘦素血癥在后代能量平衡調(diào)節(jié)作用中具有長(zhǎng)期的性別特異性，并且降低后代肥胖的危險(xiǎn)。

胰島素抵抗是指肝臟、脂肪、肌肉等靶組織、靶器官對(duì)胰島素生物效應(yīng)的敏感性、反應(yīng)性降低和喪失，產(chǎn)生一系列病理和臨床表現(xiàn)[19]。胰島素抵抗是糖尿病發(fā)病的關(guān)鍵因素，穩(wěn)態(tài)模型的胰島素抵抗指數(shù)HOMA-IR在1985年由Mathews等提出，是基于血糖和胰島素在不同器官（包括胰腺、肝和周圍組織）的相互影響而建立的數(shù)學(xué)模型，胰島素抵抗的成因尚未完全清楚。一般認(rèn)為是人體內(nèi)胰島素的接收器出現(xiàn)了問題，所以如果不徹底修復(fù)胰島素的接收器，而單純的刺激胰島素的分泌，是無法從根本上治療胰島素抵抗的。1996年，Haffner將表達(dá)式改換為FINS×FPG/22.5，取自然對(duì)數(shù)值[20]。筆者選擇檢測(cè)大鼠空腹血糖和空腹胰島素水平計(jì)算HOMA-IR，來評(píng)估胰島素抵抗，這種方法簡(jiǎn)便易行，測(cè)量準(zhǔn)確性高。更重要的是，本實(shí)驗(yàn)同時(shí)對(duì)正常大鼠和已發(fā)生胰島素抵抗的大鼠進(jìn)行評(píng)估，而HOMA-IR可以很好地反映這兩種不同狀態(tài)下大鼠的胰島素抵抗程度，比較適合用于本類研究。本研究中LPS組計(jì)算出的HOMA-IR顯著高于對(duì)照組，QUICKI值低于對(duì)照組，這說明孕期炎癥刺激引起子代胰島素抵抗，其可能的原因是孕期炎癥刺激引起子代胰島功能的異常，從而導(dǎo)致子代出現(xiàn)胰島素抵抗。國內(nèi)外已有較多研究發(fā)現(xiàn)新診斷的2型糖尿病人群往往存在胰島素抵抗，這部分人群經(jīng)過胰島素強(qiáng)化治療或改善胰島素抵抗治療以后有助于胰島功能的恢復(fù)[20-21]。這些結(jié)果為筆者下一步實(shí)驗(yàn)通過抑制炎癥以減少胰島素抵抗來治療2型糖尿病提供了重要依據(jù)。

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（2015-06-17 收稿2015-08-28 修回）

（本文編輯魏杰）

作者單位：洛陽，河南科技大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院藥學(xué)系（郵編471003）

Effects of prenatal exposure to lipopolysaccharide on insulin resistance in offspring rats

HUANG Congfu, HAO Xueqin，DENG Wen△
Department of Pharmacy College of Animal Science and Technology, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471003, China
△Corresponding Author E-mail: wen.dkj@163.com

Abstract：Objective To explore the effects of prenatal exposure to lipopolysaccharide (LPS) on insulin resistance in adult offspring rats. Methods Nulliparous, time-matched Sprague-Dawley rats were randomly divided into two groups (n= 10 for each group): control group and LPS group. On the pregnant day 8, 10 and 12, rats in control group and LPS group were administered intraperitoneally with saline 0.5 mL or LPS 0.40 mg/kg, respectively. The blood levels of fasting plasma glucose (FPG), insulin and Leptin were detected at 90 days of age in offspring. The steady state insulin resistance index (HOMA-IR) and insulin sensitivity index (QUICKI) were evaluated in adult offspring rats. Results Compared with the control group, blood levels of FPG (mmol/L: 7.72±0.42 vs 7.02±0.42), insulin (mIU/L: 8.78±4.10 vs 1.51±0.27) and Leptin (μg/L: 3.88± 1.40 vs 1.00±0.33) were significantly increased in offsping of LPS group, as well as HOMA-IR (3.01±1.41 vs 0.47±0.09) in?creased, while QUICKI (0.57±0.07 vs 0.99±0.08) decreased in offsping of LPS-treated rats. Conclusion Prenatal exposure to LPS can result in abnormality of insulin resistance in offspring rats.

Key words：fertile period; inflammation; lipopolysaccharides; rats, Sprague-Dawley; offspring rats；insulin resistance

中圖分類號(hào)：R392.11

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI:10.11958/59112

基金項(xiàng)目：河南科技大學(xué)博士科研啟動(dòng)項(xiàng)目（09001575）；實(shí)驗(yàn)技術(shù)開發(fā)基金項(xiàng)目（SY1112046）

作者簡(jiǎn)介：黃叢富（1990），男，碩士在讀，主要從事藥理學(xué)與毒理學(xué)方面研究