左 瑩，劉菊華,2，嚴宗遜，雷 震△

(1.川北醫(yī)學院附屬醫(yī)院內(nèi)科，四川南充 637000；2.成都中醫(yī)藥大學，成都 610000)

糖尿病是一個全球性健康問題，至少1.5億人口深受其困擾，預計2025年這一數(shù)目將增長兩倍，而其中2型糖尿病(T2DM)患者占86%[1]。胰島素抵抗是T2DM葡萄糖利用障礙的主要原因，表現(xiàn)為外周組織對胰島素介導的葡萄糖攝取功能障礙，胰島素介導葡萄糖進入外周組織最重要的載體是胰島素依賴性葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白4(GLUT-4)，增加外周脂肪胡肌肉細胞中GLUT-4基因的表達或轉(zhuǎn)運成為治療糖尿病改善糖代謝障礙的靶位點[2-4]。

目前對T2DM的治療主要包括藥物改善胰島素抵抗，增加胰島素分泌及胰島素替代治療，但是傳統(tǒng)的治療方案并不能顯著改善糖尿病患者的預后同時需要終身用藥。近年研究發(fā)現(xiàn)胃腸轉(zhuǎn)流術可以改善肥胖型T2DM患者的胰島素抵抗，降低患者血糖，80%以上的患者術后降糖藥物的用量明顯減少，約半數(shù)以上的患者術后甚至不用藥物也可控制血糖[5]。2018年美國糖尿病協(xié)會(ADA)糖尿病診療指南指出對于體質(zhì)量指數(shù)大于30 kg/m2的肥胖性T2DM患者可采用胃腸轉(zhuǎn)流術改善患者糖代謝紊亂[6]。目前胃腸轉(zhuǎn)流術改善胰島素抵抗，降低血糖的具體機制尚不明確,本實驗擬通過對T2DM大鼠行胃腸轉(zhuǎn)流術，觀察術后血糖及胰島素抵抗指數(shù)的變化，分析其與術后外周脂肪及肌肉組織中GLUT-4基因表達的相關性，探討胃腸轉(zhuǎn)流術改善胰島素抵抗降低血糖的機制。

1 材料與方法

1.1 動物模型的建立及分組 正常健康6周齡雄性SD大鼠60只，購自川北醫(yī)學院動物實驗中心，實驗動物生產(chǎn)許可證號[scxk(川)2008-18]。適應性喂養(yǎng)1周后，將大鼠分為T2DM組(n=40)及SD大鼠組(n=20)，SD大鼠組繼續(xù)喂養(yǎng)普通飲食，T2DM組參考VATANDOUST等[7]實驗方法采用高脂飲食聯(lián)合腹腔注射鏈脲佐菌素制備T2DM大鼠模型，空腹血糖(FBG)測量時間為大鼠禁食但不禁飲12 h后測量。T2DM大鼠成模標準：高脂喂養(yǎng)加注射鏈脲佐菌素后隔日1次采用One Touch Ultra血糖試紙(美國強生)監(jiān)測血糖，持續(xù)1周FBG穩(wěn)定且大于或等于7.0 mmol/L，最終成模T2DM大鼠35只。

將SD大鼠分為SD大鼠真手術組(NRO，n=10),SD大鼠假手術組(NSO,n=10),T2DM大鼠分為T2DM真手術組(DRO,n=20)及T2DM假手術組(DSO,n=15)。均以2.5%戊巴比妥鈉50 mg/kg麻醉大鼠，真手術組參考RUBINO等[8]報道的手術方式行胃空腸轉(zhuǎn)流術，假手術組于真手術組相應胃腸段行原位離斷后再行原位吻合術。手術完成后繼續(xù)喂養(yǎng)8周，處死大鼠，分離右后肢股四頭肌及附睪旁脂肪組織-90 ℃冰箱待用。

1.2 檢測項目 分別檢測手術前、術后4周及術后8周各組大鼠的FBG、空腹血漿胰島素(Fins)。以穩(wěn)態(tài)模型評估法(HOMA)計算胰島素抵抗指數(shù)(HOMA-IR),公式HOMA-IR=(Fins×FBG)/22.5,HOMA-IR>6.0則存在胰島素抵抗。

1.3 GLUT-4基因表達的檢測 脂肪及肌肉組織中GLUT-4基因表達采用RT-PCR試劑盒測定，購自成都博瑞克生物技術有限公司(中國)。應用HP1AS 2000型圖像分析系統(tǒng)測定吸光度。

2 結(jié) 果

2.1 4組大鼠術前、術后FBG水平比較 至實驗結(jié)束，NRO組存活大鼠7只，NSO組9只，DRO組9只，DSO組8只。 術前SD大鼠FBG(5.86±1.13)mmol/L，T2DM組大鼠FBG(21.21±5.39)mmol/L，兩組相比差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。 術后4周,DRO組FBG較術前下降約14%，但與術前比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05),術后8周，DRO組FBG較術前下降約58%，與術前比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。術后8周，DRO組的FBG明顯低于相應時間點DSO組 (P<0.01)，但仍高于同時間點NRO及NSO組(P<0.05)；DSO組、NRO組、NSO組術前與術后FBG變化均差異無統(tǒng)計學意義 (P>0.05)。見表1。

2.2 4組大鼠術前、術后HOMA-IR比較 術前SD大鼠HOMA-IR 4.76±1.08，糖尿病組大鼠HOMA-IR 21.38±7.07，兩組比較差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。術后4周DRO組HOMA-IR較術前下降約27%，但與術前比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，至術后8周HOMI-IR較術前下降約68%，與術前比較差異統(tǒng)計學意義(P<0.01)。術后8周，DRO組HOMA-IR明顯低于相應時間點DSO組 (P<0.01)，與同時間點NRO組及NSO組比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；DSO組、NRO組、NSO組術前與術后HOMA-IR均差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表2。

*：P<0.05與本組術前比較；#：P<0.05，術后8周與DRO組比較

表2 4組大鼠術前、術后HOMA-IR水平變化

*：P<0.05與本組術前比較；#：P<0.05，術后8周與DRO組比較

2.3 4組大鼠術后8周脂肪組織GLUT-4基因表達及其與FBG及HOMA-IR的相關性分析 術后8周，DRO組脂肪組織GLUT-4基因表達(0.88±0.17)較DSO組(0.58±0.09)增加(P<0.01),與NRO組(0.98±0.16)及NSO組(0.99±0.12)比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05),見圖1。相關性分析顯示術后8周，脂肪組織中GLUT-4基因表達與FBG呈負相關(r=-0.89，P<0.01)，與HOMA-IR呈負相關(r=-0.88,P<0.01)。

圖1 各組大鼠脂肪組織組織中GLUT-4基因表達

2.4 4組大鼠術后8周肌肉組織GLUT-4基因表達及其與FBG及HOMA-IR的相關性分析 術后8周，DRO組肌肉組織GLUT-4基因表達(2.49±0.21)較DSO組(1.41±0.42)增加(P<0.01)，與NRO組(2.59±0.18)及NSO組(2.60±0.19)比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，見圖2。相關性分析顯示術后8周,大鼠肌肉組織中GLUT-4基因表達與FGB呈負相關(r=-0.95，P<0.01),與HOMA-IR呈負相關(r=-0.98，P<0.01)。

圖2 各組大鼠肌肉組織組織中GLUT-4基因表達

3 討 論

本實驗證實胃腸轉(zhuǎn)流術后8周，T2DM大鼠FBG下降，胰島素敏感性增加，甚至可以恢復到正常大鼠水平，外周肌肉和脂肪組織中GLUT-4基因表達增加，且與FBG及胰島素抵抗指數(shù)呈負相關，因此胃腸轉(zhuǎn)流術改善T2DM大鼠糖代謝的機制可能與術后脂肪組織和肌肉組織中GLUT-4基因表達增高相關。

GLUT-4屬于葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白超家族中的一員，在胰島素的刺激下，GLUT-4從細胞內(nèi)的存儲囊泡轉(zhuǎn)移到細胞膜表面，促進組織對葡萄糖的攝取，同時這也是外周脂肪及肌肉組織攝取葡萄糖的限速步驟，其表達或者轉(zhuǎn)位異常均可以引起胰島素抵抗[9]。在糖尿病患者的皮下脂肪中，GLUT-4基因表達較健康者明顯下降，并且與患者的胰島素抵抗指數(shù)呈負相關[10]。改善外周組織中GLUT-4的表達或者活性可以提高組織對葡萄糖的攝取能力，降低胰島素抵抗，達到治療糖尿病的目的。在傳統(tǒng)治療糖尿病的藥物中，PPARγ受體激動劑可通過PPARγ信號通路上調(diào)組織中GLUT-4的基因及蛋白表達，改善機體胰島素抵抗發(fā)揮降糖作用[11]。二甲雙胍作用于離體培養(yǎng)的3T3-L1脂肪細胞24 h，GLUT-4基因增加4.2倍，蛋白表達增加2.6倍，同時細胞對葡萄糖的攝取率增加2倍[12]；在離體培養(yǎng)糖尿病患者外周淋巴細胞的培養(yǎng)液中加入磺脲類藥物，12周后細胞對葡萄糖的攝取能力增加近6倍，表達GLUT-4的淋巴細胞從2.7%增加到15.5%[2]。有研究證實，胃腸轉(zhuǎn)流術后28 d，大鼠肌肉組織中GLUT4的總蛋白含量及細胞膜表面的蛋白含量均顯著增加，而脂肪組織中GLUT4的總蛋白含量雖然沒有明顯改變，但細胞膜表面的GLUT4蛋白含量卻顯著增加[13]。本實驗進一步證實胃腸轉(zhuǎn)流術后8周T2DM大鼠外周脂肪和肌肉組織中GLUT-4基因表達增加，外周脂肪及肌肉組織中GLUT-4基因表達與FBG及HOMA-IR呈負相關，因此胃腸轉(zhuǎn)流術改善糖代謝的具體機制與術后外周脂肪及肌肉組織中GLUT-4基因的表達改變相關。

胃腸轉(zhuǎn)流術增加GLUT-4基因表達的具體機制可能與術后胃腸激素及脂肪因子的含量改變相關。目前普遍接受的觀點是胃腸轉(zhuǎn)流術后初期，糖代謝障礙改善的主要原因是腸-胰島素軸的變化，其中最主要的是GLP-1分泌增加[14-15]。采用GLP-1治療伴有胰島素抵抗的T2DM大鼠，大鼠脂肪組織中GLUT-4蛋白及基因表達均顯著增加，同時伴有血糖和HOMA-IR下降[16-17]。而腫瘤壞死因子-α(TNF-α)可通過影響GLUT-4表達的轉(zhuǎn)錄因子活性降低GLUT-4基因表達[18]，胃腸轉(zhuǎn)流術后TNF-α基因表達可顯著下降[19]。此外有研究證實，胃腸轉(zhuǎn)流術增加GLUT-4基因的表達可能與術后PPARγ蛋白表達增加，胰島素信號通路中PI3K的活性增強相關[19]。

綜上所述，胃腸轉(zhuǎn)流術可降低T2DM大鼠胰島素抵抗，改善糖代謝障礙，其機制可能與術后脂肪及肌肉組織中GLUT-4基因表達增加相關，而具體的信號通路有待于進一步研究證實。