【摘要】：目的:隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展,飲食結(jié)構(gòu)及生活方式發(fā)生巨大改變,肥胖及肥胖相關(guān)的謝性疾病如糖代謝紊亂逐年增多。代謝性疾病的發(fā)病年齡日趨年輕化,兒童和青少年肥胖及糖代謝紊亂的現(xiàn)象已引起廣泛關(guān)注,然而,生物學(xué)年齡、飲食結(jié)構(gòu)、肥胖、以及糖脂代謝之間的關(guān)系仍不十分清楚,不同年齡個體對高脂飲食所致代謝異常的敏感性有待明確。本研究的目的是通過觀察高脂飲食對不同月齡小鼠胰島素敏感性和胰島β細(xì)胞功能的影響,加深對年齡因素在機(jī)體代謝應(yīng)激反應(yīng)中作用的理解,探索代謝應(yīng)激時胰島β細(xì)胞功能失代償?shù)脑缙跇?biāo)志,為深入研究代謝綜合癥和糖尿病發(fā)生發(fā)展過程中,胰島β細(xì)胞功能衰竭的分子機(jī)制提供有益線索。方法:健康C57BL/6J雄性小鼠21天斷乳組24只(平均體重12.66±0.74g),3月齡組24只(平均體重28.70±1.30g),6月齡組24只(平均體重33.16±2.74g),各年齡段小鼠隨機(jī)分成兩組,分別為21DHF/21DCD,3MHF/3MCD和6MHF/6MCD組,分別給予60%高脂飼料或正常飼料12周。每周稱量體重、每三周測6小時空腹血糖、第12周灌胃法測量葡萄糖耐量、酶聯(lián)免疫吸附法測空腹血清胰島素、斷頸法處死小鼠取胰腺、肝臟、脂肪組織進(jìn)行組織學(xué)分析,膽管內(nèi)穿刺內(nèi)消化法提取小鼠胰島并通過免疫印跡法進(jìn)行胰島素原的研究。結(jié)果:高脂飼料喂養(yǎng)12周后(1)各年齡高脂飲食組體重較正常飲食組體重明顯增加(P0.01)(21DHF46.18±3.34g vs.21DCD28.51±1.66g;3MHF51.51±2.2g vs.3MCD32.99±1.26g;6MHF46.06±8.07g vs.6MCD36.87±4.67g)。21DHF小鼠體重增長量最大,但因高脂飼料而增加的體重在3MHF最明顯。(2)各年齡段高脂組6小時空腹血糖均高于對照組(21DHF9.68±0.82 vs.21DCD6.60±0.86mmol/L;3MHF12.86±1.34 vs.3MCD6.30±1.42 mmol/L;6MHF9.68±1.32 vs.6MCD5.40±0.97mmol/L),差別均具有統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05),3MHF空腹血糖最高且空腹血糖升高速率最大,3MHF較3MCD空腹血糖明顯升高出現(xiàn)最早。(3)各年齡段高脂飲食組糖耐量曲線下面積較正常飲食組均有不同程度增高(21DHF32.18±10.45 vs.21DCD 20.91±1.05;3MHF 39.33±3.72 vs.3MCD16.74±1.70;6MHF 30.19±4.61 vs.6MCD 17.69±2.26),但21月齡組無統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05),其余年齡組的差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05),3MHF組葡萄糖耐量最差。(4)胰島素抵抗:各年齡高脂飲食組空腹血清胰島素水平較正常飲食組明顯升高,差別有統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05),同年齡高脂飲食組與正常飲食組相比,HOMA-IR均明顯升高,ISI均明顯降低,差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05),且3MHF組胰島素抵抗最明顯,胰島素敏感性最差。(5)胰島素原占總胰島素(胰島素原PI+胰島素I)的百分比[PI/(PI+I)x100%]:21DHF51.53±4.18%vs.21DCD28.20±6.20%,P0.01;3MHF 69.84±1.55%vs.3MCD 30.76±0.18%,P0.01;6MHF 46.65±2.49%vs.6MCD 39.64±1.28%,P0.01。3MHF與21DHF、6MHF胰島素原所占百分比均有統(tǒng)計學(xué)差異(P0.05)。(6)組織學(xué)變化:各年齡高脂飲食組小鼠較正常飲食組胰島平均面積均有不同程度的升高(21DHF14040±22274 um2 vs.21DCD 11061±7004 um2,P=0.62;3MHF 22759±36270um2 vs.3MCD 11191±12509 um2,P=0.02;6MHF 22072±30223um2 vs.6MCD 11424±17425um2,P=0.02);同年齡高脂飲食組較正常飲食組β細(xì)胞占胰島面積的比例不同程度的增加(21DHF91.40±6.41%vs.21DCD 85.41±9.47%,P0.001;3MHF94.68±9.06%vs.3MCD 85.83±9.55%,P0.001;6MHF 88.87±7.72%vs.6MCD83.08±14.99%,P=0.04);同年齡高脂飲食組較正常飲食組α與β細(xì)胞比例均有不同程度降低(21DHF0.21±0.16 vs.21DCD 0.30±0.16,P0.05;3MHF 0.18±0.07vs.3MCD 0.28±0.16 P0.05;6MHF 0.22±0.09 vs.6MCD 0.27±0.13 P=0.09);β細(xì)胞平均橫截面積在高脂組與正常飲食組間無統(tǒng)計學(xué)差異,胰島的代償性增生只要是β細(xì)胞代償性增生所致,3MHF組β細(xì)胞代償性增生最明顯。不同年齡高脂鼠的胰島內(nèi)均可見不同程度的毛細(xì)血管的擴(kuò)張,大量的血球堆積在胰島內(nèi)。高脂組肝臟均出現(xiàn)了脂肪肝,21DHF脂肪肝2級;3MHF脂肪肝3級;6MHF脂肪肝3級;各高脂組睪周脂肪組織內(nèi)可見不同程度炎癥細(xì)胞的浸潤。結(jié)論:(1)60%高脂飼料喂養(yǎng)C57BL/6J雄性小鼠12周可以成功誘導(dǎo)小鼠肥胖、胰島素抵抗和糖代謝異常。(2)與21天齡和6月齡小鼠相比,3月齡小鼠在高脂飼料喂養(yǎng)后體重增長最快,空腹血糖最高,糖耐量最差、胰島素抵抗最嚴(yán)重,所以3月齡鼠對高脂飼料引起的代謝紊亂最敏感。做代謝模型時必須考慮實驗動物的生物學(xué)年齡,本實驗為其他基礎(chǔ)研究實驗動物的選擇提供了一份參考證據(jù)。(3)高脂飼料喂養(yǎng)后各年齡小鼠均出現(xiàn)胰島素抵抗,空腹血糖受損,糖耐量異常,胰島內(nèi)胰島素原明顯增多,胰島代償性增大(主要是β細(xì)胞代償性增生),但胰島的代償性增生未能代償糖代謝負(fù)荷,說明高脂飲食影響了β細(xì)胞功能。(4)本研究顯示年齡在代謝應(yīng)激反應(yīng)中起到了重要的作用。明確年齡因素對β細(xì)胞代償潛能的影響有助于揭示2型糖尿病的發(fā)病機(jī)制。(5)高脂飲食誘導(dǎo)的胰島素原的增多可能是β細(xì)胞功能失代償?shù)脑缙跇?biāo)志。
[Abstract]:OBJECTIVE: With the development of economy in China, great changes have taken place in dietary structure and lifestyle. Obesity and obesity-related metabolic diseases such as glucose metabolism disorders are increasing year by year. The purpose of this study was to investigate the effects of high-fat diet on insulin sensitivity and islet beta cell function in mice of different months of age, and to deepen the effects of age on metabolic stress response in the body. To explore the early markers of islet beta cell decompensation during metabolic stress, and to provide useful clues for further study of the molecular mechanism of islet beta cell failure in the development of metabolic syndrome and diabetes mellitus. Methods: Twenty-four healthy C57BL/6J male mice (average weight 12.66.74 g) were weaned on 21 days, aged 3 months. Twenty-four mice in each age group were randomly divided into two groups: 21 DHF/21 DCD, 3 MHF/3 MCD and 6 MHF/6 MCD. The mice were given 60% high fat diet or normal diet for 12 weeks. The body weight was weighed weekly, fasting blood glucose was measured every three weeks for 6 hours, and glucose tolerance was measured by gavage at 12 weeks. Enzyme linked immunosorbent assay (ELISA) was used to measure fasting serum insulin, pancreas, liver and adipose tissue were taken from mice by neck-cutting method, pancreatic islets were extracted by biliary duct puncture and digestion, and proinsulin was detected by immunoblotting. Results: After 12 weeks of feeding with high-fat diet, the weight of the high-fat diet group was higher than that of the normal diet group. Obvious weight gain (P 0.01) (21DHF 46.18+3.34 g vs. 21DCD 28.51+1.66 g; 3MHF 51.51+2.2 g vs. 3MCD 32.99+1.26 g; 6MHF 46.06+8.07 g vs. 6MCD 36.87+4.67 g). The weight gain of 21DHF mice was the greatest, but the weight gain due to high-fat diet was the greatest at 3MHF. (2) The fasting blood glucose of the high-fat group at 6 hours was higher than that of the control group (21DHF 9.68+4.67 g). 82 vs. 21 DCD 6.60.86 mmol/L; 3MHF 12.86.34 vs. 3 MCD 6.30.42 mmol/L; 6MHF 9.68 1.32 vs. 6 MCD 5.40.97 mmol/L, the differences were statistically significant (P 0.05), 3MHF had the highest fasting blood glucose and the highest fasting blood glucose elevation rate, and 3MHF had the earliest glucose tolerance curve compared with 3MCD. Compared with the normal diet group, the area under the diet was increased in different degrees (21 DHF 32.18+10.45 vs.21 DCD 20.91+1.05; 3 MHF 39.33+3.72 vs.3 MCD 16.74+1.70; 6 MHF 30.19+4.61 vs.6 MCD 17.69+2.26), but there was no significant difference in 21-month-old group (P 0.05), the other age groups (P 0.05), and the glucose tolerance of 3 MHF group was the worst. Resistance to vegetarian: The fasting serum insulin level of the high-fat diet group was significantly higher than that of the normal diet group (P 0.05). Compared with the normal diet group, HOMA-IR was significantly higher and ISI was significantly lower in the high-fat diet group (P 0.05). Insulin resistance was the most obvious in the 3MHF group, and insulin resistance was the most obvious in the 3MHF group. (5) The percentage of proinsulin to total insulin (proinsulin PI + insulin I) [PI / (PI + I) x 100%]: 21DHF 51.53 (+ 4.18%) vs. 21DCD28.20 (+ 6.20%), P 0.01; 3MHF 69.84 (+ 1.55%) vs. 3MCD 30.76 (+ 0.18%), P 0.01; 6MHF 46.65 (+ 2.49%) vs. 6MCD 39.64 (+ 1.28%), P 0.01.3MHF vs. 21DHF, 6MHF, 6 MCD 30.76 (+ 0.18%). (P 0.05). (6) Histological changes: The average islet area of mice fed with high-fat diet at different ages was higher than those fed with normal diet (21DHF 14040 (+ 22274) Um2 vs. 21DCD 11061 (+ 7004) um2, P = 0.62; 3MHF 22759 (+ 36270) Um2 vs. 3MCD 11191 (+ 12509) um2, P = 0.02; 6MHF 22072 (+ 30223) Um2 vs. 6MCD 11424 (+) 174252, P = 0.02); and the same age group fed with high-fat diet was higher than that of mice fed with high- The proportion of beta cells to islet area in the diet group was higher than that in the normal diet group (21DHF 91.40+6.41% vs. 21DCD 85.41+9.47%, P 0.001; 3MHF 94.68+9.06% vs. 3MCD 85.83+9.55%, P 0.001; 6MHF 88.87+7.72% vs. 6MCD 83.08+14.99%, P = 0.04); the ratio of alpha cells to beta cells in the high-fat diet group was lower than that in the normal diet group at the same age (P = 0.04). (21DHF 0.21 + 0.16 vs. 21DCD 0.30 + 0.16, P 0.05; 3MHF 0.18 + 0.07 vs. 3 MCD 0.28 + 0.16 P 0.05; 6MHF 0.22 + 0.09 vs. 6 MCD 0.27 + 0.13 P = 0.09); the mean cross-sectional area of beta cells was not significantly different between the high-fat group and the normal diet group; as long as the compensatory proliferation of islets was caused by the compensatory proliferation of beta cells, the compensatory proliferation of beta cells in 3MHF group was not found. There were different degrees of telangiectasia and large amount of blood cells accumulated in the islets. Fatty liver appeared in the liver of high-fat group, 21DHF fatty liver grade 2; 3MHF fatty liver grade 3; 6MHF fatty liver grade 3; inflammatory cells infiltrated in the peritesticular adipose tissue of each high-fat group. C57BL/6J male mice fed with 0% high-fat diet for 12 weeks could successfully induce obesity, insulin resistance and abnormal glucose metabolism. (2) Compared with 21-day-old and 6-month-old mice, 3-month-old mice fed with high-fat diet had the fastest weight gain, the highest fasting blood glucose, the worst glucose tolerance and the most serious insulin resistance. Metabolic model must consider the biological age of experimental animals, this experiment provides a reference for the selection of other basic research experimental animals. (3) Insulin resistance, impaired fasting blood glucose, impaired glucose tolerance and proinsulin in islets of all ages after high-fat diet feeding mice are obvious. Many, islet compensatory enlargement (mainly beta-cell compensatory hyperplasia), but islet compensatory hyperplasia can not compensate for glucose metabolism load, indicating that high-fat diet affects beta-cell function. (4) This study shows that age plays an important role in metabolic stress response. (5) The increase of proinsulin induced by high fat diet may be an early marker of beta cell decompensation.
【學(xué)位授予單位】：天津醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：R587.1

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本文編號：2245268