胰島素抵抗動(dòng)物模型Orexin-Leptin表達(dá)及其調(diào)控機(jī)制的分子生物學(xué)研究.pdf

1、胰島素抵抗(Insulin resistance,IR)是指由于胰島素在周圍組織攝取和清除葡萄糖的作用減低,使其不能發(fā)揮正常效應(yīng)的病理生理狀態(tài).已有的研究表明,肥胖可以通過脂肪細(xì)胞胰島素受體、受體后結(jié)構(gòu)及表達(dá)的異常,最終將導(dǎo)致脂肪組織IR的發(fā)生,而IR又正是導(dǎo)致包括肥胖癥、糖尿病、高血壓病、動(dòng)脈粥樣硬化癥、脂質(zhì)代謝異常等一系列病理狀態(tài)在內(nèi)的代謝綜合征的共同危險(xiǎn)因素.由于這一惡性循環(huán)的存在,對肥胖及IR的研究已經(jīng)越來越成為眾多學(xué)者關(guān)注的熱

2、點(diǎn).然而對肥胖機(jī)制的研究長期徘徊,直到1994年首次成功分離小鼠的肥胖相關(guān)基因(ob基因),并發(fā)現(xiàn)其編碼的蛋白質(zhì)Leptin,進(jìn)而于1998年在尋找與孤兒G蛋白受體相連接的配基時(shí),發(fā)現(xiàn)兩種神經(jīng)肽Orexin A和B,其中樞作用與Leptin截然相反,這樣,對肥胖相關(guān)激素和神經(jīng)肽的研究,才進(jìn)入了嶄新的階段.目前已知Orexin/Leptin相互作用共同參與能量代謝及內(nèi)分泌等多種功能的調(diào)控.因此,該課題將研究重點(diǎn)確定為IR動(dòng)物模型Orexi

3、n/Leptin表達(dá)及其調(diào)控機(jī)制的分子生物學(xué)研究.第一部分 膳食誘導(dǎo)胰島素抵抗大鼠模型建立及鉗夾技術(shù)評價(jià) 目的:該研究擬通過高果糖或高脂肪飼料喂養(yǎng),誘導(dǎo)建立IR大鼠模型,并采用判定IR模型是否復(fù)制成功的金標(biāo)準(zhǔn),即高血漿胰島素-正常血糖鉗夾技術(shù)(Hyperinsulinemic egulycemic clamp technique,簡稱鉗夾技術(shù))對模型進(jìn)行評價(jià),確立成功復(fù)制和評價(jià)IR大鼠模型的有效方法.結(jié)論:1.該研究通過改變膳食結(jié)構(gòu)中碳

4、水化合物及脂肪熱卡比例,建立了高果糖及高脂肪膳食誘導(dǎo)IR大鼠模型.鉗夾技術(shù)證明大鼠GIR<,60-120>低于正常對照組,Ins敏感性下降,提示我們復(fù)制IR大鼠模型成功.2.建立了有效評價(jià)Ins敏感性的金標(biāo)準(zhǔn)-鉗夾技術(shù).該研究中GIR<,60-120>在5~12mg·kg<'-1>·min<'-1>范圍內(nèi),大鼠的凈輸入液體量為2~2.5ml,細(xì)胞外液量的改變?yōu)?~3％左右.這些指標(biāo)均接近文獻(xiàn)報(bào)道,提示我們采用的鉗夾技術(shù)方法比較可靠、準(zhǔn)確

5、、穩(wěn)定.而GIR<,60-120>與ISI間較好的相關(guān)性,提示我們在實(shí)驗(yàn)條件有限的情況下,ISI也能夠較為客觀地反映機(jī)體胰島素的敏感性,尤其在流行病學(xué)調(diào)查等大樣本研究中,因其檢測技術(shù)簡便,具有很大的實(shí)用價(jià)值.3.兩種膳食誘導(dǎo)IR大鼠模型中,高脂肪膳食誘導(dǎo)模型的各項(xiàng)IR相關(guān)指標(biāo)變化多數(shù)較高果糖膳食誘導(dǎo)模型更為明顯,提示我們高脂肪膳食在誘導(dǎo)IR模型中可能更為經(jīng)濟(jì),更為可靠;而高果糖膳食模型成功的意義更傾向于對飲食結(jié)構(gòu)的重新認(rèn)識(shí),因?yàn)楣钦?/p>

6、為減輕體重,鍛煉耐力,有益于糖尿病的健康飲食而被廣泛提倡,且有由西方人向東方人推廣的趨勢.第二部分 膳食誘導(dǎo)IR大鼠模型Orexin/Leptin系統(tǒng)及其影響因素的研究 目的:由于IR是導(dǎo)致包括肥胖癥、2型糖尿病的代謝綜合征的共同危險(xiǎn)因素,因此,我們非常關(guān)注IR與Orexin/Leptin系統(tǒng)之間的相互關(guān)聯(lián).該研究擬采用RT-PCR方法對膳食誘導(dǎo)并經(jīng)鉗夾技術(shù)證實(shí)的IR動(dòng)物模型中Orexin/Leptin及其受體mRNA表達(dá)情況進(jìn)行檢測,

7、同時(shí)分析IR狀態(tài)下參與Orexin/Leptin系統(tǒng)調(diào)控的可能因素.結(jié)論:1.高果糖及高脂肪膳食誘導(dǎo)的IR大鼠模型中下丘腦prepro-orexin表達(dá)減少,OX<,1>R、OX<,2>R表達(dá)增加;脂肪組織中l(wèi)eptin mRNA表達(dá)增加,下丘腦leptin受體(LR)mRNA表達(dá)減少;其中,高脂肪膳食誘導(dǎo)IR大鼠模型中上述變化更為明顯,提示orexin與leptin是機(jī)體能量平衡調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)中的一對重要物質(zhì),二者相互調(diào)控共同維持機(jī)體能量代

8、謝的穩(wěn)定.Orexin與leptin相互調(diào)控機(jī)制的闡明,將有助于我們通過增加leptin和/或leptin的敏感性,應(yīng)用選擇性的orexin受體拮抗劑,以達(dá)到治療肥胖和IR的目的.2.該模型中血清胰島素、葡萄糖、血脂水平及IR相關(guān)的重要指標(biāo):FFA、TNF-α等均可能成為與Orexin系統(tǒng)相互調(diào)控的內(nèi)分泌代謝因素,這些調(diào)控的深層次機(jī)制還有待于進(jìn)一步的研究闡明.第三部分 葡萄糖對Orexin系統(tǒng)的調(diào)節(jié) 目的:Orexin除了參與攝食、睡眠

9、/覺醒的調(diào)控外,還是涉及內(nèi)分泌代謝調(diào)節(jié)的重要因素,尤其是Orexin與葡萄糖和胰島素之間的相互關(guān)聯(lián)因脂肪-胰島軸的存在,以及在肥胖癥、糖尿病發(fā)病和治療中的重要意義而倍加引人關(guān)注.因此,該文著重就葡萄糖對Orexin在中樞及周圍系統(tǒng)胰腺表達(dá)的調(diào)控及其作用機(jī)理加以闡述,希望可以確定如下幾個(gè)問題:1)胰島素介導(dǎo)的低血糖對大鼠下丘腦orexin系統(tǒng)表達(dá)的影響.2)胰腺組織中是否有prepro-orexin及其受體表達(dá).3)胰腺中prepro-o

10、rexin及其受體表達(dá)是否被葡萄糖調(diào)節(jié).4)不同濃度葡萄糖對胰島細(xì)胞增殖情況的影響及意義.結(jié)論:1.急性Ins誘導(dǎo)低血糖伴禁食狀態(tài)刺激下丘腦prepro-orexin表達(dá),但對受體OX<,1>R尤其是OX<,2>R表達(dá)影響不顯著,提示下丘腦Orexin神經(jīng)元被血糖下降激活,被與進(jìn)食相關(guān)的信號(hào)抑制.因此,在維持葡萄糖可獲得性的"血糖穩(wěn)態(tài)"進(jìn)食機(jī)制中,Orexin神經(jīng)元的作用顯示出十分重要的地位.2.原位雜交法證實(shí)胰島細(xì)胞胞漿中有prepr

11、o-orexin及OX<,1>R mRNA的表達(dá),提示中樞神經(jīng)系統(tǒng)外Orexin的存在,且Orexin可以作為一個(gè)循環(huán)激素和/或自分泌及旁分泌物質(zhì)起作用,參與能量平衡及內(nèi)分泌代謝.3.胰腺中的Orexin神經(jīng)元與下丘腦及腸道中一樣,均是葡萄糖敏感的,是血糖水平下降時(shí)被活化的葡萄糖感覺網(wǎng)絡(luò)的一部分,當(dāng)葡萄糖濃度改變時(shí),培養(yǎng)胰島細(xì)胞中Orexin及其受體mRNA的表達(dá)發(fā)生相應(yīng)改變.4.培養(yǎng)基中葡萄糖濃度的改變,將會(huì)影響胰島細(xì)胞的增殖情況,偏