小腸旁路手術(shù)對非肥胖糖尿病大鼠糖脂代謝的改善作用及機(jī)制研究.pdf

1、本文主要從以下幾個部分進(jìn)行論述：
　　第一部分 小腸旁路手術(shù)模型的建立及效果評價
　　糖尿病(Diabetes Mellitus)是當(dāng)今社會中嚴(yán)重威脅人類健康的疾病，它不僅帶來高致殘率與高病死率，而且造成巨大的經(jīng)濟(jì)消耗和社會負(fù)擔(dān)。根據(jù)流行病學(xué)資料，2013年，全球的糖尿病患者共約3.82億人，預(yù)計(jì)這一數(shù)字將于20年后超過5.9億。我國已有超過1億人受到糖尿病困擾，位居世界第一，且這一人數(shù)仍在不斷增加。控制糖尿病及其并發(fā)癥刻不

2、容緩。
　　目前最流行的代謝手術(shù)方式為Roux-en-Y式胃旁路術(shù)(Roux-en-Y gastricbypass，RYGB)。RYGB療效確切，但其對技術(shù)操作要求高，并發(fā)癥發(fā)生率相對較高;其他手術(shù)方式也存在類似的問題。能否設(shè)計(jì)一種技術(shù)上更加簡單、安全的手術(shù)方式，依然是外科醫(yī)生的探索和追求。另外，RYGB等胃腸道代謝手術(shù)改善糖代謝的機(jī)制目前尚不明確，仍需要進(jìn)一步研究。
　　根據(jù)著名的“后腸假說”理論，食糜與末段回腸的快速接觸

3、利于血糖的控制。基于此，我們設(shè)計(jì)了一種新型的、簡單易行的小腸旁路手術(shù)模型，研究術(shù)后代謝指標(biāo)的變化，判斷其安全性和有效性，并進(jìn)一步借助其進(jìn)行機(jī)制研究。這種手術(shù)方式此前未見于文獻(xiàn)報(bào)道。為了避免在名稱上與既往的“空回腸旁路術(shù)”(jejuno-ileal bypass)相混淆，我們根據(jù)其消化道重構(gòu)后的解剖特點(diǎn)，將此新型的小腸旁路手術(shù)方式命名為“空腸-回腸環(huán)路術(shù)”(jejuno-ileal circuit，JIC)。
　　目的：
　　

4、以糖尿病大鼠為研究對象，建立一種新型的小腸旁路手術(shù)模型（即JIC），綜合以下問題進(jìn)行研究:(1)JIC的安全性和有效性;(2)與經(jīng)典手術(shù)方式——回腸轉(zhuǎn)位術(shù)（ileal interposition，IT）進(jìn)行對比，進(jìn)一步驗(yàn)證其對糖尿病的改善作用;(3)研究不同距離的食糜傳輸對于血糖改善作用的影響。
　　方法：
　　以高脂飲食(high-fatdietdiet，HFD)喂養(yǎng)聯(lián)合小劑量(30 mg/kg)鏈脲佐霉素(strepto

5、zotocin，STZ)注射，誘導(dǎo)12周齡的雄性Wistar大鼠產(chǎn)生胰島素抵抗及非肥胖型糖尿病。糖尿病大鼠隨機(jī)分為以下五組:(1)短空腸段的JIC組(JIC-short jejunum，JIC-S):距離屈氏韌帶（Treitz）5 cm處的空腸與遠(yuǎn)端回腸進(jìn)行吻合;(2)長空腸段的JIC組(JIC-long jejunum，JIC-L):距離Treitz韌帶20 cm處的空腸與遠(yuǎn)端回腸進(jìn)行吻合;(3) JIC假手術(shù)組（Sham-JIC）:

6、開腹后像JIC手術(shù)一樣進(jìn)行腸道的暴露和探查，而并不改變腸道的解剖;(4) IT組:行IT手術(shù)，將10 cm長的末端回腸轉(zhuǎn)位至距離Treitz韌帶10 cm處;(5)IT假手術(shù)組(Sham-IT):同IT般切斷相應(yīng)腸道，然后實(shí)施原位吻合。假手術(shù)組的手術(shù)時間延長至與手術(shù)組一致，以保證相同程度的麻醉影響和體液丟失。
　　手術(shù)后觀察實(shí)驗(yàn)動物的并發(fā)癥發(fā)生情況及存活率，并檢測如下指標(biāo):(1)體重、進(jìn)食量、飲水量;(2)隨機(jī)血糖（非空腹）:每周

7、3次;(3)葡萄糖耐量:在術(shù)前及術(shù)后第2、4、8、12周進(jìn)行口服葡萄糖糖耐量試驗(yàn)(oral glucose tolerancetest，OGTT);(4)胰島素耐量:術(shù)前及術(shù)后第4、12周進(jìn)行胰島素耐量試驗(yàn)(insulintolerance test，ITT);(5)血清學(xué)指標(biāo):術(shù)后第4、12周采空腹血，檢測肝腎功能指標(biāo)及胰島素水平;(6)評估胰島素抵抗:術(shù)后第4、12周以“穩(wěn)態(tài)模型”評價胰島素抵抗(homeostasis model

8、assessment of insulin resistance，HOMA-IR)。
　　結(jié)果：
　　1.與IT手術(shù)相比，JIC手術(shù)時間更短;JIC手術(shù)后無出血、吻合口漏、梗阻、營養(yǎng)不良等并發(fā)癥發(fā)生。
　　2.JIC手術(shù)并未改變實(shí)驗(yàn)動物的體重和進(jìn)食量。術(shù)后JIC-S組和IT組飲水量下降，這與血糖改善的趨勢一致。
　　3.與假手術(shù)相比，JIC-S和IT術(shù)后12周肝腎功均有改善。
　　4.相比于假手術(shù)組，JIC

9、-S、IT術(shù)后空腹胰島素分泌量增加。
　　5.JIC-S術(shù)后血糖代謝明顯改善，具體表現(xiàn)為隨機(jī)血糖降低、糖耐量及胰島素耐量改善、胰島素抵抗減輕。其效果與IT效果相當(dāng)。
　　6.JIC-L并不能達(dá)到JIC-S對糖尿病的改善效果。
　　結(jié)論：
　　1.作為新型的小腸旁路手術(shù)模型，JIC-S操作簡單，安全性高。
　　2.JIC-S對糖尿病大鼠的肝腎功、血糖穩(wěn)態(tài)，胰島素分泌及敏感性均有改善作用，效果與IT相似。這種改

10、善作用并不伴隨體重變化。
　　3.相比JIC-S，JIC-L術(shù)式延長了食糜的傳輸距離，延緩了營養(yǎng)物質(zhì)與遠(yuǎn)端小腸的接觸，其對于胰島素抵抗和糖代謝并無明顯改善作用。這與“后腸假說”理論一致。
　　4.JIC-S是理想的試驗(yàn)性手術(shù)方式。其改善糖尿病的機(jī)制將在下一部分進(jìn)行探討。
　　第二部分 空腸-回腸環(huán)路術(shù)改善葡萄糖代謝的機(jī)制研究
　　胃腸道代謝手術(shù)（有時也被籠統(tǒng)稱為“減重手術(shù)”）能夠快速、持久地改善胰島素抵抗、緩解糖

11、尿病，但機(jī)制尚不明確。體重下降并非主要原因，因?yàn)檠堑母纳仆缬隗w重的減輕，而且某些手術(shù)方式并未明顯影響體重卻仍可達(dá)到降糖效果。目前一般認(rèn)為，代謝手術(shù)后糖代謝的改善包括體重依賴性和非體重依賴性兩方面機(jī)制，在術(shù)后早期以后者為主。探尋不依賴于體重的具體機(jī)制一直是研究者們努力的方向。
　　研究表明，小腸在代謝改善的過程中發(fā)揮重要作用，相關(guān)機(jī)制的推測主要有“前腸假說（近端小腸假說）”和“后腸假說（遠(yuǎn)端小腸假說）”，但目前尚未形成統(tǒng)一理論

12、。為了更好地研究小腸在術(shù)后血糖改善中發(fā)揮的不依賴減重的作用，本實(shí)驗(yàn)以非肥胖型糖尿病大鼠為研究對象，設(shè)計(jì)了JIC手術(shù)方式，并聯(lián)合IT進(jìn)行研究。從解剖特點(diǎn)上看，JIC和IT都只改變了小腸的解剖，而保持了胃和幽門的完整性，適合研究小腸尤其是遠(yuǎn)端小腸的作用。課題的第一部分已經(jīng)證實(shí)了JIC-S的安全性和有效性，而在本部分，我們將主要從食糜傳輸、腸道激素等方面探討術(shù)后血糖改善的機(jī)制。此外，肝臟對葡萄糖的利用以及糖異生過程也對血糖的平衡產(chǎn)生影響，此方

13、面的相關(guān)指標(biāo)本研究也有涉及。
　　目的:
　　以腸道相關(guān)因素的變化為切入點(diǎn)，探討空腸-回腸環(huán)路術(shù)后血糖改善的相關(guān)機(jī)制。
　　方法:
　　以第一部分的實(shí)驗(yàn)動物作為研究對象，檢測下述指標(biāo)并進(jìn)行組間對比:(1)術(shù)后第4、12周采血，檢測胰島素濃度;(2)檢測術(shù)后第4、12周血清中胰高血糖素樣肽-1(glucagonlike peptide1，GLP-1)、多肽YY（peptide YY, PYY）、葡萄糖依賴性促胰島素

14、多肽(glucose-dependent insulinotropic peptide，GIP)等腸道激素水平;(3)術(shù)后12周取肝臟標(biāo)本，以聚合酶鏈反應(yīng)(polymerase chain reaction，PCR)測定葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體2的信使RNA水平(glucose transporter2 messenger RNA，GLUT2 mRNA);(4)以蛋白質(zhì)免疫印跡(Westem blotting，WB)方法檢測肝臟糖異生關(guān)鍵酶:葡萄糖

15、-6-磷酸酶(glucose-6-phosphatase，G6P)及磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase，PCK)水平;(5)大鼠處死前灌注染料，借此測量腸道內(nèi)食糜的傳輸速度。
　　結(jié)果:
　　1.術(shù)后4周及12周，JIC-S組和IT組胰島素水平明顯高于其他各組，且二者水平相近。
　　2.相比于其他組，術(shù)后JIC-S組和IT組的GLP-1、PYY濃度均升高;JIC-

16、S和IT組之間無差別。GIP水平各組之間保持一致。
　　3.術(shù)后12周，JIC-S組和IT組在肝臟GLUT2 mRNA的表達(dá)上高于其他三組。
　　4.WB顯示，術(shù)后12周肝臟的G6P和PCK水平在JIC-S和IT組顯著下降。
　　5.術(shù)后12周染料在大鼠腸道內(nèi)的推進(jìn)情況顯示，在JIC-S組和IT組，食糜均快速接觸了遠(yuǎn)端回腸。
　　結(jié)論:
　　1.JIC-S和IT術(shù)后胰島素水平升高，利于高血糖的控制。

17、　　2.GLP-1和PYY的升高，是JIC-S和IT術(shù)后葡萄糖糖穩(wěn)態(tài)好轉(zhuǎn)的重要原因。
　　3.JIC-S和IT術(shù)后肝臟葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體的表達(dá)上調(diào)，提示肝臟攝取葡萄糖能力增強(qiáng);而肝臟糖異生關(guān)鍵酶的表達(dá)下調(diào)，提示糖異生過程受抑制，肝糖輸出減少。這些變化均有益于糖尿病的好轉(zhuǎn)。
　　4.上述因素的變化，推測是由于JIC-S以及IT手術(shù)后食糜快速接觸了遠(yuǎn)端回腸所致。這與“后腸假說”內(nèi)容一致。
　　第三部分 空腸-回腸環(huán)路術(shù)對脂代謝異

18、常的改善作用
　　脂質(zhì)代謝異常，也稱為脂質(zhì)代謝紊亂(lipid dysmetabolism)，是血液及其他組織器官中脂質(zhì)及其代謝產(chǎn)物質(zhì)和量的異常，包括血脂異常、非酒精性脂肪肝等。脂質(zhì)代謝異常顯著增加心血管疾病、肝臟疾病等風(fēng)險，威脅人類健康。
　　脂質(zhì)代謝紊亂并非一種獨(dú)立疾病，而是與胰島素抵抗和葡萄糖代謝異常互為因果，并共同參與代謝綜合征的發(fā)生發(fā)展。有文獻(xiàn)證明，糖尿病患者更容易發(fā)生脂質(zhì)代謝異常，反之亦然。
　　對于脂質(zhì)代

19、謝紊亂，尤其是非酒精性脂肪肝，過去缺乏行之有效的治療手段。胃腸道代謝手術(shù)的興起為之提供了新的希望，目前已有許多文獻(xiàn)證實(shí)，RYGB、IT、袖狀胃切除術(shù)(sleeve gastrectomy, SG)、十二指腸空腸旁路術(shù)(duodenal-jejunalbypass，DJB)以及膽胰轉(zhuǎn)流術(shù)(biliopancreatic diversion，BPD)均有改善脂質(zhì)代謝的作用。胃腸道代謝手術(shù)已成為治療脂質(zhì)代謝異常的重要手段，然而對于術(shù)后高血脂或

20、脂肪肝恢復(fù)的原因和機(jī)制，目前尚缺乏定論。
　　在前面的實(shí)驗(yàn)中，我們證實(shí)了JIC-S對糖尿病大鼠血糖的改善作用，然而，這種新型手術(shù)方式是否同樣可以改善脂質(zhì)代謝，尚需進(jìn)一步研究。根據(jù)本研究的前兩部分，JIC-S能夠有效改善糖尿病大鼠的肝功水平及胰島素敏感性。鑒于胰島素敏感性的恢復(fù)有利于脂質(zhì)代謝的改善，而肝功的好轉(zhuǎn)可能意味著脂肪肝的改善，我們推測，JIC-S對脂質(zhì)代謝異常有治療作用。為了證實(shí)這一推測，在這一部分，我們從血脂、脂肪因子、肝

21、臟脂肪聚集情況等方面進(jìn)行檢測，研究JIC-S術(shù)后脂質(zhì)代謝的變化及機(jī)制?？紤]到脂質(zhì)代謝與糖代謝的相互影響，術(shù)后脂質(zhì)代謝的改善也可能是手術(shù)后糖尿病好轉(zhuǎn)的原因之一。
　　根據(jù)前兩部分實(shí)驗(yàn)，JIC-S對糖尿病有治療作用而JIC-L沒有，因此本部分并不涉及JIC-L手術(shù)，僅以JIC-S作為空腸-回腸環(huán)路手術(shù)的代表。
　　目的:
　　以非肥胖型糖尿病大鼠為研究對象，研究JIC手術(shù)（即前兩部分所述的JIC-S）改善脂質(zhì)代謝的作用及相

22、關(guān)機(jī)制。
　　方法:
　　以文獻(xiàn)報(bào)道為依據(jù)，以HFD長期喂養(yǎng)聯(lián)合小劑量STZ注射，誘導(dǎo)13周齡的雄性Wistar大鼠產(chǎn)生胰島素抵抗及非肥胖型糖尿病，同時伴有肝臟脂肪堆積的發(fā)生。糖尿病大鼠隨機(jī)分為JIC組及Sham-JIC組。JIC的手術(shù)方式與本實(shí)驗(yàn)第一部分中關(guān)于JIC-S的描述一致;Sham組則實(shí)施相同位置的腸切開術(shù)，但并不像JIC一樣進(jìn)行遠(yuǎn)近端的吻合，而是原位縫合。
　　手術(shù)后記錄實(shí)驗(yàn)動物的并發(fā)癥情況及存活率，并檢測

23、如下指標(biāo):(1)體重、進(jìn)食量;(2) OGTT:在術(shù)前及術(shù)后第4、12周進(jìn)行;(3)ITT:術(shù)前及術(shù)后第4、12周進(jìn)行;(4)丙酮酸耐量試驗(yàn)(Pyruvate Tolerance Test，PTT):術(shù)前及術(shù)后第4、12周進(jìn)行;(5)血清學(xué)指標(biāo):術(shù)后第4、12周采血，檢測甘油三酯、膽固醇、游離脂肪酸和總膽汁酸水平;(6)激素水平:術(shù)后第4、12周采血，分別檢測GLP-1、瘦素及脂聯(lián)素水平;(7)術(shù)后12周處死大鼠，取肝臟標(biāo)本，以WB方法

24、檢測肝臟脂肪生成的關(guān)鍵酶:脂肪酸合酶（fatty acid synthase，F(xiàn)AS）及乙酰輔酶A羧化酶(acetyl-CoA carboxylase，ACC);(8)取肝臟標(biāo)本，分別進(jìn)行HE染色和油紅O染色，判斷其脂肪聚集情況;(9)術(shù)后12周取大鼠回腸標(biāo)本，對腸內(nèi)分泌細(xì)胞及其分泌的GLP-I進(jìn)行免疫組化染色;(10)術(shù)后12周取大鼠糞便標(biāo)本，檢測腸道菌群中擬桿菌和厚壁菌門的含量。
　　結(jié)果:
　　1.整個實(shí)驗(yàn)期間兩組的體

25、重和進(jìn)食量均無明顯差別。
　　2.相比于假手術(shù)，JIC術(shù)后OGTT、ITT和PTT均有顯著改善。
　　3.手術(shù)后JIC組的大鼠較sham組大鼠有更低的血清甘油三酯和游離脂肪酸水平，而膽固醇水平并無明顯差別。
　　4.手術(shù)后12周，JIC組的血清總膽汁酸水平升高。
　　結(jié)論:
　　1.JIC發(fā)揮了不依賴體重的調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝的作用，對血脂升高和肝臟脂肪變性均有改善效果。
　　2.JIC改善了胰島素抵抗，這與