12 罗格列酮和有氧运动对糖尿病糖脂代谢紊乱的干预作用

胡红梅（华南理工大学体育学院）

NOD小鼠是1974年由日本京都的一个实验室发现的一种自发性糖尿病鼠，小鼠出生后几周可在光镜下观察到胰岛部淋巴细胞浸润，大约在出生后14周糖尿病症状开始出现。NOD小鼠在其发展为糖尿病之前有一个胰岛炎发生和发展时期，胰岛炎在5～9周龄期间即开始出现，若此后胰岛炎性细胞浸润和胰岛β细胞破坏逐渐加重，达到一定程度时，胰岛素分泌不足，进而引起代谢紊乱，NOD鼠就表现为糖尿病。从这一角度来看，NOD鼠所发Ⅰ型糖尿病也是一种慢性进行性内分泌及代谢性疾病。若在早期介入药物或运动干预，可能会阻止或延缓 NOD 小鼠发生代谢紊乱。有实验表明， NOD鼠第9周胰岛炎已存在，用药作用不明显。在第3周开始用药，药效明显。因此，本实验设计NOD小鼠从3～4周龄开始进入实验，对部分小鼠分别施加罗格列酮和有氧运动因素，持续12 周，通过观察小鼠外在表现、体重和腹部脂肪变化以及胰腺病理切片、血清胰岛素、血液生化指标，探讨罗格列酮和运动对糖脂代谢的干预作用。

1 材料和方法

1.1 实验动物

从中科院上海实验动物中心购买30只雌性NOD小鼠，SPF级，3～4周龄，自由进食辐照饲料和凉开水，环境温度24±2℃，湿度50%～60%。30 只NOD小鼠随机分成3 组，对照组（Ⅰ）10 只、用药组（Ⅱ）10只和运动组（Ⅲ）10只。分组后称量并记录体重，平均体重11.87克。（注：实验过程中对照组死亡1只，用药组死亡1只，运动组死亡2只。）

NOD小鼠适应喂养3天后，用药组小鼠灌喂罗格列酮，浓度0.03 mg/ml，每只每天0.3 ml，逐渐增加至0.5 ml，小鼠体重达到20克后，稳定在每只每日用药0.5 ml，共12周。

运动组小鼠试跑3天后，进行跑台运动，0坡度。前6周由10米/分钟，40分钟，逐渐增加至12米/分钟，55分钟。第7周开始稳定的运动量。每周5次，共12周。

1.2 实验方法

胰腺组织生理切片：取福尔马林液固定的胰腺组织，低温修剪组织，石蜡包埋，连续切片机切成厚度约5～10 μm的组织切片，苏木精-伊红（HE）染色，干燥，制成HE染色切片，光学显微镜下进行观察、拍照。

血清胰岛素测定：用放射免疫测定法测定。

血液生化指标测定：最后一次喂药和训练24小时后（未禁食），麻醉后摘眼球取血，静置，500转/分离心分离血清。血清脂质和脂蛋白、血糖分别用酶学方法于Olympus Au 1000 血生化全自动分析仪上测定，并计算Glu（葡萄糖）、TC（总胆固醇）、TG（甘油三酯）、HDL-C（高密度脂蛋白胆固醇）、LDL-C（低密度脂蛋白胆固醇）浓度。

1.3 统计方法

所有数据用Microsoft Excel处理。数据结果用X±SD表示，组间差异用t-检验。

2 结果

2.1 外表观察以及体重和腹部脂肪重量变化

实验初始阶段，各组小鼠活泼精神，毛色润泽。随着实验进程，第10周开始，对照组小鼠有多尿现象（堑盘中较湿），个别小鼠毛色暗淡，精神萎糜，体重出现下降趋势。用药组和运动组小鼠在整个实验过程中皮毛整齐，精神良好，个体明显大于对照组小鼠。

体重和腹部脂肪重量变化如表1所示。

注：*：与对照组相比，P＜0.05

在进入实验时，小鼠平均体重为11.87克，无组间差异。实验结束后体重增长出现组间差异，运动组鼠和用药组鼠均明显比对照组体重大。取腹部脂肪称重进行比较，呈现与体重一致的变化，对照组小鼠可见明显的脂肪萎缩现象，用药和运动组未见脂肪萎缩现象。表明对照组中有小鼠发病后引起体重下降，脂肪萎缩。

2.2 胰腺组织生理切片

解剖小鼠取胰腺时肉眼观察发现，对照组小鼠中2只胰腺正常（没有做切片），6只有变黄色混浊现象。用药组和对照组未见异常。胰腺病理切片光镜观察结果如下：在对照组，可见不同程度的胰岛炎，胰岛周边有多量的淋巴细胞浸润，有的可见部分炎细胞已浸润胰岛实质内。在用药和运动组，或可见正常的腺泡结构和清晰的胰岛结构，或可见轻度的炎性细胞浸润，多以胰岛周边为主。如图1 （Fig A、B、C、D）所示。

2.3 血清胰岛素浓度

各组NOD小鼠血清胰岛素水平测定结果如表2所示，用药组和运动组小鼠血清胰岛素浓度显著高于对照组（P＜0.01），说明药物和运动干预对胰岛素分泌产生了良好效果。运动组与用药组相比，血清胰岛素水平有所下降（P＜0.05），说明运动对胰岛素分泌有一定影响。

注：**：与对照组相比，P＜0.01。△：与用药组相比，P＜0.05

2.4 血液生化指标

对照组小鼠血糖有所升高，但仍在正常范围（3.53～9.86 mmol/L）之内。用药组和运动组小鼠血糖显著低于对照组（P＜0.01）。用药组（Ⅱ）和运动组（Ⅲ）的血清TC含量比对照组（Ⅰ）显著减少（P＜0.01），Ⅱ和Ⅲ组的TG含量与Ⅰ组相比有所下降，但无显著性差异。HDL含量的变化呈现出与TC相反的趋势，Ⅱ组和Ⅲ组HDL含量与Ⅰ组相比显著升高（P＜0.05）。LDL含量无组间差异，结果见表3。对照组NOD小鼠存在着一定的发病率，有个别鼠出现胰岛炎，个别鼠正常，所以此组的SD值较大，也影响Ⅱ和Ⅲ组有些指标与此组的差异没有显著性。

注：*：与对照组相比，P＜0.05，**：与对照组相比，P＜0.01。

3 讨论

所用NOD小鼠购自中科院上海实验动物研究所，雌鼠5～6周龄开始发生自身免疫性胰岛炎，6月龄时可产生糖尿病（诊断标准为血糖≥11 mmol/L），发病率达60%～70%。在糖尿病发生之前的胰岛炎发生和发展时期，是进行药物和运动干预防止其发展成为糖尿病的良好时机。我们对3～4周龄NOD小鼠分别灌喂罗格列酮和施加中等强度的有氧运动，12周结束后，用药组和运动组小鼠生长状态良好，体重增长较快，没有脂肪萎缩现象；而对照组外观差，体重下降，脂肪萎缩。说明罗格列酮和有氧运动产生了有益的干预效果。

胰岛素由胰岛的β细胞分泌，如果胰岛受到淋巴细胞侵害，β细胞受损，会导致胰岛素分泌不足，血清胰岛素浓度下降。实验结果显示，对照组有6只小鼠发生了不同程度的胰岛炎。主要形态学为胰岛周边部有多量的淋巴细胞浸润，部分可浸入胰岛实质内。

在NOD小鼠胰岛炎发生前或发生初期，介入药物和运动干预，可以防治其发展成为1型糖尿病。众多研究表明，格列酮类化合物具有抗炎作用：一是PPARγ激动剂下调NO、IL-6和TNFα等炎性细胞因子的释放；二是通过抑制NFκB信号传导途径影响炎性细胞因子的作用。对单克隆细胞系的研究表明，罗格列酮通过抑制NFκB途径阻断炎性细胞因子合成。Beales小组为罗格列酮用于防治自身免疫糖尿病提供了直接的研究证据，他们对3周龄NOD小鼠灌喂罗格列酮和曲格列酮，结果显示，罗格列酮和曲格列酮都明显降低NOD小鼠糖尿病发病率，与对照组相比降低50%，提示罗格列酮可用于保护自身免疫糖尿病患者β细胞功能。我们在光镜下观察胰腺生理切片显示，对3～4周龄小鼠灌喂罗格列酮12周，胰腺组织明显好于对照组，因此，罗格列酮能够防治NOD小鼠胰岛炎的发生和发展。有氧运动对NOD小鼠胰岛炎的产生也有一定影响。运动对免疫功能的重要影响是抑制免疫功能，与抑制性T细胞过度激活有关。另外，机体应激时通过神经内分泌系统调节产生免疫抑制。运动后免疫抑制可能对自身免疫损害有一定的防治作用，何种运动强度引起免疫抑制及其抑制自身免疫损害的机制有待进一步研究。

胰岛素分泌不足，可从多种途径对糖代谢调节失控，导致血糖升高。然而，对照组血糖虽有所升高，但仍在正常范围之内，表明胰岛素的调节功能没有完全丧失，只是调节水平有所降低。施美莲的研究指出，NOD小鼠只有在所有胰岛完全或近乎完全破坏时才发生糖尿病，若仍有少量萎缩的胰岛，其血糖水平就可维持在正常范围内。用药组和运动组小鼠未发生胰岛炎或只是轻度淋巴细胞浸润，血清胰岛素水平未下降，控制了平稳的血糖水平。

胰岛素水平降低，一方面使糖代谢途径受阻，机体动员脂肪和蛋白质代谢增强，使血脂升高；另一方面直接降低了对脂代谢途径的调节水平，引起血脂升高。对照组TC和TG显著高于用药组和运动组小鼠，LDL水平高而HDL水平低。用药组和运动组小鼠出现TC和TG下降而HDL升高的良好血脂状态。HDL参与将胆固醇由肝外组织向肝的逆向转运，使胆固醇在肝内代谢。显然，HDL升高有利于血胆固醇的清除，使血浆胆固醇含量下降。罗格列酮在临床实践中已被证实可以改善血脂的紊乱，主要表现在增加小而致密的高密度脂蛋白，通过减少体内甘油三酯和游离脂肪酸水平而减轻脂肪对β细胞的毒性作用。Mayerson AB等研究了罗格列酮对Ⅱ型糖尿病患者血脂的影响，研究指出，胰岛素有抑制脂解作用，罗格列酮提高了外围脂肪细胞对这一作用的敏感性，使血浆脂肪酸和甘油三酯含量下降运动对血脂的影响研究报道较多，多数学者认为有氧运动训练对血脂有改善作用。

4 结论

综上所述，对照组NOD小鼠由于发生不同程度的胰岛炎，胰岛素分泌不足，导致血糖、血脂水平偏高，糖脂代谢紊乱。高血糖血脂剌激胰岛β细胞代偿性地分泌功能增强，使本来已受损的β细胞更加重负担，扩大β细胞受损程度，其合成分泌胰岛素能力继续下降，引起糖脂代谢进一步紊乱，形成代谢紊乱和β细胞功能不足的恶性循环。适时介入药物和运动干预，在有效抑制胰岛炎发生和发展，保证胰岛素分泌正常的情况下，同时，罗格列酮和中等强度有氧运动通过对糖脂代谢的良好调节作用，代谢途径通畅，血糖、血脂维持正常，能够使胰岛β细胞得以休养生息，利于保护和修复β细胞功能，在代谢和β细胞功能之间形成良性循环，有效地预防了糖尿病的发生。本研究显示了罗格列酮和运动对糖尿病糖脂代谢紊乱的良性干预作用。同时，所用3组NOD小鼠可作为进一步探讨罗格列酮和运动干预糖尿病代谢机制的实验模型。

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