肝脏和肌肉脂肪异位沉积与空腹高胰岛素血症的发生
【摘要】 目的： 研究高脂高糖饲养大鼠血浆游离脂肪酸和肝脏、肌肉甘油三酯沉积与胰岛素抵抗的关系. 方法： 健康雄性9周龄SD大鼠20只，随机分为实验组(n=10)高脂高糖饲料饲养和对照组(n=10)普通饲料饲养. 实验6 wk，比较2组大鼠血浆游离脂肪酸（FFA）,血清胰岛素（FINS）,空腹血糖（FPG）,胰岛素抵抗指数（HOMA?IR）及肝脏甘油三酯（TG）异位沉积的情况. 结果： 在实验6 wk与对照组比较，① FFA (mmoL/L, 0.74±0.04 vs 0.62±0.05, P<0.01)；② FINS(mU/L, 31.96±2.58 vs 12.64±1.35, P<0.01)；③ FBG (mmoL/L, 5.32±0.55 vs 5.12±0.47, P>0.01)；④ HOMA?IR (7.57±1.11 vs 2.87±0.35, P<0.01)均升高；⑤ 体内脂肪相对含量 (g, 8.81±1.27 vs 6.65±0.88, P<0.01)；⑥ 油红染色病理切片机半定量分析，肝脏组织中TG含量高于正常对照组（99.5±4.7 vs 128.5±3.9, P<0.01），肌肉(127.6±3.1 vs 134.7±2.9, P<0.01)胰腺的TG沉积无明显差异(P>0.05). 结论： 高脂高糖饲养可以诱导大鼠胰岛素抵抗，其胰岛素抵抗的形成与FFA的增加及肝脏和肌肉组织TG异位沉积有关.
【关键词】 高脂饮食；大鼠，Sprague?Dawley；胰岛素抗药性；甘油三酯类
0引言
胰岛素抵抗( insulin resistance, IR)是2型糖尿病（T2DM）发病的重要病理基础，而胰岛素抵抗的产生机制目前尚未完全阐明.最近研究证明游离脂肪酸（free fatty acid, FFA）水平升高以及甘油三酯(triglyceride,TG)在非脂肪组织（例如肝脏、肌肉和胰腺）的异位沉积与IR的产生密切相关.我们利用高脂高糖饲养SD大鼠建立胰岛素抵抗模型，探讨TG异位沉积与IR发生的关系.
1材料和方法
1.1材料清洁级雄性SD大鼠（第四军医大学动物实验中心）20只，体质量90～115 g ，分成实验组和对照组，每组10只，单笼饲养于22℃和光照(08∶00～21∶00)的环境下.实验组以高脂高糖饲料喂养（普通饲料0.47，化猪油0.23，蔗糖0.21，蛋黄粉0.09，热量22 kJ/g）［1］建立胰岛素抵抗动物模型，对照组以普通饲料喂养.两组动物不限量饮食，每天称取饲料消耗量，每周禁食12h后测体质量1次. 实验6 wk处死大鼠，取腹膜后及附睾处脂肪组织称湿质量.
1.2方法两组大鼠每周经禁食12 h后剪尾取血1次，取血量约为0.8 mL.空腹血糖用葡萄糖氧化酶法测定，胰岛素用放射免疫法测定（试剂盒由北京北免东雅公司生产），铜试剂显色法测定血浆FFA浓度.胰岛素抵抗以稳态模式胰岛素抵抗指数表示，常用的稳态模式评估法（Homeostasis Model Assessment, HOMA）HOMA ?IR＝（FPG×FINS）/22.5［2］（注： FPG 空腹血糖浓度mmoL/L，FINS 空腹胰岛素浓度mIU/L）. 取肝脏、肌肉和胰腺组织，冰冻切片5～10 um, 40 g/L甲醛固定10 min，蒸馏水稍洗，600 g/L异丙醇漂洗1次20～30 s，用油红O染色10～15 min，经600 g/L异丙醇液分化后，水洗1～2 min，用稀释1倍的明矾苏木精液淡染细胞核1 min，甘油明胶封片.HE染色观察组织形态结构.使用计算机彩色图像分析系统灰度分析软件，对油红病理切片进行半定量分析，每组每只大鼠肝脏、肌肉和胰腺各取3张切片，每张病理切片取5个视野，记录每个视野灰度值，取平均值确定灰度值.
统计学处理：使用SPSS 11.5统计软件.实验结果以x±s表示，两组间比较采用两样本t检验. P<0.05即认为具有统计学差异.
2结果
2.1大鼠血清生化指标变化SD大鼠实验6 wk血FFA、血FINS变化和HOMA?IR两组有显著差异，两组血糖无差异（表1）.
表1两组动物6 wk生化指标（略）
bP<0.01 vs对照组.
2.26 wk内脏脂肪改变在实验6 wk，油红脂肪染色法，实验组大鼠肝脏出现中重度弥漫性脂肪变性，肝细胞增大，肝窦受压变窄甚至消失，肝索排列紊乱，部分尚可见肝细胞水肿等现象（图1）.利用油红O染色的病理切片，在计算机彩色图像分析系统上进行灰度分析（灰度值越小，油红染色越深，脂肪沉积面积越大，强度越大），测定各组织TG沉积相对面积和相对强度显示，正常组6wk肝细胞内有少量脂滴，而高脂喂养组肝脏脂变面积明显增加，灰度分析显示两组差异显著（P<0.01，表2）.
A： 实验；B： 对照.
图1肝脏实验6 wk×20（略）
表2两组大鼠6 wk体脂和油红染色的切片灰度分析（略）
bP<0.01 vs对照.
3讨论
遗传、环境和代谢因素可导致IR、胰腺β细胞功能障碍以及T2DM，但机制仍不完全清楚.有研究表明脂肪组织和机体的脂肪动员与IR关系密切［3-4］，由于脂肪代谢异常导致的非脂肪组织如肝脏、肌肉的FFA流增加，可导致和加重IR和T2DM代谢紊乱表现.FFA浓度可以反映体内的脂肪动员情况，其中来自于内脏脂肪库的FFA，是FFA流增高的主要部分.在人类，细胞质TG沉积与IR相关［5-8］，但其精确机制还不清楚.TG的异位沉积可能是导致IR的原因之一.我们利用高脂高糖饮食喂养大鼠，观察肝脏、肌肉和胰腺等非脂肪组织TG的沉积情况，以探讨早期脂肪异位沉积与IR的关系. 在第6 wk，实验组大鼠与对照组比较内脏脂肪组织显著增加，FINS和FFA明显升高，HOMA－IR明显增加，提示IR的形成.各组织油红染色病理结果显示，肝脏脂变面积明显增加(P<0.01),肌肉组织有部分TG沉积. 而胰腺组织没有明显TG沉积，提示肝脏和肌肉的早期异位沉积与IR形成相关.实验组的血清FFA浓度和HOMA?IR都升高，提示FFA与IR有关，但其中的因果关系尚不清楚.
本实验结果显示，高脂喂养早期即第6 wk，TG分布异常尤以肝脏明显，同时存在IR. 提示TG在肝脏沉积与FINS升高关系密切，可能在IR产生过程中发挥重要作用.肝细胞脂肪变性是指肝细胞脂质含量增多，在胰岛素抵抗和T2DM中常见［9］.有报道［10］，肌肉TG沉积和IR存在密切关系，但是具体机制还不清楚. 我们发现，高脂喂养的早期阶段，肌肉的TG沉积明显，表明肌肉TG的沉积在IR形成的早期阶段的作用可能很重要.还有研究认为，FFA流入胰腺组织，超过其氧化能力，FFA酯化为TG会导致胰腺的功能亢进或者功能异常，导致β细胞的损害，影响了胰岛素分泌造成IR.但是我们发现，高脂喂养早期阶段，胰腺的TG沉积并不明显，胰腺胰岛素分泌的功能还没有明显的受到TG的影响，胰腺的TG异位沉积在IR形成早期阶段似乎并不起决定性的作用.有研究提出了肝细胞胰岛素抵抗和脂肪变的新机制，大鼠高脂饮食喂养3 d，就会出现肝细胞胰岛素抵抗和脂肪变，因为这种干预诱导肝细胞甘油三酯增加3倍与本文献一致［11］ . 但是，胰腺TG沉积与IR关系密切，尚需更进一步的研究.本实验胰腺TG的早期异位沉积不明显，暗示肝脏和肌肉异位沉积在IR的产生中起着重要的作用，其原因还有待研究.
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