1肝脏和肌肉脂肪异位沉积与空腹高胰岛素血症的发生作者：马丽超，张莉，刘利兵，陈健康，焦凯 【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（HOMAIR ）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， FFA (mmoL/L, 0.740.04 vs 0.620.05, P0.01)； FINS(mU/L, 31.962.58 vs 12.641.35, P0.01)； HOMAIR (7.571.11 vs 2.870.35, P0.01)均升高； 体内脂肪相对含量 (g, 8.811.27 vs 6.650.88, P0.01)； 油红染色病理切片计算机半定量分析，肝脏组织中 TG 含量高于正常对照组（99.54.7 vs 128.53.9, P0.01） ，肌肉(127.63.1 vs 134.72.9, P0.05). 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. 2【关键词】 高脂饮食；大鼠， SpragueDawley；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 90115 g ，分成实验组和对照组，每组 10 只，单笼饲养于 22和光照(08002100)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3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（FPGFINS ） /22.52 （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 510 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 2030 s，用油红 O 染色 1015 min，经 600 g/L 异丙醇液分化后，水洗 12 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 xs 表示，两组间比较采用两样本 t 检验. P0.05 即认为具有统计学差异.42 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 HOMAIR 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）bP0.01 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（P0.01 ，表 2）.A： 实验；B： 对照.图 1 肝脏实验 6 wk20（略）5表 2 两组大鼠 6 wk 体脂和油红染色的切片灰度分析（略）bP0.01 vs 对照.3 讨论遗传、环境和代谢因素可导致 IR、胰腺 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，HOMAIR 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(P0.01),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HOMAIR 都升高，提示 FFA 与 IR 有关，但其中的因果关系尚不6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.有文献报道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 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.【参考文献】71 潘玲，刘继林，王建. 实验性胰岛素抵抗综合征大鼠模型J. 华西医学,2000,15:421.2 Matthews DR，Hosker JP，Rudenski AS,et al. Homeostasis model assessment :insulin resistance and betacell function from fasting plasma glucose and insulin concentrations in manJ. Diabetologia,1985,28:412-419.3 GuerreMillo M. Adipose tissue and adipokines: for better or worseJ . Diabetes Metab, 2004,30:13.4 Kershaw EE, Flier JS. Adipose tissue as an endocrine organJ. J Clin Endocrinol Metab, 2004,89:2548.5 Phillips DI, Caddy S, Ilic V, et al. Intramuscular triglyceride and muscle insulin sensitivity: evidence for a relationship in nondiabetic subjectsJ. Metabolism,1996,45:947-950.6 Goodpaster BH, Thaete FL, Simoneau JA, et al. Subcutaneous abdominal fat and thigh muscle composition predict insulin sensitivity independently of visceral fatJ . 8Diabetes,1997,46:1579-1585.7 Pan DA, Lillioja S, Kriketos AD, et al. Skeletal muscle triglyceride levels are inversely related to insulin actionJ. Diabetes,1997,46:983-988.8 Krssak M, Petersen KF, Bergeron R,et al. Intramuscular glycogen and intramyocellular lipid utilization during prolonged exercise and recovery in man: a 13C and 1H nuclear magnetic resonance spectroscopy studyJ. J Clin Endocrinol Metab, 2000,85:748-754.9 Kelley DE, Mandarino LJ .Fuel selection in human skeletal muscle in insulin resistance: a reexaminationJ. Diabetes, 2000,49:677-683.10 Lewis GF, Carpentier A, Adeli K,et al. Disordered fat storage and mobilization in the pathogenesis of insulin resistance and type 2 DiabetesJ. Endocr Rev ,2002,23(2):201-229.11 Samuel VT,Liu ZX, Qu X, et al.