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编号:10268317
孕鼠高血糖对胎鼠胰岛功能的影响
http://www.100md.com 《中华妇产科杂志》 1999年第9期
     作者:李林霞 王煜非 酆豫增 江明礼 王志英

    单位:李林霞,酆豫增,江明礼,王志英 上海市第一人民医院妇产科 200080;王煜非 糖尿病研究室

    关键词:妊娠;高血糖症;大鼠;胰岛;胰岛素

    中华妇产科杂志990903 【摘要】 目的 探讨孕鼠高血糖对胎鼠胰岛β-细胞分泌胰岛素功能的影响。方法 28只妊娠SD大鼠随机分成两组,实验组在妊娠晚期持续性静脉输注高渗葡萄糖;对照组同期输注无菌蒸馏水。采用胎鼠胰岛细胞进行胰岛素抽提实验、胰岛素释放试验及灌流试验,研究胎鼠胰岛β-细胞功能的变化。结果 实验组胎鼠每个胰腺内胰岛素平均水平为(3329.81±163.39)ng;单位重量胰腺组织胰岛素水平为(158.56±23.34)ng/mg。对照组胎鼠胰腺内胰岛素平均水平为(2390.04±151.39)ng;单位重量胰腺组织胰岛素水平为(125.79±17.97)ng/mg。两者比较,差异有显著性(P<0.05)。在低糖或高糖Hanks液中温育胰腺组织2小时,实验组胎鼠胰岛素释放量:低糖时为24.22±4.63)ng/mg;高糖时为(73.73±5.94)ng/mg。对照组胎鼠胰岛素释放量:低糖时为(20.52±2.31)ng/mg;高糖时为(53.35±7.53)ng/mg。两组比较,差异有显著性(P<0.05)。在胰岛素灌流试验中,实验组胎鼠胰岛素分泌时相高峰出现早且峰值高于对照组。结论 孕鼠高血糖时,胎鼠胰腺β-细胞的胰岛素合成及释放功能代偿性增强,对葡萄糖的应答力处于过度敏感状态。
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    Influences of Gestational Hyperglycemia on the Function

    of Fetal Rat Pancreatic Islets

    LI Linxia, WANG Yufei, FENG Yuzeng, et al.

    Shanghai First People′s Hospital, Shanghai 200080

    【Abstract】 Objective To investigate the influences of gestational hyperglycemia on the function of fetal rat pancreatic islets. Methods Twenty-eight pregnant SD rats were randomly allocated into two groups, The study group was continually infused with 30% glucose at the rate of 2ml/min, while the controls with sterilized distilled water in the same time and at the same rate. The infusion began on day 16.5 post-coitus and lasted for 5 days until the removal of the fetuses. The functions of the β-cells in fetal rat islets were studied by determining the content of insulin, using the tests of extracting, releasing and perfusing. Results The data showed that the insulin content of study group (3329.81±163.39)ng was significantly higher than that of controls (2390.04±151.39)ng (P<0.05); After 2 hours′ incubation in Hanks solution which contained different concentration of glucose, increased insulin secretion was found in the study group (P<0.05); When the islets were perfused, the insulin peak value of study group was higher and appeared earlier than that of controls. Conclusion Insulin synthesis and secretion function of β-cells of fetal pancreas from hyperglycemia rats were enhanced and the pancreas had a hypersensitive response to glucose challenge.
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    【Key words】 Pregnancy Hyperglycemia Rats Islets of langerhans Insulin

    妊娠期糖尿病造成的胎儿宫内生活环境的改变,严重影响了胎儿胰岛的生长、发育及功能成熟。实验表明,胎儿胰岛的增生及β-细胞脱颗粒功能的改变,与孕妇高血糖的严重程度密切相关[1]。本研究采用静脉输注葡萄糖建立的孕鼠高血糖动物模型,通过对胎鼠胰岛细胞抽提实验、胰岛素释放实验及灌流实验,静态和动态观察孕鼠高血糖时,胎鼠胰腺释放及合成胰岛素功能的变化,以探讨孕鼠高血糖对胎鼠胰岛功能的影响。

    材料和方法

    一、动物模型制作

    选取28只成年雌性SD大鼠 (上海医科大学实验动物部提供),体重200~250g,随机分为两组。模型制作参照Nicoladis等[2]的方法,实验组自交配后第16.5天起输注30%葡萄糖液(2 ml/min,微电脑输液泵控制),至孕21.5天;对照组同期以与实验组同样速度输注无菌蒸馏水。两组动物均自由饮食,活动不受限制,生活环境相同。
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    二、胰岛素的合成与释放实验

    1.胰岛素抽提实验:两组孕鼠均于孕21.5天,剖腹取胎鼠,分离胎鼠胰腺,称重,研磨成匀浆,置4℃酸化乙醇溶液中抽提过夜。离心取上清液,应用放射免疫法测定胰岛素含量(胰岛素试剂盒购自华西医科大学糖尿病科技开发研究所)。

    2.胰岛素释放试验:同上无菌取胰腺组织,称重后剪碎,用Hanks液洗净,分别置低糖(2.8 mmol/L)Hanks液、低糖+精氨酸(10 mmol/L)Hanks液、高糖(16.7 mmol/L)Hanks液、高糖+精氨酸Hanks液,37℃培养箱中温育2小时,用酶联免疫磁分离测定法(IEMA)检测胰岛素水平。同时计算两组胎鼠的刺激指数(刺激指数=高糖刺激时胰岛素释放量/低糖时胰岛素释放量)。

    3.胰岛组织灌流试验:自行设计灌流装置,主要包括一个微电脑输液泵,恒温槽,灌流小室及自动样品收集器。灌流液包括低糖Hanks液和高糖Hanks液。灌流时将称重后的胰腺组织剪碎,置入装有普通定性滤纸的微型过滤器,放入灌流小室,灌流小室保持37℃恒温水浴,并通以含5%二氧化碳的空气。由微电脑输液泵控制,先用低糖灌流液以0.5ml/min恒速灌流平衡1小时,收集最后10分钟的灌流液,然后改换为高糖灌流液,每2分钟收集1管标本,持续60分钟后再改用低糖灌流液。
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    三、统计学方法

    将所得的数据采用两样本均数的t检验。所有参数均以±s表示。

    结果

    一、两组胎鼠胰岛素水平比较

    测定孕鼠21.5天时两组胎鼠胰腺内胰岛素水平,不论是每个胰腺内的胰岛素水平,还是单位重量胰腺组织内的胰岛素水平,实验组都明显高于对照组,见表1。

    表1 两组胎鼠胰腺及单位重量胰腺组织

    胰岛素平均水平比较(±s) 组别
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    例数

    每个胰腺内胰岛素

    平均水平(ng)

    单位重量胰腺组织

    胰岛素水平(ng/mg)

    实验组

    11

    3329.81±163.39**

    158.56±23.34*

    对照组

    10

    2390.04±151.39
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    125.79±17.97

    *P<0.05 **P<0.01

    二、两组胎鼠胰岛素释放功能比较

    在低糖Hanks液中温育2小时后,实验组和对照组胎鼠胰岛素释放量都较低,分别为(24.22±4.63)ng/mg,(20.52±2.31)ng/mg,属基础分泌水平,但实验组较对照组高(P<0.05);将低糖Hanks液换为高糖Hanks液温育2小时,两组胎鼠胰岛素释放量都明显增加,分别为(73.73±5.94)ng/mg,(53.35±7.53)ng/mg,实验组增加更明显(P<0.01);实验组刺激指数较对照组高(实验组刺激指数=3.04,对照组刺激指数=2.59)。加入10mmol/L精氨酸,对两组胎鼠低糖温育时胰岛素释放量均无明显影响,但能提高高糖刺激时的胰岛素释放量,实验组更加明显。见图1。
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    图1 两组胎鼠胰腺胰岛素释放功能比较

    三、两组胎鼠胰岛素灌流实验比较

    胎鼠胰岛体外灌流实验,动态观察胎鼠胰腺的胰岛素释放功能。低糖灌流时实验组胎鼠胰岛素释放量平均为24.95ng/mg,对照组平均为21.10ng/mg,实验组高于对照组。将低糖灌流液改为高糖灌流液约5分钟后,两组胎鼠均出现胰岛素释放第1时相高峰,实验组峰值(51.35ng/mg)较对照组峰值(36.78ng/mg)明显升高,约在56分钟后实验组出现另一释放高峰(62.26ng/mg),60分钟后对照组也出现了第二个释放高峰(43.89ng/mg)。实验组较对照组峰值出现早,且峰值高。

    讨论

    妊娠的过程如组织培育的过程,在妊娠期间,母体循环中各种营养成分的含量,决定着胎儿生长的营养环境。在妊娠的任何阶段发生的母体代谢紊乱,都会影响胎儿的宫内发育,对某些器官可产生永久性的影响[3]。胰岛的生长发育及功能成熟在围产期已基本完成,因此围产期母体葡萄糖代谢紊乱对胰腺β-细胞合成胰岛素的功能有重要影响[4]
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    一、高血糖对胎鼠胰岛素水平的影响

    糖尿病孕妇的新生儿表现为胰岛增生、肥大、胰腺内胰岛素水平升高[5,6]。国外学者报道,糖尿病大鼠动物模型中胎鼠胰腺的形态及功能也有类似的改变[7]。本研究结果发现,不论是单个胰腺内胰岛素平均水平,还是单位重量胰腺组织内的胰岛素的平均水平,实验组都比对照组明显升高。

    从新鲜胎胰组织对葡萄糖刺激的应答反应来看,不论是在基础状态(2.8 mmol/L低糖Hanks液)还是高糖(16.7 mmol/L高糖Hanks液)刺激,实验组胎鼠胰岛素释放量都较对照组高;在基础状态下,精氨酸对两组胎胰的胰岛素释放量均无明显影响;而在高糖刺激时,加入精氨酸两组胎鼠胰岛素释放量都增多。胎鼠在宫内发育时期,由于孕鼠慢性高血糖,使胎鼠血糖升高,从而刺激胎鼠胰岛β-细胞增生、肥大,胰岛素合成及释放代偿性增多,使β-细胞内胰岛素表达增强及血清胰岛素水平升高。我们的结果与其他学者用STZ诱导的大鼠糖尿病动物模型实验所得出的结果一致[7,8],与临床上糖尿病孕妇新生儿的胰岛功能特点也相似[9,10]。当将胎鼠胰腺进行体外葡萄糖刺激时,实验组胎鼠胰岛就表现出对糖的反应过度敏感,释放胰岛素增多,高糖刺激时更明显。精氨酸引起胰岛素释放增多的机理至今不明。加精氨酸后,实验组胎鼠胰岛素释放量大于对照组,是否与实验组胎鼠血清精氨酸水平下降有关,尚不清楚。
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    二、高血糖对胎鼠胰腺胰岛素合成的影响

    据报道,给足月孕鼠注射高浓度的葡萄糖,1小时后胎鼠血清胰岛素水平上升[11-13],这是用体内试验来观察胎鼠胰岛对葡萄糖的应答力。本研究用胎鼠胰岛组织进行胰岛素体外灌流试验,既能显示葡萄糖刺激引起的胰岛素释放,又能显示胰岛β-细胞的基础胰岛素分泌与葡萄糖介导的胰岛素双相分泌反应,动态观察胰岛β-细胞的胰岛素合成及释放功能。低糖灌流时,实验组胎鼠胰岛素释放量略高于对照组,高糖灌流时,在5分钟之后两组胎鼠胰腺释放胰岛素量迅速达到峰值,而释放的这些胰岛素为β-细胞内原来储存的胰岛素,实验组峰值高,说明胎鼠胰腺β-细胞胰岛素储存量多,再继续用高糖灌流时,两组胰岛素释放量维持较高水平并出现第二时相高峰,换为低糖灌流液后,又恢复正常。这些胰岛素则为两组胎鼠胰岛β-细胞新合成的胰岛素。实验组仍表现出较强的胰岛素合成功能。本实验也证明了实验组胎鼠胰岛β-细胞对葡萄糖的高度敏感性。

    本研究结果表明,妊娠期孕鼠高血糖的慢性刺激,使胎鼠胰岛β-细胞增生、肥大,对葡萄糖应答力增强,合成及释放胰岛素功能代偿性增强。不难想象这些胎鼠成年后,由于其胰岛β-细胞在胚胎时受到过度刺激,会对高血糖的刺激产生耐受,甚至发生功能衰竭。关于其机理,尚待进一步研究探讨。
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    本研究为上海市卫生局青年基金课题(基金编号:131984Y3)

    参考文献

    1 Aerts L, Van Assche A. Rat fetal endocrine pancreas in experimental diabetes. J Endocrinol,1977, 73:339-346.

    2 Nicoladis S, Rowland N, Meile MJ, et al. A flexible technique for long term infusions in unrestrained rats. Pharmacol Biochem Behav, 1974,2: 131-136.

    3 Metager BE. Biphasic effects of maternal metabolism on fetal growth. Diabetes, 1991,40( Suppl 2): 99-105.
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    5 Van Assche FA, Aerts L. The fetal endocrine pancreas In contributions to Gynaecology and Obstetrics. J Endocrinol, 1979, 122: 44-57.

    6 Steinke J, Driscoll SG. The extractable insulin content of pancreas from fetuses and infants of diabetic and control mothers. Diabetes, 1965, 14: 573-581.

    7 Aerts L, Van Assche A. Rat fetal endocrine pancreas in experimental diabetes. J Endocrinol, 1977, 73: 339-346.
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    11 Blazquez E, Lipshaw LA, Blazquez M, et al. Synthesis and release of insulin in fetal nursing and young adult rats. Studies in vivo and in vitro. Pediatr Res, 1975, 9: 17-25.
, 百拇医药
    12 Kervran A, Girard JR. Glucose induced increase of plasma insulin in the rat fetus in utero. J Endocrinol, 1974, 62: 545-551.

    13 Kervran A, Girard JR. Time course of a glucose induced increase in plasma insulin in the rat fetus in utero. J Endocrinol, 1976, 70:519-520.

    (收稿:1999-01-04 修回:1999-04-05), 百拇医药