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高压氧(hyperbaric oxygen,HBO)治疗作为一种新的相对安全的科学治疗手段,可以及时改善缺血缺氧等相关症状。已有研究表明缺氧可诱发胰岛素抵抗,以胰岛素抵抗为主要特征的2型糖尿病(type 2 diabetes millitus,T2DM)已成为当今世界亟待解决的难题,且患病人数逐年递增。新近发现的脑肠肽nesfatin-1水平与胰岛素抵抗呈负相关,同时可促进葡萄糖的利用,从而降低血糖。目的:探究高压氧能否改善胰岛素抵抗,激活胰岛素依赖的Akt信号通路促进骨骼肌葡萄糖转运体4(glucose transporter 4,GLUT4)的表达以及骨骼肌AMP依赖的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)磷酸化增进葡萄糖的摄取和利用从而降低血糖以及能否影响血浆nesfatin-1、leptin等因子的水平。方法:5周龄雄性C57BL/6J小鼠高脂饮食(high fat diet,HFD)喂养一周后,连续三天腹腔注射链脲佐菌素(60 mg/kg),并继续给予高脂饮食喂养诱导2型糖尿病模型,以同周龄单纯高脂饮食喂养的小鼠为对照,高脂饮食小鼠和2型糖尿病小鼠成模后分别分为常压常氧组和高压氧治疗组(HFD组、HFD+HBO组、T2DM组、T2DM+HBO组),高压氧治疗组每天给予1小时的2 ATA 100%氧气一周,观察其空腹血糖,胰岛素抵抗指数和摄食量的变化,通过糖耐量试验和胰岛素耐量试验评估小鼠糖代谢状态。采用免疫荧光组织化学技术检测各组小鼠下丘脑弓状核中NPY的表达量以及骨骼肌细胞GLUT4表达水平。苏木素-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色法观察棕色脂肪组织形态,蛋白质印迹法检测骨骼肌Akt和AMPK磷酸化水平、棕色脂肪组织解偶联蛋白-1(uncoupling protein-1,UCP1)表达水平。酶联免疫吸附测定(enzyme linked assay,ELISA)相关因子水平。结果:2型糖尿病小鼠造模成功率约为70%,表现为糖耐量受损,胰岛素抵抗。(1)高压氧可以显着降低2型糖尿病小鼠的血糖水平(2型糖尿病小鼠:治疗组vs.模型组:(-1.16±2.57)mmol/L vs.(7.50±4.37)mmol/L,P<0.01),但总体重变化无明显差异((0.80±0.62)g vs.(0.72±0.54)g,P>0.05),而高压氧治疗的单纯高脂饮食喂养的小鼠总体重明显增加(单纯高脂喂养小鼠:治疗组vs.对照组:(2.56±1.11)g vs.(0.77±0.81)g,P<0.01),主要是由于白色脂肪(腹股沟脂肪、附睾脂肪和肾周脂肪)占体重比在高压氧治疗组明显增高(4.13%±1.27%vs.5.77%±1.38%,P<0.05);(2)高压氧通过激活2型糖尿病小鼠下丘脑弓形核(arcuate nucleus,Arc)中NPY阳性神经元数量(466±131.52 vs.298±35.35,P<0.05),12小时累积食物摄入量明显增加((6.76±0.61)g vs.(5.02±1.19)g,P<0.05);(3)高压氧减轻2型糖尿病小鼠的胰岛素抵抗(HOMA-IR:31.98±11.05 vs.45.33±12.81,P<0.05);(4)高压氧治疗增加了2型糖尿病小鼠骨骼肌中GLUT4的表达量和磷酸化Akt(p-Akt)的水平,从而促进肌细胞对葡萄糖的摄取。高压氧还刺激了2型糖尿病小鼠和单纯高脂饮食喂养小鼠肌肉中AMPK磷酸化(p-AMPK)水平的提高;(5)尽管高压氧对棕色脂肪重量比无明显影响(2型糖尿病小鼠:治疗组vs.模型组:0.23%±0.06%vs.0.23%±0.05%,P>0.05;单纯高脂饮食小鼠:治疗组vs.对照组:0.18%±0.05%vs.0.21%±0.03%,P>0.05),但棕色脂肪的形态学染色表明高压氧可促进2型糖尿病小鼠单位视野内棕色脂肪细胞的数量(883±157.02 vs.558.87±51.87,P<0.05)同时增加了UCP1的表达量,即高压氧可促进一定程度的能量代谢;(6)经高压氧治疗的2型糖尿病小鼠和单纯高脂饮食喂养的小鼠血浆nesfatin-1(2型糖尿病小鼠:治疗组vs.模型组:(491.62±52.42)pg/m L vs.(614.29±85.28)pg/m L,P>0.05;单纯高脂饮食小鼠:治疗组vs.对照组:(691.82±102.98)pg/mL vs.(451.86±120.44)pg/m L,P>0.05)和leptin(2型糖尿病小鼠:治疗组vs.模型组:(1.83±0.13)ng/m L vs.(1.82±0.14)ng/mL,P>0.05;单纯高脂饮食小鼠:治疗组vs.对照组:(1.65±0.29)ng/mL vs.(1.78±0.10)ng/mL,P>0.05)水平均无明显变化。结论:实验结果表明,高压氧能够改善2型糖尿病小鼠的胰岛素抵抗,激活Akt信号通路,促进骨骼肌GLUT4的表达从而促进葡萄糖的摄取,同时高压氧还增加棕色脂肪中UCP1的表达增进能量代谢。本课题为高压氧治疗2型糖尿病提供理论依据,扩展了高压氧在代谢方面的应用。