大鼠創(chuàng)傷后胰島素抵抗機制的研究.pdf

1、背景和目的 臨床研究發(fā)現(xiàn)在手術(shù)、外傷、燒傷、感染等情況下普遍存在創(chuàng)傷后胰島素抵抗現(xiàn)象，且胰島素抵抗的程度與手術(shù)創(chuàng)傷的程度呈正相關(guān)，而與患者的預(yù)后呈負(fù)相關(guān)。有關(guān)創(chuàng)傷后胰島素抵抗發(fā)生、發(fā)展的分子機制十分復(fù)雜，目前還未完全闡明。以往的研究表明，外周組織(主要指骨骼肌)是產(chǎn)生創(chuàng)傷后胰島素抵抗的主要部位。胰島素受體前、受體本身和受體后各個環(huán)節(jié)的異常都有可能使得骨骼肌對胰島素的敏感性下降，對葡萄糖的氧化利用發(fā)生障礙，其中繼發(fā)于創(chuàng)傷后的胰島素

2、受體后信號轉(zhuǎn)導(dǎo)障礙可能是最主要的機制。 本課題通過對大鼠實施小腸部分切除術(shù)建立創(chuàng)傷動物模型，對胰島素受體后信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路上的幾個關(guān)鍵蛋白(酶)的含量和磷酸化狀態(tài)進(jìn)行分析，并對骨骼肌的葡萄糖轉(zhuǎn)運功能進(jìn)行檢測，比較創(chuàng)傷后循環(huán)中TNF-α濃度變化與上述結(jié)果之間的關(guān)系。旨在探討手術(shù)創(chuàng)傷引起的胰島素受體后信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路異常和葡萄糖攝取功能障礙之間的關(guān)系，揭示導(dǎo)致創(chuàng)傷后胰島素抵抗可能的分子機制。 方法 選用清潔級雄性Spragu

3、e-Dawley(SD)大鼠，隨機分為創(chuàng)傷組(麻醉后實施小腸部分切除術(shù)，n=20)和對照組(僅接受麻醉，n=20)，進(jìn)行以下各項研究。 (1)．術(shù)后(或同等時間后)分別測定大鼠不同時間點的血糖、血清胰島素和血清TNF-α濃度。計算胰島素抵抗指數(shù)(HOMA-IR)和胰島素分泌指數(shù)(HOMA-β)。檢驗血清TNF-α濃度與其他各項指標(biāo)的相關(guān)性。 (2)．運用高胰島素一正常血糖鉗夾技術(shù)評估創(chuàng)傷后外周組織葡萄糖廓清率變化。

4、 (3)．對大鼠骨骼肌組織中的胰島素受體底物-1(Insulin receptor substrate 1，IRS-1)、磷脂酰肌醇3激酶(phosphoinositide 3-kinase，P13-K)和蛋白激酶B(proteinkinase B，PKB/Akt)等蛋白的含量和磷酸化狀態(tài)進(jìn)行檢測，并檢驗其與血清TNF-a濃度的相關(guān)性。 (4)．運用[<'3>H]標(biāo)記葡萄糖示蹤法測定大鼠骨骼肌組織對葡萄糖轉(zhuǎn)運能力的改變。

5、 (5)．分析大鼠骨骼肌組織中葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白4(G1ucose Transporter 4，GLUT-4)的表達(dá)及分布變化。 結(jié)果 1.大鼠小腸部分切除術(shù)后血糖濃度明顯升高(P<0.05)。血清胰島素濃度先短暫下降然后逐漸升高(P<0.05)。 2.創(chuàng)傷組大鼠胰島素抵抗指數(shù)(HOMA-IR)明顯高于對照組(P<0.05)。而胰島素分泌指數(shù)(HOMA-β)則低于對照組(P<0.05)。 3.創(chuàng)傷組大鼠血清

6、TNF-α濃度明顯高于對照組(P<0.05)。血清TNF-β濃度與血糖濃度、血清胰島素濃度以及HOMA-IR指數(shù)呈正相關(guān)，而與HOMA-β指數(shù)沒有明顯的相關(guān)性。 4.創(chuàng)傷組大鼠外周組織對葡萄糖的敏感性降低，葡萄糖廓清率較對照組下降了49％(7.41±0.20 mg'kg<'-1>.min<'-1> vs.14.50±0.12 mg'kg<'-1>.min<'-1>，F(xiàn)=5342.62，P=0.000)。 5.兩組大鼠骨骼

7、肌中總的IRS-1蛋白含量沒有明顯差別(246.75±5.41％vs.248.76±6.29％，F(xiàn)=1.172，P=0.286)。但是創(chuàng)傷組大鼠骨骼肌酪氨酸(Tyr)位點磷酸化的IRS-1蛋白含量較對照組下降了31％(88.62±45.06 vs.127.61±53.88，F(xiàn)=6.165，P=0.018)。相反，創(chuàng)傷組大鼠骨骼肌中絲氨酸(Ser)位點磷酸化的IRS-1蛋白含量較對照組增加了63％(153.56±44.59％vs.94.3

8、8±36.07％，F(xiàn)=21.290，P=0.000)。 6.兩組大鼠骨骼肌中P13-K激酶的p85調(diào)節(jié)亞基的表達(dá)沒有明顯差異(50.72±3.68％VS.52.17±2.55％，F(xiàn)=2.103，P=0.155)。 7.兩組大鼠骨骼肌中總的PKB/Akt含量沒有明顯差異(115.78±8.87％vs.115.99±11.23％，F(xiàn)=0.004，P=0.947)，但是創(chuàng)傷組大鼠骨骼肌中磷酸化的PKB/Akt含量較對照組下降了

9、48％(46.81±8.10 vs.89.94±8.32，F(xiàn)=275.772，P=0.000)。 8.血清TNF-α濃度與IRS-1蛋白總量、P13-K的p85亞基含量以及PKB/Akt蛋白總量沒有相關(guān)性。但TNF-α濃度與Ser磷酸化的IRS-1含量呈正相關(guān)，與Tvr磷酸化的IRS-1含量和磷酸化的PKB/Akt含量呈負(fù)相關(guān)。 9.在相同反應(yīng)時間、相同胰島素濃度刺激條件下，創(chuàng)傷組大鼠骨骼肌細(xì)胞對2.脫氧-D-[1-<'

10、3>H]葡萄糖的轉(zhuǎn)運能力明顯小于對照組(P<0.05)。 10.兩組大鼠骨骼肌中GLUT-4 mRNA的表達(dá)沒有明顯差異(54.16±13.07％vs.55.67±13.99％，F(xiàn)=0.063，P=0.805)。 11.手術(shù)后早期(3h)兩組大鼠骨骼肌中GLUT-4蛋白含量沒有明顯差別(53.01±6.89％vs.52.26±5.39％，F(xiàn)=0.149，P=0.702)，而手術(shù)后第3天創(chuàng)傷組大鼠骨骼肌中的GLUT-4蛋白

11、含量下降，明顯低于對照組大鼠(48.07±12.08％vs.57.33+10.49％，F(xiàn)=6.692，P=0.0141。 12.GLUT-4主要分布在骨骼肌細(xì)胞漿中，胞膜上僅有少量分布。創(chuàng)傷組大鼠骨骼肌GLUT-4轉(zhuǎn)位被抑制，細(xì)胞膜上的GLLIT-4表達(dá)少于對照組(Z=-2.191，P=0.028)。 結(jié)論 本課題成功建立大鼠創(chuàng)傷后胰島素抵抗模型，發(fā)現(xiàn)創(chuàng)傷后循環(huán)中TNF-α釋放增加，誘導(dǎo)胰島素受體底物1(IRS-