2型糖尿病(type-2 diabetes mellitus, T2DM)是以胰岛素抵抗和胰岛功能进行性减退为特征的一种慢性全身性代谢性疾病,胰岛p细胞数量减少和功能衰竭是糖尿病发病的一个重要基础。糖尿病的有效治疗之一是增加p细胞数量和改善胰岛功能。T2DM表现为糖、脂肪、蛋白质和继发的维生素、水、电解质代谢紊乱以及氧化平衡失调,严重威胁人们的身体健康。T2DM的治疗,目前仍以药物和胰岛素替代治疗为主,但外科手术对2型糖尿病的治疗作用已引起人们的极大关注。Roux-en-Y胃旁路术(Roux-en-Y gastric bypass, RYGB)是治疗病态性肥胖应用最多的手术方式,不仅使肥胖症患者体重得到显著持久地减轻,而且使80%-100%伴肥胖症的2型糖尿病患者的血糖、胰岛素、糖化血红蛋白长期处于正常水平,并能阻止糖耐量异常发展为糖尿病,还可以降低肥胖症患者因糖尿病所致的死亡率。动物实验已经显示RYGB可以改善肥胖和非肥胖糖尿病大鼠胰岛功能和糖代谢,结果提示RYGB可能是治疗2型糖尿病的有效方法之一。RYGB对2型糖尿病治疗作用的确切机制尚不清楚。临床对病态性肥胖并糖尿病患者的观察表明胃旁路术治疗2型糖尿病可能与体重下降和摄食减少无关。胃旁路术控制2型糖尿病的机制可能与肠道激素的变化进而通过肠-胰岛轴(enteroinsular axis)调节胰岛内分泌功能有关,其中两个最重要的肠道激素为胰高血糖素样肽-1和抑胃肽。研究证明胃旁路术后患者或实验动物血清胰高血糖素样肽-1持续升高可达1年甚至更长时间,而抑胃肽浓度则下降。近年文献显示胃旁路术后个别病人出现严重的危及生命的高胰岛素低血糖血症—胰岛细胞增生症,这些病人只有接受胰腺部分切除才能缓解症状,手术后在切除的标本中发现胰岛细胞肥大、增生,少数病人发现多发性胰岛细胞瘤。而胰岛细胞增生症在正常人群极少发生。这些发现提示胃旁路术后糖尿病逆转可能存在其它机制—胰岛β细胞新生(neogenesis)/再生(regeneration)?而胰岛β细胞的新生／再生进而产生适量的胰岛素是胃旁路术逆转糖尿病的另一可能的机制?这种假设还未见动物实验方面的报道。PDX-1 (pancreatic duodenal homeobox-1, PDX-1)是实验动物胚胎胰腺发育过程中已知的第一个也是最重要的转录因子,并且是胰腺发育和胰岛细胞分化所必需的转录因子,发育中的胰腺的所有细胞都来源于PDX-1表达阳性前体细胞。这些PDX-1表达阳性细胞可作为一个细胞标志保持它们可分化成任何胰腺细胞类型的多潜能性。在出生及成年后,小鼠PDX-1表达量微弱且仅特异性表达于90%的p细胞和少量(10%)的6细胞。在胰岛细胞再生／新生过程中PDX-1可重新表达,调控成体胰腺再生。胰岛β细胞再生／新生需要PDX-1的激活和表达,PDX-1表达是胰腺再生的基础。Goto-Kakizaki (GK)大鼠是一种自发性遗传性非肥胖型糖尿病动物,近似于人类2型糖尿病,是研究2型糖尿病应用最广泛的实验动物模型。本课题采用GK大鼠作为实验动物,对其施行RYGB手术,探讨：①胃旁路手术对GK大鼠糖脂代谢的影响；②胃旁路手术对胰腺特异性基因PDX-1表达及胰岛β细胞新生／再生的影响；③胰岛再生／新生β细胞的来源；④通过实验试图为人类非肥胖型2型糖尿病手术治疗提供实验依据,并且为胃旁路术后病人出现严重的低血糖高胰岛素血症给出一定的解释。同时,本课题观察Roux-en-Y胃肠重建对非肥胖糖尿病胃癌患者糖脂代谢的影响,为手术治疗非肥胖2型糖尿病及其所伴随的脂质代谢紊乱探索手术效果。第1部分Roux-en-Y胃旁路术改善糖尿病大鼠糖脂代谢目的：观察Roux-en-Y胃旁路术对非肥胖糖尿病GK大鼠糖脂代谢及胰岛功能的影响。方法：18只GK大鼠随机等分为Roux-en-Y胃旁路手术(RYGB)组、假Roux-en-Y胃旁路手术(sham-RYGB)组和对照组(sham-op),每组6只。分别对各组大鼠实施RYGB、sham-RYGB和sham-op。(1)观察手术前和手术后1、2、4、12周各组大鼠血清葡萄糖、胰岛素、C肽、体质量、摄食量变化；(2)观察手术后4周和12周口服葡萄糖耐量试验、口服葡萄糖后胰岛素、C肽变化；(3)观察手术后4周、12周糖化血红蛋白、血清总胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇、甘油三酯、游离脂肪酸含量变化。结果：(1)手术后各组大鼠摄食量无差异(P>0.05)；组内比较,不同时间点三组大鼠体质量变化均有差异(P<0.05)；(2)手术后RYGB组大鼠空腹血糖和糖化血红蛋白较sham-RYGB组和对照组显著下降,差异有统计学意义(P<0.01)；(3) RYGB组大鼠空腹胰岛素、C肽较sham-RYGB组和对照组显著升高,差异有统计学意义(P<0.01)；(4)手术后4周、12周RYGB组大鼠口服葡萄糖耐量试验血糖值曲线下面积显著减少,胰岛素和C肽值曲线下面积显著增加,差异均有统计学意义(P<0.05)；(5)手术后4周、12周RYGB组大鼠血清总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇、甘油三酯、游离脂肪酸显著下降,血清高密度脂蛋白胆固醇显著升高,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论：(1) Roux-en-Y胃旁路术可改善非肥胖糖尿病GK大鼠糖代谢,有效控制其高糖状态；(2) Roux-en-Y胃旁路术可改善GK大鼠糖耐量,提高大鼠血清胰岛素和C肽含量,改善大鼠胰岛功能；(3) Roux-en-Y胃旁路术可改善GK大鼠脂质代谢；(4) Roux-en-Y胃旁路术对GK大鼠糖脂代谢的改善与摄食量无关。第2部分Roux-en-Y胃旁路术促进糖尿病大鼠胰腺PDX-1表达和胰岛p细胞再生目的：观察Roux-en-Y胃旁路术对非肥胖糖尿病大鼠胰腺PDX-1表达及胰岛β细胞再生／新生的影响,探讨胃旁路术对糖尿病控制作用的可能的机制。方法：44只GK大鼠随机分为RYGB组(n=20)、sham-RYGB组(n=12)和对照组(sham-op) (n=12)。分别对各组大鼠实施RYGB、sham-RYGB和sham-op,并于手术后1、2、4、12周RYGB组各取5只,其它两组各时间点各取3只大鼠腹腔注射Brdu (5-bromo-2-deoxyuridine, Brdu),2h后处死动物。每只大鼠取胰腺组织行RT-PCR (reverse transcription polymerase chain reaction, RT-PCR),检测胰腺PDX-1 mRNA表达；用免疫组化和Western blotting检测不同时间点各组大鼠胰腺组织PDX-1蛋白表达；Brdu和胰岛素双重染色检测胰腺再生细胞。并对各检测结果进行统计学分析。结果：(1)手术后1、2、4、12周,大鼠胰腺组织PDX-1 mRNA相对表达量三组之间均有显著性差异,不同时间点之间有显著差异,RYGB组最高；组内比较,RYGB组各检测指标差异均有统计学意义(P<0.01)。(2)手术后各时间点,大鼠胰腺组织PDX-1蛋白相对表达量三组之间均有显著性差异,不同时间点之间有显著差异,RYGB组最高；组内比较,RYGB组PDX-1蛋白相对表达量差异有统计学意义(P<0.01)。(3)大鼠胰腺组织PDX-1免疫组化显不,RYGB组大鼠胰腺上均可见大量细胞核为棕褐色的PDX-1表达阳性细胞,这些细胞主要位于胰岛内。sham-RYGB组和对照组手术后各时间点胰岛上PDX-1表达阳性细胞较少。(4)手术后1、2、4、12周RYGB组大鼠胰腺组织均可见BrdU+-insulin+细胞,BrdU+-insulin+细胞主要在胰岛内,导管和腺泡内偶见BrdU+-insulin+细胞,腺泡内可见insulin+细胞,BrdU+细胞广泛出现在腺泡内。sham-RYGB组和对照组大鼠胰腺组织BrdU+-insulin+细胞少见。BrdU+-insulin+细胞数三组之间均有显著性差异,不同时间点之间差异有显著性,RYGB组最高。结论：(1)RYGB手术可促进糖尿病GK大鼠胰腺PDX-1 mRNA表达；(2)RYGB手术可促进糖尿病GK大鼠胰腺PDX-1蛋白表达；RYGB组大鼠胰腺上可见大量PDX-1表达阳性细胞；(3) RYGB手术可促进糖尿病GK大鼠胰腺β细胞再生和新生,再生的β细胞主要在胰岛,腺泡和导管偶见新生胰岛素样细胞；(4)胰岛细胞再生和新生可能是RYGB手术对糖尿病治疗作用的机制之一。第3部分Roux-en-Y胃旁路术改善非肥胖糖尿病胃癌患者糖脂代谢目的：观察Roux-en-Y胃肠重建对非肥胖糖尿病胃癌患者糖脂代谢的影响。方法：非肥胖糖尿病胃癌患者57例行根治性远端胃切除术,其中35例行Roux-en-Y胃肠重建,22例行Billroth I式胃肠重建。观察手术前、手术后3个月和6个月两组体质量指数、糖化血红蛋白、空腹血糖、胰岛素、C肽、甘油三酯、总胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇含量的变化,并检测口服葡萄糖后2h血糖(2hGlu)、胰岛素(2hlns)和C肽(2hC-p)的变化。结果：(1)手术前两组各检测指标差异无统计学意义(P>0.05)；(2)手术后3个月和6个月,Roux-en-Y胃肠重建组患者空腹血糖、糖化血红蛋白、空腹甘油三酯、空腹总胆固醇、空腹低密度脂蛋白胆固醇及2h血糖含量较手术前均显著下降,差异有统计学意义(P<0.01)；(3)手术后3个月和6个月,Roux-en-Y胃肠重建组空腹胰岛素、空腹C肽、空腹高密度脂蛋白胆固醇、2h胰岛素、2h C肽均显著升高,差异有统计学意义(P<0.01)；(4) Billroth I式胃肠重建组糖化血红蛋白有所下降(P=0.046),其余各检测指标的变化差异无统计学意义(P>0.05)；(5)手术后3个月和6个月两组体质量指数差异无统计学意义(P>0.05)。结论：(1) Roux-en-Y胃肠重建术对非肥胖糖尿病胃癌患者体质量指数无影响；(2) Roux-en-Y胃肠重建术可改善非肥胖糖尿病胃癌患者糖代谢紊乱,且与体质量指数变化无关；(3) Roux-en-Y胃肠重建术可改善非肥胖糖尿病胃癌患者脂质代谢紊乱,且与体质量指数变化无关；(4) Roux-en-Y胃肠重建术可改善非肥胖糖尿病胃癌患者胰岛功能。全文结论本研究通过对糖尿病GK大鼠实施Roux-en-Y胃旁路手术证明,Roux-en-Y胃旁路手术可改善糖尿病大鼠葡萄糖和脂质代谢紊乱以及胰岛功能,且与体质量和摄食量无关。并且,Roux-en-Y胃旁路手术可促进糖尿病GK大鼠胰腺PDX-1表达和胰岛p细胞再生和新生,胰岛β细胞再生和新生可能是Roux-en-Y胃旁路手术对糖尿病治疗作用的机制之一。同时,本研究对非肥胖糖尿病胃癌患者根治性远端胃切除Roux-en-Y胃肠重建术后血糖和血脂质代谢改善的结果表明,Roux-en-Y胃旁路手术同样可显著改善人类糖尿病患者血糖和血脂质代谢紊乱状态。胃旁路手术可能是治疗糖尿病糖脂代谢紊乱的有效的方法之一。