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研究背景N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartate, NMDA)受体是离子型谷氨酸受体的重要亚型,广泛存在于中枢神经系统和外周非神经组织。NMDA受体因其在急慢性神经系统疾病中的重要作用受到人们广泛重视,而目前对NMDA受体激活对在外周组织器官的影响了解甚少。本实验在整体水平观察NMDA长时间暴露对大、小鼠胰岛功能的影响,在细胞水平上观察NMDA对MIN-6小鼠β细胞形态、功能的影响,并初步探讨NMDA受体长时间激活在此过程中的作用,为深入研究胰腺组织中谷氨酸和NMDA受体的意义及胰腺疾病的防治研究提供新的思路。方法1.动物实验：腹腔注射NMDA,观察其对大、小鼠体重,血糖、血胰岛素浓度、NMDA受体各亚型mRNA表达的影响,对组织切片进行分析,计量胰岛个数、面积,胰岛β细胞的比例的变化。并观察链脲佐菌素(Streptozocin, STZ)大鼠模型,探讨NMDA受体在STZ损伤β细胞过程中的作用。2.细胞实验：观察NMDA对MIN-6细胞凋亡率,葡萄糖刺激胰岛素分泌功能的影响,检测细胞内ATP含量,并用Real-time PCR定量检测细胞中胰岛素、caspase 3、葡萄糖刺激胰岛素分泌过程中的相关基因(KATP通道、葡萄糖激酶、电压依赖性钙通道),以初步判断NMDA受体长时间激活对胰岛p细胞功能的影响的机制。结果1. NMDA (20mg/kg, ip,连续给药5天)引起C57小鼠进食量增多(P<0.01)、体重增加(P<0.05)、空腹血糖升高(P<0.01)、葡萄糖耐量降低(P<0.05)、空腹血清胰岛素浓度升高(P<0.01),HOMA-Pcell指数明显降低(P<0.01),而在给予NMDA的同时给予MK-801 (0.15mg/kg, ip,在给予NMDA前30min,连续给药7天)可改善NMDA引起的体重增加(P<0.01)、空腹血糖升高(P<0.01)、糖耐量降低(P<0.01)等情况。分析组织芯片,NMDA使单位面积胰岛个数减少,单位胰腺面积内胰岛面积减小,单个胰岛内的细胞个数减少,胰岛内胰岛素阳性细胞率降低(均为P<0.05)。2.对Wistar大鼠一次性注射STZ (60mg/kg, ip),大鼠饮水量、进食量明显增多(P<0.01),体重显著降低(P<0.001),空腹血糖远高于对照组(P<0.001),葡萄糖耐量显著降低(P<0.001), MK-801对此没有明显改善作用。给予NMDA (15mg/kg, ip,连续给药5天)使Wistar大鼠葡萄糖耐量曲线下面积增大(P<0.05)、空腹血清胰岛素浓度升高(P<0.05),而在给予NMDA的同时给予MK-801(0.1mg/kg, ip,在给予NMDA前30min,连续给药7天),Wistar大鼠糖耐量曲线下面积减少(P<0.01)、空腹血清胰岛素浓度降低(P<0.05)。观察HE染色结果发现,STZ组及STZ+MK-801组单位面积内胰岛个数减少(分别为P<0.01及P<0.001)。STZ组、STZ+MK-801组及NMDA组与对照组相比,单位胰腺面积内胰岛面积减少(分别为P<0.01、P<0.01、P<0.05), STZ组及STZ+MK-801组胰岛内胰岛β细胞显著减少,或存在大量无功能的p细胞。Real-time PCR结果显示,STZ组与对照组的NMDA受体各亚型的表达量没有差异。3.1mmol/l NMDA培养96小时使MIN-6细胞葡萄糖刺激胰岛素分泌的功能降低,25mmol/l葡萄糖刺激后,细胞内ATP浓度未见升高。结论1. NMDA受体长时间激活对C57小鼠胰岛功能有损伤作用,且造成其糖代谢功能紊乱。2. NMDA受体不参与STZ损伤Wistar大鼠胰岛β细胞的过程。NMDA可引起Wistar大鼠轻度的糖代谢紊乱。3. NMDA使MIN-6细胞葡萄糖刺激胰岛素分泌的反应降低,可能与细胞内ATP水平未能相应增高有关。