1.背景与目的2型糖尿病是一种代谢性疾病，病理过程是由胰岛素抵抗为主伴胰岛素相对不足逐渐发展成为胰岛素分泌缺陷为主伴胰岛素抵抗，以至于人体不能有效利用胰岛素，使患者体内的胰岛素处于一种相对缺乏状态；典型症状是“三多一少”，即多尿、多食、多饮及消瘦；主要特征是慢性血葡萄糖水平增高；主要原因是胰岛素作用缺陷和/或胰岛素分泌紊乱；长期的高血糖水平对胰岛β细胞产生毒性作用，继发引起脂代谢紊乱，影响心脏、肾脏、肝脏及神经等功能，导致心脑血管并发症、糖尿病肾病、糖尿病肝病、神经病变以及周围血管病变等多种并发症。因此促进胰岛素分泌，降低血糖水平成为治疗2型糖尿病的重要策略。可卡因-苯丙胺转录调节肽(cocaine and amphetamine regulated transcript，CART)是一种重要的内源性神经肽，广泛分布在大脑和胃肠系统中，参与调节食物摄入量、体重、感知觉、中枢神经、自主神经系统以及内分泌等多种生理功能。研究表明人类CART基因定位于染色体5q13–14，此区域已证明是一个肥胖易感位点，这一发现进一步证明CART参与了进食调节及在人类肥胖症中参与了能量平衡的作用。人类CART基因突变使得其代谢率降低，发生2型糖尿病的几率更高。在CART基因敲除小鼠体内发现其β细胞形态有所改变，葡萄糖刺激胰岛素分泌(GSIS)功能受到抑制，体重明显增加，胰岛功能减退，提示CART可能具有维持正常胰岛功能的作用。CART除了在胰腺内分泌细胞表达外，同时在胰腺神经纤维和胰腺神经节胞体中也有广泛表达。大鼠胰腺组织中的副交感神经能刺激胰岛素分泌，因此CART在胰腺副交感神经中的表达提示CART不仅能调节胰岛内分泌细胞功能，还参与调节副交感神经调控的胰岛功能。CART作为一种新型的内源性神经肽，具有活性高、毒副作用低和耐受性好等优点，因其具有控制胰岛功能，调节胰岛素分泌的特点成为治疗2型糖尿病的热点研究药物。侧脑室(LV)周围连接着各种重要核团，是脑脊液循环的重要枢纽，在临床应用和动物试验中将侧脑室给药作为常用给药途径。因此我们在本课题中选择侧脑室给药作为给药途径，注射CART后研究其对胰腺组织中胰岛素的调节作用，并对机制进行了初步研究。2.研究内容2.1第一部分：侧脑室注射CART对2型糖尿病大鼠血中TC、TG、HDLC、LDLC和HbA1C含量影响2.2第二部分：侧脑室注射CART对2型糖尿病大鼠FBG、空腹胰岛素、血糖药时曲线下面积(AUC)、血清胰岛素药时曲线下面积以及组织胰岛素影响2.3第三部分：侧脑室注射CART对2型糖尿病大鼠胰腺组织INS mRNA影响2.4第四部分：大鼠胰腺组织中CART和INS定位及侧脑室注射CART干预前后对胰腺组织中CART和INS表达影响2.5第五部分：CART对2型糖尿病大鼠胰岛INS-1细胞胰岛素分泌的影响3.方法3.1动物分组和建立2型糖尿病大鼠模型将健康SD雄性大鼠禁食12小时后，剪尾取血并测定FBG小于10mmol/L者，按照随机数字法分成6组：⑴正常组；⑵正常/LV注射ACSF组；⑶正常/LV注射CART组；⑷2型糖尿病组；⑸2型糖尿病/LV注射ACSF组；⑹2型糖尿病/LV注射CART组。将糖尿病组、糖尿病/LV注射ACSF组和糖尿病/LV注射CART组大鼠使用高糖高脂饲料喂食4周，禁食12小时后，以40mg/kg链脲佐菌素(Streptozotocin, STZ)进行腹腔注射，用于建立2型糖尿病大鼠模型。72小时后采用剪尾取血测定其FBG大于16.7mmol/L者，即为2型糖尿病造模成功。3.2侧脑室注射ACSF/CART及血液中TC、TG、HDLC、LDLC和HbA1C含量检测在确定造模成功24小时后，将空腹的正常/LV注射ACSF组、正常/LV注射CART组、糖尿病/LV注射ACSF组和糖尿病/LV注射CART组分别麻醉后，使用脑定位仪并结合大鼠脑图谱对侧脑室进行定位、开孔，分别注入0.2nmol ACSF/CART。24小时后采用腹主动脉取血，测定其TC、TG、HDLC、LDLC和HbA1C含量。3.3观察侧脑室注射CART干预前后对各组大鼠口服葡萄糖耐量试验(OGTT)，血糖值和胰岛素药时曲线下面积的影响采用OGTT法检测CART干预前后FBG、空腹胰岛素、血糖值AUC和血清胰岛素AUC含量，并比较各组之间血糖值和胰岛素药时曲线下面积变化。3.4观察侧脑室注射CART干预前后对大鼠胰腺组织中胰岛素的影响采用ELISA法测定使用CART干预前后大鼠胰腺组织中胰岛素含量。3.5观察侧脑室注射CART干预前后对大鼠胰腺组织中INS mRNA影响采用荧光定量PCR观察各组大鼠在CART干预前后胰腺组织中INS mRNA表达变化3.6观察大鼠胰腺组织中CART和INS定位及侧脑室注射CART干预前后对胰腺组织中CART和INS表达影响采用免疫荧光分析胰腺组织中CART和INS定位，并比较CART干预前后CART和INS表达变化。3.7观察大鼠INS-1细胞使用CART和GLP-1干预后胰岛素含量变化培养胰岛INS-1细胞，用ELISA法测定CART和GLP-1干预后细胞分泌胰岛素含量。4.结果4.1检测侧脑室注射CART干预前后各组大鼠血中TC、TG、HDLC、LDLC和HbA1C含量2型糖尿病大鼠血中TC、TG、LDLC和HbA1C与正常对照大鼠相比均有显著上升(P<0.05)；2型糖尿病大鼠采用CART干预后，血中TC与糖尿病大鼠相比有显著改善(P<0.05)。4.2侧脑室注射CART干预前后对各组大鼠口服葡萄糖耐量试验(OGTT) FBG、空腹血清胰岛素、血糖AUC和血清胰岛素AUC影响通过采用OGTT试验将各组大鼠使用CART干预前后FBG、空腹血清胰岛素、血糖AUC和血清胰岛素AUC进行比较表明：CART干预后FBG明显降低(P<0.05)，空腹胰岛素含量显著增加(P<0.05)，但不能达到正常水平，2型糖尿病大鼠中FBG和空腹胰岛素与正常对照大鼠相比有显著性差异(P<0.05)；2型糖尿病大鼠在CART干预前后血糖值AUC和胰岛素AUC改变不明显，提示CART干预后24小时内只是改变了FBG，促进了胰岛素分泌，并没有改变其糖尿病性质。4.3侧脑室注射CART干预前后对大鼠胰腺组织中胰岛素的影响通过采用酶联免疫吸附法测定各组大鼠注射CART干预前后胰岛素含量表明：2型糖尿病大鼠注射CART干预后胰腺组织中胰岛素含量与糖尿病模型相比明显上升(P<0.05)，尤其是正常对照大鼠采用CART干预后胰岛素含量有显著性提高(P<0.05)，提示CART能够提高胰腺组织中胰岛素含量。4.4侧脑室注射CART干预前后对大鼠胰腺组织中INS mRNA的影响通过采用荧光定量PCR法测定各组大鼠使用CART干预前后胰腺组织中INS mRNA表达量表明：2型糖尿病大鼠注射CART干预后胰腺组织中INS mRNA表达量与糖尿病大鼠相比明显上升(P<0.05)。尤其是正常对照大鼠在CART干预后胰腺组织中INS mRNA表达量有显著性提高(P<0.05)，提示CART能够促进胰腺组织中胰岛素分泌。4.5大鼠胰腺组织中CART和INS定位及侧脑室注射CART干预前后对胰腺组织中CART和INS表达影响采用免疫荧光分析对胰腺组织中CART和INS定位及CART干预前后CART和INS表达变化表明：CART和INS均在胰岛β细胞中表达，使用CART干预后胰腺组织中CART和INS表达均有所增强，提示侧脑室注射CART可能促进胰腺组织中CART增强，并进一步促进了胰岛素分泌。4.6CART对2型糖尿病大鼠胰岛细胞胰岛素分泌的影响采用ELISA法测定由CART和GLP-1干预后的胰腺INS-1细胞所分泌胰岛素含量表明：CART和GLP-1均能明显刺激INS-1细胞分泌胰岛素(P<0.05)，其中GLP-1效果更加显著(P<0.05)。5.结论5.1本研究采用高糖高脂饮食/腹腔注射大剂量STZ诱导空腹血糖上升和脂类代谢紊乱，成功建立大鼠2型糖尿病模型。在2型糖尿病大鼠侧脑室注射CART24小时后能够明显降低其FBG和TC，提高空腹胰岛素含量，但血糖ACU及血清胰岛素AUC未有明显改变，表明CART能够促进胰岛素分泌，降低空腹血糖，改善TC代谢，但并不能改变其糖尿病本质。5.2大鼠侧脑室注射CART干预后组织中胰岛素含量及INS mRNA表达量明显上调，表明CART能够促进β细胞胰岛素分泌，并且在β细胞未受损情况下效果更加显著。5.3免疫荧光分析表明CART和INS在大鼠胰腺组织β细胞中表达，并且采用CART干预后CART和INS表达明显增强，表明侧脑室注射CART能够上调胰腺组织中CART并进一步促进胰岛素分泌，提示CART可能具有促进胰岛素分泌作用。5.4采用CART和GLP-1干预胰岛INS-1细胞后，胰腺细胞分泌胰岛素含量明显增加，其中GLP-1增加效果比CART更加显著。