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目的:随着人们生活水平的提高,糖尿病(diabetes mellitus DM)的发病率正在逐年提高,人群中发病以2型糖尿病(type2 diabetes mellitus,T2DM)为主,其病因和发病机理目前尚不十分清楚。基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)及其抑制因子(tissue inhibitor of metalloproteinases TIMPs),参与体内多种生理和病理过程,MMPs和TIMPs的代谢紊乱,可以引起糖尿病、肝硬化、肿瘤等多种疾病,MMPs不仅参与ECM代谢的调控,在疾病状态下ECM的重塑中也起着重要作用,且与活动性炎症有一定关系;细胞核因子(NFкB)与细胞的增殖、凋亡及其炎症反应关系密切,是否参与糖尿病胰岛细胞的病理改变,有待进一步证实。本研究应用光镜观察db/db自发性2型糖尿病小鼠病情发展过程中胰岛的形态学变化。用免疫组化方法观测基质金属蛋白酶中的明胶酶(MMP-2、MMP-9)及其抑制因子(TIMP-1)、核因子(NFкBp65)在db/db自发性
2型糖尿病小鼠胰腺中的表达情况,阐明它们与糖尿病发病的关系。为进一步探讨2型糖尿病的发病机理提供理论依据,并为探索糖尿病新的治疗方法开辟新的途径。
材料和方法:引进日本C57b1/Ksj-db/十m表型正常隐性基因小鼠,饲养于无菌包中,自由摄水、饮食,近亲(兄妹)交配。其纯合子1/4后代,即db/db小鼠表现为肥胖和高血糖,是研究2型糖尿病(T2DM)的良好动物模型。分别选取3,5,8,10,12月龄db/db糖尿病小鼠及相应年龄段的-db/+m正常小鼠,每组6只,4%多聚甲醛灌流固定,取胰尾后固定,常规石蜡包埋、切片,然后分别进行光镜及免疫组织化学研究。
结果:
1、不同病程和年龄阶段小鼠血糖值和体重
db/db糖尿病小鼠于生后3~4周龄时,其血糖开始升高,并且随着糖尿病病情的进展,血糖逐渐升高,对照组随着月龄的增高血糖无明显变化。糖尿病组小鼠体重较正常组明显增加(10月和12月龄时糖尿病小鼠体重虽然急剧下降,但仍高于正常对照组)。
2、db/db糖尿病小鼠随着糖尿病病情的进展,胰岛结构发生了一系列变化,表现为随着月龄的增加,胰岛体积增大,数量增多。与对照组比较,有显著性差异(P<0.05)。胰岛细胞排列紊乱、间隙增宽、结缔组织增多、细胞间可见大量空泡、血管数量增多、扩张,随着月份的增加上述表现加重,胰岛形态变得更不规则,部分胰岛萎缩、崩解。
3、免疫组织化学结果
3.1 MMP-2阳性反应产物在糖尿病组和对照组均位于胰岛细胞胞浆内,呈棕黄色。阳性细胞平均光密度值(OD值)比较,糖尿病组随着月龄的增加表达明显增强,至12月龄小鼠胰腺中表达最强。糖尿病组间比较,有显著性差异(P<0.05),糖尿病组间两两比较结果:除外10月和12月间,其它各组间比较均有显著性差异(P<0.05)。正常组各月龄OD值随着月龄的增加表达增强,正常组间比较,无显著性差异(P>0.05)。同月龄糖尿病组与正常组比较表达明显增强,有显著性差异(P<0.05)。
3.2 MMP-19阳性反应产物在糖尿病组和对照组均位于胰岛细胞胞浆内,胰岛周边细胞表达较强,呈棕黄色,糖尿病组OD值随着月龄的增加表达增强,12月龄小鼠胰腺表达最强。糖尿组间比较,有显著性差异(P<0.05),糖尿病组间两两比较结果:除外8月和10月间,其它各组间比较有显著性差异(P<0.05)。正常组各月龄OD值,随着月龄的增加表达增强,正常组间比较,无显著性差异(P>0.05)。同月龄糖尿病组与正常组比较表达明显增强,有显著性差异(P<0.05)。
3.3 TIMP-1阳性反应产物位于胰岛细胞胞浆内,呈棕黄色,糖尿病组OD值,3月龄小鼠胰腺表达最强,随着月龄的增加表达减弱,12月龄表达最弱,糖尿组间比较,无显著性差异(P>0.05)。正常组各月龄OD值3月份胰腺表达最强,随着月龄的增加表达减弱,12月龄表达最弱,正常组间比较,无显著性差异(P>0.05)。同月龄糖尿病组与正常组比较表达明显减弱,有显著性差异(P<0.05)。
3.4 NFκBp65阳性反应产物在糖尿病组和对照组均位于胰岛细胞胞浆内,呈棕黄色,胰岛周边细胞的阳性表达略高。糖尿病组OD值随着月龄的增加表达增强,12月龄小鼠胰腺表达最强,糖尿组间比较,有显著性差异(P<0.05),糖尿病组间两两比较结果:除外5月和8月间,其它各组间比较均有显著性差异(P<0.05)。正常组各月龄OD值,3月龄小鼠胰腺表达最弱,随着月龄的增加表达增强,正常组间比较,无显著性差异(P>0.05)。同月龄糖尿病组与正常组比较表达明显增强,有显著性差异(P<0.05)。
结论:
1、2型糖尿病db/db小鼠胰岛随着病情的加重,胰岛体积增大,胰岛细胞排列紊乱,部分胰岛破裂萎缩、崩解,其结构和功能的损伤呈进行性加重,说明胰岛细胞功能的损伤对糖尿病的发生、发展起着至关重要的作用。
2、基质金属蛋白酶中的MMP-2、MMP-9在2型糖尿病db/db小鼠胰岛中的表达增强,而其抑制因子TIMP-1在正常表型小鼠中的活性强于db/db小鼠。表明2型糖尿病的发生与MMPs/TIMP-1s系统的调控失衡密切相关,对其进行人工调控有望为2型糖尿病的治疗提供新的靶点。
3、NFκBp65在2型糖尿病db/db小鼠胰岛中呈高表达状态,提示NFкBp65的升高与胰岛细胞的结构和功能改变密切相关,可能在糖尿病的发生发展中发挥着重要作用。