糖尿病(diabetes mellitus,DM)是当今一种常见的内分泌代谢紊乱性疾病,已严重威胁到人们的生存及生活质量。糖尿病有1型糖尿病、2型糖尿病、特殊类型糖尿病、妊娠期糖尿病共四种类型。近年来研究表明,胰岛素抵抗、胰岛β细胞受损等情况均可导致2型糖尿病的发生。在临床上2型糖尿病的定义为一种高糖血症,特征为长期的胰岛素抵抗伴有持续加重的胰岛细胞功能损伤。有研究表明,黄酮类化合物具有器官保护作用,主要是通过抗脂质过氧化、清除氧自由基等方式发挥抗氧化作用的生物活性。槲皮素是一种天然的黄酮类化合物,在花、水果、蔬菜等天然植物中分布较广。本实验通过研究槲皮素对db/db小鼠胰岛形态结构的影响,为探索其新用途及临床应用等提供相关依据。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 实验动物
8-9周龄雄性SPF级db/db小鼠,体重42~46g;同源同龄雄性db/m小鼠,体重21~25g,均购于常州卡文斯实验动物有限公司,许可证号:SCXK(苏)2001-0003。
1.1.2 药物与试剂
槲皮素(sigma公司)纯度>99%。多聚甲醛(北京索莱宝科技有限公司)、无水酒精(德州市富凯化工有限责任公司)、二甲苯(济宁宏明化学试剂有限公司)、苏木精染色剂(南京奥多福尼生物科技有限公司)、伊红生物染色剂(上海展云化工有限公司)、石蜡(石家庄恒勘化工有限公司)、PBS粉末(北京雅安达生物技术有限公司)、马松染色试剂盒(索莱宝科技有限公司)。
1.1.3 主要仪器
罗氏血糖仪及试纸(德国罗氏诊断有限公司)、高倍显微镜(日本奥林巴斯有限公司)、真彩病理图像分析系统(高腾科技有限公司)、生物组织自动石蜡包埋机(湖北泰维科技实业有限公司)、轮转式切片机(德国Leica公司)。
1.2 方法
1.2.1 小鼠分组及给药
采用尾静脉取适应性喂养1周的db/db小鼠血,血糖仪测定,取两次随机血糖值均大于16.7mmol/L的小鼠进行实验,随机分为模型(M)组、槲皮素(QUE)组,以db/m为正常对照组,每组10只。QUE组每天灌胃QUE100mg/kg,模型组和正常组均给予等容积蒸馏水灌胃。各组每天上午9时给药一次,持续8周。
1.2.2 随机血糖测定
分别在给药前、后用血糖仪测随机血糖。
1.2.3 胰腺组织HE染色和马松染色光镜观察
处死第8周末次给药后的小鼠,解剖胰腺,固定、包埋、切片后行HE染色,马松染色。所有染片光镜下观察并摄片。
1.2.4 统计学分析
所有数据使用SPSS17.0统计软件进行分析。结果以均数标准差(
)表示,组间比较采用方差分析,P<0.05有统计学意义。
2 结果
2.1 一般状态
正常组小鼠精神状态良好、活动灵活、毛发光亮;模型组小鼠精神状况不佳,活动迟缓、毛发暗沉无光、肥胖、明显多饮多食多尿;槲皮素组小鼠以上情形有相应好转。
2.2 QUE对db/db小鼠体重与随机血糖的影响
db/db小鼠体重明显高于db/m小鼠(P<0.01),QUE小鼠体重略低于模型组,但二者无统计学差异(P>0.05)。模型组的随机血糖明显高于正常组(P<0.01),与模型组比较,QUE组随机血糖明显降低(P<0.05),见表1。
表1 QUE对db/db小鼠体重与血糖的影响(`x±s,n=10)
组别 | 体重(g) | 随机血糖(mmol·L-1) |
db/m正常组 | 23.62±1.27 | 5.38±0.49 |
db/db模型组 | 56.52±2.16△△ | 21.67±2.44△△ |
db/db QUE组 | 54.34±2.25△△ | 17.84±2.10△△* |
注:与正常组比较△△P<0.01;与模型组比较,*P<0.05,**P<0.01
2.3 HE染色
HE染色显示正常组小鼠胰岛细胞及腺泡(图1,A)未发生变形、坏死,并且没有炎细胞浸润。同时,正常组小鼠胰岛细胞数量多、排列均匀、形态规则、胞浆丰富、界限清楚、胞核清晰居中。模型组小鼠(图1,B)胰岛数量减少、形态不规整、胰岛细胞体积变小、腺胞萎缩变小、结构不完整、排列不均匀、胞浆部分出现核固缩和核碎裂。与模型组小鼠相比较,QUE组小鼠(图1,C)较模型组胰岛细胞形态规则、数量增多、体积变大,界限较清楚,但排列拥挤,胞浆不丰富,细胞核较密集,部分出现核偏位现象。
图1 HE染色光镜观察胰腺组织病理变化(x 200),A:正常组,B:模型组,C:槲皮素组
2.4 Masson染色
db/m正常组(图2,A)小鼠胰腺组织镜下未见蓝染的胶原组织,胰岛细胞形态完整、细胞核居中、胞界清晰;db/db模型组(图2,B)小鼠胰腺组织间可见较多蓝染胶原组织;与模型组相比,QUE组(图2,C)胰腺组织间可见少量蓝染胶原组织,胰岛细胞形态较模型组完整,核较多。
图2 马松染色光镜观察胰腺组织纤维化程度(x 200),A:正常组,B:模型组,C:槲皮素组
3 讨论
引起2型糖尿病患者血糖上升的原因主要有两个,分别为胰岛素分泌相对不足和胰岛素抵抗。胰腺是胰岛素分泌的重要器官,在糖尿病发病初期,胰岛β细胞分泌功能代偿性增强,表现为胰岛素抵抗和高胰岛素血症,随着病程的发展,胰岛β细胞功能代偿逐渐衰退,出现胰岛β细胞功能衰竭和细胞凋亡,将引起糖代谢异常并发展为糖尿病。因此,寻找抑制或延缓胰岛病理损伤及β细胞功能失代偿的药物意义重大。
db/db小鼠是一种先天肥胖性2型DM小鼠模型,属于C57B1/KS品系小鼠,其模型具有肥胖,血脂和血糖升高,胰岛素抵抗等特性,是研究2型糖尿病的理想模型。因而本实验选用db/db小鼠,进行槲皮素给药,结果表明槲皮素可以改善糖尿病小鼠胰腺及胰岛病理损伤、增加胰岛数量及增大胰岛面积;通过马松染色观察表明,糖尿病胰腺有胶原纤维增生,尤其是胰岛组织更明显,β细胞体积变小,胞浆内线粒体等细胞器和分泌颗明显减少。与模型组比较,槲皮素能明显抑制胶原纤维增生,减轻胰岛病理损伤,增加胞内分泌颗粒,减轻胰岛细胞损伤,从而发挥降低糖尿病小鼠血糖作用。
槲皮素是一类分布于植物中的多酚羟基的黄酮类化合物,也是脂溶性化合物,具有降血脂、抗氧化、清除氧自由基、抗纤维化等作用,但目前对糖尿病胰岛病理损伤的影响罕见报道。长期高血糖,可引起一系列氧化应激及产生大量炎症介质,从而损伤组织器官。槲皮素具有改善糖尿病胰腺及胰岛组织病理损伤作用,其机制可能是通过抗氧化、抗炎、抑制胶原生成等,确切机制值得进一步研究。
参考文献
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基金项目:河北省中医药管理局科学研究计划项目(QN2017083);国家级大学生创新实验计划项目(201710081026);华北理工大学大学生创新实验计划项目(X2017026)。
收稿日期:2018-06-25
作者简介:魏敏(1996-),女,江苏赣榆人,华北理工大学学生,研究方向:药物防治糖尿病和心血管疾病。