下丘腦POMC神經(jīng)元在胃腸手術(shù)治療2型糖尿病中的作用

季新榮+顧衛(wèi)紅+陳小建+江強(qiáng)+單海峰

[摘要] 目的 探討下丘腦POMC神經(jīng)元在胃腸手術(shù)治療2型糖尿病中的作用。 方法 采用GK大鼠作為動(dòng)物模型，隨機(jī)分為4組：空白對(duì)照組、假手術(shù)組、袖狀胃切除術(shù)組、胃旁路術(shù)組，然后比較術(shù)前及術(shù)后各組大鼠體重、進(jìn)食量、血糖、血漿GLP-1含量、腦脊液GLP-1含量、下丘腦 POMCmRNA轉(zhuǎn)錄水平、下丘腦POMC多肽的表達(dá)量。 結(jié)果 行袖狀胃切除術(shù)、胃旁路術(shù)后大鼠血漿及腦脊液GLP-1含量明顯增高，下丘腦POMCmRNA轉(zhuǎn)錄及POMC多肽表達(dá)量相應(yīng)程度增加，攝食量及體重也相應(yīng)程度降低。結(jié)論 POMC神經(jīng)元在胃腸手術(shù)改善2型糖尿病的過程中發(fā)揮作用，是胃腸手術(shù)治療2型糖尿病的機(jī)制之一。

[關(guān)鍵詞] 2型糖尿病；POMC神經(jīng)元；袖狀胃切除術(shù)；胃旁路術(shù)

[中圖分類號(hào)] R59 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1672-4062（2017）06（a）-0058-03

糖尿病是嚴(yán)重威脅人類生命健康的代謝性疾病之一，目前全球患病人數(shù)在2.8億左右，并且發(fā)病率仍在上升。目前治療2型糖尿病的方法主要包括控制飲食、加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)、口服藥物、注射胰島素等措施，但是由于患者依從性的不同，糖尿病仍有較高的致殘率和致死率。曾有學(xué)者嘗試應(yīng)用胃腸手術(shù)治療2型糖尿病，不同的手術(shù)方式取得了不同程度的成功[1]。目前在糖尿病發(fā)病機(jī)制及手術(shù)治療糖尿病機(jī)制上仍不完全清楚。下丘腦是調(diào)節(jié)機(jī)體能量代謝的重要部位，有著許多重要的神經(jīng)核團(tuán)，參與神經(jīng)生理活動(dòng)。存在于下丘腦中的POMC（Pro—opiomelanocortin，阿片-促黑素細(xì)胞皮質(zhì)素原）神經(jīng)元能產(chǎn)生很強(qiáng)的厭食感，是食欲相關(guān)肽神經(jīng)元，調(diào)控著機(jī)體攝食和能量平衡[2]。該神經(jīng)元分泌的POMC多肽能抑制機(jī)體攝食和增加能量消耗。POMC缺陷大鼠常常患有肥胖和糖尿病。POMC神經(jīng)元可以被升高的GLP-1（Glucagon- like peptide 1， 胰高血糖素樣肽-1）激活，也能被降低的血糖所抑制。GLP-1是由遠(yuǎn)端回腸內(nèi)分泌細(xì)胞分泌的。人體靜脈注射GLP-1能增強(qiáng)葡萄糖依賴性胰島素分泌，改善糖代謝，增強(qiáng)患者的飽食感，減少攝食行為[3]。GLP-1可以穿透血腦屏障激活POMC神經(jīng)元[4]。曾有報(bào)道，袖狀胃切除術(shù)（Sleeve gastrectomy，SG） 、胃旁路手術(shù)（Roux-en-Y gastric bypass，RYGB）后GLP-1的水平均升高，血糖水平降低[5]， 但關(guān)于袖狀胃切除術(shù)、胃旁路術(shù)后POMC神經(jīng)元是被激活還是抑制，袖狀胃切除術(shù)、胃旁路手術(shù)對(duì)2型糖尿病的改善作用是否通過POMC神經(jīng)元實(shí)現(xiàn)的，到目前為止還無定論。該研究采用非肥胖2型糖尿病GK（Goto-Kakisaki Rats）大鼠作為動(dòng)物模型，隨機(jī)分為4組：空白對(duì)照組、假手術(shù)組、袖狀胃切除術(shù)組、胃旁路術(shù)組，然后比較術(shù)前及術(shù)后各個(gè)實(shí)驗(yàn)組大鼠體重、進(jìn)食情況、血糖、血漿GLP-1等指標(biāo)的變化。將該實(shí)驗(yàn)的GK大鼠在術(shù)后第10周處死，采集腦脊液和下丘腦組織標(biāo)本，測(cè)量腦脊液中GLP-1含量；應(yīng)用PCR檢測(cè)下丘腦POMC的mRNA轉(zhuǎn)錄量；應(yīng)用Western- blot測(cè)量POMC多肽的表達(dá)量，探討POMC神經(jīng)元在手術(shù)治療2型糖尿病中的作用，為揭示2型糖尿病發(fā)病機(jī)制及胃腸手術(shù)緩解2型糖尿病的機(jī)制提供線索。

1 實(shí)驗(yàn)方法

選取SPF（specific pathogen free，無特定病原體）級(jí)GK大鼠。隨機(jī)分為4組：空白對(duì)照組6只，假手術(shù)組6只，袖狀胃切除術(shù)組8只，胃旁路術(shù)組8只。

①空白對(duì)照組 ：正常飼養(yǎng)，直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

②假手術(shù)組操作：取上腹部正中切口，長(zhǎng)約4 cm，進(jìn)腹后探查消化道全長(zhǎng)，逐層關(guān)腹。

③袖狀胃切除術(shù)組操作：取上腹正中切口長(zhǎng)約4 cm，分離網(wǎng)膜、切斷脾胃韌帶和肝胃韌帶，游離胃體，視需要切斷、結(jié)扎部分胃網(wǎng)膜右血管分支，在大彎側(cè)切除大約70%的胃腔，間斷縫合胃殘端，逐層關(guān)腹。

④胃旁路術(shù)組操作：取上腹正中切口長(zhǎng)約4 cm，游離胃大、小彎側(cè)。斜行斷胃，橫斷十二指腸，間斷縫合十二指腸殘端及殘胃小彎側(cè)。距屈氏韌帶下方5 cm處橫斷空腸，將殘胃大彎側(cè)、空腸遠(yuǎn)斷端行端端吻合。距胃腸吻合口15 cm處，行空腸、空腸端側(cè)吻合，逐層關(guān)腹。

⑤檢測(cè)大鼠下丘腦組織POMC的mRNA轉(zhuǎn)錄量：提取GK大鼠下丘腦POMC神經(jīng)元的mRNA，反轉(zhuǎn)錄并擴(kuò)增，同時(shí)進(jìn)行瓊脂糖凝膠電泳，比較各組大鼠POMC神經(jīng)元的mRNA的轉(zhuǎn)錄量。

⑥檢測(cè)下丘腦組織POMC的表達(dá)量：通過Western- blot法比較各組大鼠下丘腦POMC肽的表達(dá)量。

⑦體液指標(biāo)含量：用眼眶后采血法采集血液，用直視下微量進(jìn)樣器穿刺硬脊膜法抽取腦脊液。用ELISA方法檢測(cè)血液及腦脊液中GLP-1含量，葡萄糖氧化酶-過氧化物酶法測(cè)定血漿葡萄糖。

⑧統(tǒng)計(jì)方法：所有數(shù)據(jù)采用SPSS 24.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行處理。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示；各組手術(shù)前后數(shù)據(jù)比較采用配對(duì)t 檢驗(yàn)，組間數(shù)據(jù)比較采用獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)或方差分析，采用F 檢驗(yàn)比較兩組數(shù)據(jù)間的方差齊性，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

術(shù)后第10周，空白對(duì)照組6只、假手術(shù)組6只、袖狀胃切除術(shù)組7只及胃旁路術(shù)組6只大鼠存活。

2.1 體重

術(shù)前測(cè)體重一次，術(shù)后每周固定時(shí)間測(cè)體重，觀察至第10周，由圖可見，空白對(duì)照組及假手術(shù)組大鼠術(shù)前、術(shù)后體重?zé)o明顯改變，而袖狀胃切除術(shù)組及胃旁路術(shù)組大鼠術(shù)后體重明顯下降（P<0.05），下降幅度胃旁路術(shù)組大于袖狀胃切除術(shù)組（P<0.05），見圖1。

2.2 進(jìn)食量

術(shù)前測(cè)進(jìn)食量，術(shù)后每周固定時(shí)間測(cè)進(jìn)食量，觀察至術(shù)后第10周，由圖可見，空白對(duì)照組及假手術(shù)組大鼠術(shù)前、術(shù)后進(jìn)食量無明顯改變，而袖狀胃切除術(shù)組及胃旁路術(shù)組大鼠術(shù)后進(jìn)食量明顯下降（P<0.05），下降幅度胃旁路術(shù)組大于袖狀胃切除術(shù)組（P<0.05），見圖2。endprint

2.3 血糖水平

術(shù)前、術(shù)后空白對(duì)照組及假手術(shù)組大鼠血糖變化不明顯。術(shù)后第10周，袖帶胃切除術(shù)組（16.38±2.32）mmol/L、胃旁路術(shù)組（11.2±2.16）mmol/L，大鼠血糖明顯下降（P<0.05），下降幅度胃旁路術(shù)組大于袖帶胃切除術(shù)組（P<0.05），見圖3。

2.4 血漿GLP-1含量

術(shù)前、術(shù)后空白對(duì)照組及假手術(shù)組大鼠血漿GLP-1含量變化不明顯。術(shù)后第10周，袖帶胃切除術(shù)組（35.61±3.65）pmol/L、胃旁路術(shù)組（61.23±5.16）pmol/L，大鼠血漿GLP-1明顯升高（P<0.05），胃旁路術(shù)組升高幅度大于袖帶胃切除術(shù)組 （P<0.05），見表4。

2.5 腦脊液GLP-1含量

術(shù)后第10周空白對(duì)照組（13.2±2.87）pmol/L、假手術(shù)組（13.75±3.2）pmol/L，大鼠腦脊液GLP-1含量差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，袖帶胃切除術(shù)組（18.4±2.26）pmol/L、胃旁路術(shù)組（25.23±2.67）pmol/L，大鼠腦脊液GLP-1含量明顯升高（P<0.05），胃旁路術(shù)組升高幅度大于袖帶胃切除術(shù)組（P<0.05），見圖5。

2.6 下丘腦POMCmRNA的轉(zhuǎn)錄水平

RT-PCR及瓊脂糖凝膠電泳結(jié)果顯示：術(shù)后第10周袖帶胃切除術(shù)組、胃旁路術(shù)組大鼠下丘腦組織POMC mRNA的轉(zhuǎn)錄水平比假手術(shù)組和空白對(duì)照組都高（P<0.05），胃旁路術(shù)組比袖帶胃切除術(shù)組要高（P<0.05），而空白對(duì)照組與假手術(shù)組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見圖6。

2.7 下丘腦POMC多肽的表達(dá)量

對(duì)大鼠下丘腦提取的蛋白質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)術(shù)后第10周袖帶胃切除術(shù)、胃旁路術(shù)組大鼠下丘腦POMC多肽表達(dá)量比假手術(shù)組和空白對(duì)照組大鼠都高（P<0.05），胃旁路術(shù)組比袖帶胃切除術(shù)組要高（P<0.05），而空白對(duì)照組與假手術(shù)組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見圖7。

3 討論

2型糖尿病的發(fā)病及治療過程中能量代謝平衡起著關(guān)鍵的作用。能量攝入過多，消耗減少，會(huì)導(dǎo)致多種代謝成分異常聚集，表現(xiàn)為肥胖、胰島素抵抗、葡萄糖耐量異常等。1988年Reaven發(fā)現(xiàn)肥胖、高血糖、高血壓、高甘油三酯血癥和高胰島素血癥等常常伴發(fā)在一起，提出了代謝綜合征的概念?？刂骑嬍硨?duì)2型糖尿病患者血糖有明顯的改善作用，是目前治療2型糖尿病的有效方法之一。POMC肽由下丘腦POMC神經(jīng)元分泌，與調(diào)節(jié)食欲、能量代謝密切相關(guān)，具有抑制食欲，改善能量代謝的作用。有文獻(xiàn)報(bào)道[6]POMC缺陷的大鼠能量攝入增加，消耗減少，常常伴有2型糖尿病。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示接受胃腸手術(shù)的2型糖尿病大鼠血糖得到明顯的改善，胃旁路術(shù)組改善程度要大于胃袖帶術(shù)組。大鼠胃腸術(shù)后血漿GLP-1含量、腦脊液GLP-1含量明顯增高，下丘腦POMCmRNA轉(zhuǎn)錄及POMC多肽表達(dá)相應(yīng)程度增加，攝食量及體重也相應(yīng)程度降低，符合POMC神經(jīng)元激活后的生理表現(xiàn)。鑒于POMC神經(jīng)元已知的生理功能，推測(cè)其在胃腸手術(shù)改善2型糖尿病的過程中發(fā)揮作用；且POMC神經(jīng)元的激活及POMC多肽的合成增加與腦脊液中GLP-1水平的增高有關(guān)，是胃腸手術(shù)治療2型糖尿病的機(jī)制之一；異常的胃腸激素作用于下丘腦的代謝中樞是2型糖尿病的發(fā)病機(jī)制之一。

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（收稿日期：2017-03-08）endprint