高原環境具有低壓、低氧、酷寒等獨有特點,這些環境應激必定導致機體各種生理代謝的變化[1].有研究發現,生活在高原上的人血糖水平一般較低,糖尿病的發病率也相對較低[2].平原糖尿病或糖耐量異?；颊哌M入高原環境,其身體狀況發生變化,用藥劑量應如何適當增減,此方面研究較少.隨著高原研究的日益增多,高原地區旅游經濟的發展,高原缺氧與機體糖脂代謝關系的研究顯得尤為重要.該實驗擬通過模擬高原低壓缺氧應激大鼠模型,觀察高原大鼠糖代謝、脂代謝相關因素的變化,探討高原缺氧環境對大鼠糖脂代謝的影響及其意義,為高原醫學-內分泌代謝學的研究提供依據.

1材料與方法

1.1實驗動物:Wistar大鼠,清潔級,♂,體質量180~220g,由蘭州大學醫學院動物實驗中心提供,生產許可證號:SCXK\\(甘\\)2009-0004,動物合格證號:No.0000789,飼養于蘭州軍區蘭州總醫院動物實驗科,飼料由該實驗科自行配制,自由攝食進水,室溫19~24℃.

1.2藥品與試劑:血糖檢測試劑盒 \\(批 號:1112071\\)、總 膽 固 醇 \\(TC\\)檢 測 試 劑 盒 \\(批 號:1112091\\)、甘 油 三 酯 \\(TG\\)檢 測 試 劑 盒 \\(批 號:1112101\\)均購自四川省邁克科技有限責任公司;高密度脂蛋白膽固醇\\(HDL-C\\)檢測試劑盒\\(批號:1304091\\),低密度脂蛋白膽固醇\\(LDL-C\\)檢測試劑盒\\(批號:120471\\)均購自中生北控生物科技股份有限公司;50%葡萄糖注射液\\(批號:1207103\\),陜西京西藥業有限公司;胰島素\\(FINS\\)放射免疫分析試劑盒\\(批號:20130412\\)、為天津九鼎生物技術有限公司產品.其他試劑均為國產分析純.

1.3實驗器材:Vitalab ISP-21半自動生化分析儀,荷蘭Vital Scientific公司;BP210S電子天平,賽多利斯有限公司;HP-8453二級管陣列紫外可見分光光度計\\(美國惠普公司\\);IEC MICROMAX離心機,美國Thermo Electron公司;Biofuge Stratos高速臺式冷凍離心機,德國Heraeus公司;Multi-scan MK3酶 標 儀,美 國Thermo Electron公 司;Telstar Mini-V PCR超凈工作臺,西班牙TER-RASSA-SPAIN醫療器械公司;SN-682放射免疫γ-計數器,中國科學院上海原子核研究所日環儀器廠.ABI7300定量PCR儀,美國應用生物系統公司.

1.4實驗方法

1.4.1分組及高原缺氧模型的建立:將動物隨機分為對照組\\(control\\)、低壓缺氧應激組\\(hypoxia\\),每組10只.對照組大鼠在平原動物房內\\(海拔1000m\\)飼養.缺氧組在模擬海拔6000m低壓氧艙內飼養48h后返回平原2h,再進入高原環境,如此反復3次.兩組均給與充足的食物和飲水.實驗結束后,缺氧組從低壓氧艙中取出后立即斷頭處死,收集軀干血,4000rpm,4℃離心10min,將血漿分裝于不同的離心管中-20℃保存待用.

1.4.2大鼠血糖:用葡萄糖氧化酶法測定血漿葡萄糖含量.具體測定方法按照試劑盒說明書操作.

1.4.3大鼠血漿中胰島素含量的測定:將血漿室溫放置解凍后,采用放免法測定其中胰島素含量,具體操作步驟按試劑盒說明書進行.

1.4.4大鼠臟器重量:處死大鼠后,分別取大鼠的肝臟、腎臟、脾臟、腎上腺組織,去除結締組織,洗凈后稱量.

1.4.5血脂的測定:將血漿室溫放置解凍后測定血脂,血漿總甘油三酯\\(TG\\)用GPO-PAP法測定,血漿總膽固醇\\(TC\\)用COD-CE-PAP法測定,高密度脂蛋白-膽固醇\\(HDL-C\\)用PTA-Mg2+沉淀法測定,低密度脂蛋白-膽固醇\\(LDL-C\\)用聚乙烯硫酸沉淀法測定.具體測定方法按照試劑盒說明書操作.

1.4.6胰島素β細胞功能:采用穩態模型評估胰島β細胞功能,即采用HOMAβ反映基礎胰島素分泌功能:HOMAβ=20×I0/\\(G0-3.5\\),由于大鼠空腹血糖值較低,將此公式進行調整得,HOMAβ=20×I0/G0.

1.4.7肝糖原、肌糖原含量測定\\(蒽酮法\\):處死大鼠后取肝臟組織和右后肢肌肉組織,采用蒽酮-硫酸比色法分別測定各組大鼠肝糖原,肌糖原含量.

1.4.8 HPT軸激素水平的測定:將血漿室溫放置解凍后測定HPT軸激素,促甲狀腺激素釋放激素\\(TRH\\),促甲狀腺激素\\(TSH\\)用ELISA測定,T3、T4用放射免疫分析法測定.具體測定方法按照試劑盒說明書操作.

1.5統計學處理:使用SPSS11.5統計軟件,各組實驗數據均用\\(x珚±s\\)表示,組間差異的顯著性用t檢驗進行統計學處理.

2結果

2.1大鼠血糖、胰島素水平:相比較正常組,Hy-poxia組大鼠血糖值稍有降低,但無顯著統計學意義,但胰島素水平顯著升高\\(P<0.05\\).Hypoxia組大鼠的胰島β細胞功能指數HOMAβ高于正常對照組,但個體差異較大,見表1.

2.2大鼠臟器重量的變化:與正常對照組相比,Hypoxia組大鼠的腎臟重量顯著降低\\(P<0.05\\),脾臟、肝臟重量顯著升高\\(P<0.01,P<0.05\\),腎上腺重量有下降趨勢,但無顯著統計學差異,見表2.

2.3大鼠血脂水平的變化:與正常對照組相比,Hypoxia組大鼠TC含量顯著增高\\(P<0.01\\),TG、LDL-C含量下降,但無顯著統計學差異,見表3.

2.4大鼠肝糖原、肌糖原含量變化:相比較正常組,Hypoxia組大鼠肝糖原顯著升高\\(P<0.05\\),而肌糖原顯著降低\\(P<0.01\\),見表4.

2.5大鼠HPT軸激素水平的變化:相比較正常組,Hypoxia組大鼠TRH、TSH、T3具有下降趨勢,僅TSH具有統計學意義\\(P<0.01\\),而T4顯著升高\\(P<0.05\\),見表5.

3討論

高原缺氧是高原環境中影響生命活動的主要因素.隨著海拔升高,氧分壓下降,為了保持在細胞水平的氧分壓趨于正常,機體將產生一系列的習服機制.機體正常的糖脂代謝是維持機體穩態最重要的方面,而當受到環境缺氧應激后糖脂代謝表現出不同的反應.本實驗研究發現,Hypoxia組大鼠血糖值較正常組降低,而胰島素水平顯著升高.

Hypoxia組胰島β細胞功能指數HOMAβ較高.缺氧組血漿胰島素水平高于對照組,其原因是多方面的,隨著缺氧習服過程的延長,內分泌系統對胰島的調節作用以及胰島氧供的逐步改善使得胰島素分泌功能得以上調.而胰島素-胰島素受體信號的變化可能是缺氧習服過程中葡萄糖攝取能力增強的重要機制[3].與正常對照組相比,Hypoxia組大鼠的脾臟、肝臟重量顯著升高,腎臟、腎上腺重量降低.另外,Hypoxia組大鼠肝糖原顯著升高,而肌糖原顯著降低.肝糖原主要用于維持血糖濃度,肝糖原增加一方面說明血糖的去路增加,來路減少,血糖不高,另一方面說明血糖處于平衡穩態狀態.肝糖原儲備的增加導致肝臟重量的顯著增加.肌糖原分解,則主要通過糖酵解途徑為緊張活動的肌肉收縮提供ATP.肌肉組織是葡萄糖消耗的主要器官,有研究報道,缺氧大鼠骨骼肌對葡萄糖的攝取率顯著高于正常大鼠[3],細胞膜與細胞內質膜上轉運體密度均增加是缺氧習服后大鼠骨骼肌葡萄糖轉運體的變化特點,是缺氧習服后骨骼肌葡萄糖攝取能力增強的重要原因之一[4].脾臟是機體重要的免疫器官之一,高原缺氧應激可能使得機體產生自我保護機制,免疫器官可儲備能量物質.大量研究發現,缺氧耐受在人體多個器官發現,持續缺氧有可能導致組織器官在功能和形態的代償,形成缺氧耐受.胰島細胞也可能在缺氧狀態下產生胰島缺氧耐受.長期的慢性缺氧環境對胰島的結構可能產生深遠的影響[3].腎臟和腎上腺組織重量相對較低,其原因有待進一步深入研究.

脂代謝結果顯示,與正常對照組相比,Hypoxia組大鼠TC含量顯著增高,TG、LDL-C含量稍有下降,HDL-C含量稍有增高.一方面,可能是由于機體對抗寒冷的保護機制發揮作用,使得脂肪含量增加;另一方面,可能是由于機體內脂蛋白脂酶活力減弱,以及某些代謝關鍵基因的變化,導致游離TC濃度增高[5].對HPT軸激素水平的研究發現,相比較正常組,Hypoxia組大鼠TSH顯著下降,TRH、T3具有下降趨勢,而T4顯著升高.說明高原缺氧應激可刺激大鼠機體HPT軸發生改變.大量研究報道發現,HPT軸功能變化與缺氧應激密切相關,各種不同程度的缺氧均可導致HPT軸功能異常及激素紊亂[6,7],推測HPT軸功能紊亂有可能是導致機體糖脂代謝紊亂的關鍵,但具體機制有待進一步闡明.

【參考文獻】

[1]Schoene RB.Illnesses at high altitude[J].Chest,2008,134:402-416.

[2]Cantley J,Grey ST,Maxwell PH,et al.The hypoxia re-sponse pathway andβ-cell function[J].Diabetes ObesMetab,2010,\\(Suppl 2\\):159-167.

[3]黃緘,范有明,高鈺琪,等.慢性缺氧對大鼠骨骼肌胰島素受體的影響及其在增強葡萄糖攝取能力中的作用[J].第三軍醫大學學報,2005,27\\(1\\):9-11.

[4]黃緘,黃慶愿,高鈺琪,等.缺氧習服大鼠骨骼肌葡萄糖轉運體特點的研究[J].第三軍醫大學學報,2004,26\\(18\\):1607-1610.

[5]Klein S.Abdominal adiposity:An emerging marker intro-duction[J].Clin Cornerstone,2008,9\\(1\\):8-10.

[6]Ianko RV.The influence of normobaric hypoxia on themorphofunctional changes of thyroid gland in young rats[J].Fiziol Zh,2013,59\\(3\\):65-71.

[7]周珺,羅曉紅.高原環境損傷與HPT軸的應激性變化[J].西北國防醫學雜志,2013,34\\(1\\):57-59.