下丘腦POMC神經元在胃腸手術治療2型糖尿病中的作用

季新榮+顧衛紅+陳小建+江強+單海峰

[摘要] 目的 探討下丘腦POMC神經元在胃腸手術治療2型糖尿病中的作用。 方法 采用GK大鼠作為動物模型，隨機分為4組：空白對照組、假手術組、袖狀胃切除術組、胃旁路術組，然后比較術前及術后各組大鼠體重、進食量、血糖、血漿GLP-1含量、腦脊液GLP-1含量、下丘腦 POMCmRNA轉錄水平、下丘腦POMC多肽的表達量。 結果 行袖狀胃切除術、胃旁路術后大鼠血漿及腦脊液GLP-1含量明顯增高，下丘腦POMCmRNA轉錄及POMC多肽表達量相應程度增加，攝食量及體重也相應程度降低。結論 POMC神經元在胃腸手術改善2型糖尿病的過程中發揮作用，是胃腸手術治療2型糖尿病的機制之一。

[關鍵詞] 2型糖尿病；POMC神經元；袖狀胃切除術；胃旁路術

[中圖分類號] R59 [文獻標識碼] A [文章編號] 1672-4062（2017）06（a）-0058-03

糖尿病是嚴重威脅人類生命健康的代謝性疾病之一，目前全球患病人數在2.8億左右，并且發病率仍在上升。目前治療2型糖尿病的方法主要包括控制飲食、加強運動、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。曾有學者嘗試應用胃腸手術治療2型糖尿病，不同的手術方式取得了不同程度的成功[1]。目前在糖尿病發病機制及手術治療糖尿病機制上仍不完全清楚。下丘腦是調節機體能量代謝的重要部位，有著許多重要的神經核團，參與神經生理活動。存在于下丘腦中的POMC（Pro—opiomelanocortin，阿片-促黑素細胞皮質素原）神經元能產生很強的厭食感，是食欲相關肽神經元，調控著機體攝食和能量平衡[2]。該神經元分泌的POMC多肽能抑制機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是由遠端回腸內分泌細胞分泌的。人體靜脈注射GLP-1能增強葡萄糖依賴性胰島素分泌，改善糖代謝，增強患者的飽食感，減少攝食行為[3]。GLP-1可以穿透血腦屏障激活POMC神經元[4]。曾有報道，袖狀胃切除術（Sleeve gastrectomy，SG） 、胃旁路手術（Roux-en-Y gastric bypass，RYGB）后GLP-1的水平均升高，血糖水平降低[5]， 但關于袖狀胃切除術、胃旁路術后POMC神經元是被激活還是抑制，袖狀胃切除術、胃旁路手術對2型糖尿病的改善作用是否通過POMC神經元實現的，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）大鼠作為動物模型，隨機分為4組：空白對照組、假手術組、袖狀胃切除術組、胃旁路術組，然后比較術前及術后各個實驗組大鼠體重、進食情況、血糖、血漿GLP-1等指標的變化。將該實驗的GK大鼠在術后第10周處死，采集腦脊液和下丘腦組織標本，測量腦脊液中GLP-1含量；應用PCR檢測下丘腦POMC的mRNA轉錄量；應用Western- blot測量POMC多肽的表達量，探討POMC神經元在手術治療2型糖尿病中的作用，為揭示2型糖尿病發病機制及胃腸手術緩解2型糖尿病的機制提供線索。

1 實驗方法

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

①空白對照組 ：正常飼養，直至實驗結束。

②假手術組操作：取上腹部正中切口，長約4 cm，進腹后探查消化道全長，逐層關腹。

③袖狀胃切除術組操作：取上腹正中切口長約4 cm，分離網膜、切斷脾胃韌帶和肝胃韌帶，游離胃體，視需要切斷、結扎部分胃網膜右血管分支，在大彎側切除大約70%的胃腔，間斷縫合胃殘端，逐層關腹。

④胃旁路術組操作：取上腹正中切口長約4 cm，游離胃大、小彎側。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。距屈氏韌帶下方5 cm處橫斷空腸，將殘胃大彎側、空腸遠斷端行端端吻合。距胃腸吻合口15 cm處，行空腸、空腸端側吻合，逐層關腹。

⑤檢測大鼠下丘腦組織POMC的mRNA轉錄量：提取GK大鼠下丘腦POMC神經元的mRNA，反轉錄并擴增，同時進行瓊脂糖凝膠電泳，比較各組大鼠POMC神經元的mRNA的轉錄量。

⑥檢測下丘腦組織POMC的表達量：通過Western- blot法比較各組大鼠下丘腦POMC肽的表達量。

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

⑧統計方法：所有數據采用SPSS 24.0統計學軟件進行處理。計量資料以均數±標準差（x±s）表示；各組手術前后數據比較采用配對t 檢驗，組間數據比較采用獨立樣本t 檢驗或方差分析，采用F 檢驗比較兩組數據間的方差齊性，P<0.05為差異有統計學意義。

2 實驗結果

術后第10周，空白對照組6只、假手術組6只、袖狀胃切除術組7只及胃旁路術組6只大鼠存活。

2.1 體重

術前測體重一次，術后每周固定時間測體重，觀察至第10周，由圖可見，空白對照組及假手術組大鼠術前、術后體重無明顯改變，而袖狀胃切除術組及胃旁路術組大鼠術后體重明顯下降（P<0.05），下降幅度胃旁路術組大于袖狀胃切除術組（P<0.05），見圖1。

2.2 進食量

術前測進食量，術后每周固定時間測進食量，觀察至術后第10周，由圖可見，空白對照組及假手術組大鼠術前、術后進食量無明顯改變，而袖狀胃切除術組及胃旁路術組大鼠術后進食量明顯下降（P<0.05），下降幅度胃旁路術組大于袖狀胃切除術組（P<0.05），見圖2。endprint

2.3 血糖水平

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

2.4 血漿GLP-1含量

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

2.5 腦脊液GLP-1含量

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

2.6 下丘腦POMCmRNA的轉錄水平

RT-PCR及瓊脂糖凝膠電泳結果顯示：術后第10周袖帶胃切除術組、胃旁路術組大鼠下丘腦組織POMC mRNA的轉錄水平比假手術組和空白對照組都高（P<0.05），胃旁路術組比袖帶胃切除術組要高（P<0.05），而空白對照組與假手術組比較差異無統計學意義，見圖6。

2.7 下丘腦POMC多肽的表達量

對大鼠下丘腦提取的蛋白質進行檢測，發現術后第10周袖帶胃切除術、胃旁路術組大鼠下丘腦POMC多肽表達量比假手術組和空白對照組大鼠都高（P<0.05），胃旁路術組比袖帶胃切除術組要高（P<0.05），而空白對照組與假手術組比較差異無統計學意義，見圖7。

3 討論

2型糖尿病的發病及治療過程中能量代謝平衡起著關鍵的作用。能量攝入過多，消耗減少，會導致多種代謝成分異常聚集，表現為肥胖、胰島素抵抗、葡萄糖耐量異常等。1988年Reaven發現肥胖、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在一起，提出了代謝綜合征的概念。控制飲食對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神經元分泌，與調節食欲、能量代謝密切相關，具有抑制食欲，改善能量代謝的作用。有文獻報道[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。該實驗結果顯示接受胃腸手術的2型糖尿病大鼠血糖得到明顯的改善，胃旁路術組改善程度要大于胃袖帶術組。大鼠胃腸術后血漿GLP-1含量、腦脊液GLP-1含量明顯增高，下丘腦POMCmRNA轉錄及POMC多肽表達相應程度增加，攝食量及體重也相應程度降低，符合POMC神經元激活后的生理表現。鑒于POMC神經元已知的生理功能，推測其在胃腸手術改善2型糖尿病的過程中發揮作用；且POMC神經元的激活及POMC多肽的合成增加與腦脊液中GLP-1水平的增高有關，是胃腸手術治療2型糖尿病的機制之一；異常的胃腸激素作用于下丘腦的代謝中樞是2型糖尿病的發病機制之一。

[參考文獻]

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（收稿日期：2017-03-08）endprint