胰高血糖素樣肽-1對糖尿病大鼠骨硬化蛋白及骨代謝的影響

趙 燕 杜思成 張 燕 宋滇平 李會芳 楊秋萍

(昆明醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院糖尿病科，云南 昆明 650032)

糖尿病(DM)患者骨質(zhì)疏松的危害不容忽視。研究發(fā)現(xiàn)骨硬化蛋白(SO)可能在2型糖尿病(T2DM)骨質(zhì)疏松的發(fā)病中起重要作用〔1〕。研究認為胰高血糖素樣肽(GLP)-1對骨代謝有調(diào)節(jié)作用〔2〕。本文擬探討GLP-1類似物(利拉魯肽)對T2DM大鼠血清SO及骨密度(BMD)、骨形態(tài)學的影響。

1 材料與方法

1.1建模及分組 挑選昆明種健康雄性SD大鼠90只(體重200～224 g，購自昆明醫(yī)科大學實驗動物中心)，按照隨機數(shù)字表法分為正常對照組(NC，20只)及實驗組(70只)。給予適應(yīng)性喂養(yǎng)1 w。NC組喂普通飼料，實驗組喂高脂高糖飼料〔1〕。喂養(yǎng)第5周末，禁食12 h。實驗組：一次性予鏈脲佐菌素(STZ)35 mg/kg，左下腹腔注射，誘導形成T2DM大鼠模型。NC組：一次性予相同劑量的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液，左下腹腔注射。將成模(72 h后測隨機血糖≥16．7 mmol/L視為造模成功)大鼠55只按血糖隨機分為利拉魯肽低劑量干預(yù)組(400 μg·kg-1·d-1，LR-L組，18只)、利拉魯肽高劑量干預(yù)組(800 μg·kg-1·d-1，LR-H組，18只)、DM組19只，分別經(jīng)給藥干預(yù)后觀察。

1.2給藥方法 干預(yù)4 w。利拉魯肽(購自諾和諾德中國制藥有限公司)每日皮下注射一次。NC組、DM組：予利拉魯肽等量的生理鹽水，每日皮下注射一次。干預(yù)期間，所有大鼠普通飼料喂養(yǎng)，飲水自由4 w干預(yù)后，予3%戊巴比妥鈉麻醉并處死大鼠，最終NC組13只，DM組7只，LR-L組8只，LR-H組11只。分別取大鼠心房血經(jīng)離心后提取上清液3 ml置于抗凝管(-20℃冰箱待測)。取大鼠左側(cè)股骨10%(體積分數(shù))中性甲醛固定，蘇木素-伊紅(HE)染色觀察骨形態(tài)學改變。

1.3觀察指標和檢測方法 采用全自動生化分析儀(型號：OlympasAU2700)，分別檢測血鈣(Ca)、磷(P)。采用酶聯(lián)免疫吸附劑法(ELISA)分別檢測I型膠原交聯(lián)C末端肽(CTX-1)、骨保護素(BGP)、SO。采用雙能 X 線骨密度儀(BEXA，型號廠家：美國GE公司Prodigy Advance型骨密度儀)分別檢測全身、腰椎、股骨、骨盆的BMD。沿大鼠股骨標本矢狀面切成5 μm薄片標本，經(jīng)HE染色。采用光學顯微鏡，觀察骨形態(tài)(包括骨小梁面積、骨小梁寬度及骨小梁間距等方面)，經(jīng)彩色數(shù)碼照相系統(tǒng)采集圖像。

1.4統(tǒng)計學方法 應(yīng)用SPSS11.5軟件進行方差分析、LSD檢驗。

2 結(jié) 果

2.1大鼠骨組織形態(tài)學改變 NC組大鼠骨組織骨小梁寬、粗，密集，小梁間距較小，成網(wǎng)狀排列均勻；DM組可見骨小梁稀疏、數(shù)量少而間隙大，小梁變細且連續(xù)性破壞，游離斷端增多；LR-L組及LR-H組與DM比較其骨小梁增加明顯，骨小梁寬且間距小，游離斷端偶見。見圖1。

圖1 大鼠骨組織HE染色

2.2大鼠血糖、骨代謝生化指標及SO的變化 與NC組比較，DM組空腹血糖(FPG)水平顯著升高(P<0.05)，與DM組比較，LR-L組、LH-R組FPG水平顯著下降(P<0.05)，但LR-L組與LH-R組比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。 4組血清P、Ca、CTX-1、BGP水平差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。與NC組比較，DM組血清SO水平顯著升高(P<0.05)；與DM組比較，LR-L、LR-H組有所下降，但差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表1。

2.3各組大鼠BMD比較 與NC組比較，DM、LR-L、LR-H組大鼠全身及各部位BMD均降低(P<0.05)，DM、LR-L、LR-H組間比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表2。

表1 各組骨代謝指標及骨硬化蛋白的變化

與NC組比較：1)P<0.05；與DM組比較：2)P<0.05；下表同

表2 各組BMD的變化

3 討 論

DM并發(fā)骨質(zhì)疏松的機制尚未完全闡明〔3〕。骨代謝標志物有助于早期反映骨代謝狀況，或輔助評判治療骨質(zhì)疏松的臨床效果〔4〕。有研究表明循環(huán)SO水平與DM、高血脂、肥胖、高尿酸癥代謝因素密切相關(guān)〔5～7〕。有研究發(fā)現(xiàn)，T2DM組血循環(huán)中SO的水平高于非T2DM絕經(jīng)婦女對照組，兩組SO水平都隨著年齡的增加而增加；在T2DM組，SO水平與PTH 、堿性磷酸酶呈負相關(guān)，而與CTX-1呈正相關(guān)。認為高SO可能是T2DM發(fā)生骨量減少的發(fā)病機制〔8〕。但有研究〔6〕發(fā)現(xiàn)T2DM骨質(zhì)疏松患者的SO水平低于T2DM非骨質(zhì)疏松人群，認為T2DM患者其Wnt/β-catenin信號通路已經(jīng)受損。因此，SO對DM骨代謝的影響還需進一步深入研究。本研究提示T2DM大鼠骨形成減少。與Hie等〔9〕的研究結(jié)果一致。

資料顯示〔10〕，DM增加骨質(zhì)疏松合并骨折的風險。本研究結(jié)果表明T2DM引起了大鼠股骨的骨量減少，與王亮等〔11〕的研究結(jié)果基本一致。本研究骨病理學檢查結(jié)果，均可以證實DM大鼠骨吸收有增加。利拉魯肽為人工合成GLP-1類似物。有研究發(fā)現(xiàn)，GLP-1類似物能降低血糖但很少會誘發(fā)低血糖〔12〕。動物實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)〔13〕，GLP-1對骨代謝有正性調(diào)節(jié)作用。郭玉卿等〔14〕認為，在T2DM大鼠發(fā)生骨質(zhì)疏松、大骨骼肌活性降低的過程中可能存在PI3K/AKT信號通路活性降低的作用。本研究結(jié)果提示利拉魯肽減輕體重的作用抵消了其對BMD的正性調(diào)節(jié)作用。另外，本研究還存在實驗觀察時間短等不足。

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