GLP-1对追赶生长所致胰岛素抵抗小鼠模型骨形成的影响

摘要

【目的】
　　以追赶生长小鼠作为研究营养变迁的动物模型，系统观察营养变迁不同时期机体系统胰岛素抵抗、GLP-1分泌水平、内脏脂肪沉积及骨代谢的改变，并进一步观察GLP-1对胰岛素抵抗所致骨代谢改变的干预作用。
　　【方法】
　　30只6周龄清洁级雄性C57BL/6小鼠适应性喂养1周后，随机分为正常饮食组（normal diet group，ND，n=10），追赶生长模型组（catch-up growth model group，RH，n=10），追赶生长+GLP-1干预模型组（catch-up growth model group with GLP-1 intervention，RH+GLP-1，n=10）。ND组全程给予普通标准饲料，自由开放饮食喂养12周。RH组先给予50％热卡限制饮食喂养4周（即饲以普通标准饲料，控制每日进食量为ND组同体重小鼠进食的50%），再给予高脂饮食喂养8周（即饲以高脂饲料，自由摄食）。RH+GLP-1组前8周喂养同RH组，后4周在给予高脂饮食喂养的同时给予GLP-1干预。GLP-1（利拉鲁肽）的干预方式为皮下注射，每次200ug/kg，每天两次，共4周。各组分别于第4周末、第8周末和第12周末行IPGTT、ITT以及采集血清标本行血清GLP-1和胰岛素的检测。系统胰岛素敏感性主要根据计算IPGTT和ITT的AUC以及HOMA-IR反映。第12周末处死小鼠，留取血清标本检测血清中甘油三酯、游离脂肪酸、胆固醇；留取肝脏、内脏脂肪、皮下脂肪、骨骼肌等组织，检测肝脏中甘油三酯含量及肝脏、内脏脂肪、皮下脂肪、骨骼肌等组织中脂肪酸含量的测定。骨组织标本切片采用HE染色法，然后进行骨结构参数测定与分析。腹腔注射钙黄绿素和茜素红进行双荧光标记后取材进行骨形态计量学参数测定与分析。体外分离各组小鼠骨髓干细胞定向诱导成骨细胞分化，并进行相应鉴定。
　　【结果】
　　1.RH组小鼠高脂喂养后体重明显增加，以前4周为主，主要表现为内脏脂肪显著性增加，内脏脂肪/体重比上升（vs ND组，p<0.001），伴有血脂升高；RH+GLP-1组高脂喂养前4周体重快速增加，之后给予GLP-1干预4周后出现体重下降、内脏脂肪/体重比下降（vs RH组，p<0.01）、血脂降低。
　　2.与ND组相比，RH组小鼠GLP-1分泌水平明显下降（p<0.01），全身系统性胰岛素敏感性逐渐下降（IPGTT和ITT的AUC以及HOMA-IR的增加）。RH+GLP-1组系统性胰岛素敏感性逐渐增强（IPGTT和ITT的AUC以及HOMA-IR的降低）。
　　3.RH组小鼠肝脏甘油三酯（p<0.01）和脂肪酸（p<0.01）含量增加，内脏脂肪（p<0.05）和骨骼肌（p<0.01）的脂肪酸水平升高。与RH组相比，RH+GLP-1组肝脏甘油三酯（p<0.01）和脂肪酸（p<0.01）含量降低，内脏脂肪（p<0.01）和骨骼肌（p<0.05）的脂肪酸水平降低。
　　4.与ND组相比，RH组有BV/TV、Tb.Th及Tb.N降低，Tb.Sp增加，MAR、BFR亦有显著性降低。与RH组相比，RH+GLP-1组上述指标均有不同程度地改善。
　　5.体外分离各组小鼠骨髓干细胞（MSCs），分别定向诱导成骨细胞分化发现，与ND组相比，RH组MSCs成骨细胞分化能力明显减弱；与RH组相比，RH+GLP-1组MSCs成骨细胞分化能力增强。
　　【结论】
　　（1）通过限制动物热卡摄入后再以快速增加营养摄入的方式成功建立了追赶生长（catch-up growth）动物模型，该模型是研究营养变迁的合适动物模型，以肠促胰素分泌下降和内脏脂肪组织沉积为主的胰岛素抵抗，具有内脏型肥胖、血脂异常和脂质异位沉积的特点。
　　（2）营养变迁对骨结构有着不利的影响，进而双荧光标记显示骨矿化率（MAR）和骨形成率（BFR）亦有显著性降低，提示营养变迁对骨组织的不利影响主要表现为骨形成能力的下降。
　　（3）给予GLP-1干预后，不仅改善了脂质异位沉积以及胰岛素抵抗，同时有益于骨形成。
　　（4）追赶生长小鼠骨髓干细胞（MSCs）来源的成骨细胞分化能力减弱是导致骨形成能力下降的主要原因；GLP-1的干预能够予以改善。

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1前言

2材料和方法

2.1实验材料

2.2仪器设备

2.3实验方法

3实验结果

3.1一般实验结果

3.2胰岛素敏感性指标及GLP-1水平

3.3脂质分布情况

3.4骨形态计量学参数

3.5体外分离骨髓干细胞定向诱导成骨细胞分化

4 讨论

4.1营养变迁-追赶生长小鼠胰岛素抵抗模型具备内脏型肥胖、脂质异位沉积和肠促胰素分泌低下的特征性改变

4.2营养变迁-追赶生长导致骨形成能力低下

4.3 GLP-1对胰岛素抵抗相关的骨形成减低的改善

参考文献

综述: GLP-1与血糖稳态

致谢