肥胖及减重手术对PPARγ、瘦素、抵抗素、脂联素的影响及意义

摘要

减重手术或胃肠代谢手术可治愈或缓解2型糖尿病己被大量临床研究证实，但其机制尚未完全阐明。胰岛功能衰竭和胰岛素抵抗是2型糖尿病的两大特征，但相关机制研究绝大多数针对减重/代谢手术改善胰岛细胞功能展开，而对术后胰岛素抵抗改善机制的研究却很少。研究发现过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator-activated receptorγ，PPARγ)不但是临床上噻唑烷二酮类胰岛素增敏剂的作用靶点，而且它还能调节瘦素、抵抗素、脂联素等与胰岛素抵抗关系密切的脂肪细胞因子的表达。肥胖可引起PPARγ、瘦素、抵抗素、脂联素的表达增高，造成胰岛素抵抗；反之，减重或代谢手术可能通过影响PPARγ、瘦素、抵抗素、脂联素水平，进而改善胰岛素抵抗，本研究分别从临床研究及动物实验对此进行探索。
　　 第一部分临床研究:肥胖对PPARγ、瘦素、抵抗素、脂联素的影响及其意义
　　 目的：
　　 研究肥胖患者PPARγ、瘦素、抵抗素、脂联素的表达变化并探讨其意义。
　　 方法：
　　 以2009.10～2011.2北京协和医院行腹腔镜可调节胃束带术的单纯肥胖患者为肥胖组，以同组医师同期完成常规胃肠手术的正常BMI患者为对照组，测量体重、身高，记录空腹血糖(FPG)，甘油三酯(TG)，总胆固醇(TC)，低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)，高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)，收缩压(SBP)及舒张压(DBP)，按照公式计算体质指数(BMI)、胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)。术中留取血、皮下及内脏脂肪标本，ELISA法检测其中PPARγ、瘦素、抵抗素、脂联素表达水平，比较上述指标的组间差异，用Pearson相关分析研究肥胖组中各检测指标间的相关性。
　　 结果：
　　 肥胖组纳入病例16例(男6例，女10例)，对照组纳入6例(男2例，女4例)，两组患者年龄、身高无显著差异[(30.4±9.1)岁vs．(45.5±15.7)岁，P=0.066;(168.9±10.3)cmvs.(164.2±9.2)cm,P=0.388],除HDL-C显著降低外，肥胖组BMI、空腹血糖、血脂、血压较对照组显著增高：BMI[(46.5±8.5)kg/m2vs.(21.6±0.6)kg/m2,P=0.000],FPG[(6.3±1.8)mmol/Lvs.(4.6±0.5)mmol/L,P=0.002],TG[(2.2±0.8)mmol/Lvs.(0.8±0.3)mmol/L,P=0.000],TC[(5.3±1.1)mmol/Lvs.(4.0±0.9)mmol/L，P=0.019],LDL-C[(3.5±0.9)mmol/Lvs．(2.5±0.7)mmol/L，P=0.016],HDL-C[(0,9±0.2)mmol/Lvs.(1.3±0.2)mmol/L,P=0.015],SBP[(133.3±14.8)mmHgvs.(107.0±13.2)mmHg,P=0.002],DBP[(89.6±11.8)mmHgvs.(69.2±4.9)mmHg,P=0.000]。肥胖组与对照组相比：皮下、内脏脂肪PPARγ显著升高[(0.20±0.16)pg/mlvs.(0.0610.02)pg/ml,P=0.044;(0.14±0.04)pg/mlvs.(0.09±0.02)pg/ml,P=0.004]，皮下、内脏脂肪瘦素显著增高[(9.51±5.45)ng/mlvs.(2.55±0.78)ng/ml,P=0.000:(7.08±3.17)ng/mlvs.(2.60±0.24)ng/ml,P=0.000]，皮下、内脏脂肪脂联素显著降低[(6.13±1.25)ng/mlvs.(16.5±2.0)ng/ml,P=0.000;(5.05±1.88)ng/mlvs.(60.00±23.34)ng/ml,P=0.006]，皮下、内脏脂肪抵抗素无显著增加[(1.43±1.06)ng/mlvs.(0.77±0.06)ng/ml，P=0.319;(0.74±0.26)ng/mlvs.(0.55±0.19)ng/ml，P=0.199],肥胖组血胰岛素、HOMA-IR均高于正常范围[(17.4±5.0)uIU/ml＞17.2uIU/m;(7.5±4.0)uIU/ml*mmol/L＞4.5uIU/ml*mmol/L]。皮下脂肪中PPARγ与瘦素、抵抗素、脂联素显著正相关(r=0.997,P=0.000;r=1.0,P=0.000;r=0.995,P=0.000),内脏脂肪中PPARγ与瘦素、抵抗素、脂联素显著正相关(r=0.994,P=0.000;r=0.998,P=0.000;r=0.992,P=0.000)，内脏脂肪中PPARγ、瘦素、抵抗素、脂联素均与TG显著负相关(r=-0.679,P=0.021;r=-0.644,P=0.032;r=-0.695,P=0.018;r=-0.643,P=0.033)),BMI、腰围与FPG显著正相关(r=0.696,P=0.017;r=0.661,P=0.027),HOMA-IR与FPG.HbA1C、血胰岛素显著正相关(r=0.937,P=0.000;r=0.768,P=0.016;r=0.881,P=0.000)。
　　 结论：
　　 肥胖患者PPARγ、瘦素表达增加，脂联素表达降低，可导致胰岛素抵抗。减重手术后体重显著下降，可能引起PPARγ、瘦素表达降低，脂联素表达升高，从而使胰岛素抵抗改善。
　　 第二部分动物实验:减重手术对肥胖大鼠PPARγ、瘦素、抵抗素、脂联素的影响及意义
　　 目的：
　　 研究减重手术对肥胖大鼠PPARγ、瘦素、抵抗素、脂联素的影响及意义。
　　 方法：
　　 以高脂饲料诱导建立肥胖大鼠模型，成模的肥胖大鼠行胃旁路术、袖状胃切除术或剖腹探查术，但肥胖对照组以及对照饲料喂养的正常对照组均不手术。手术前后定期测量大鼠体重、空腹血浆葡萄糖，术后4周用酶联免疫分析法检测大鼠胰岛素、过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)、瘦素(leptin)、抵抗素(resistin)、脂联素(adiponectin)，用单因素方差分析比较各检测指标的组间差异，用Pearson相关分析考查它们之间的相关性。
　　 结果：
　　 高脂饲料喂养12周成功建立肥胖大鼠模型，建模组26只大鼠肥胖[(730.3±18.0)gvs.(555.9±55.8)g，P=0.000]，成模率50％(26/52)，分别行胃旁路术、袖状胃切除术或剖腹探查术：胃旁路术(n=8)组6只大鼠存活，其余2只分别于术后第4天、第8天死于胃肠吻合口瘘及空肠吻合口狭窄导致的不全肠梗阻；袖状胃切除术(n=7)组5只大鼠存活，其余2只分别于术后第2天、第7天死于胃流出道不全梗阻及残胃瘘；剖腹探查术(n=7)组7只大鼠均存活。术后1周：与肥胖对照组相比，胃旁路组、袖状胃切除组体重显著减轻[(684.7±36.2)gvs.(615.0±27.2)g，P=0.004;(684.7±36.2)gvs.(632.5±34.7)g，P=0.042]，但胃旁路组较袖状胃切除组体重无显著减轻[(615.0±27.2)gvs.(632.5±34.7)g，P=0.294]；剖腹探查组体重也无显著减轻[(684.7±36.2)gvs.(649.4±36.0)g，P=0.199)。术后4周：胃旁路组、袖状胃切除组均较肥胖对照组体重持续显著减轻[(470.7±40.8)gvs.(698.2±20.8)g,P=0.000;(511.4±13.0)gvs.(698.2±20.8),P=0.000]：且胃旁路组较袖状胃切除组体重显著减轻[(470.7±40.8)gvs.(511.4±13.0)g，P=0.026]，剖腹探查组较肥胖对照组体重仍无显著减轻[(667.6±38.9)gvs.(698.2±20.8)g，P=0.184]；与正常对照组相比，肥胖对照组大鼠空腹血糖[(5.3±0.4)mmol/Lvs.(7.2±0.4)mmol/L，P=0.000]、血胰岛素[(1.1±0.3)ng/mlvs.(1.6±0.4)ng/ml，P=0.034]、胰岛素抵抗指数(6.4±0.5)uIU/ml*mmol/Lvs.(12.7±0.9)uIU/ml*mmol/L，P=0.000]均显著增加：与肥胖对照组相比，胃旁路组、袖状胃切除组空腹血糖[(7.2±0.4)mmol/Lvs.(5.9±0.6)mmol/L,P=0.003；(7.2±0.4)mmol/Lvs.(4.7±0.4)mmol/L，P=0.000]、血胰岛素[(1.6±0.4)ng/mlvs.(0.8±0.6)ng/ml，P=0.038;(1.6±0.4)ng/mlvs.(0.9±0.5)ng/ml，P=0.041]、胰岛素抵抗指数[(12.7±0.9)uIU/ml*mmol/Lvs(5.2±1.4)uIU/ml*mmol/L，P=0.000;(12.7±0.9)uIU/ml*mmol/Lvs.(4.7±0.4)uIU/ml*mmol/L，P=0.000]均显著降低；与正常对照组相比，肥胖对照组大鼠皮下脂肪瘦素水平显著增加[(0.5±0.3)ng/mlvs.(6.8±3.9)ng/ml，P=0.000]，内脏脂肪瘦素水平显著降低[(9.1±4.9)ng/mlvs.(3.0±2.0)ng/ml，P=0.041]：与肥胖对照组相比，胃旁路组、袖状胃切除组减重手术后皮下脂肪瘦素水平均降低[(6.8±3.9)ng/mlvs.(0.3±0.2)ng/ml,P=0.000;(6.8±3.9)ng/mlvs.(4.6±1.9)ng/ml,P=0.231],内脏脂肪瘦素水平显著降低[(3.0±2.0)ng/mlvs(0.7±0.4)ng/ml，P=0.008;(3.0±2.0)ng/mlvs.(0.9±0.5)ng/ml，P=0.023]；与正常对照组相比，肥胖对照组皮下脂肪抵抗素显著升高[(1.6±1.3)ng/mlvs.(3.5±1.4)ng/ml，P=0.041]，内脏脂肪抵抗素显著降低[(15.1±11.5)ng/mlvs.(1.7±0.4)ng/ml，P=0.046]；与肥胖对照组相比，胃旁路组皮下脂肪抵抗素显著降低[(3.5±1.4)ng/mlvs(1.7±0.7)ng/ml，P=0.012]，袖状胃切除组皮下脂肪抵抗素无显著降低(3.5±1.4)ng/mlvs.(1.8±1.1)ng/ml，P=0.051]，胃旁路组内脏抵抗素升高[(1.7±0.4)ng/mlvs.(2.2±0.3)ng/ml，P=0.034]，袖状胃切除组内脏脂肪抵抗素无显著增高(1.7±0.4)ng/mlvs.(2.0±0.6)ng/ml，P=0.392]；与正常对照组相比，肥胖对照组皮下脂肪脂联素无素显著改变[(2.3±1.3)ng/mlvs.(2.1±1.9)ng/ml，P=0.833]，内脏脂肪脂联素显著降低[(3.3±1.3)ng/mlvs.(1.1±0.6)ng/ml，P=0.010]；与肥胖对照组相比，胃旁路组皮下脂肪脂联素无显著变化[(2.1±1.9)ng/mlvs(0.8±0.9)ng/ml，P=0.129]，袖状胃切除组皮下脂肪抵抗素无显著降低(2.1±1.9)ng/mlvs.(2.3±1.6)ng/ml，P=0.856]，胃旁路组内脏脂肪脂联素降低无显著降低[(1.1±0.6)ng/mlvs.(0.9±0.6)ng/ml，P=0.598]，袖状胃切除组内脏脂肪脂联素显著降低(1.1±0.6)ng/mlvs.(0.5±0.1)ng/ml，P=0.024]；与正常对照组相比，肥胖对照组血瘦素显著升高[(0.3±0.1)ng/mlvs.(1.2±0.3)ng/ml，P=0.000]，血抵抗素也显著升高(1.4±0.3)ng/mlvs.(14.4±5.3)ng/ml，P=0.000]，血脂联素也显著升高(0.6±0.1)ng/mlvs.(17.2±1.2)ng/ml，P=0.000]；与肥胖对照组相比，胃旁路组、袖状胃切除组血瘦素均显著降低[(1.2±0.3)ng/mlvs.(0.3±0.1)ng/ml，P=0.000;(1.2±0.3)ng/mlvs.(0.4±0.3)ng/ml，P=0.002]，血抵抗素无显著改变[(14.4±5.3).ng/mlvs.(9.7±2.8)ng/ml，P=0.066;(14.4±5.3)ng/mlvs.(11.4±6.5)ng/ml，P=0.454]，胃旁路组、袖状胃切除组血脂联素均显著降低[(17.2±1.2)ng/mlvs.(10.6±2.9)ng/ml,P=0.000;(17.2±1.2)ng]mlvs.(11.3±2.9)ng/ml,P=0.000];与正常对照组相比，肥胖对照组皮下脂肪PPAR丫水平显著增加[(0.4±0.2)pg/mlvs.(1.6±0.4)pg/ml，P=0.000]，内脏脂肪PPARγ水平显著降低[(1.4±0.5)pg/mlvs.(0.6±0.3)pg/ml，P=0.016]；与肥胖对照组相比，胃旁路组、袖状胃切除组皮下脂肪PPAR均显著下降[(1.6±0.4)pg/mlvs.(0.3±0.1)pg/ml，P=0.000;(1.6±0.4)pg/mlvs.(0.5±0.2)pg/ml，P=0.000]，胃旁路组、袖状胃切除组内脏脂肪PPARγ无显著降低[(0.7±0.3)pg/mlvs.(0.6±0.3)pg/ml，P=0.598;(1.4±0.7)pg/mlvs.(0.6±0.3)pg/ml，P=0.061]。皮下脂肪组织PPARγ与体重显著正相关(r=0.731，P=0.049)：皮下脂肪PPARγ、皮下脂肪瘦素与血瘦素显著正相关(r=0.936，P=0.002;r=0.772，P=0.042)。
　　 结论：
　　 成功建立肥胖及减重手术大鼠模型，肥胖大鼠PPARγ、瘦素、抵抗素均显著升高，胰岛素抵抗增加；肥胖大鼠减重术后PPARγ及脂联素、瘦素降低，胰岛素抵抗也改善；减重/代谢手术可能通过降低PPARγ、瘦素改善胰岛素抵抗。