龔 云，張 鑫

專(zhuān)題研究

運(yùn)動(dòng)對(duì)糖尿病大鼠胰島的影響及其機(jī)制探討

龔 云1*，張 鑫2

胰島素抵抗和β細(xì)胞分泌缺陷是2型糖尿病發(fā)病機(jī)制的兩個(gè)主要環(huán)節(jié)[1-3],二者關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，有學(xué)者認(rèn)為,沒(méi)有胰島β細(xì)胞功能的缺陷,就沒(méi)有糖尿病的發(fā)生[4]。有研究表明：糖尿病患者存在著進(jìn)行性的胰島β細(xì)胞功能惡化和胰島萎縮現(xiàn)象，但這種現(xiàn)象在疾病發(fā)展的早期階段是可逆的[5]。Qian的研究[6]顯示,胰島β細(xì)胞功能受損可能是糖耐量異常和空腹血糖異常進(jìn)展為糖尿病的主要原因?，F(xiàn)已知，長(zhǎng)期體育鍛煉能改善胰島素敏感性、降低餐后和空腹血糖水平[7]。這種敏感性的改變，主要通過(guò)增加骨骼肌對(duì)葡萄糖攝取的“外周效應(yīng)”來(lái)實(shí)現(xiàn)。國(guó)內(nèi)有研究顯示：糖尿病大鼠行8周游泳運(yùn)動(dòng)可顯著改善血清胰島素水平、降低血糖并提高胰腺胰島素含量及促使胰島形態(tài)恢復(fù)[8]。但未對(duì)胰島β細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)及其生理學(xué)機(jī)制做深入研究，本研究通過(guò)8周跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，期望觀測(cè)其對(duì)2型糖尿病大鼠胰島及β細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能的影響，并以“雙門(mén)控制模型”[9，10]為立論基礎(chǔ)分析其變化機(jī)制，旨在其發(fā)病機(jī)理的“中心效應(yīng)”方面積累有益的實(shí)驗(yàn)室資料。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

SPF級(jí)雄性Wistar大鼠30只，8周齡，體重185～220 g，購(gòu)自甘肅中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心[SCXK(甘)2011-0001][SYXK(甘)2011-0002]，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類(lèi)動(dòng)物飼料喂養(yǎng)、自由飲食。動(dòng)物室溫度23℃～25℃，相對(duì)濕度40%～60%，自然光照，飼養(yǎng)室、用具每周進(jìn)行紫外燈照射消毒一次。并按實(shí)驗(yàn)動(dòng)物使用的3R原則給予人道的關(guān)懷。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 建模及分組

所有大鼠進(jìn)行適應(yīng)性喂養(yǎng)1周(自由進(jìn)食、飲水)后，隨機(jī)選取10只作為對(duì)照組(C組，正常飼料喂養(yǎng)、正常飲水)。其余大鼠給予高脂、高糖飼料(10%蔗糖、10%豬油、5%膽固醇)喂養(yǎng)，期間正常飲水，第30天(前1 d禁食12～16 h,不禁水)按50 mg/kg[11]體重逐只腹腔注射STZ(用1%檸檬酸鈉緩沖液溶解STZ，30 min內(nèi)注射完畢)。48 h后連續(xù)3 d同一時(shí)間剪尾取血測(cè)空腹血糖，血糖≥16.7 mmol/L[11]即為建模成功，期間死亡1只，剔除5只。對(duì)照組大鼠注射等體積檸檬酸鹽緩沖液。再將建模成功大鼠分為兩組：糖尿病對(duì)照組(DMC，7只)，糖尿病運(yùn)動(dòng)組(DM exercice, DME, 7只)。

1.2.2 動(dòng)物運(yùn)動(dòng)方案

C組、DMC組大鼠不運(yùn)動(dòng)，籠內(nèi)自由生活取食。DME組大鼠先進(jìn)行3 d適應(yīng)性跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，強(qiáng)度由15 m/min(15 min，坡度為0°)開(kāi)始，逐漸增加到20 m/min (30 min，坡度為0°)；后連續(xù)進(jìn)行8周跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)(30 min，強(qiáng)度20 m/min)[12]，每天運(yùn)動(dòng)一次，逢周日休息1 d。實(shí)驗(yàn)期間，大鼠均自由取食和飲水，并觀察飲食和精神狀態(tài)。

1.2.3 指標(biāo)測(cè)試

在實(shí)驗(yàn)前、后清晨空腹?fàn)顟B(tài)下，逐只準(zhǔn)確測(cè)量各組大鼠體重。待實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，將各組大鼠逐一腹腔注射0.4%戊巴比妥鈉麻醉，先腹主動(dòng)脈取血測(cè)試血糖、血清胰島素含量；后置于冰盤(pán)上迅速剖腹取出胰腺組織，用預(yù)冷的0.9%的生理鹽水沖洗，剪取胰頭(胰腺前三分之一)置10%福爾馬林浸泡過(guò)夜，每組隨機(jī)選取5塊行常規(guī)石蠟包埋并切片，隔2選1行HE染色及制片，每組制片20張。將胰腺后三分之二組織均漿待用。

1.2.4 組織勻漿

先用鋒利剪刀剪碎各組胰腺組織，加入勻漿液后在電動(dòng)均漿機(jī)中勻漿30 s、間隔30 s，重復(fù)3次，后將勻漿液(冰冷的生理鹽水，0.9%氯化鈉)置入離心機(jī)(4℃、3500 rpm)離心10 min取上清液備用，用于測(cè)試組織胰島素含量、葡萄糖激酶(GK)及微量總ATP酶活性。

1.2.5 胰腺I(mǎi)ns含量、GK及微量總ATP酶活性測(cè)試

兩種酶活性檢測(cè)試劑盒購(gòu)自上海研輝生物科技有限公司，通過(guò)雙抗體一步夾心法酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)，嚴(yán)格按照試劑盒操作步驟，分別在636 nm和450 nm下讀取OD值，帶入各自回歸方程求得樣品濃度，再乘以稀釋倍數(shù)得樣品實(shí)際濃度。

1.2.6 切片觀測(cè)

隨機(jī)選取各組HE染色切片10張，用Motic數(shù)碼顯微鏡(BA400/450)觀察胰島及β細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)，每張切片再隨機(jī)選取三個(gè)視野在100及400倍下分別拍照，并運(yùn)用Motic Images Advanced 3.1圖像處理軟件在100倍視野下對(duì)胰島行周長(zhǎng)和面積測(cè)量，并由此計(jì)算形狀因子。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 建模前、后及實(shí)驗(yàn)?zāi)└鹘M大鼠體重、血糖變化

與建模前相比，注射STZ大鼠幾乎都出現(xiàn)了“三多”現(xiàn)象。對(duì)糖尿病患者而言，隨疾病發(fā)展可出現(xiàn)進(jìn)行性體重下降的變化。建模前、后及實(shí)驗(yàn)?zāi)└鹘M大鼠體重變化見(jiàn)圖1；而實(shí)時(shí)檢測(cè)血糖可及時(shí)了解機(jī)體糖代謝狀況及糖尿病的發(fā)展轉(zhuǎn)歸。實(shí)驗(yàn)前、后各組大鼠血糖變化情況見(jiàn)圖2。

圖1 建模前、后及實(shí)驗(yàn)?zāi)┐笫篌w重變化Fig.1 Changes of body weight of rats during the experiment

圖2 注射STZ前、后及實(shí)驗(yàn)?zāi)┐笫笱亲兓疐ig.2 Changes of blood glucose levels of the rats during the experiment

由圖1、圖2可見(jiàn)，高糖、高脂飼料喂養(yǎng)的大鼠體重顯著高于正常飼料喂養(yǎng)的C組大鼠體重；注射STZ1周后，DM大鼠體重較C組大鼠體重顯著下降；而血糖比注射前及C組大鼠血糖極顯著增高；8周跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，C組大鼠體重極顯著(P< 0.01)高于實(shí)驗(yàn)前及實(shí)驗(yàn)?zāi)〥MC、DME組大鼠；此時(shí)DME組大鼠體重也顯著(P< 0.05)高于DMC組大鼠，提示中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)在一定程度上有延緩體重持續(xù)下降的作用；DME組大鼠血糖盡管仍比C組大鼠血糖極顯著增高，但與DMC、注射STZ一周后DM組大鼠相比，有顯著下降趨勢(shì)。說(shuō)明中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)有阻抗糖尿病病情持續(xù)發(fā)展的作用。

2.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)└鹘M大鼠胰腺、血清胰島素檢測(cè)及HOMA推算

胰島素是體內(nèi)唯一的降糖激素。本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用胰島素試劑盒(購(gòu)自上海研輝生物科技有限公司)測(cè)試實(shí)驗(yàn)?zāi)└鹘M大鼠胰腺及血清胰島素含量(蘭州軍區(qū)總醫(yī)院安寧分院核醫(yī)學(xué)科測(cè)試)，并基于空腹血糖和空腹胰島素值計(jì)算胰島素敏感性指數(shù)[13]：HOMA=空腹胰島素(μU/mL)×空腹血糖(mmol/L)/22.5。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

由上表可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)8周跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，DME組大鼠胰腺及血清胰島素濃度比DMC組顯著升高(P< 0.05)，但仍比C組大鼠極顯著降低(P< 0.01)；另外，經(jīng)推算胰島素敏感性指數(shù)(HOMA)可知, DME組大鼠的HOMA比C組大鼠顯著增高(P< 0.05)。2.3 實(shí)驗(yàn)?zāi)└鹘M大鼠胰腺部分酶活性測(cè)定

胰島β細(xì)胞分泌胰島素受營(yíng)養(yǎng)狀況、神經(jīng)遞質(zhì)及激素等多重因素的精確調(diào)控。本實(shí)驗(yàn)用試劑盒檢測(cè)葡萄糖激酶(GK, 購(gòu)于上海研輝生物科技有限公司)及超微量總ATP酶(試劑盒購(gòu)于南京建成生物科技有限公司)活性，結(jié)果見(jiàn)表2。

由上表可見(jiàn)，與C組大鼠相比，用STZ建模后，DMC組大鼠葡萄糖激酶及超微量總ATP酶活性均極顯著下降；但經(jīng)8周跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)后，盡管這兩種酶活性仍比C組大鼠顯著降低，而比DMC組大鼠卻顯著升高(P< 0.05)。

表1 實(shí)驗(yàn)?zāi)└鹘M大鼠胰腺、血清胰島素含量及

注：與C組比較，★P< 0.01，●P< 0.05；與DMC組比較，▲P< 0.05。

Note.Compared with the group C，★P< 0.01，●P< 0.05;Compared with the DMC group，▲P< 0.05.

表2 實(shí)驗(yàn)?zāi)└鹘M大鼠胰腺葡萄糖激酶(GK)及ATP合成酶水平

注：與C組比較，★P< 0.01，●P< 0.05；與DMC組比較，▲P< 0.05。

Note.Compared with the group C，★P< 0.01，●P< 0.05;Compared with the DMC group，▲P< 0.05.

表3 各組大鼠胰島周長(zhǎng)、面積及形狀因子推算結(jié)果

注：與C組、DME組比較，★P< 0.05，▲P< 0.01；(n)測(cè)試胰島數(shù)目。

Note.Compared with the group C and DME group,★P< 0.05，▲P< 0.01；(n)The number of tested islets.

注：(a)C組(×100)；(b)C組(×400)；(c)DMC組(×100)；(d)DMC組(×400)；(e)DME組(×100)；(f)DME組(×400)。圖3 各組大鼠胰腺HE染色切片Note. a, A rat of group C; b, A rat of group C; c, A rat of group DMC; d, A rat of group DMC; e, A rat of group DME; f, A rat of group DME.Fig.3 Histological images of pacreatic islets of the rats. HE staining

2.4 實(shí)驗(yàn)?zāi)└鹘M大鼠胰島及β細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)觀測(cè)

本實(shí)驗(yàn)用Motic數(shù)碼顯微鏡(BA400/450)觀察了各組大鼠胰島及β細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)(圖3)。結(jié)果顯示，正常對(duì)照組(C)大鼠的胰腺組織結(jié)構(gòu)、內(nèi)分泌部的胰島以及外分泌部的腺泡清晰可見(jiàn)，胰島細(xì)胞之間排列緊密，結(jié)締組織少(圖3-a、b)。糖尿病對(duì)照組(DMC組)大鼠胰島萎縮、包膜不完整、細(xì)胞數(shù)量減少、部分胰島細(xì)胞壞死或肥大、胰島細(xì)胞間排列較松散、β細(xì)胞空泡增多、細(xì)胞核固縮(圖3-c、d)，外分泌細(xì)胞深入胰島內(nèi)。糖尿病運(yùn)動(dòng)組(DME)大鼠的胰島組織已得到初步的修復(fù)，結(jié)締組織增生、β細(xì)胞空泡及肥大數(shù)量明顯減少，細(xì)胞核固縮不明顯(圖3-e、f)，胰島細(xì)胞之間緊密程度加強(qiáng)，顯示較DMC組大鼠胰島形態(tài)顯著改善。在100倍視野下，應(yīng)用Motic Images Advanced 3.1圖像處理軟件，先設(shè)定像素寬×高=570×380后，再對(duì)胰島周長(zhǎng)和面積進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量，并由此計(jì)算出胰島的形狀因子(形狀因子為胰島周長(zhǎng)與面積的比值，用于反應(yīng)胰島形狀的變化)[14]。具體結(jié)果見(jiàn)表3。

由上表可見(jiàn)，DMC組大鼠周長(zhǎng)較C組、DME組大鼠顯著減小(P< 0.05)，形狀因子顯著增大(P<0.05)；而面積比C組、DME組大鼠極顯著減小(P< 0.01)。

3 討論

常用的糖尿病動(dòng)物模型有實(shí)驗(yàn)性和自發(fā)性?xún)深?lèi)[15]，實(shí)驗(yàn)性糖尿病動(dòng)物模型應(yīng)用比較廣泛，其中鏈脲佐菌素對(duì)機(jī)體組織毒性相對(duì)較小，動(dòng)物存活率高、造模長(zhǎng)期穩(wěn)定性好，是目前國(guó)內(nèi)外使用較多的制備糖尿病動(dòng)物模型的方法[16]。本研究先用高脂、高糖飼料喂養(yǎng)大鼠30 d，后一次性腹腔注射小劑量STZ(50 mg/kg,1%檸檬酸鈉緩沖液)建造T2DM大鼠模型。從體重看，注射STZ前DM較C組大鼠顯著增加，注射后顯著下降，通過(guò)行為觀察發(fā)現(xiàn)多食、多飲、多尿現(xiàn)象(“三多一少”)，且血糖測(cè)試結(jié)果大于16.7 mL/L，表明我們建造的T2DM大鼠模型是成功的。這與國(guó)內(nèi)、外通用的大鼠2型糖尿病模型建立方法基本一致。因預(yù)先高脂、高糖飼料喂養(yǎng)可使大鼠體重較快增加，并引發(fā)胰島素抵抗現(xiàn)象，還可出現(xiàn)高胰島素血癥和高血糖癥，與人類(lèi)T2DM發(fā)病過(guò)程和疾病進(jìn)程非常接近，從而可在較短時(shí)期內(nèi)建造T2DM大鼠模型。

胰島素抵抗和β細(xì)胞分泌功能缺陷是2型糖尿病發(fā)病機(jī)制中的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)[1-3]。有流行病學(xué)研究[17]顯示：如果具有補(bǔ)償胰島素抵抗的胰島素分泌能力，單純的胰島素抵抗不會(huì)形成2型糖尿病。結(jié)合臨床病理解剖觀察，普遍認(rèn)為胰島β細(xì)胞分泌功能缺陷在2型糖尿病發(fā)病過(guò)程中扮演了非常重要的角色。本研究顯示：DMC組大鼠胰島明顯萎縮、包膜不完整，β細(xì)胞空泡較多、胞核固縮明顯(圖3-c、d)，但顆粒暈輪尚在。DME組大鼠胰島明顯增大，上述病理癥狀明顯改善，與所測(cè)周長(zhǎng)、面積及形狀因子數(shù)據(jù)相吻合，并與吳亞文等[8]研究結(jié)果基本相同。說(shuō)明有氧運(yùn)動(dòng)能顯著改善2型糖尿病大鼠胰島及β細(xì)胞結(jié)構(gòu)，依據(jù)結(jié)構(gòu)決定功能認(rèn)知，結(jié)構(gòu)的改變必然會(huì)影響其功能變化。

胰島素是體內(nèi)唯一的降糖激素，也是促合成激素，可抑制肝糖原降解和糖異生，從而有效控制血糖水平，使之保持穩(wěn)態(tài)。β細(xì)胞以脈沖方式分泌胰島素，其分泌過(guò)程主要受制于葡萄糖的觸發(fā)途徑和擴(kuò)增途徑，并受到營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、神經(jīng)遞質(zhì)和激素等多重因素的精確調(diào)控。在β細(xì)胞內(nèi)，葡萄糖激酶(glucokinase,GK)催化葡萄糖生成葡萄糖6磷酸，后主要經(jīng)糖酵解通路并輔助三羧酸循環(huán)氧化生成ATP，這在整個(gè)胰島素分泌調(diào)控中起關(guān)鍵作用[18]。GK的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)為Km值約為6～10 mmol/L，其產(chǎn)物葡萄糖6磷酸無(wú)抑制作用，因而使其成為合適的葡萄糖感受器，根據(jù)機(jī)體需要控制葡萄糖代謝刺激胰島素分泌[19]?？梢?jiàn)，葡萄糖激酶(GK)是β細(xì)胞內(nèi)葡萄糖氧化過(guò)程的第一限速酶，被稱(chēng)為“前門(mén)”。現(xiàn)認(rèn)為ATP合成酶是胰島β細(xì)胞分泌胰島素的又一關(guān)鍵限速酶，又被稱(chēng)為“后門(mén)”。而且，這兩個(gè)關(guān)鍵代謝酶表達(dá)的上調(diào)顯著提高大鼠胰島及β細(xì)胞系的ATP含量與葡萄糖反應(yīng)性胰島素分泌量達(dá)300%以上[9、10]。

長(zhǎng)期暴露于高糖、高脂及炎癥細(xì)胞因子環(huán)境會(huì)損傷β細(xì)胞胰島素分泌功能, 并隨時(shí)間推移逐漸誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，并最終引發(fā)2型糖尿病。本研究結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)8周有氧跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，糖尿病運(yùn)動(dòng)組大鼠血糖顯著下降，而胰腺及血清胰島素含量、GK及ATP合成酶活性顯著高于糖尿病對(duì)照組大鼠。這樣的結(jié)果再一次佐證葡萄糖在胰島素分泌中的反饋調(diào)節(jié)作用不容小覷。血糖的下降首先歸因于胰島素的分泌量增多，這種分泌量的增多，依據(jù)“雙門(mén)控制模型”理論，首先得益于“前門(mén)”-GK活性的增高，其次得益于“后門(mén)”ATP合成酶活性的增高，由此促使β細(xì)胞分泌較多的胰島素。從本研究胰島素敏感性指標(biāo)HOMA的推算結(jié)果看，8周有氧跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)使之顯著增高，這或許提示有氧運(yùn)動(dòng)又可使外周組織(骨骼肌、脂肪組織等)強(qiáng)化葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)利用，從而又會(huì)引發(fā)血糖進(jìn)一步下降。二者效應(yīng)疊加，最終出現(xiàn)顯著的血糖下降現(xiàn)象。這與國(guó)內(nèi)谷成英等[20]的研究結(jié)果基本一致。現(xiàn)有研究認(rèn)為，運(yùn)動(dòng)對(duì)胰島素敏感性的改善作用和運(yùn)動(dòng)對(duì)胰島功能的保護(hù)作用存在因果關(guān)系，運(yùn)動(dòng)通過(guò)改善外周胰島素抵抗而降低胰島β細(xì)胞的葡萄糖負(fù)荷，繼而改善胰島及β細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)表征。

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專(zhuān)家問(wèn)答

問(wèn)：小動(dòng)物活體成像中，如何比較準(zhǔn)確地定量或半定量？腫瘤單位面積的熒光強(qiáng)度值如何計(jì)算？

答：活體光學(xué)成像在實(shí)際執(zhí)行時(shí)可能會(huì)有一些困難，比如定量的問(wèn)題，目前活體光學(xué)成像用的是絕對(duì)定量的方法，有一個(gè)特定的單位，即每一個(gè)掃描弧度在單位面積單位時(shí)間所得到的光子量。目前幾乎所有期刊都采用這個(gè)定量方法。另外就是二維和三維的問(wèn)題，二維定量是沒(méi)有問(wèn)題的，但目前很少使用三維定量，最重要的原因是基于活體光學(xué)成像的物理原理，所得到的影像和圖像都是二維的，三維都是通過(guò)軟件模擬得到的虛擬圖像，因此得出來(lái)的體積不是很精確，得到的并不是掃描樣品的真正結(jié)果。

(感謝第四軍醫(yī)大學(xué) 師長(zhǎng)宏 教授和冷泉港生物科技股份有限公司分子影像部門(mén)副總經(jīng)理 王志宇 先生的解答)

(1.西北師范大學(xué)體育學(xué)院，蘭州 730070； 2.濟(jì)南市皇亭競(jìng)技體育學(xué)校，濟(jì)南 250011)

目的 探討有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)2型糖尿病大鼠胰島及β細(xì)胞的影響及其機(jī)制。方法Wistar大鼠30只，隨機(jī)選取10只為C組,其余20只用鏈脲佐菌素(streptozotocin, STZ)配合高脂高糖飼料喂養(yǎng)建造2型糖尿病大鼠模型，留其成功的15只再分兩組，一組為DMC組(n=7)；另組為DME組(n=7，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)死亡1只)。DME組大鼠以每天20 m/min強(qiáng)度跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)30 min,每6 d休息1 d,共持續(xù)8周，其余大鼠籠內(nèi)自由活動(dòng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，腹主動(dòng)脈取血測(cè)血糖、血清Ins含量，并推算HOMA；切取胰腺前三分之一行石蠟切片、HE染色，在數(shù)碼顯微鏡下觀察胰島形態(tài)及β細(xì)胞結(jié)構(gòu)并拍照；在100倍視野下，運(yùn)用Motic Images Advanced 3.1圖像處理軟件測(cè)量胰島周長(zhǎng)和面積，并由此計(jì)算出SF；將剩余胰腺勻漿后測(cè)其Ins含量、GK及微量總ATP酶活性。結(jié)果 DME組大鼠胰島周長(zhǎng)和面積均較DMC組大鼠顯著增加(P< 0.05)，但仍低于C組大鼠，SF顯著增高；β細(xì)胞肥大及空泡、胞核固縮等現(xiàn)象較DMC組大鼠顯著改善；DME組大鼠血糖、Ins含量、胰腺GK及微量總ATP酶活性均顯著高于DMC組大鼠(P< 0.05)；SF及HOMA也有顯著變化。結(jié)論 有氧運(yùn)動(dòng)可降低2型糖尿病大鼠的血糖濃度、改善胰島以及胰島β細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)，歸因于胰腺組織GK、ATP合成酶活性及胰島素敏感性的提高。

有氧運(yùn)動(dòng)；2型糖尿??；胰島β細(xì)胞；結(jié)構(gòu)及功能；機(jī)制；大鼠

Effect of aerobic exercise on pancreatic islets and exploration of their mechanism in type 2 diabetic rats

GONG Yun1*， ZHANG Xin2
(1.College of Physical Education, northwest Normal University, Lanzhou 730070, China; 2. Competitive Sports School of Huang Ting, Jinan 250011)

Objective To explore the effect and mechanism of aerobic exercise on islet β-cells in type 2 diabetic rats. Methods Thirty healthy SPF 8-week old Wistar rats were randomly divided into control group (C,n=10), diabetic control groups (DMC) and diabetic exercise (DME) groups, 10 rats in each group, among which 7 successful rat models were used in the experiment. The diabetic rat model was established by high fat and sugar diet and i.p. injection of streptozotocin in a dose of 50 mg/kg. The rats of group DME were forced to perform 20 m/min running for 30 min, once a day, 6 days in a week, for 8 weeks. Other rats were allowed free movement. At the end of experiment, serum glucose and insulin were measured and homeostasis model assessment (HOMA) was calculated, and pancreatic tissue samples were collected for histopathological examination. The morphology and structure of pancreatic islets were observed under a digital microscope, the perimeter and area of islets were analyzed by image analysis, and shape factor of islets was calculated. The insulin content, glucokinase and ultramicro-ATPase activity in the pancreatic homogenate were determined. Results In the DME group, the perimeter and area of islets were significantly higher than the DMC group (P< 0.05), but still lower than the control group. The shape factor was significantly increased, the cell hypertrophy, vacuolization and nuclear pyknosis were markedly alleviated than those in the DMC group, the insulin content, glucokinase and the trace total ATP activity in the DME group were significantly higher than those in the DMC group (P<0.05), and the SF and HOMA were significantly changed. Conclusions Aerobic exercise can reduce the blood glucose level, improve the morphology of islets and β-cells in the type 2 diabetic rats. It may be due to increase of the activity of glucose kinase and ATP-synthase, and increased insulin sensitivity in the pancreas.

Aerobic exercise; Type 2 diabetes; Pancreatic islets β-cells; Structure and function Mechanism; Rats

西北師范大學(xué)青年教師科研能力提升計(jì)劃項(xiàng)目(SKQNGG-13018)；西北師范大學(xué)2017研究生培養(yǎng)與教學(xué)改革項(xiàng)目(2017-11014)。

龔云(1970-)，男，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，主要研究方向：糖尿病運(yùn)動(dòng)療法及其機(jī)制研究。E-mail： gongyun@nwnu.edu.cn

R-33

A

1671-7856(2017) 08-0022-06

10.3969.j.issn.1671-7856. 2017.08.005

2016-12-08