铁超负荷对胰岛β细胞分泌胰岛素功能的影响
铁超负荷对胰岛β细胞分泌胰岛素功能的
影响
四川医学2007年12月第28卷(第12期)SichuanMedicalJournal,2007.Vo1.28,No.12?1341-
?内科论着?
铁超负荷对胰岛细胞分泌胰岛素功能的影响
冯婷,杨波,张祥迅,田浩明?
(四川大学华西医院内分泌科,四川成都610041)
【摘要】目的建立胰岛细胞
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
面灌注系统,并检测次氮基三醋酸铁(FeNTA)溶液对正常大鼠离体胰岛细胞一相分
泌的影响.
方法
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分离正常大鼠的胰岛细胞,将其分为3组:A组,B组和c组,每组合5O个胰岛,分别用不同的刺激液
进行灌注,检测40min内胰岛素的分泌量.其中,A组为对照组,灌注液为16.7mmol/L葡萄糖液;B组为舍铁的高糖液灌
注,包括B1组(高糖液舍有0.05mmol/LFeNTA)和B2组(高糖液舍有O.1mmo1/LFeNTA);C组为经过FeNTA孵育5h后用
高糖液灌注,包括c1组(孵育液中舍FeNTA0.05mmo1/L)和C2组(孵育液中舍FeNTA0.1mmo1/L);实验过程重复3次.
结果?正常大鼠的胰岛细胞在16.7mmol/L葡萄糖刺激下胰岛素分泌具有典型的早相分泌;?无论是在舍一定浓度的
(0.05mmol/L或O.1mmol/L)FeNTA的葡萄糖的刺激液灌注,还是经过舍FeNTA(0.05mmol/L或O.1mmo1/L)孵育液孵育5h
后再用高糖刺激液灌注,大鼠胰岛细胞的胰岛素分泌均完全缺乏一相分泌,仅有不断出现的微小波动,分泌峰值仅仅较
基础状态略有增加.结论铁含量增加会损害胰岛细胞分泌胰岛素,这对阐明铁与糖尿病的关系具有一定的意义.
【关键词】胰岛细胞;铁;胰岛素;一相分泌
【中图分类号】R335.6【文献标识码】A【文章编号】1004.0501(2007)12.1341.03
TheEffectofIronOverloadonFunctionofPancreaticBCellsrealeaslnginsulin.FengTing,YangB0,ZhangXiangxun,et
a1.DepartmentofEndocrinology,WestChinaHo~ital,S&hnanUniversity,Chengdu,Sichuan610041,China
【Abstract】
ObjectiveToinvestigatetheinsulinsecretionresponsivenessofisolatedratisletsinducedbyfluidstimulationin.
eludingglucoseandiron.MethodsPancreaticisletswereisolatedfromnormalWistarrats.Theyweredividedintothreegroups,group
A,groupBandgroupCrespectively.therewere50isletsineverygroup.Theywerestimulatedbydifferentfluid.GroupAisthecontrol.
stlmulatedby16.7mMglucose;GroupBwasperfusedwith16.7mm01/LglucosefluidincludingFeNTA(GroupB1.includingFeNTA
0.05mmol/L;GroupB2,includingFeNTA0.1mmol/L).GroupCwasperfusedafterincubated5hourswithculturemediaincludingFeN.
TA(GroupC1,includingFeNTA0.05mmo1/L;GroupC2,includingFeNTA0.1mmol/L);Wedetectedtheamountofinsulintllatislets
secreted.Results?
Therewastypicallyearlyinsulinsecretionresponsivenessinducedby16.7mmo1/Lglucosestimulationincontrol
islets.?
ItshowedcontinuousmicrofluctuationininsulinsecretionresponsivenessinducedbyglucosefluidincludingFeNTAandglucose
stimulationaftertheculturemediaincludingFeNTAincubating,thepeakvaluewaslittlebiggerthantheamountofinsulininbasiccondi—
tlon.ConclusionIftheamountofironincrease,thefunctionofpancreaticisletscellsreleasinginsulinwiHbedestroied,whichissignitl—
cantfortheexplanationoftherelationbetweenironanddiabetes.
【Keywords】isolatedratislets;FeNTA;insulin;acuteinsulinreleasing
流行病学研究表明不论是1型糖尿病,2型糖尿 病还是妊娠糖尿病患者,都有部分患者存在铁代谢指 标异常,如血清铁,转铁蛋白饱和度,血清铁蛋白升高,
标志
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着在这一人群中,铁储存增多普遍存在【ll2J,而 1865年发现的血色病相关糖尿病,其发病的直接原因 即铁代谢异常.也有研究表明血清铁浓度与胰岛素抵 抗和2型糖尿病的发生有一定的关系【,高铁含量可 以增加2型糖尿病的发生,可作为2型糖尿病的独立 危险因子【4J.但到目前为止,关于铁与胰岛I3细胞关 系的研究仍非常有限.本研究建立了胰岛细胞表面灌 注系统,检测次氮三乙酰铁(FeNTA)对正常大鼠离体 胰岛细胞一相分泌的影响,以求进一步阐明铁元素在 糖尿病发病中可能具有的作用.
1材料与方法
1.1试剂和仪器:硝酸铁(Fe(NO3).9H20)(天津化试 ?通讯作者
公司);二亚乙基三胺五乙胺(DETAPAC),次氮三乙酸 二钠(Na2NTA)和RPMI1640(购自美国Sigma公司);V 型胶原酶(购自华美生物技术公司);碳酸氢钠(NaH. c03)(上海化试公司);pH试纸(上海三爱思试剂有限 公司);无糖Hanks液(华西医科大学内分泌实验室自 行配制);蠕动泵(河北保定兰格恒流泵有限公司);超 净工作台(苏净集团安泰公司);CO培养箱(日本 SANYO电机株式会社);三用小水箱(江苏省金坛市荣 华仪器制造有限公司);SN.682放射免疫r计数器(上 海原子核研究所日环仪器厂);低温离心机(法国Jouan 公司);721分光光度仪(上海第三分析仪器厂). 1.2大鼠胰岛细胞的分离和纯化:取正常Wistar大
鼠,重约200—250g,3%戊巴比妥钠腹腔注射麻醉后固 定大鼠,消毒腹部皮肤,开腹,辨认分离胰腺,将其置于 (含双抗青霉素lOOU/ml,链霉素100/.tg/rn1)无糖Hanks 液中漂洗3次,然后将胰腺置于含无糖Hanks液的5ml
?
1342?四川医学2007年l2月第28卷(第l2期)SichuanMedicalJournal,2007,Vo1.28,
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小烧杯中,用眼科剪刀剪成lmmXlmmx1mm大小,再 将其置于含有5ml(1.0mg/m1)V型胶原酶的培养瓶 中,于37?恒温水浴箱中边振荡边消化20,25min. 直至成小颗粒状时加入4?预冷的含10mmol/LHEPES 的无糖Hanks洗液稀释并终止消化.收集上层细胞悬 液,尚未消化的大块组织再转移至含有V型胶原酶的 培养瓶中继续消化20,25min,直至组织成细小沙粒状 时终止消化,将先后消化收集的组织用无糖Hanks液 清洗3遍,置于培养皿中,手工挑选大小相近的胰岛分 组备用J.
I.3胰岛细胞表面灌注系统:胰岛细胞表面灌注系统 主要由蠕动泵,注射器,灌注仓,三用小水箱,软箱及三 通管等几部分构成.灌注仓为一圆柱形硬塑料管,上 粗下细,一硬管由上端盖中穿过探人灌注仓内,上端与 软管相连,下端出口处有孔径2Om的滤膜,可防止灌 注仓内细胞随液体流出,在出口软管的末端处收集软 管中流出的液体进行检测.灌注时细胞即加入灌注仓 内整个灌注仓浸泡在水浴中,温度保持37?恒温.灌 注仓人,出口外的软管均与蠕动泵相连,通过调节蠕动 泵的流速,使仓内的液体量保持一致,从而能够准确反 映仓内待测物质的浓度.
I.4胰岛细胞灌注:每次取50个胰岛细胞团加入灌 注仓内,以含I.67mmol/L葡萄糖的基质液平衡60min, 每5min取流出液1次.随后各组以不同的高糖刺激 液进行灌注,分别为:A组灌注液为16.7mmol/L葡萄 糖液;B组为含铁的16.7mmol/L葡萄糖液灌注,包括 B1组(高糖液含有0.05mmol/LFeNTA)和B2组(高糖 液含有0.1mmol/LFeNTA);C组为经过含FeNTA孵育 液孵育5h后,再用16.7mmol/L葡萄糖液灌注,包括c1 组(孵育液中含FeNTA0.05retool/L)和c2组(孵育液 中含FeNTA0.1mmol/L).前lOmin每分钟收集流出液 1次,之后改为每3min收集1次至40min时结束.每 次收集时间为1min,蠕动泵转速为4.0r/min.灌注液 pH值为7.2;灌注仓置于37?恒温水浴中,测定流出 液中胰岛素浓度时重复2次,取2次测定值的平均值. 胰岛素浓度以mU/L/50islets表示,实验过程重复3 次.
1.5胰岛素的测定:按胰岛素放射免疫试剂盒(华西 糖尿病研究所)
说明书
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操作.
1.6统计学方法:采用SPSS统计软件,重复测量资料 的方差分析,P<0.05表示有统计学意义. 2结果
2.1胰岛形态的鉴定:B细胞内锌离子含量较高,二 硫棕(DTZ)可与锌离子结合呈棕红色,能清楚显示胰 岛形态,可辨别胰岛.使用双硫棕室温染色10min后, 在解剖显微镜下观察呈棕红色团块状的即为胰岛.挑 选类似的细胞团即为胰岛.
2.2FeNTA对正常大鼠离体胰岛细胞一相分泌的影 响:正常大鼠的胰岛细胞分为A,B,c3组后,分别用 不同的高糖液刺激灌注,检测前10min每分钟流出液
的胰岛素浓度,及之后每3min流出液的胰岛素浓度, 胰岛素浓度以mU/L/50islets表示,结果见表1.其中, A组分别和B,c组进行统计学比较,结果P<0.O5,有 统计学意义;而B1,B2,C1组和C2组两两进行比较, 结果P>0.05,均无统计学意义.
表1各组不同时间胰岛素的分泌量(?s) 注:胰岛素浓度单位:mU/IM50islets;B,c组与A组比较,P均<
0.05
正常大鼠的胰岛细胞在16.7mmol/L葡萄糖刺激 下胰岛素分泌具有典型的早相分泌,在第1,2min内 迅速达到高峰,约为基础值的5一10倍,然后迅速下降 到达谷底,维持较为稳定的浓度,见图I.
0246810j622283440
时问(min)
图1正常大鼠胰岛细胞在高糖刺激下胰岛素的分泌 不论是在含16.7mmol/L葡萄糖的刺激液中包含 一
定浓度(0.05mmol/L,0.1mmol/L)的FeNTA,还是经 OOOO0OO?加
四川医学2007年12月第28卷(第12
期)SichuanMedicalJournal,2007,VOI.28.No.12?l343?
过含FeNTA(0.05mmol/L,0.1mmol/L)的培养液卵育5h 后高糖刺激液再灌注,同样的大鼠胰岛细胞的胰岛素 分泌截然不同,完全缺乏…相分泌,仅有不断出现的微 小波动,分泌峰值仅仅较基础状态略有增加,见图2, 图3.
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时问(rain)
图2正常大鼠胰岛细胞在含FeNTA的高糖刺激下 胰岛素的分泌情况
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时间(rain)
图3正常大鼠胰岛细胞在含FeNTA的培养液中孵育5h后 高糖刺激下胰岛素的分泌情况
3讨论
一
相胰岛素分泌是指静脉输注葡萄糖使血糖升高 后,在血糖升高的l一3rain内开始的血中胰岛素水平 急速增加,其胰岛素来自储存在I3细胞内的分泌颗粒. 一
相分泌下降迅速,波形高尖,锐利,约于10rain之内 恢复至基线水平,又称急性胰岛素反应(AIR).在2型 糖尿病发生之前,胰岛素分泌的缺陷即已发生.有研 究表明:一相分泌受损可以预测糖尿病发生,一相分泌 越低,发生糖耐量受损或糖尿病的危险越大.因此,胰 岛素一相分泌功能对于糖代谢的影响至关重要. 在早期的实验研究中,Awai等J发现反复给动物 腹腔注射FeNTA造成铁超负荷,可使胰腺铁沉着,血 糖升高;还有研究发现,铁对细胞具有毒性作用的部分
原因是:?它介导的染色体突变事件累积引起了线粒 体功能障碍;?细胞浆中的铁触发了线粒体渗透性的 改变;?铁催化的氧化反应导致了溶酶体膜的不稳定. 其中产生的活性氧成分与铁剂对细胞产生协同的毒性 作用,还可使正常I3细胞溶酶体对氧化应激反应增 强.
胰岛细胞表面灌注法能够反映数分钟内胰岛细胞 分泌功能的动态变化,对研究胰岛素一相分泌具有其 它方法无可替代的优势,至今仍为国际上研究离体胰 岛功能的必选方法.我们在正常离体大鼠胰岛细胞体 外灌注实验发现,胰岛细胞经过含一定浓度
(0.05mmol/L,0.1mmol/L)的FeNTA的培养液孵育5h 后,使用含16.7mmol/L葡萄糖的刺激液灌注;或在含 16.7mmol/L葡萄糖的刺激液中包含一定浓度(0.05, 0.1mmol/L)的FeNTA直接进行灌注时,胰岛素分泌相 于单纯的高糖刺激对照组完全不同.与对照组相比, 一
相分泌峰值几乎完全消失,这说明铁对胰岛细胞分 泌功能的损害非常迅速,明显.最近又有一项研究表 明l_8J:转铁蛋白和铁蛋白与糖代谢异常的出现均呈正 相关,进一步支持了铁代谢有可能引起胰岛素抵抗和 2型糖尿病的发生的假说.本研究通过胰岛细胞表面 灌注法说明了一定浓度的铁负荷会使正常离体胰岛细 胞的一相分泌消失,严重影响j3细胞的正常分泌功能. 这可能对阐明铁与糖尿病的关系具有积极意义.综上 所述,铁超负荷可能通过损害胰岛素一相分泌,导致糖 耐量的异常.
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(收稿日期:2007.07.24)
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