血糖波动对2型糖尿病大鼠氧化应激及认知功能的影响

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中图分类号:R741学位类型:专业学位学校代码:10127学号:2013095内蒙古科技大学包头医学院硕士研究生学位论文血糖波动对2型糖尿病大鼠氧化应激及认知功能的影响TheEffectofBloodGlucoseFluctuationonOxidativeStressandCognitiveFunctioninType2DiabeticRats申请人:韩慧慧学科门类:医学学科专业:临床医学研究方向:神经病学指导教师:刘国荣教授梁芙茹教授论文提交日期:2016年3月 学位论文独创性声明本人声明,所呈交的学位论文系在导师指导下本人独立完成的研究成果。文中依法引用他人的成果,均已做出明确标注或得到许可。论文内容未包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。本人如违反上述声明,愿意承担以下责任和后果:1.交回学校授予的学位证书;2.学校可在相关媒体上对作者本人的行为进行通报;3.本人按照学校规定的方式,对因不当取得学位给学校造成的名誉损害,进行公开道歉。4.本人负责因论文成果不实产生的法律纠纷。论文作者签名:日期:年月日学位论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品,知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时,署名单位仍然为内蒙古科技大学包头医学院。论文作者签名:日期:年月日导师签名:日期:年月日(本声明的版权归内蒙古科技大学包头医学院所有,未经许可,任何单位及个人不得擅自使用) 内蒙古科技大学包头医学院硕士学位论文目录中文摘要................................................................................................................................1英文摘要................................................................................................................................2缩略语表................................................................................................................................41前言..................................................................................................................................52试验材料与方法...............................................................................................................62.1试验材料....................................................................................................................62.1.1试验动物与饲育环境............................................................................................62.1.2动物饲料.................................................................................................................62.1.3试验仪器及设备.....................................................................................................62.1.4试验试剂.................................................................................................................72.1.5主要试剂的配制.....................................................................................................72.2试验方法....................................................................................................................72.2.1动物分组及模型的建立........................................................................................72.2.2标本的采集及处理................................................................................................82.2.3观察指标及测定方法............................................................................................82.3统计学方法................................................................................................................113试验结果与分析...............................................................................................................113.1一般情况比较............................................................................................................113.2体重变化比较............................................................................................................113.3饮水量及尿量变化的比较.......................................................................................123.4血糖监测结果及分析...............................................................................................143.5糖耐量试验与糖化血红蛋白结果及分析..............................................................153.6氧化应激指标结果及分析.......................................................................................153.7Morris水迷宫测试结果及分析...............................................................................164讨论....................................................................................................................................174.12型糖尿病大鼠认知障碍模型的建立...................................................................184.1.12型糖尿病动物模型的建立.................................................................................184.1.2糖尿病大鼠模型血糖标准....................................................................................194.1.3血糖波动动物模型的建立....................................................................................19I 内蒙古科技大学包头医学院硕士学位论文4.1.4糖尿病大鼠认知功能障碍的确立.....................................................................204.2血糖波动对糖尿病大鼠氧化应激的影响............................................................204.3血糖波动对糖尿病大鼠认知功能的影响............................................................225结论....................................................................................................................................23参考文献..................................................................................................................................24综述..........................................................................................................................................28致谢..........................................................................................................................................36作者简介..................................................................................................................................37II 内蒙古科技大学包头医学院硕士学位论文插图和附表清单1.图1各组大鼠体重随时间变化的生长曲线..............................................................122.图2各组大鼠不同时期饮水量的变化......................................................................133图3各组大鼠不同时期尿量的变化..........................................................................134图4各组大鼠处死前血糖值比较图..........................................................................145图5各组大鼠糖耐量实验趋势图..............................................................................156图6大鼠的分析策略方式图.......................................................................................17—7.表1各组大鼠体重的比较(g)(X±S)................................................................12—8.表2各组大鼠饮水量的比较(ml)(X±S)............................................................13—9.表3各组大鼠尿量的比较(ml)(X±S)................................................................13—10.表4各组大鼠成模时血糖值的变化(X±S).........................................................14—11.表5各组大鼠处死时血糖值的变化(X±S).........................................................14—12.表6各组大鼠糖耐量实验数据(X±S)..................................................................15—13.表7各组大鼠血清MDA含量及SOD、GSH-PX、CAT活性(X±S)......................16—14.表8各组大鼠血糖波动第8周时定位航行实验和空间搜索实验结果(X±S).16—15.表9各组大鼠血糖波动周第12周时定位航行实验和空间搜索实验结果(X±S)...................................................................................................................................................171III 内蒙古科技大学包头医学院硕士学位论文摘要目的探讨血糖波动对2型糖尿病大鼠氧化应激及认知功能的影响。方法Wistar雄性大鼠40只,随机分成正常对照组(N组,n=13)和糖尿病模型组(M组,n=27),模型组大鼠高糖高脂饲料喂养6周后,腹腔注射小剂量链尿佐菌素(STZ,30mg/kg)制造糖尿病大鼠模型,之后将其随机分成持续性高血糖组(MS组,n=13)和血糖波动组(MF组,n=14),其中MF组给予饮食干预,造成夜间低血糖-餐后高血糖血糖波动模型,血糖波动8周与12周后进行MORRIS水迷宫实验。实验结束后行糖耐量实验检测各组大鼠对血糖的调节能力。禁食12小时后腹主动脉采血,检测空腹血糖(FBG)、糖化血红蛋白(HbA1c),血清超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、过氧化氢酶(CAT)及丙二醛(MDA)的含量,统计各组大鼠平均血糖水平(MBG)、平均血糖水平标准差(SDBG)及最大血糖波动幅度(LAGE)。结果1)与N组相比,M组饮水量及尿量显著增加(P<0.05),体重明显减轻(P<0.05);2)与N组相比,MS组、MF组FBG、MBG、SDBG、LAGE及HbA1c明显升高(P<0.05);抗氧化物酶SOD、GSH-Px、CAT活性明显下降(P<0.05),而MDA明显升高(P<0.05);与MS组相比,MF组LAGE、SDBG均显著升高(P<0.05),而FBG及MBG显著降低(P<0.05);3)MORRIS水迷宫试验:MS组、MF组比N组逃避潜伏期明显增长(P<0.05),潜伏期距离明显延长(P<0.05),空间探索实验结果显示120s内穿越平台所在区域的次数明显下降。MF组和MS组相比,逃避潜伏期及潜伏期距离进一步延长(P<0.05),空间探索实验120s内穿越平台所在位置次数也明显下降(P<0.05);4)随着血糖波动时间的延长,各组大鼠的学习记忆能力较前明显下降,逃避潜伏期及潜伏期距离增长(P<0.05),空间探索实验120s内穿越平台所在区域的次数明显下降(P<0.05)。结论血糖波动能加重糖尿病大鼠氧化应激反应,降低其学习记忆能力,血糖波动及氧化应激在糖尿病认知功能障碍发病机制中起到重要作用。关键词:血糖波动;2型糖尿病大鼠;氧化应激;认知功能1 内蒙古科技大学包头医学院硕士学位论文TheEffectofBloodGlucoseFluctuationonOxidativeStressandCognitiveFunctionintype2diabeticratsAbstractObjectiveToexploretheeffectofbloodglucosefluctuationonoxidativestressandcognitivefunctionindiabeticrats.MethodsFortymaleWistarratswererandomlydividedintonormalcontrolgroup(groupN,n=13)anddiabeticmodelgroup(groupM,n=27).Thediabeticratmodelwasestablishedbyinjectionofasmalldoseofstreptozotoein(STZ,30mg·kg-1)afterfeedingthemodelgroupwistarratswithhighglucoseandhighfatdietafter6weeks,thenthediabetesmodelgroup(M)wererandomlydividedintotwogroups:highglucosesustaindiabetesmodelgroup(MSn=13);glucosefluctuatediabetesmodelgroup(MFn=14).Inwhichthelattergroupwasgivendietaryintervention,resultinginabloodglucosefluctuationmodelwithnocturnalhypoglycemia-postprandialhyperglycemia.Aftereightandtwelveweeksofbloodglucosefluctuation,MorrisWatermazewasusedtoperformtrainingtrialandprobetrialinordertodetectspatiallearningandmemoryabilities.Theregulationabilityofthebloodglucoseofratsineachgroupweredetectedbytheglucosetolerancetest.Bloodwascollectedafterfastingfor12hours,fastingbloodglucose(FBG),glycosylatedhemoglobin(HbA1c),superoxidedismutase(SOD),glutathioneperoxidase(GSH-PX),catalase(CAT)andthecontentofmalondialdehyde(MDA),calculatedbloodglucoselevelstandarddeviation(SDBG),themaximumamplitudeofglycemicexcursions(LAGE),themeanbloodglucoselevel(MBG)..Results1)theMS、MFgroupcomparedwiththeNgroup:thewaterintakeandurinevolumeincreasedsignificantly(P<0.05),bodyweightwassignificantlyreduced(P<0.05);2)ComparedtotheN,theMS、MFgroupsignificantincreaseofFBG、SDBG、LAGE、MBG、HbA1cincreasedsignificantly(P<0.05),theactivityofSOD、GSH-Px、CATweredecreasedsignificantly(P<0.05),buttheincreaseofMDA(P<0.05).ComparedwiththeMSgroup,LAGEandSDBGweresignificantlyhigheringroupMF(P<0.05),whileFBGandMBGweresignificantlylower(P<0.05);3)Morriswatermazetest:TheescapelatencyofMS.MFwasallsignificantlyhigherthanthatofN,comparedtotheN,latencydistancewassignificantlyprolonged(P<0.05).andspatialprobetestresultsshow120sthroughplatformregionnumberdecreased2 内蒙古科技大学包头医学院硕士学位论文significantly.ComparedtoMS,MFtheescapelatencywaswasfurtherincreased(P<0.05),thelatencydiatancewassignificantlyprolonged(P<0.05).andthenumberofratspassinghiddenplatforminthequadrantofhiddenplatformin120swerefurthersignificantlydecreased(P<0.05);4)withbloodglucosefluctuationtimeprolonged,thelearningandmemoryabilityofratsineachgroupwasdecreasedsignificantly,escapelatencyandlatencydistanceincreases(P<0.05),spaceexplorationexperiment120sacrosstheplatformregionnumberdecreasedsignificantly(P<0.05).ResultsThebloodglucosefluctuationcanaggravateoxidativestressreactionindiabeticrats,reducethelearningandmemoryability,bloodsugarfluctuationandoxidativestressplayanimportantroleinthepathogenesisofdiabeticcognitivedysfunction.KeyWords:bloodglucosefluctuation;Type2diabeticrats;oxidativestress;cognitivefunctionDirectedby:Prof.LiuGuorong;LiangFuruApplicantforMasterdegree:HanHuihui3 内蒙古科技大学包头医学院硕士学位论文缩略语表缩略语全称中文名称DMdiabetesMellitus糖尿病T2DMtype2diabetesmellitus2型糖尿病CIcognitiveimpairment认知功能障碍STZstreptozocin链脲佐菌素OGTToralglucosetolerancetest口服糖耐量试验HbA1cglycosylatedhemoglobin糖化血红蛋白FBGfastingBloodglucose空腹血糖OSoxidativestress氧化应激ROSreactiveoxygenspecies活性氧SODsuperoxidedismutase超氧化物歧化酶GSH-Pxglutathioneperoxidase谷胱甘肽过氧化物酶CATcatalase过氧化氢酶MDAmalondialdehyde丙二醛CIDcognitiveimpairmentindiabetes糖尿病性认知障碍UKPDSUnitedKingdomProspectiveDiabetesStudy英国前瞻胜糖尿病研究ADAlzheimerdisease阿尔茨海默病WHOWorldHealthOrganization世界卫生组织4 内蒙古科技大学包头医学院硕士学位论文1前言糖尿病(DM)是最常见的内分泌代谢性疾病,其患病率呈逐年增长的流行趋势,目前已成为发达国家中继心血管疾病和肿瘤之后的第三大慢性非传染性疾病,给社会和经济带来沉重负担,是严重威胁人类健康的世界性公共卫生问题。据世界卫生组织(WHO)预测至2025年全球糖尿病患者将突破3亿人口[1],国际糖尿病联盟指出,我国20~79岁的人群中糖尿病患者超过9240万,约占全球糖尿病患者总数的1/4[2],而2型糖尿病患者(T2DM)约占90%,且胰岛素抵抗和高血糖是其典型特征。高血糖有2种不良作用形式即慢性持续高血糖和血糖波动。有研究显示血糖波动对糖尿病慢性并发症危险性的作用可能超过血糖平均水平的作用[3.4]。糖尿病患者血糖变异程度越大,慢性并发症的发生率越高,预后越差[5.6]。Mita等[7]制造了反复餐后血糖波动的糖尿病大鼠模型,通过观察粘附在胸主动脉内皮细胞上的巨噬细胞和血管壁纤维变性程度及硬化状态,发现在第一周巨噬细胞粘附数量明显增多,第五周动脉硬化损伤程度显著增大,研究结果表明血糖波动加快动脉硬化的进展,在糖尿病血管并发症的发生发展中发挥着到重要作用。Kawasaki[8]及Nosadin等[9]报道,控制餐后高血糖能减少2型糖尿病患者视网膜病变和糖尿病肾病的发生。氧化应激是指体内活性氧(ROS)的产生和抗氧化防御体系之间平衡失调,从而导致组织损伤的一种状态。糖尿病并发症的发生、发展与糖尿病患者体内ROS与抗氧化剂之间的失衡有着密切的相关性[10.11]。Brownlee[12]等研究发现高血糖可在细胞内产生过量的电子供体(NADH和FADH2),通过线粒体电子传递链介导,其跨膜势能明显增高,促使过氧化物产生过多,最终导致氧化应激状态,波动性高血糖更能诱发体内氧化应激反应的发生,加重微血管的损伤。近年来,随着糖尿病发病人数的增加,糖尿病所导致的认知功能障碍日益受到人们的关注。AleenKV[13]等研究表明,有2/3的糖尿病患者存在轻中度认知功能障碍,主要表现为学习和记忆能力的下降,重者可发展至痴呆。糖尿病认知功能障碍(CID)发生涉及多方面的因素,如葡萄糖利用障碍、胰岛素传导通路异常、血管性因素、氧化应激、炎症反应等[12],但其确切的机制目前尚未完全阐明。T2DM是认知功能损害的独立危险因素[14]。糖尿病微血管病变是比较特异的,其主要特征是基底膜增厚并有透明样物质沉积。糖尿病患者的微循环有不同程度的异常,基底膜病变常与微循环异常相互影响,促使微血管病变的加重和发展。研究表明,在糖尿病早期,尚未出现基底膜病变及微循环异常时就已存在轻度的认知功能损害,因此,糖尿病患者发生认知障碍的首要必须条件并非血管损伤,间接提示其发生机制可能与5 血糖波动对2型糖尿病大鼠氧化应激及认知功能的影响高血糖直接损害脑神经元,影响神经递质及相关蛋白的传递及表达,脑结构和功能发生异常有关。目前学界普遍认可,糖尿病及其并发症形成的主要启动因素是氧化应激损伤[15]。许多研究认为,糖尿病神经元损害与高血糖所致的氧化应激及细胞功能代谢障碍有关[16]。因此,本课题以此为切入点,采用高糖高脂饮食联合小剂量链脲佐菌素诱导2型糖尿病大鼠模型,并通过饮食干预模拟夜间低血糖-餐后高血糖建立血糖波动模型,观察持续高血糖和血糖波动状态下,大鼠体内氧化应激水平及学习记忆能力的变化,探索血糖波动对糖尿病大鼠氧化应激及认知功能的影响,为治疗和延缓糖尿病认知功能障碍的临床应用上提供实验依据,并对其可能的相关机制进行探讨。2试验材料与方法2.1试验材料2.1.1试验动物与饲育环境4-6周龄健康清洁级雄性Wistar大鼠40只(动物机构许可证:SCXK(京)2009-0012),体重约80-100g,饲养于内蒙古科技大学包头医学院实验动物中心。SPF环境饲养,室温18-22℃,相对湿度50%-70%,空气流通,12h昼夜交替,大鼠每笼5只,每天更换一次垫料,并每周于代谢笼饲养一次,记录饮水量及尿量。2.1.2动物饲料普通饲料,即标准大鼠维持饲料,购于北京芳元缘养殖场。高脂高糖饲料,自购原料,于内蒙古科技大学包头医学院加工制成。配方为:基础饲料58.5%、蔗糖20%、猪油18%、胆固醇2.5%、胆盐1%。饲料加工完成干燥后严密封装。2.1.3试验仪器及设备Morris水迷宫及动物行为分析软件、CareSensN型手持式血糖仪及试纸、TGL-16G-A冷冻离心机、屏式pH调节控制仪、电子分析天平、漩涡混匀器、37℃恒温水浴箱、沸水浴箱(95℃)、-80℃冰箱、-20℃冰箱、4℃冰箱、微量移液枪、可见分光光度计、真空采血管(红头管、紫头管)、一次性无菌注射器、25mm无菌针式过滤器、EP管、试管、冻存管、动物解剖台、手术刀、组织剪、骨剪、直钳、弯钳、眼科剪、眼科镊、弯盘、锡箔纸、标签纸、广口瓶。6 内蒙古科技大学包头医学院硕士学位论文2.1.4试验试剂链脲佐菌素、柠檬酸、柠檬酸钠、三硝基苯酚(苦味酸)、胆固醇、胆盐、5%葡萄糖注射液、50%葡萄糖注射液、普通胰岛素、双蒸水、生理盐水、无水乙醇、75%酒精、4%多聚甲醛、10%水合氯醛、红霉素软膏、液氮、MDA测定试剂盒、GSH-PX测定试剂盒、CAT试剂盒,SOD试剂盒,糖化血红蛋白(GHb)试剂盒。2.1.5主要试剂的配制柠檬酸缓冲液的配制:檬酸钠缓冲液A液:柠檬酸(C6H807·H20,分子量210.14)2.1g加入双蒸水100mL中,磁力搅拌器充分震荡及溶解,过滤后得到A液。柠檬酸钠缓冲液B液:柠檬酸钠(Na3C6H507·2H20,分子量294.12)2.94g加入双蒸水100mL中,震荡后充分溶解,配成B液。将配置好的溶液置于4℃冰箱中保存。链脲佐菌素配制液的配制:用时将A、B液按一定比例混合(1:1.32或1:1),使用屏式pH调节控制仪测定PH值,调节PH=4.2-4.5,即是所需配置STZ的柠檬酸缓冲液。以30mg/kg体重的标准称取所需STZ粉剂,以1%的浓度溶解于柠檬酸钠缓冲液,充分震荡溶解,配成STZ溶液,所配溶液需遮光存放并在30分钟内完成注射。2.2试验方法2.2.1动物分组及模型的建立实验大鼠共分三组:正常对照组、持续高血糖组和血糖波动组。具体方法为:将40只大鼠以普通饲料适应性饲养1周后,完全随机分为2组,一组为正常对照组(n=13),该组大鼠不进行任何干预,自由摄取普通饲料和水;另一组为糖尿病模型组(n=27),喂食高脂高糖饲料6周后,隔夜禁食,称空腹体重,按既定标准腹腔注射STZ溶液,72h后开始测血糖,取非同日两次随机血糖≥16.7mmol/l视为糖尿病建模成功。正常对照组腹腔注射等剂量的柠檬酸缓冲液。糖尿病大鼠造模成功后,按照完全随机原则分为2组:持续高血糖组(n=13)和血糖波动组(n=14)。持续高血糖组继续自由摄食高糖高脂饲料,血糖波动组则进行饮食干预,夜间禁食,白7 血糖波动对2型糖尿病大鼠氧化应激及认知功能的影响天每日定时段喂食2次,(时间点分别为上午9:00-10:00,下午15:00-16:00,喂食期间黑暗避光处理),自由饮水,人为造成大鼠每日餐后高血糖和夜间低血糖的状态,从而使大鼠血糖在日内呈现较大幅度的波动。2.2.2标本的采集及处理各组大鼠每周置于代谢笼中单独饲养24小时,记录其饮水量及尿量,处死前所有大鼠禁食12小时以上,称空腹体重,以10%水合氯醛(3ml/100g)腹腔注射麻醉,采用腹主动脉取血的方式取大鼠血液4ml,4℃保存用于测定糖化血红蛋白(HbA1C),另取大鼠血液4-5ml,自然凝聚后离心,用4000rpm离心10min,取上清-20℃保存,待测血清中SOD、GSH-PX、CAT及MDA的含量。2.2.3观察指标及测定方法2.2.3.1一般状态观察实验开始即观察每组大鼠精神状态、摄食及饮水量、尿量、毛色光泽度、活动状态、体重等一般情况的变化。模型组建立成功后,采用CareSensN型手持式血糖仪及配套试纸连续每周测一次血糖谱(时间点分别为9:00,11:00,15:00,17:00,21:00)计算各组大鼠平均血糖水平,平均血糖水平的标准差即反应血糖的稳定性,最大血糖波动幅度即日内血糖最高值与最低值之差。2.2.3.2糖耐量试验模型建立成功后,各组大鼠空腹12h,称体重,测空腹血糖,以2g/kg体重的比例于腹腔注射浓度为50%的葡萄糖溶液,并用血糖快速测定仪分别于注射后30min,60min,120min测定大鼠尾尖血糖值,分析三组大鼠血糖水平随时间的变化情况。2.2.3.3糖化血红蛋白(HbA1c)含量的测定一、测定原理:血红蛋白中具有酮胺键的糖化血红蛋白在酸性环境中加热,使己糖部分脱水,生成5-羟甲基糠醛(5-HMF)化合物,后者可与TBA反应呈黄色,然后进行比色定量。试剂盒购于南京建成生物工程研究所。二、试剂组成(15T/14样):试剂一:液体20ml×1瓶,室温保存6个月。8 内蒙古科技大学包头医学院硕士学位论文试剂二:蛋白沉淀剂20ml×1瓶,室温保存6个月。试剂三:显色剂10ml×1瓶,室温避光保存3个月。试剂四:氰化高铁血红蛋白测试液40ml×1瓶,避光保存3个月。三、操作过程1.红细胞洗涤:取装有用于测定HbAIc的肝素抗凝全血的离心管,以1000rpm/min离心10分钟,弃上清留沉淀的红细胞,然后用生理盐水重复洗涤3次。2.溶血液的制备:①取压积红细胞1ml加冷双蒸水1.5ml,用漩涡混匀器充分混匀1分钟,制得溶血液-20℃保存。②溶血液的血红蛋白(Hb)浓度测定方法如下:取溶血液10uL加试剂四2.5ml,混匀,室温放置10分钟,用分光光度计在540nm处,1cm光径水调零测各管吸光度;将所得吸光度×0.3677即为Hb的含量g/ml。3.酸化取玻璃试管,标明“0”即空白管,“U”即测定管,在“0”管中加入双蒸水2ml,”U”管中加入溶血液2ml,然后各管均加入试剂一1ml酸化。加试剂一要缓慢,边滴边摇边加入。4.水解使用塑料薄膜封口上述试管(用针戳一小孔再用橡皮筋扎紧),置沸水浴中100℃加热水解1小时。5.显色①各管加试剂二1ml,动作需缓慢,边滴边摇边加入。加完后在漩涡混匀器上混匀,3000-3500rpm/min离心10分钟。②取上清2ml,各加试剂三0.5ml,40℃水浴保温30分钟。③冷却后,双蒸水调零,443nm、1cm光径,测各管的吸光度。四、计算公式糖化血红蛋白的结果以每10克血红蛋白的吸光度表示:每10克血红蛋白的吸光度=(测定OD值-空白OD值)÷2ml溶血液中血红蛋白克数×稀释倍数×10g。2.2.3.4丙二醛(MDA)含量的测定丙二醛(MDA)采用硫代巴比妥酸(TBA)比色法测定,操作过程严格按照试9 血糖波动对2型糖尿病大鼠氧化应激及认知功能的影响剂盒的说明进行,血清MDA含量(nmol/m1)=(测定管OD值一对照管OD值)/(标准管OD值-空白管OD值)x标准品浓度(10nmol/L)x样本测试前稀释倍数。2.2.3.5谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活性的测定GSH-PX采用二硫代对硝基苯甲酸(DTNB)比色法测定,操作过程严格按照试剂盒的说明进行,血清GSH-PX活力(nmol/m1)=(非酶管OD值一酶管OD值)/(标准管OD值-空白管OD值)x标准管浓度(20umol/L)x稀释倍数(6*)x样本测试前稀释倍数。2.2.3.6超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定SOD采用黄嘌呤氧化酶法测定,严格遵循试剂盒说明书操作,血清SOD活力(U/ml)=(对照管OD值-测定管OD值)/(对照管OD值)÷50%×反应体系的稀释倍数×样本测试前的稀释倍数。2.2.3.7过氧化氢酶(CAT)活性的测定CAT采用可见光分光光度法测定,严格遵循试剂盒说明书操作,血清CAT活力(U/ml)=(对照管OD值-测定管OD值)×271×(1/60×取液量)×样本测试前的稀释倍数。2.2.3.8Morris水迷宫测试Morris水迷宫设备由圆形水池(直径约为155cm,水深30cm,水温控制在22-25°C之间,设置直径约10cm的平台,平台表面低于水面1cm)、自动摄像系统(同步记录大鼠的运动轨迹)、电脑分析系统组成。将水池均分为4个象限(每个象限池壁上挂有不同的图形标志,便于大鼠记忆象限位置),取任意象限放置隐藏平台,其所在象限即平台象限。试验前1天,大鼠自由游泳5分钟熟悉环境.试验方法按操作手册和参考文献进行。血糖波动8周及12周后,对三组大鼠进行测试,考察期学习记忆能力,具体测试包括:1)定位航行试验:用于测量大鼠获取经验(学习)的能力。试验1-4天,每天定时段定象限分别进行测试,每只大鼠每天共测试4次,4个象限分别入水一次。训练时,将大鼠面向池壁从不同象限1/2圆弧中点处轻放入水中,摄像头自动追踪大鼠运动轨迹,大鼠若在120s规定时间内爬上平台,并于平台停留3s以上,录像10 内蒙古科技大学包头医学院硕士学位论文则自动终止,其由入水至爬上平台的时间,即为逃避潜伏期(EL)。若120s规定时间内大鼠未能找到平台,则诱导其爬上平台并让其停留30s存储平台位置记忆。每次实验结束后休息30分钟进行下一次实验。第5天,取任意一象限圆弧中点入水,记录各组大鼠逃避潜伏期及潜伏期距离,测试时若大鼠120s内未找到平台,则EL记120s。2)空间探索试验:用于测量大鼠保存经验(记忆)的能力,即大鼠学会寻找平台后,对平台空间位置记忆的能力。第5天,撤离平台,随机取一象限记录大鼠面向池壁从入水点入水后120s内的游泳轨迹及原平台位置穿越次数。2.3统计学方法—实验数据应用SPSS17.0统计软件进行统计学分析。数据用均数±标准差(X±S)表示,P<0.05为差异有统计学意义,P<0.01为有显著性差异。采用Bartlett检验对各组数据进行方差齐性检验。若方差齐,则多组间比较采用One-WayANOVA分析;若方差不齐,则采用秩和检验,组间差异采用LSD-t检验。3试验结果与分析3.1一般情况比较正常对照组大鼠(N组,n=13)精神状态良好,毛发光泽,动作灵活,体重呈持续性增加,无死亡;持续高血糖组(MS组,n=13)和血糖波动组(MF组,n=13)大鼠一般情况较差,精神萎靡,毛发杂乱无光,反应迟钝,行动迟缓,并逐渐表现出摄食量增加,饮水量、尿量明显增多,体型消瘦,体重较造模前明显减轻的症状。模型组大鼠(M组,n=27)均一次性造模成功,血糖波动组死亡1只,因低血糖抢救无效死亡。3.2体重变化比较实验开始时三组大鼠体重没有统计学差异(P>0.05)。造模前,成模时及处死前3个时间点,N组与MS组、N组与MF组之间体重均有显著性差异(P<0.01),而MS组与MF组相比体重无明显统计学意义(P>0.05),见表1。随着大鼠周龄的增长和高糖高脂饲料喂养时间的延长,各组大鼠的体重呈持续增长趋势,正常对照组体重增加明显,增长速率高,而持续高血糖组及血糖波动组大鼠在第8周以后体重虽然增加,但增长速度明显降低。各组大鼠体重随时间变化的生长曲线请见图1。11 血糖波动对2型糖尿病大鼠氧化应激及认知功能的影响—表1各组大鼠体重的比较(g)(X±S)组别例数(只)实验开始时体重(g)造模前体重(g)成模时体重(g)处死前体重(g)第1周第7周第9周第21周N组13141.70±6.34293.23±17.24335.17±20.85444.46±27.78MS组13137.90±5.50238.61±17.56*261.38±20.99*371.29±50.13*MF组13139.00±6.09240.30±14.43*262.31±14.49*349.13±25.75*注:与正常对照组相比*P<0.01图1各组大鼠体重随时间变化的生长曲线3.3饮水量及尿量变化的比较实验开始时各组大鼠饮水量及尿量均无差异(P>0.05),Wistar大鼠造模前,成模时及处死前24小时,N组与MS组、N组与MF组、MS组与MF组之间饮水量有显著性差异(P<0.01),尿量均有统计学意义(P<0.01)(表2、3)。图2、3显示各组大鼠不同时期饮水量及尿量的变化。12 内蒙古科技大学包头医学院硕士学位论文—表2各组大鼠饮水量的比较(ml)(X±S)组别例数(只)开始时饮水量造模前饮水量成模时饮水量处死前饮水量N组1322.84±5.7224.23±7.9026.46±5.1026.84±5.78MS组1322.00±5.5628.30±5.82*147.69±21.66*134.61±22.77*MF组1421.43±6.4828.70±5.01*#159.61±32.81*#144.23±14.55*#注:与正常对照组相比*P<0.01,与持续高血糖组相比#P<0.01。—表3各组大鼠尿量的比较(ml)(X±S)组别例数(只)开始时尿量造模前尿量成模时尿量处死前尿量N组135.83±1.356.07±2.136.42±0.995.76±1.64MS组135.30±1.468.57±1.59*55.76±13.6*35.38±9.00*MF组145.69±1.368.76±1.71*#81.15±23.28*#45.76±11.87*#注:与正常对照组相比*P<0.01,与持续高血糖组相比#P<0.01。图2各组大鼠不同时期饮水量的变化图3各组大鼠不同时期尿量的变化13 血糖波动对2型糖尿病大鼠氧化应激及认知功能的影响3.4血糖监测结果及分析N组大鼠血糖平稳且处于正常水平,MS组大鼠血糖值一直处于较高水平,而MF组大鼠血糖变异程度大.Wistar大鼠成模及处死时,MS组和MF组大鼠的MBG(平均血糖水平)、LAGE(每日最大血糖波动幅度)、SDBG(每日平均血糖标准差)与N组比较均显著增高,差异有统计学意义(P<0.01)。与MS组相比,MF组大鼠的LAGE、SDBG均显著增高,差异有统计学差异(P<0.01);MBG明显降低,有统计学差异(P<0.05),可认为血糖波动大鼠模型建造成功,见表4.5及图4。—表4各组大鼠成模时血糖值的变化(X±S)组别例数(只)LAGE(mmol/L)MBG(mmol/L)SDBG(mmol/L)N组131.71±1.129.04±0.620.68±0.44MS组137.67±2.99*23.86±3.78*3.21±1.27*MF组1314.96±4.64*#20.03±1.83*#6.43±1.82*#注:与正常对照组相比*P<0.01,与持续高血糖相比#P<0.01。—表5各组大鼠处死前血糖值的变化(X±S)组别例数(只)FBG(mmol/L)LAGE(mmol/L)MBG(mmol/L)SDBG(mmol/L)N组134.97±0.561.71±1.129.04±0.620.68±0.44MS组1324.67±3.92*6.44±2.34*26.60±4.01*2.60±0.95*MF组1313.29±3.51*#12.63±3.57*#19.10±3.11*#5.12±1.50*注:与正常对照组相比*P<0.01,与持续高血糖相比#P<0.01。图4各组大鼠处死前血糖值比较图14 内蒙古科技大学包头医学院硕士学位论文3.5糖耐量试验及糖化血红蛋白结果及分析在0min、30min、60min、120min血糖负荷后的4个时间点,M组血糖明显高于N组(P<0.01),且MF组高于MS组(P<0.01)。糖耐量试验的结果显示,葡萄糖负荷之后,MF组大鼠各时间点的血糖浓度明显高于MS组和N组,表明血糖波动导致大鼠的血糖调节能力大幅下降。糖化血红蛋白M组比N组高,差异有统计学意义(P<0.01),MS组比MF组高,差异有统计学意义(P<0.01)。见表6及图5。—表6各组大鼠糖耐量实验数据(X±S)组别例数(只)血糖值(mmmol/L)HbAIc(%)0min30min60min120minN组135.04±0.5212.23±1.7910.04±1.197.59±0.5819.17±2.78MS组1312.06±2.38*20.33±4.50*18.85±2.40*13.83±3.90*39.32±7.09*MF组1318.20±2.79*#27.50±3.90*#23.98±2.95*#20.57±3.48*#27.89±3.14*#注:与正常对照组相比*P<0.01,与持续高血糖相比#P<0.01。图5各组大鼠糖耐量实验趋势图3.6氧化应激指标结果与N组相比,MS组和MF组大鼠血清中MDA含量升高,SOD、GSH-PX与CAT活性降低(P<0.01),与MS比较,MF组大鼠SOD、GSH-PX及CAT都低于MS组,MDA高于MS组,差异有统计学意义(p<0.01)。15 血糖波动对2型糖尿病大鼠氧化应激及认知功能的影响—表7各组大鼠血清MDA含量及SOD、GSH-PX、CAT活性(X±S)组别例数(只)MDA(nmol/ml)SOD(U/ml)GSH-PX(nmol/ml)CAT(U/ml)N组135.17±1.0338.50±1.49994.08±79.6417.46±1.25MS组1313.99±1.63*19.80±0.99*760.82±76.34*12.94±1.02*MF组1317.84±1.04*16.30±1.07*#395.85±99.18*#8.36±1.60*#注:与正常对照组相比*P<0.01,与持续高血糖相比#P<0.01。3.7Morris水迷宫测试结果血糖波动8周及12周时,各组大鼠行Morris水迷宫测试。(1)定位航行试验:血糖波动8周及12周时,M组平均潜伏期及潜伏期距离较N组明显延长(P<0.05),与MS组相比,MF组大鼠逃避潜伏期时间进一步延长,潜伏期距离进一步增加,差异均有统计学意义(P<0.05)。见表8.9。(2)空间搜索实验:血糖波动8周及12周时,M组穿越目标区域次数较N组均明显下降(P<0.05),与MS组相比较,MF组大鼠穿越目标区域次数明显减少,差异有统计学意义(P<0.05)。见表8.9。(3)各组实验数据不同时间点的对比:与血糖波动8周时相比,各组大鼠血糖波动12周时学习记忆能力及空间探索能力都显著下降,逃避潜伏期时间显著增加,潜伏期距离明显增加,穿越目标区域次数显著减少,有统计学差异(P<0.05)。见表8.9。(4)分析策略对比:根据水迷宫软件设定,大鼠寻找平台的分析策略分为4种:直线式,趋向式,边缘式和随机式。在第1-4天训练中,N组大鼠的游动轨迹由开始的边缘式逐渐向趋向式和直线式发展,M组大鼠的游泳轨迹则无明显的规律性,在第5天的空间探索实验中,N组大鼠多以直线式迅速找到平台,并在目标区域反复穿梭,而MS组及MF组大鼠多以边缘式、随机式探索平台位置。见图6。—表8各组大鼠血糖波动第8周时定位航行实验和空间搜索实验结果(X±S)组别例数(只)平均潜伏期(ms)潜伏期距离(m)穿越目标区域次数正常对照组135663.53±1706.621.81±0.579.92±1.84持续高血糖组1313192.15±4627.34*3.93±1.90*6.38±1.66*血糖波动组1325421.07±8045.41*#9.23±2.67*#4.15±1.14*#注:与正常对照组相比*P<0.05,与持续高血糖组相比#P<0.05。16 内蒙古科技大学包头医学院硕士学位论文—表9各组大鼠血糖波动第12周时定位航行实验和空间搜索实验结果(X±S)组别例数(只)平均潜伏期(ms)潜伏期距离(m)穿越目标区域次数正常对照组1312258.30±7238.973.91±2.335.69±1.49持续高血糖组1319813.69±5738.34*6.20±2.13*3.15±1.40*血糖波动组1331037.30±7693.81*#10.38±2.92*#2.00±2.38*#注:与正常对照组相比*P<0.05,与持续高血糖组相比#P<0.05。直线式趋向式边缘式随机式图6大鼠的分析策略方式图4讨论2型糖尿病(T2DM)由多种病因引起的以慢性血糖升高为特征的代谢紊乱综合征,长期控制不佳可导致眼、肾、心脏、血管等全身重要组织器官的慢性进行性病变、功能减退及衰竭。近年来不断有研究证实糖尿病亦可引发中枢神经系统并发症,导致认知功能障碍[17-19]。大量流行病学调查显示,2型糖尿病影响患者的学习17 血糖波动对2型糖尿病大鼠氧化应激及认知功能的影响记忆能力,可加快患者的认知功能减退,糖尿病患者发生轻度认知功能障碍的发生率为10.8-17.5%,与非糖尿病患者相比增加1.5倍[20],且每年有10%到15%的MCI患者会演变成阿尔茨海默病(AD),AD发生风险为正常人的1.3-3.4倍[21];横断面和前瞻性流行病学研究证据显示,T2DM是认知功能障碍的独立危险因素[22.23]。因此,对2型糖尿病认知功能障碍的机制及治疗的研究具有重要的意义。4.12型糖尿病大鼠认知障碍模型的建立4.1.12型糖尿病动物模型的建立动物模型在糖尿病发病机制以及其他相关研究中具有举足轻重的作用,选用合适的糖尿病动物模型对研究的正常进展意义重大。目前国内外常用的糖尿病动物模型有三种:实验性糖尿病动物模型、自发性糖尿病动物模型和转基因糖尿病动物模型。自发性和转基因动物模型与人类糖尿病非常接近,但因实验性糖尿病模型与二者相比时间周期短、方法简单、易于掌握、重复性好,短期内可诱导成功大量模型,而被广泛使用。实验性动物模型常用方法包括胰腺切除法、化学药物诱导法(包括链脲佐菌素和四氧嘧啶等)、病毒诱导法、手术及药物联合法,本实验采用化学诱导法,给予大鼠STZ诱导2型糖尿病。链脲佐菌素(STZ)是一种广谱抗菌素,具有抗菌、抗肿瘤的功效,同时对实验动物的胰岛P细胞具有高度选择性毒性作用,自由基介导的反应生成物会破坏胰岛B细胞,使其功能受损,胰岛素合成减少,引发糖尿病。STZ的注射剂量是成模与否的另一个关键因素所在。关于2型糖尿病大鼠的造模文献中所选取的STZ剂量不统一,15~65mg·kg-1均有人使用,小剂量用量多为25~40mg·kg-1,大剂量的国内主要为50~65mg·kg-1,国外的用量则为70~100mg·kg-1。之前的研究大多选用一次性腹腔大剂量注射STZ直接诱导的方法,该方法较为简单,但其主要是诱导1型糖尿病模型,且动物死亡率较高[24.25]。而小剂量注射只是破坏部分胰岛β细胞的功能,因而诱导的是2型糖尿病。研究表明,单纯的高脂高糖饲料喂养可以使动物血糖升高,但需要很长时间,至少要6个月至1年以上[26.27]。单纯使用STZ或四氧嘧啶诱导糖尿病模型需要的时间也较长,且很多实验中都指出需要多次注射,成本也较高。经国内外多方研究探索,目前多采用此种造模方式:先用高糖高脂饲料喂养,诱导大鼠体内形成明显的胰岛素抵抗,然后腹腔注射小剂量STZ,导致胰岛B细胞损伤,两者相互结合可以复制出典型的糖尿病大鼠模型[28.29]。此方法造模成本较低,造模周期较短,成模率相对较高,模型稳定性好,成模后死亡率降低。18 内蒙古科技大学包头医学院硕士学位论文本实验选用STZ诱导Wistar大鼠糖尿病模型,考虑到实验周期较长,故选用4~6周龄的雄性大鼠,体重在80~100g。针对2型糖尿病大鼠模型,我们采用高脂高糖饲料喂养6周造成胰岛素抵抗同时配合腹腔小剂量注射STZ30mg·kg-1的造模方法,此模型具有很多与2型糖尿病患者早期类似的生化特征及临床表现,且该模型价格低廉,稳定性好,死亡率低。此实验中所有大鼠均一次性造模成功,血糖能长时间的维持在较高水平,无死亡,因此,本实验使用该造模方法建立的糖尿病大鼠模型,非常可靠。4.1.2糖尿病大鼠模型血糖标准模型验证:注射STZ一周后,模型组大鼠逐渐出现摄食量、饮水量及尿量的增加、体型消瘦、精神萎靡,反应迟钝,活动减少,毛发干枯欠光泽等糖尿病典型症状,不同日连续两次测随机血糖均在16.7mmol/L以上,则表明2型糖尿病大鼠模型建立成功。4.1.3血糖波动动物模型的建立随着医学的不断进步及发展,临床上关于正常人的血糖波动范围早已明确,健康人胰岛功能正常,血糖经多个组织及系统精密调节,其波动范围不大一般在2-3mmol/L,糖尿病患者由于胰岛B细胞结构及功能损伤,其调节血糖的能力下降,体内糖代谢紊乱,不仅单纯的出现血糖升高,还且还表现为血糖波动幅度明显增大,一般在6mmol/L,是正常血糖调节人群的3倍。但是在动物模型中尚缺少一个衡量血糖波动范围及程度的标准。目前动物研究多将大鼠每日最大血糖波动幅度(每日测得血糖最大值与每日血糖最小值之差)作为区分持续高血糖组与血糖波动组的标准,若差异有统计学意义,则认为血糖波动模型建造成功。目前国内动物实验多数采取每日错时腹腔注射胰岛素来造成血糖大幅度波动的大鼠模型,因其起效快,短时间内即可建立典型的血糖波动模型。但是,有研究表明胰岛素对神经系统和认知功能具有保护作用,2型糖尿病大鼠注射胰岛素治疗后有助于改善其认知功能障碍[30]。为避免胰岛素对最终研究结果的干扰作用,本实验放弃这一相对较普遍建模方法,创新性地选择以饮食控制来构建模型。因大鼠的进食与人不同,正常状态下不会出现严重的餐后高血糖的状态,故本实验每日将大鼠实行夜间禁食,白天每日2次定时段喂食高糖高脂饲料(时间分别为每日9:00-10:00AM,15:00-16:00PM,进食期间代谢笼黑暗遮光处理,模仿大鼠夜间19 血糖波动对2型糖尿病大鼠氧化应激及认知功能的影响进食环境),自由饮水,模拟餐后高血糖和夜间低血糖的状态,从而构建2型糖尿病大鼠血糖波动模型。由统计学分析显示,该波动范围与持续性高血糖组大鼠相比有统计学意义(P<0.05),与其他造模方法所得结果相似,且死亡率降低,可以认为造模成功,本实验通过饮食控制造成的血糖波动更接近于2型糖尿病患者血糖波动的临床实际情况,为后续的动物研究提供了一种新的行之有效的方法。本实验显示:与正常对照组大鼠比较,持续糖尿病模型组大鼠的MBG、LAGE、SDBG均显著增高,差异有统计学意义(P<0.05);血糖波动组大鼠的LAGE、SDBG均显著高于持续高血糖组(P<0.05)。说明糖尿病血糖波动模型造模成功。因动物模型血糖波动的范围及幅度不明确,故本实验在保证糖尿病大鼠存活率的前提下尽量使血糖波动组大鼠呈现血糖较大范围的波动。4.1.4糖尿病大鼠认知功能障碍的确立根据国内外文献报道[31],糖尿病大鼠模型建立成功后2-3个月即可表现出明显的认知功能的改变,我们实验组前期的研究发现,造模后8周的大鼠己具有明显的认知功能障碍。故而本次实验我们选择在血糖波动8周及12周时,各组大鼠分别进行水迷宫试验,实验表明随着血糖波动的时间的延长,各组大鼠逃避潜伏期都相应延长,持续高血糖组及血糖波动组学习记忆能力较前明显下降,且两组间对比有统计学差异,证实其已存在认知功能损害。4.2血糖波动对糖尿病大鼠氧化应激的影响糖尿病是一种常见的内分泌代谢障碍性疾病,高血糖是其主要标志,也是引起糖尿病慢性并发症的主要原因。糖尿病高血糖存在持续性高血糖和波动性高血糖两种表现形式。而氧化应激是机体或细胞内以氧自由基为代表的氧化性物质的产生与消除平衡失调,或因外源性氧化物质的过量摄入,导致氧化性物质在细胞内蓄积而引发氧化反应的状态[32]。机体内促氧化剂和抗氧化剂始终处在一种动态平衡中,2型糖尿病患者存在抗氧化剂与自由基之间的平衡失调[33.34]。Brownlee[35]提出的统一机制学说,认为经典的糖尿病并发症的多元醇途径、基化终末产物(AGEs)途径、蛋白激酶C(PKC)途径和氨基己糖途径均是高糖环境下线粒体呼吸链中氧自由基生成过多的结果。随着血糖波动在糖尿病发病机制中的作用被不断证实,血糖波动与氧化应激关系的研究也已引起普遍关注,研究发现氧化应激水平不仅与患者的空腹血糖和糖化血红蛋白有关,还与血糖波动密切相关[36]。目20 内蒙古科技大学包头医学院硕士学位论文前认为血糖波动是通过不同的代谢途径来诱导细胞氧化应激反应,通过产生活性氧(ROS),激活多种细胞因子,启动和调节一些炎性因子,直接或间接引起细胞坏死、细胞功能缺损,从而介导血管内皮的损伤。QuagharO等[37]研究发现持续性与波动性高浓度葡萄糖均可通过依赖PKC活化的还原型辅酶Ⅰ/Ⅱ〔NAD(P)H氧化酶刺激ROS的过度生成导致细胞凋亡增加,波动性高血糖引发此种现象更为明显。.MonnierL等[38]研究发现血糖波动可增加脐静脉内皮细胞蛋白激酶C的活性,增强氧化应激反应,促进氧自由基形成,使细胞间黏附分子的表达增加。在对糖尿病鼠的研究中也显示血糖的异常波动易造成氧化应激状态的现象[39]。Piconil等[40]通过体外细胞模型模拟体内高血糖波动状态,发现血糖波动会引发一些异常生化通路导致过氧化物增加,增强氧化应激,并进一步促进细胞凋亡,进而影响认知障碍。与持续性高血糖相比,波动性高血糖在线粒体转运链中的ROS产物显著升高,其诱导的氧化应激和血管内皮细胞凋亡更为明显,从而支持波动性高糖参与了糖尿病认知障碍的形成。这些实验结果均提示异常的血糖波动与氧化应激的激活密切相关,由此激发的氧化应激可能导致了糖尿病相关并发症的发生和发展。本实验研究结果显示:糖尿病大鼠血清抗氧化酶SOD、GSH-Px、CAT活性较正常大鼠有明显的降低(P<0.05),MDA含量有明显升高(P<0.05),而血糖波动组大鼠较持续高血糖组变化更明显(P<0.05),说明血糖波动降低机体抗氧化能力,加重氧化应激。MDA能使蛋自质核酸脂类发生交联,使生物膜变性,细胞突变、衰老和死亡,MDA的量能反映出机体脂质过氧化物的程度,从而间接地反映出细胞损坏的程度。SOD属于抗氧化酶类,测定SOD的活力可间接反映体内自由基的产生和毒物对细胞的损伤情况,亦可反应组织内清除自由基的能力,是体内超氧化物清除的重要抗氧化剂。GSH-Px主要作用在于清除机体内超养阴离子、脂质过氧化物及过氧化氢,从而阻断活性氧自由基进一步损伤机体,是机体内主要的活性氧自由基清除剂。CAT可促使H2O2分解为分子氧和水,清除体内的过氧化氢,从而使细胞免于遭受H2O2的毒害,是一种酶类清除剂。由于细胞不能完成正常的功能,使机体产生0-2和H2O2增加,细胞膜流动性下降,细胞膜结构功能受损,且在当抗氧化能力受损时,从而使机体处于氧化应激状态。Naruse等研究显示[41]增加氧化应激和降低抗氧化效应可以恶化血糖控制效果,加重血糖变异度,促进糖尿病微血管病变的发生发展。最近研究发现[42],血糖波动引发的肾小管上皮细胞凋亡过程中存在明显的氧化应激,血糖稳态遭到破坏,血管内皮细胞功能受到严重影响,促使体21 血糖波动对2型糖尿病大鼠氧化应激及认知功能的影响内C反应蛋白合成增加,进而激活补体及粘附因子的释放,增加了糖尿病微血管病变发生的风险。氧化应激贯穿于糖尿病发生发展的整个过程,血糖波动更是加重了氧化应激反应,同时也增加了脑血管病的发生风险。因此除了尽早积极有效控制空腹血糖和餐后血糖外,更应注意血糖平稳,尽量避免血糖的上下大幅度波动,减少氧化应激反应,从而延缓糖尿病慢性并发症的发生发展。4.3血糖波动对糖尿病大鼠认知功能的影响近年来,2型糖尿病与认知功能障碍的关系已引起广泛关注,部分学者的研究表明2者存在明显的相关性。流行病学资料显示血糖升高是早期认知功能损害的独立危险因素,糖尿病长期高血糖状态可造成全身重要组织器官如心脏、肾脏、眼底、及周围神经的严重损害,血糖变异程度大,可直接损伤脑神经元,与此同时,相关神经递质及蛋白的传递及表达也受到一定的影响,脑的组织结构及功能发生改变,最终引起性格、精神及行为异常,严重者可发展至痴呆。HbA1c被认为是反映糖尿病患者血糖长期控制的金指标,有研究发现,糖化血红蛋白与糖尿病认知功能呈负相关,进一步支持慢性高血糖会造成认知功能的损害。但HbA1c却不能反映血糖波动的幅度,血糖的变异性是糖尿病慢性并发症发生的独立危险因素。有研究显示血糖水平不稳定对糖尿病慢性并发症危险性的作用可能超过血糖绝对水平的作用[43.44]。糖尿病患者血糖波动性越大,慢性并发症的发生率越高,预后越差[45.46]。Seaquist[47]等发现,患者在推理和复杂心理活动的认知测试任务中的评分与血糖控制水平呈负相关;血糖的急性波动造成2型糖尿病患者学习记忆力下降更加明显。国外学者Azuma[48]等的研究表明,与持续性高血糖相比血糖剧烈波动对细胞的损害更大,餐后血糖反复波动能够加快主动脉血管内皮上单核细胞粘附的速度,而控制血糖波动幅度能够有效减少单核细胞粘附率。研究也认为,餐后血糖急性波动比空腹血糖更能预测动脉粥样硬化的发生及进展。目前认为,血糖波动可通过不同的代谢途径产生活性氧类,诱导细胞内氧化应激,通过启动和调节一些炎性因子的基因转录,介导血管内皮的损伤,加速动脉粥样硬化的发展,加强氧化应激会进一步加速细胞凋亡,进而影响认知障碍,主要表现在即刻记忆、延时记忆、线索记忆及注意力的减退上[49]。Jafari[50]等人也研究发现与正常对照组相比,糖尿病大鼠海马发生调亡的神经元增多,抗调亡Bcl-2和Bcl-xl蛋白的表达下降,而促调亡Bax蛋白的表达上升。另外血糖波动会造成微血管壁的损害,微血管病变可22 内蒙古科技大学包头医学院硕士学位论文引起大脑皮质及海马等重要部位血流的减少,海马是神经中枢记忆回路的主要结构,与人类的学习和记忆活动密切相关,海马对缺血又及其敏感,必然会导致学习记忆能力的下降。本研究结果表示,糖尿病模型组动物逃避潜伏期时间延长、潜伏期距离明显增加,穿越目标区域次数减少,与正常对照组相比,差异均有统计学意义,提示糖尿病模型组动物存在学习记忆障碍。血糖波动组与持续高血糖组相比,以上检测指标都有显著变化(P<0.05),表明血糖波动更能降低大鼠的学习记忆能力及空间探索能力。5结论目前国内外关于糖尿病导致的认知功能障碍的研究主要集中在高血糖、胰岛素抵抗,动脉粥样硬化及细胞凋亡的研究方面,而在血糖波动及氧化应激所引起的认知功能障碍方面研究相对较少,同时关于糖尿病波动血糖的报道主要集中在临床试验和体外细胞试验方面,尤其其缺少动物模型为其提供强有力的实验依据。本实验在实验方法中具有一定的创新性,主要体现在:采取饮食干预来模拟糖尿病患者的临床实际情况,人为的改变大鼠的饮食习惯,建立夜间低血糖-餐后高血糖这种血糖波动模型,为后续的动物研究建模方法提供了一种可能性。本研究通过动物实验,确认了血糖波动对糖尿病大鼠氧化应激及认知功能的影响,证实了实验研究前的猜想,得到了以下结论:(1)对造模成功的2型糖尿病大鼠进行饮食干预,通过夜间禁食,白天定时段喂养的方式可以得到血糖波动大鼠模型。(2)持续性高血糖可诱导糖尿病大鼠产生氧化应激,而血糖波动则可产生更为强烈的氧化应激反应,血糖波动加重机体的抗氧化酶系统功能紊乱,氧化能力增加,抗氧化能力下降。(3)持续性高血糖可造成糖尿病大鼠认知功能的损害,而血糖波动加重了大鼠学习记忆能力及空间探索能力的下降,随着时间的延长,认知障碍损害的程度增加。(4)血糖波动、氧化应激及认知功能障碍三者之间存在一定的相关性。23 血糖波动对2型糖尿病大鼠氧化应激及认知功能的影响参考文献1GlobalStatusReportonNoncommunicableDiseases2010[M].2NevinsML,KarimbuxNY,WeberHP,etal.Woundhealingaroundendosseousimplantsinexperimentaldiabetes[J].IntJOralMaxillofacImplants,1998,13(5):620-629.3MonnierL,ColetteCM.Regulationofoxidativestressbyglycaemiccontrol:evidenceforanindependentinhibitoryeffectofinsulintherapy[J].Diabetologia,2010,53:562-571.4FenpingZeng,WeinaLu,ChengfangJia,etal.Relationshipsbetweenglucoseexcursionandtheactivationofoxidativestressinpatientswithnewlydiagnosedtype2diabetesorimpairedglucoseregulation[J].Endocrine,2010,37:201-208.5RondiMK,RachelMH,BradDB,etal.Increasingbloodglucosevariabilityheraldshypoglycemiainthecriticallyill[J].JSurgRes,2011,170(2):257-264.6KlonoffDC.Continuousglucosemonitoring:roadmapfor21stcenturydiabetestherapy[J].DiabetesCare,2005,28:1231-12397MitaT,otsukaA,AzumaK,etal.SwingsinbloodglueoselevelsaccelerateatherogenesisinApolipoproteinE-deficientmice[J].BioehemBiophysResCommun,2007,358(3):679-685.8KawasakiT,OgataN,AkanumaH,etal.PostprandialPlasmafructoselevelisassoiatedwithretinopathyinPatientswithtype2diabetes[J].Metabolism2004,53:583-588.9NosadiniR,TonoloG.Relationshipbetweenbloodglueosecontrol,PathogenesisandProgressionofdiabeticnephropathy[J].JAmSoeNephrol,2004,15(Suppll):51-55.10QuagliaroL,PiconiL,AssaloniR,etal.IntermittenthighglucoseenhancesapoptosisrelatedtooxidativestressinhumanumbilicalveinendothelialcellstheroleofproteinkinaseCandNAD(P)H-oxidaseactivation[J].Diabetes,2003,52(11):2795-2804.11HasanNA.Effectsoftraceelementsonalbuminandlipoproteinglycationindiabeticretinopathy[J].Saudimedicaljournal,2009,30(10):1263-1271.12BrownleeM,etal.Thepaleobiologyofdiabeticcomplications:aunifyingmechanism[J].Diabetes.2005,54:1615-1625.13AleenKV,FrierBM,SrachanMW,etal.Therelationshipbetweentype2diabeteandtheirmethodologicallimitationa[J].EurJPharmacol,2004,409:169-175.14ChenRH,JiangXZ,ZhaoXHetal.Riskfactorsofmildcognitiveimpairmentinmiddleagedpatientswithtype2diabetes:across-sectionstudy[J]..AnnEndocrinol(Paris).2012Jun;73(3):208-12.15DaCostaLA,BadawiA,El-SohemyA.Nutrigeneticsandmodulationofoxidativestress[J].Ann24 内蒙古科技大学包头医学院硕士学位论文NutrMetab.2012;60Suppl3:27-36.16RastogiM,ojhaRP,RajamanickamGVetal.Curcuminoidsmodulatesoxidativedamageandmitochondrialdysfunctionindiabeticratbrain[J].FreeRadicRes.2008;42:999-1005.17RyanCM,WilliamsTM,FinegoldDN,OrchardTJ.Cognitivedysfunctioninadultswithtype1(insulin-dependent)diabetesmeliitusoflongduration:Effectsofrecurrenthypoglycaemiaandotherchroniccomplications[J]1933,36:329-334.18RyanCM,GeckleMO,OrchardTJ.Cognitiveefficiencydeclinesovertimeinadultswithtype1diabetes:effectsofmicro-andmacrovascularcomplications[J].Diabetologia,2003,46:940-948.19BrandsAM,KesselsRP,HoogmaRP,Cognitiveperformance,psychologicalwell-being,andbrainmagneticresonanceimaginginolderpatientswithtype1diabetes[J].Diabetes,2006,55:1800-1806.20LuchsingerJA,ReitzC,PatelB,etal.Relationofdiabetestomildcognitiveimpairment[J].ArchNeurol,2007,64(4):570-575.21StrachanMW,ReynoldsRM,MarioniRE,etalCognitivefunction,dementiaandtype2diabetesmellitusintheelderly[J].NatRevEndocrinol,2011,7(2):108-114.22OkerekeOI,KangJH,CookNR,etal.Type2diabetesmellitusandcognitivedeclineintwolargecohortsofcommunity-dwellingolderadults[J].JAmGeriatrSoc,2008,56(6):1028-36.23KodlCT,SeaquistER.Cognitivedysfunctionanddiabetesmellitus[J].EndocrRev,2008,29(4):494-511.24董佳生,徐华,王露萍,等.SD大鼠1型糖尿病动物模型的建立[J].山西医药杂志,2009,38(3):218-220.25Wilkinson-BerkaJL,KellyDJ,KoernerSM,etal.ALT-946andaminoguanidine,inhibitorsofadvancedglycation,improveseverenephropathyinthediabetictransgenic(mREN-2)27rats[J].Diabetes,2002,51(11):3283-3289.26WinzellMS,AhrénB,etal.Thehigh-fatdiet-fedmouse:amodelforstudyingmechanismsandtreatmentofimpairedglucosetoleranceandtype2diabetes[J].Diabetes,2004,53(supply):215-219.27ChalkleySM,HettiarachchiM,ChisholmDJ,etal.Long-termhighfatfeedingleadstosevereinsulinresistancebutnotdiabetesinWistarrat[J].AmJPhysiolEndocrinolMetab,2002,282(6):1231-1238.28穆松牛,高云,万福生,等.链脲佐菌素加高糖高脂饮食复制大鼠2型糖尿病模型[J].中国比较医学杂志,2008,18(2):19-22.29DandaRS,HabibaNM,Rincon-CholesH,etal.Kidneyinvolvementinanongeneticratmodelof25 血糖波动对2型糖尿病大鼠氧化应激及认知功能的影响type2diabetes[J].KidneyInternational,2005,68(6)30MenonV,RamM,DomJ,etal.Oxidativestressandglucoselevelsinpopulation-basedample[J].DiabetMed,2008,21(12):1346-52.31DjordjevieA,SpasieS,Jovanovie-GalovieA.etal.Oxidativestressindiabeticpregnaney:SOD.CATandGSH-Pxactivityandlipidperoxidationproducts[J].JMmate,11FetalNeonatalMed,2004,16:367-72.32PapaharalambusCA,GriendlingKK,Basicmechanismsofoxidativestressandreactiveoxygenspeciesincardiovascularinjury[J].TrendsCardiovascMed,2007,17(2):48-54.33MenonV,RamM,DomJ,etal.Oxidativestressandglucoselevelsinpopulation-basedsample[J].DiabetMed,2008,21(12):1346-52.34DjordjevieA,SpasieS,Jovanovie-GalovieA.etal.Oxidativestressindiabeticpregnaney:SOD.CATandGSH-Pxactivityandlipidperoxidationproducts[J].JMate,11FetalNeonatalMed,2004,16(6):367-72.35BrownleeM.ThePathobiologyofdiabetieeomPlieations:aunifyingmeehanism.Diabetes,2005,54:1615-1625.36张洁,董闪闪,康岩,等.2型糖尿病肾病患者血糖波动与氧化应激的相关性研究[J].中国全科医学2013,l6(29):3410-3413.37QuagliaroL,PieoniL,AssaloniR,etal.IntermittenthighglucoseenhanesICAM-l,VCAM-landE-selectinexpressioninhumanumbilicalveinendothelialeellsinculture:thedistinctroleofProteinkinaseCandmitoehondrialsuperoxideproduction[J].Atheroselerosis,2005,183(2):259-267.38MonnierL,MasE,GinetC,etal.Activationofoxidativestressbyacuteglucosefluctuationscomparedwithsustainedchronichyperglycemiainpatientswithtype2diabetes[J].JAMA2006,295(14):1681-1687.39VanLoonJ,GruttersJ,WandersR,etal.Follow-upwith18FDG-PET-CTafterradicalradiotherapywithorwithoutchemotherapyallowsthedetectionofpotentiallycurableprogressivediseaseinnon-smallcelllungcancerpatients:aprospectivestudy[J].EurJCancer,2009,45(4):588-595.40Piconil,QuagliaroL,AssaloniR,etal.ConstantandintermittenthighglucoseenhancesendothelialcellaPoptosisthroughmitoehondrialsuperoxideoverproduetion[J].DiabetesMetabReSRev,2006,22(3):198一203.26 内蒙古科技大学包头医学院硕士学位论文41NaruseR,SuetsuguM,TerasawaT,etal.Oxidativestressandantioxidativepotencyarecloselyassociatedwithdiabeticretinopathyandnephropathyinpatientswithtype2diabetes[J].Saudimedicaljournal,2013,34(2):135-141.42李素娟,李剑敏,汪洋,等.氧化应激和P53参与波动高糖诱导的肾小管上皮细胞凋亡[J].中国病理生理杂志,2011,27(12):2302-2306.43MonnierL,ColetteCM.Regulationofoxidativestressbyglycaemiccontrol:evidenceforanindependentinhibitoryeffectofinsulintherapy[J].Diabetologia,2010,53:562-571.44FenpingZeng,WeinaLu,ChengfangJia,etal.Relationshipsbetweenglucoseexcursionandtheactivationofoxidativestressinpatientswithnewlydiagnosedtype2diabetesorimpairedglucoseregulation[J].Endocrine,2010,37:201-208.45RondiMK,RachelMH,BradDB,etal.Increasingbloodglucosevariabilityheraldshypoglycemiainthecriticallyill[J].JSurgRes,2011,170(2):257-264.46KlonoffDC.Continuousglucosemonitoring:roadmapfor21stcenturydiabetestherapy[J].DiabetesCare,2005,28:1231-1239.47SeaquistER.Thefinalfrontier:Howdoesdiabetesaffectthebrain?[J].Diabetes,2010,59(1):4-5.48AzumaK,KawamoriR,ToyofukuY,ctal.Repetitivefluctuationsinbloodglucoseenhancemonocyteadhesiontotheendotheliumofratthoracicaorta[J]ArteriosclerThrombVaseBiol.2006,26(10):2275-2280.49PiconiL,QuagliaroL,AssaloniR,etal.ConstantandintermittenthighglucoseenhaneesendothelialeellaPoPtosisthroughmitoehondrialsuperoxideoverproduetion[J].DiabetesMetabReSRev,2006,22(3):198-20350JafariAnarkooliI,SankianM,AhmadpourS,VarastehAR,HaghirH.EvaluationofBcl-2familygeneexpressionandCaspase-3activityinhippocampusSTZ-induceddiabeticrats[J].ExpDiabetesRes.2008,200:638467.27 血糖波动对2型糖尿病大鼠氧化应激及认知功能的影响综述氧化应激与糖尿病性认知功能障碍摘要糖尿病性认知功能障碍是糖尿病的慢性并发症之一。氧化应激在神经退行性疾病的发生发展中起着重要作用,体内氧化还原平衡失调诱导氧化应激反应,使得活性氧在体内堆积,破坏神经元结构和功能的完整性,进而影响认知功能。故本文针对氧化应激对糖尿病认知功能障碍的影响及可能机制做一综述。关键词氧化应激;2型糖尿病;认知功能障碍;血糖波动随着老龄化社会的到来,认知功能障碍越来越引发人们的关注。认知功能障碍是指不同程度的认知功能受损,最严重的程度为痴呆,包括血管性痴呆、阿尔茨海默病等,痴呆是老年人最常见、最严重的疾病之一,给患者家庭和社会带来沉重负担。近年来不断有研究证实糖尿病亦可累及中枢神经系统,导致认知功能障碍[1]。AleenKV[2]等研究显示,大多数糖尿病患者存在轻度认知损害,主要表现为学习和记忆能力的减退,严重者可发展为痴呆。大量流行病学调查显示,2型糖尿病可加快患者认知功能的降低,糖尿病患者发生轻度认知功能障碍较正常人增加1.5倍,发生痴呆的风险为1.3-3.4倍[3.4]。氧化应激在糖尿病的发病机制中不可或缺,血糖波动更加剧了氧化应激反应,现对氧化应激与糖尿病性认知功能障碍的关系进行综述。1糖尿病性认知功能障碍糖尿病是由于胰岛素分泌缺陷和(或)胰岛素作用缺陷(胰岛素抵抗)所致慢性血糖水平升高为特征的代谢疾病。糖尿病认知功能损害是正常认知与阿尔茨海默病的中间环节,横断面和前瞻性流行病学研究[5.6]证据显示,2型糖尿病(type2diabetes,T2DM)是认知功能障碍的独立危险因素。一般认为,糖尿病认知障碍是由糖尿病脑病引起,后者通常继发于糖代谢的急性和慢性紊乱及血管改变。国外大多数学者研究认为,2型糖尿病患者的认知功能损害主要表现在注意力、执行能力、信息加工处理速度及词语记忆能力等方面严重受损[7]。Gregg等[8]及Logroscino等[9]通过大型人群前瞻性研究发现,老年T2DM患者在推理及复杂心理活动的认知功能测试的表现低于非糖尿病者,随访2~6年,发现其发生认知功能减退的危险性明显28 内蒙古科技大学包头医学院硕士学位论文升高,故可认为T2DM与认知功能障碍具有某种因果联系。糖尿病性认知功能障碍不仅在临床上有相应的症状,在形态学及分子结构上均有改变。研究发现,与同年龄对照组相比,糖尿病患者的脑组织明显萎缩、脑室明显增大;头颅MRI显示糖尿病患者海马及杏仁核萎缩,且此萎缩与脑血管病变无关[10]。Baydas等[11]报道,STZ诱导的糖尿病大鼠的海马和皮层神经细胞中粘附分子表达增高,并且证实此与大鼠的记忆和学习缺陷有关;Klein和Waxman[12]则详细分析了糖尿病时神经元的分子改变,认为神经元基因表达的改变可能是糖尿病脑病发病的新机制。2氧化应激2.1氧化应激的定义氧化应激是机体或细胞内以氧自由基为代表的氧化性物质的产生与消除平衡失调,或因外源性氧化物质的过量摄入,导致氧化性物质在细胞内蓄积而引发氧化反应的状态。活性氧类主要包括过氧化氢,次氯酸,超氧化亚硝酸盐阴离子,氧自由基。2.2活性氧类的来源细胞内活性氧类的来源很多,而活性超氧阴离子主要产于以下4种途径:①花生四烯酸途径;②线粒体呼吸链;③黄嘌呤氧化酶对黄嘌呤以及次黄嘌呤的氧化;④还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶。此外ROS的产生也可以通过儿茶酚胺的自氧化等非酶促反应产生。生理条件下,体内有两类抗氧化防御系统来调节ROS的平衡:一类是酶促抗氧化系统,主要包括超氧化物岐化酶(SOD)、硒谷胱甘肽过氧化物酶(SeGPx),不含硒谷胱甘肽过氧化物酶和谷胱甘肽转移酶和谷胱甘肽过氧化物酶(GPx,GST)和醛酮还原酶(AR)等体内吱声的抗氧化酶组成,它们在体内形成抗氧化的第一道防线;另一类是非酶促抗氧化系统,主要由各种非酶类抗氧化剂组成,如各种脂溶性抗氧化剂,水溶性小分子抗氧化剂,微量元素,低分子量化合物及植物化学物质,它们在体内筑成第二道防线。某些病理条件下,ROS的产生过多,超过抗氧化防御系统的调节能力时,氧化应激反应就会发生。2.3活性氧类的作用机制活性氧类是机体吞噬及消灭外源性微生物的重要防线,ROS产生及代谢失衡可产生氧化应激反应,而机体的重要组织器官都是ROS作用的靶器官,可诱导包括29 血糖波动对2型糖尿病大鼠氧化应激及认知功能的影响糖尿病,肿瘤在内的多种疾病的发生进展。研究发现,血管壁内活性氧物质生成增加可导致内源性NO减少,导致血管舒张功能障碍,甚至参与血管重构。3氧化应激与糖尿病血管病变的关系2001年,Brownle提出氧化应激是高血糖相关的血管病变的共同上游机制,这被认为是糖尿病并发症研究领域的一个新的突破。氧化应激可激活几乎所有已知的与糖尿病血管病变发生发展相关的信号通路,如多元醇通路(polyolpathway)、己糖胺(hexosamine)通路、晚期糖基化终末产物(AGEs)、蛋白激酶C(PKC)信号通路等。糖尿病患者以高血糖为临床特征,高血糖不良作用主要以慢性持续高血糖和血糖波动两种方式体现。糖尿病患者血糖波动性越大,慢性并发症的发生率越高,预后越差[13.14]。Eric[15]等研究也认为,相对于空腹血糖来说餐后血糖的急性波动更能预测动脉粥样硬化的发生、发展。血糖波动可以通过多种代谢途径诱导机体产生ROS,比如其可增加蛋白激酶C活性引发氧化应激,通过激活Ca2+通道和NF-KB,促进内皮细胞的凋亡,还能启动和调节一些炎性因子的基因转录,介导血管内皮的损伤,导致血管病变的发生[16]。QuagharO等[17]研究发现恒定性与波动性高浓度葡萄糖均可通过依赖PKC活化的还原型辅酶Ⅰ/Ⅱ〔NAD(P)H氧化酶刺激活性氧ROS的过度生成导致细胞凋亡增加。.MonnierL等[18]研究发现波动性高血糖增加脐静脉内皮细胞蛋白激酶C的活性,促进氧化应激和氧自由基形成,使细胞间黏附分子的表达增加。在对糖尿病鼠的研究中也显示血糖的异常波动易造成氧化应激状态的现象[19]。Piconil等[20]通过体外细胞模型模拟体内高血糖波动状态,发现血糖波动会引发一些异常生化通路导致过氧化物增加,增强氧化应激,并进一步促进细胞凋亡,进而影响认知功能。与持续性高血糖相比,波动性高血糖在线粒体转运链中的ROS产物显著升高,其诱导的氧化应激和血管内皮细胞凋亡更为明显,从而支持波动性高糖参与了糖尿病并发症的形成。4氧化应激引发糖尿病性认知功能障碍的可能作用机制4.1氧化应激与血脑屏障变血脑屏障为一异质性结构,其特定区域的脉管系统更易受氧化应激及神经血管解偶联的损伤[21]。动物研究显示血脑屏障的改变可能是导致糖尿病认知功能障碍的原因,表现为以下几方面:(l)血脑屏障的完整性被破坏:氧化应激可以破坏血脑屏障30 内蒙古科技大学包头医学院硕士学位论文的病理结构基础,使其内皮细胞连接松散,通过破坏其表面的电荷屏障,诱导大分子蛋白质进人大脑实质,进而引起神经元细胞的损害及凋亡[22]。(2)对于血脑屏障通透性的影响:ROS可通过改变紧密联接处蛋白质的表达及增加血管重构进而增加血脑屏障的通透性。VanGilder[21]研究发现糖尿病大鼠56d后大脑皮质、海马及中脑中过氧化物生成显著增加,而紧密连接处密封蛋白明显降低,血脑屏障通透性增加。4.2氧化应激和非酶性蛋白糖基化糖尿病血糖稳态受到破坏时,体内活性氧产生过量,通过抑制磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)的活性,导致体内磷酸丙糖积累成多,后者可转化为AGE的前体甲基乙二醛(MG),导致糖基化终末产物(AGES)的形成增多,AGES与其特异受体(RAGE)结合,可引发了一系列信号转导级联反应,影响细胞吸附和细胞间反应,改变相关蛋白转运及发挥作用。AGES在血管壁堆积还可干扰内源性NO的合成和诱发血管舒张功能障碍,其化学、细胞和组织效应不仅介导糖尿病并发症的发生,还扩大了老化的相关性改变[23]。目前研究发现在启动和加速动脉粥样硬化方面,AGEs的堆积起着重要的作用。糖基化反应与氧化反应经常相辅相成,在糖尿病状态下低密度脂蛋白(LDL)的氧化修饰减弱了AGES被受体的识别的能力,减少了LDL的清除,致后者水平不断升高。所以,氧化应激及AGEs的形成导致了包括糖尿病性脑血管损伤及认知障碍在内的糖尿病慢性并发症的发生[24]。4.3氧化应激与胰岛素抵抗胰岛素抵抗是指靶器官对胰岛素的作用性减低,最近研究发现胰岛素本身是糖尿病脑病的发病机制之一,它也可以减退糖尿病患者与年龄相关的学习记忆能力,,胰岛素主要集中在下丘脑和嗅球,它可以通过血脑屏障,其受体广泛分布于脑组织及相应的神经元中,胰岛素及其受体主要对一些特定的行为起到调节作用,比如进食行为和学习记忆。氧化应激可以影响胰岛素在体内的作用,增强胰岛素抵抗。机体内增加活性氧可是血浆胰岛素水平上升,但机体对葡萄糖的利用却明显下降。动物研究证明,长期高血糖状态可引起胰岛B细胞功能衰竭,这是因为高血糖可通过糖基化作用及线粒体电子传递链导致体内活性氧产生增多。活性氧不仅可以通过自身免疫反应导致胰岛B细胞损伤,还可以直接使其损伤,甚至凋亡。胰岛功能的恶化导致胰岛素导致胰岛素抵抗增强,严重的胰岛素抵抗可加剧B样淀粉蛋白的沉积,从而导致认知功能进一步下降,形成恶性循环。Edgardo等[25]研究证实STZ31 血糖波动对2型糖尿病大鼠氧化应激及认知功能的影响糖尿病小鼠与模型对照组相比,条件回避反应实验反映学习、记忆能力明显下降;另有研究发现与模型对照组相比,STZ糖尿病组大鼠海马及大脑皮质,脂质过氧化产物含量增加,抗氧化物含量减少,MORRIS水迷宫空间定位航行试验及探索实验结果显示其学习记忆能力明显受损,提示糖尿病认知功能障碍时体内存在明显的氧化应激,而给予抗氧化治疗后能够改善其认知受损程度[26-29]。由此可见,改善胰岛素抵抗和氧化应激状态也可以减少糖尿病脑病的危险性或者延缓糖尿病脑病的发展;同样地阻止下丘脑神经元凋亡也应该可以延迟糖尿病导致的认知障碍的出现。5小结与展望糖尿病性认知功能障碍的发病机制目前仍无法完全阐明。糖尿病患者体内存在明显的氧化应激,不断有实验研究证实抗氧化应激治疗有利于改善糖尿病认知功能障碍。目前抗氧化治疗现状并不乐观,积极寻找应用氧化应激激活通路的抑制剂、清除促氧化因素、抑制氧化反应中间环节、提高抗氧化能力、促进神经细胞再生、寻求抗氧化药物治疗的内在分子机制等是尚待研究的重点。32 内蒙古科技大学包头医学院硕士学位论文参考文献1BrandsAM,KesselsRP,HoogmaRP,Cognitiveperformance,psychologicalwell-being,andbrainmagneticresonanceimaginginolderpatientswithtype1diabetes[J].Diabetes.2006,55:1800-1806.2Aleen,FrierBM,SrachanMW,etal.Therelationshipbetweentype2diabeteandtheirmethodologicallimitationa[J].EurJPharmacol,2004,409:169-175.3LuchsingerJA,ReitzC,PatelB,etal.Relationofdiabetestomildcognitiveimpairment[J].ArchNeurol,2007,64(4):570-575.4StrachanMW,ReynoldsRM,MarioniRE,etalCognitivefunction,dementiaandtype2diabetesmellitusintheelderly[J].NatRevEndocrinol,2011,7(2):108-114.5OkerekeOI,KangJH,CookNR,etal.Type2diabetesmellitusandcognitivedeclineintwolargecohortsofcommunity-dwellingolderadults[J].JAmGeriatrSoc,2008,56(6):1028-36.6KodlCT,SeaquistER.Cognitivedysfunctionanddiabetesmellitus[J].EndocrRev,2008,29(4):494-511.7ArvanitakisZ,WilsonRS,BieniasJL,etal.DiabetesmellitusandriskofAlzheimerdiseaseanddeclineincognitivefunction[J].ArchNeurol,2004,61(5):661-666.8GreggEW,YaffeK,CauleyJA,etal.Isdiabetesassociatedwithcognitiveimpairmentandcognitivedeclineamongolderwomen?ArchInternMed,2000,160:174-180.9LogroscinoG,KangJH,GrodsteinF.Prospectivestudyoftype2diabetesandcognitivedeclineinwomenaged70-81years.BMJ,2004,328:548.10DenHeijerT,VermeerSE,vanDijkEJ,etal.Type2diabetesandatrophyofmedicaltemporallobestructuresonbrainMRI.Diabetologa2003,46:1604-1610.11BaydasG,NedzvetskiiVS,NerushPA,etal.AlteredexpressionofNCAMinhippocampusandcortexmayunderliememoryandlearningdeficetsinratswithstreptozotocin-induceddiabetesmeIlitus.Lifesei,2003,73:l9()7-1916.12KleinJP,WaxmanSG.Thebrainindiabetes:molecularchangesinneuronsandtheirimplicationsforend-organdamageLancetNeurol,20032:548-5513RondiMK,RachelMH,BradDB,etal.Increasingbloodglucosevariabilityheraldshypoglycemiainthecriticallyill[J].JSurgRes,2011,170(2):257-264.14KlonoffDC.Continuousglucosemonitoring:roadmapfor21stcenturydiabetestherapy[J].DiabetesCare,2005,28:1231-123933 血糖波动对2型糖尿病大鼠氧化应激及认知功能的影响15JohnsonEL.Glycemicvariability:Toooftenoverlookedintype2diabetes?[J].FaorPract.2010,59(8):E1-8.16张洁,董闪闪,康岩,等.2型糖尿病肾病患者血糖波动与氧化应激的相关性研究[J].中国全科医学2013,l6(29):3410-3413.17QuagliaroL,PieoniL,AssaloniR,etal.IntermittenthighglucoseenhanesICAM-l,VCAM-landE-selectinexpressioninhumanumbilicalveinendothelialeellsinculture:thedistinctroleofProteinkinaseCandmitoehondrialsuperoxideproduction[J].Atheroselerosis,2005,183(2):259-267.18MonnierL,MasE,GinetC,etal.Activationofoxidativestressbyacuteglucosefluctuationscomparedwithsustainedchronichyperglycemiainpatientswithtype2diabetes[J].JAMA,2006,295(14):1681-1687.19VanLoonJ,GruttersJ,WandersR,etal.Follow-upwith18FDG-PET-CTafterradicalradiotherapywithorwithoutchemotherapyallowsthedetectionofpotentiallycurableprogressivediseaseinnon-smallcelllungcancerpatients:aprospectivestudy[J].EurJCancer,2009,45(4):588-595.20PiconiL,QuagliaroL,AssaloniR,etal.ConstantandintermittenthighglucoseenhaneesendothelialeellaPoPtosisthroughmitoehondrialsuperoxideoverproduetion[J].DiabetesMetabReSRev,2006,22(3):198-203.21VanGilderRL,KellyKA,ChuaMD,etal.AdministrationofSesamolimprovedblood-brainbarrierfuncrioninstreptozotoein-induceddiabetiecrats[J].ExpBrainRes,2009,197:23-34.22DaiJ,VrensenCF,SehlingmannRO.Blood-brainbarrierintegrityisunaltedinhumanbraincortexwithdiabetesmellitus[J]..BrainRes,2002954:311-31623MohamedAK,BierhausA,schiekofers,etal.TheroleofoxidativesterssandNF-kappaBactivationinlatediabeticcomplications[J]..Biofactors,1999,10:157-167.241assaraH,PalaceMR.Glycoxidation:themenaceofdiabetiesandaging[J].MtSinaJMed,2003,70:232-241.25Edgardoo,Alvarez,JuanBeauquis,etal.Cognitivedysfunctionandhploeampalehangesinexperimentaltype1diabetes[J].BehaviouralBrainReseareh,2009,198:224-230.26TuzeuM,G,yasottinBaydas.EffeetofmelatoninandvitaminEondiabetes-inducedIearningandmemoryimpairmentrats[J].EuropeanJournalofPharmaeology,2006,537:106-110.27KuhadA,SethiR,ChopraK.Lyeopeneattonuatediabetesa-soe-atedcognitivedeelzneinrats[J].LifeSei,2008,83:128-130.28KuhadA,ChopraK.EffeetofSesamolondiabetes-assoeiatedcognltivedeclineinrats[J].34 内蒙古科技大学包头医学院硕士学位论文ExpBrainRes,2008,185:411-420.29KuhadA,ChopraK.Cureuminattenuatesdiabeticeneephalopathyinrats:behavioralandbioehemiealevidenees[J].EurJPharmaeol,2007,576:34-42.35 血糖波动对2型糖尿病大鼠氧化应激及认知功能的影响致谢三年的研究生求学生活即将结束,回首往昔,感慨不已,奋斗和辛劳成为深刻记忆,甜美与欢笑也都尘埃落定。内蒙古科技大学包头医学院以其优良的学习风气、严谨的科研氛围教我求学,以其博大包容的情怀胸襟、浪漫充实的校园生活育我成人。值此毕业论文完成之际,我谨向所有关心、爱护、帮助我的人们表示最诚挚的感谢与最美好的祝愿。本论文是在导师刘国荣教授、梁芙茹教授的悉心指导之下完成的。三年来,导师刘国荣教授以渊博的专业知识,严谨的工作作风,高尚的医德医风深深影响着我,梁芙茹导师以其温柔、善解人意的人格魅力拉近了师生之间的距离,本论文从选题、准备、具体实验到完成,都是在刘国荣及梁芙茹导师的指导下完成的,浸透着导师大量的心血,在此我向我的2位导师表示深切的敬意与感谢!感谢内蒙古科技大学包头医学院的公共卫生学院的王素华院长、包艳老师,麻醉学院的赵志英院长及基础医学院的马宝慧老师提供实验场所及相关实验器材。感谢包头市中心医院庞江霞老师及赵新惠老师在实验上给予的悉心指导和帮助。感谢帮助我完成实验的马浩然师妹、张郡师妹,姜明庚师弟,感谢她们不畏严寒与艰苦,感谢她们带来的欢乐,感谢他们的付出和帮助。感谢我的朋友尹璇、陈志伟、陈彦庭、韩芳、刘颖、郝颖楠、孙倩、刘家辰、牛梦玄、刘克亮等三年来对我的爱护、包容和帮助,你们的陪伴让我研究生生活期间生活充满了乐趣,愿友谊长存!特别感谢我的父母和弟弟在我求学生涯中给与我无微不至的关怀和照顾,一如既往地支持我、鼓励我。所以我希望顺利地完成学业,争取更大的成功,给他们一点欣慰。感谢基础学院董文杰老师对本篇论文样表写作时给予的帮助,感谢所有关心、帮助和支持我的人们,祝愿你们心想事成,万事如意!最后,感谢百忙之中抽出时间评审本文的各位专家学者,致以最真诚的感谢!36 内蒙古科技大学包头医学院硕士学位论文作者简介韩慧慧,女,蒙古族,1989年4月出生于内蒙古赤峰市,2013年7月毕业于内蒙古科技大学大学包头医学院临床医学专业,获临床医学学士学位。2013年9月,开始攻读内蒙古科技大学包头医学院研究生学院神经病学专业硕士学位。攻读硕士学位期间发表的论文有:[1]韩慧慧,刘国荣,梁芙茹.血糖波动对2型糖尿病大鼠认知功能的影响[J].医学理论与实践,2016,08:981-982.37

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