鋁暴露對大鼠血糖、胰島功能及胰腺組織形態的影響

何明杰+吳標良+韋喜+楊大偉

【摘要】目的觀察鋁暴露大鼠的血糖、胰島素水平對胰腺組織病理形態的影響，探討鋁暴露導致糖代謝異常的機制。方法選取健康成年SD清潔級大鼠20只，按體重隨機分為兩組：對照組（生理鹽水）和鋁暴露組（AlCl3 8 mg·kg-1·d-1），腹腔注射，1次/日，全程共4周。第4周末測定兩組空腹血糖（FBG）、空腹胰島素（Fins），計算穩態模型胰島素分泌指數（HOMA-β）；取胰腺組織切片行HE染色，觀察胰腺組織的改變。結果鋁暴露組FPG高于對照組，Fins、HOMA-β低于對照組，差異有統計學意義（P<0.01）；對照組胰腺組織正常，鋁暴露組胰腺組織壞死明顯，可見部分胰島細胞壞死。結論鋁暴露可能通過破壞胰島細胞導致胰島素減少，從而引發大鼠血糖升高。

【關鍵詞】鋁暴露；血糖；胰島素；胰腺組織

中圖分類號：R595.2文獻標識碼：ADOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2017.06.002

【Abstract】ObjectiveTo observe the effect of aluminum exposure on blood glucose and insulin levels in rats，and to investigate the mechanism of impaired glucose metabolism induced by aluminum exposure.Methods20 healthy adult SD clean rats were selected and randomly divided into two groups according to their body weight： control group（saline）and aluminum exposed group（AlCl3 8 mg·kg-1·d-1）by intraperitoneal injection 1 times per day for 4 weeks.Then fasting blood glucose（FBG）and fasting insulin（Fins） were measured at the end of the fourth week in the two groups，and the Home-insulin secretion index（HOMA-β）were calculated.Pancreatic tissue sections were stained with HE to observe the changes of pancreatic tissue.ResultsFBG of the aluminum exposed group was higher than that of the control group，but Fins and HOMA-β were lower than those of the control group，difference was statistically significant（P<0.01）.In the control group，the pancreatic tissue was normal，and the pancreatic tissue necrosis in the aluminum exposed group was obvious，and some islet cell necrosis could be found.ConclusionAluminum exposure may cause insulin depletion by disrupting islet cells，leading to elevated blood glucose in rats.

【Key words】aluminum exposure；blood glucose；insulin；pancreatic tissue

國內學者對居住在鋁污染環境的人群進行健康調查發現，1/3的受檢者患有糖脂代謝紊亂、高血壓、冠心病等慢性疾病，揭示長期鋁暴露嚴重影響人體的健康[1]。近幾年越來越多的研究發現，長期鋁暴露可能導致人體糖代謝紊亂。本研究擬通過連續腹腔注射三氯化鋁（AlCl3）的方法，建立鋁暴露大鼠模型，觀察大鼠血糖、胰島素及胰腺形態的變化，并探討其內在機制。1材料與方法1.1動物由右江民族醫學院實驗動物中心提供20只活動能力相近、體重220～250 g的健康成年SD清潔級大鼠，將實驗大鼠適應喂養1周后，隨機分為對照組、實驗組，每組10只，分籠飼養，自由進食及飲水。

1.2試劑結晶氯化鋁分析純（AlCl3·6H2O，相對分子質量241.43），西安化學試劑廠產品。

1.3動物模型的建立及給藥方法將AlCl3溶液用蒸餾水配制，濃度為10 g/L。AlCl3水溶液高壓滅菌后，以8 mg·kg-1·d-1的劑量對鋁暴露組大鼠進行腹腔注射，對照組腹腔注射等量（2 ml/只）滅菌生理鹽水，1次/日，全程共4周。

1.4樣本采集及制備

1.4.1血糖及胰島素的檢測造模第4周末取大鼠尾靜脈血液約3 ml，分離血清，采用己糖激酶法檢測空腹血糖（FBG），化學發光法測定空腹胰島素（Fins），計算穩態模型胰島素分泌指數（HOMA-β）=20×空腹胰島素/（FBG-3.5）[2]。

1.4.2胰腺組織病理學觀察取第4周末處死的大鼠胰腺組織標本，用福爾馬林固定，4～5 μm石蠟切片，HE染色，用光學顯微鏡觀察病理學改變。

1.5統計學方法計量資料數據均以（±s）表示，采用SPSS 17.0統計軟件進行t檢驗，檢驗水準：α=0.05，雙側檢驗。2結果2.1鋁暴露對血糖及胰島素的影響 由表 1、2可見第4周末鋁暴露組大鼠FBG高于對照組，而Fins、HOMA-β則明顯低于對照組，差異有統計學意義（P<0.01）。endprint

2.2鋁暴露大鼠胰腺組織病理學的影響對照組：胰腺小葉內腺泡均勻、緊密，可見胰島分布在腺泡間，胰島細胞數量較多，與外分泌腺界限清楚，排列規整，胞質豐富淺染，胞核清晰呈卵圓形。見圖1-A、C。鋁暴露組：部分胰腺組織中有多處片狀壞死，部分胰島細胞結構破壞，胰島細胞數量明顯減少，排列紊亂，胰島內胞漿較少，細胞輪廓消失，部分細胞核碎裂、溶解，部分伴有鈣化灶形成及炎癥細胞浸潤。見圖1-B、D。

3討論鋁是地殼中常見的金屬元素，越來越多的研究證實，長期鋁暴露對神經系統、血液、肝腎、免疫系統等都有不同程度的毒性作用[3]，導致相應器官功能及結構變化。近年來不斷有研究發現鋁暴露可干擾血糖代謝，引起血糖升高[4]。本研究結果顯示，鋁暴露組大鼠血糖較對照組顯著升高，證實鋁的過度攝入可導致糖代謝異常。目前研究認為鋁暴露導致血糖升高的主要機制有氧化應激、促進炎癥發生、抑制ATPase活性等[5]。根據國內一項研究發現，長期居住在鋁工業區的人群胰島素抵抗發生率較非鋁區的居民明顯升高，且IL-6、CRP較其他非鋁區的居民顯著升高，提示長期鋁暴露后可促進炎癥反應，進而導致胰島素抵抗的發生[6]。由此我們推斷胰島素抵抗是鋁暴露引起血糖升高的其中原因之一。郭湘云等[7]的研究發現，鋁作業工人血糖升高可能是因為鋁攝入超標導致細胞膜上的Na+-K+-ATPase活性下降，進而影響葡萄糖代謝。Na+-K+-ATPase作為葡萄糖轉運中介，其活性降低可導致β細胞的胰島素胞泌作用受到抑制，阻礙正常糖代謝，導致機體血糖水平升高[8]。本研究顯示鋁暴露組大鼠血清空腹胰島素、HOMA-β較對照組顯著減少，揭示鋁暴露通過抑制胰島素分泌進而導致血糖升高，其結果與上述研究結果吻合。故可認為胰島素分泌減少是鋁暴露大鼠血糖升高的另一原因。

通過對胰腺組織進行觀察，本研究還發現鋁暴露組胰腺組織及胰島細胞部分壞死，且炎癥細胞浸潤，故筆者推斷鋁可能直接造成胰腺組織損傷，引起胰島細胞數量減少，胰島素分泌下降，進而導致血糖升高。通常認為重金屬進入人體后，主要在肝臟和腎臟積蓄，直接破壞胰腺組織的可能性極小。目前鋁導致胰腺損傷相關的研究及報道并不多，但雷立健[9]對長期接觸重金屬的職業工人研究發現，受檢者血清胰島素水平、血清淀粉酶水平隨著血鎘、尿鎘水平的增加而降低，說明一些重金屬可能導致胰腺損傷引起組織結構和功能改變。另一方面，鋁負荷可誘導機體氧化應激，動物實驗發現在腦組織與免疫系統均發現活性氧自由基（ROS）增多或超氧化物歧化酶（SOD）活性下降[10～11]，而胰腺組織抗氧化應激能力較差，可能造成組織細胞損害進而引起胰島素分泌減少。故推斷鋁損傷胰腺組織導致胰島素分泌減少的可能性是存在的。但國內外對鋁暴露與胰腺相關性研究較少，且本研究樣本量小，今后可以通過增加動物樣本量、胰腺組織鋁含量的測定等方面深入研究，希望找到更多的證據，為鋁暴露與糖代謝紊亂的理論研究提供新思路。

參考文獻

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（收稿日期：2017-08-15修回日期：2017-10-09）

（編輯：潘明志）endprint