外源胰島素對限飼小鼠部分糖代謝指標的影響

寧康健， 蔣 濤， 李 磊， 呂錦芳

(安徽科技學院 動物科學學院，安徽 鳳陽 233100)

胰島素作為目前唯一已知的可起到降血糖作用的激素，正廣泛應用于各類糖尿病的治療。胰島素由胰腺中β-胰島細胞分泌，它是胰高血糖素，腎上腺素等升血糖激素的拮抗激素，通過促進糖原合成，抑制糖異生，促進脂肪和蛋白質的合成并抑制它們的降解從而達到降低血糖的作用。

1922年以來，胰島素應用于治療糖尿病至今，對于胰島素的種類、使用方法、作用機制及作用已被廣泛研究并被發現[1-3]。在前人的研究中詳細說明了胰島素分泌的調節及其作用機制[4-5]。胰島素參與機體多種代謝途徑，乃至對多種疾病都有所影響[6]。目前，在胰島素的抵抗現象[7-8]，高血糖動物模型的試驗等方面報道很多[9]，而針對于正常動物的研究相對較少，此次試驗采用正常小鼠作為試驗對象，觀察外源性胰島素對限飼小鼠血糖水平，肝糖原、肌糖原含量的影響，為進一步研究外源性胰島素對小鼠體內糖代謝影響提供試驗依據。

1 材料與方法

1.1 試驗動物

昆明種小鼠，體重27～30 g，由安徽科技學院實驗動物中心提供。小鼠室溫飼養，自由采食、飲水，適應性飼喂7 d，測定各組平均采食量。小鼠日糧營養水平：粗蛋白≥18%、粗脂肪≥4%、粗纖維≤5%、粗灰分≤8%、鈣1.0%～1.8%、磷0.6%～1.2%(由南京市江寧區青龍山動物繁殖場提供)。

1.2 藥品與試劑

肌糖原及肝糖原測定試劑盒(南京建成生物工程研究所，批號:20170928)；葡萄糖試劑盒(上海科欣生物技術研究所，批號:20171015)；胰島素注射液(江蘇萬邦生化醫藥股份有限公司)；無菌水等。

1.3 主要儀器

722N分光光度計(上海精密科學儀器有限公司)；HH-S恒溫水浴鍋(江蘇國勝實驗儀器廠)；JY6001型電子天平(上海民橋精密科學儀器有限公司)；TDL80-IB 離心機(上海安亭科技儀器廠)；移液器等。

1.4 試驗方法

取昆明種小鼠40 只，雌雄各半，隨機均分4 組，Ⅰ～Ⅳ組分別為對照組(皮下注射等量無菌水，自由采食)，不限飼組(皮下注射胰島素1 U，自由采食)；低限飼組(皮下注射胰島素1 U，供給正常采食量的80%日糧)，中限飼組(皮下注射胰島素1 U，供給正常采食量的60%日糧)，每天給藥一次，試驗期14 d，試驗結束時禁食12 h，不禁水，摘眼球采血，離心，制備血清，處死小鼠，肝左葉腹面中部、胸部前鋸肌、左腿部股二頭肌分別采樣，生理鹽水漂洗，濾紙吸干，稱重。

1.5 觀察指標

測定小鼠血糖，肝糖原，前鋸肌糖原，股二頭肌糖原的含量。測定方法按血糖及糖原測定試劑盒說明書進行操作。

1.6 數據處理

2 結果與分析

2.1 胰島素對小鼠血糖水平及肝糖原含量的影響

血糖水平：與對照組比較，不限飼組小鼠血糖水平無差異。與不限飼組比較，低限飼組小鼠血糖水平降低(P<0.05) 中限飼組小鼠血糖水平顯著降低(P<0.01)，低、中限飼組之間沒有差異(P>0.05)，可見補充外源性胰島素的條件下，小鼠限飼程度越高，血糖水平越低。

肝糖原含量：與對照組比較，不限飼組小鼠的肝糖原含量升高(P<0.05)，低、中限飼組的肝糖原含量差異不顯著(P>0.05)。與不限飼組比較，低、中限飼組肝糖原含量極顯著降低(P<0.01)，低、中限飼組之間無差異(P>0.05)。可見，在補充外源胰島素的條件下，小鼠飼料供給越多，肝糖原含量越高。

表1 小鼠血糖及肝糖原含量的比較

注:同列不同大、小寫字母分別表示在0.01和0.05水平上差異顯著。下同。

2.2 胰島素對胸部前鋸肌及股二頭肌糖糖原含量的影響

前鋸肌糖原含量：與對照組的比較，不限飼組糖原含量無明顯變化(P>0.05)，低、中限飼組糖原含量升高(P<0.01)；與不限飼組比較，低、中限飼組糖原含量升高(P<0.01)；中劑量糖原含量高于低劑量組(P<0.05)。可見，在補充外源胰島素的條件下，小鼠限飼程度越高，前鋸肌糖原含量越高。

股二頭肌糖原含量：與對照組比較，不限飼組糖原含量升高(P<0.05)，低、中限飼組糖原含量升高(P<0.01)；與不限飼組比較，中限飼組升高(P<0.05)。可見，在補充外源胰島素的條件下，小鼠限飼程度越高，股二頭肌的糖原含量越高。

表2 小鼠前鋸肌和股二頭肌糖原含量的比較

3 結論與討論

糖是人體內提供能量來源的主要物質，在人體內的形式主要是血液中的葡萄糖和儲存在肌肉、肝臟中的糖原。血液中的葡萄糖直接循環至機體組織，供給能量以滿足組織對能量的需要。當飲食后，血糖水平會上升，機體會通過血液循環將血糖轉移到肝臟或肌肉中，用來合成肝糖原或肌糖原作為儲存。饑餓時，血糖水平降低，肝糖原又轉化為血糖進入血液中維持血糖水平。

小鼠在補充1 U/d的胰島素時，測得不限飼組的血糖水平較對照組要高，但差異不顯著，在肝糖原含量上，不限飼組極顯著高于對照組，說明在飼料供給充足時，注射一定量的外源胰島素可顯著提高肝糖原含量，而對血糖水平不產生顯著作用；在前鋸肌的肌糖原含量上，對照組與不限飼組差異不明顯，而在股二頭肌的肌糖原含量上，不限飼組顯著高于對照組，可見外源胰島素可一定程度上提高肌糖原含量，但提高程度不同。

隨著飼料供給水平的降低，小鼠血糖和肝糖原逐步降低，不限飼組小鼠的肝糖原水平也極顯著高于限飼的兩組，可見限飼并配合外源胰島素可有效控制小鼠的血糖和肝糖原。低、中限飼組前鋸肌、股二頭肌的肌糖原含量顯著高于不限飼組，說明在限飼條件下，限飼程度越高，胰島素對骨骼肌葡萄糖攝取的提升越明顯，肌糖原含量越高。

結合上述胰島素的作用及作用機理和試驗結果做出以下推測：機體作為一個多激素體系的系統，其激素間有拮抗效果。當有外源胰島素注入時，機體自身產生的胰島素含量減少，甚至不分泌。胰島素有降低血糖升高肝糖原的作用，當機體的血糖值過低時，機體會促進胰高血糖素，腎上腺素等具有升血糖作用的激素加大分泌。此類升血糖激素的分泌會通過第二信使途徑促進肝糖原和脂肪的分解，從而升高血糖，維持機體的血糖水平在一個相對正常的范圍內。不限飼組小鼠在試驗周期內注射胰島素使其積累了大量的肝糖原，在最后一次注射胰島素及禁食的12 h內會將大量的肝糖原和脂肪轉化為血糖，從而表現出較高的血糖水平，在試驗數據上表現為有較對照組有更高的血糖水平和肝糖原含量。

骨骼肌由于缺少葡萄糖-6-磷酸酶，胞內的葡萄糖-6-磷酸不能被水解成游離的葡萄糖和磷酸，即不能轉化為血糖。伴隨胰島素的注射，使骨骼肌細胞攝取大量葡萄糖，表現為注射胰島素的三組小鼠的前鋸肌和股二頭肌糖原含量較對照組有顯著提升。且限飼程度越高的小鼠，其肌糖原含量越高。補充1 U/d的胰島素，對小鼠的血糖水平沒有影響，但能顯著提高其肝糖原的含量。外源胰島素結合限飼可有效降低小鼠的血糖和肝糖原，但能顯著提高小鼠的肌糖原含量，且限飼60%比限飼80%明顯。