研究背景减肥手术(胃肠道手术)是最有效的能使肥胖患者获得长期稳定体重下降的治疗措施。绝大多数病态肥胖患者接受了减肥术后能获得良好的体重控制,能改善代谢综合征如高血糖、高血脂、高胆固醇血症等,但是减肥手术减重的机理目前并未完全清楚。2型糖尿病是一个公共健康问题,全世界大约有1.5亿人患有糖尿病。15年之后,这个数字可能会达到3亿。通过控制血糖可以减轻糖尿病并发症。目前治疗糖尿病的措施包括饮食控制、运动、行为调整、服用降血糖药物、应用胰岛素等,但是很少能使患者血糖降到正常状态。有足够的证据表明,减肥手术是治疗糖尿病(包括非肥胖性糖尿病)的有效措施。到目前为止,手术治疗糖尿病的机理尚不完全清楚。有些因素在肥胖和糖尿病中都有涉及,如一些激素和酶类等,受到了人们的重视。神经肽Y(NPY)是一个强烈的食欲刺激因子,是主要的营养物质神经调节剂,广泛地分布在中枢神经系统和外周血液循环中。NPY不仅促进摄食行为,而且可减少能量消耗。有研究证实,给正常大鼠脑室内长期注射NPY,可增加脂肪沉积,导致肌肉内胰岛素抵抗。肽YY(PYY)由餐后远端肠管(尤其是末端回肠和结肠)L细胞释放,有证据表明PYY能降低食欲、减少进食。大鼠腹腔内注射PYY,能通过减少弓状神经核内NPY的表达来达到减少进食的效果,从而减轻体重。研究结果显示,应用PYY能增强胰岛素抵抗大鼠胰岛素对葡萄糖的处理能力,尤其是增强脂肪组织内葡萄糖的摄取能力。瘦素(leptin)主要由脂肪细胞产生,通过与下丘脑内特异受体结合来减少NPY的表达,从而调节食欲和能量代谢。Leptin能增强骨骼肌内葡萄糖的摄取和氧化,减少肝糖原的输出。在肥胖和糖尿病个体中,血液leptin水平明显增加,可能由于存在leptin抵抗,此时高水平的瘦素并没有发挥降低体重和血糖的作用。2型糖尿病在全世界成流行态势。肥胖是这个疾病的主要病因之一,大多数肥胖者会罹患糖尿病。胰岛素受体包括α、β亚基,当胰岛素和α亚基结合时,β亚基上的酪氨酸激酶激活,然后胰岛素受体自动磷酸化产生生理效应。蛋白质酪氨酸磷酸酶-1B(PTP1-B)能解除胰岛素受体的自动磷酸化,是胰岛素信号转导的负性调节因子。有研究表明糖尿病GK大鼠骨骼肌中PTP-1B含量及活性明显高于正常对照组。PTP-1B也可通过负性调节瘦素信号系统引起肥胖。PTP-1B缺失型小鼠对肥胖和糖尿病均有抵抗作用,提示PTP-1B阻滞剂可能是治疗糖尿病和肥胖的措施之一。到目前为止,在减肥手术治疗肥胖和糖尿病的机理上,NPY、PYY、leptin、PTP-1B并没有被系统地研究过。我们拟通过检测各种减肥手术(胃束带术、袖状胃切除术、迷你胃旁路术、胃旁路术)术前和／或术后NPY、PYY、leptin、PTP-1B水平的变化,结合减肥手术的疗效,来研究手术治疗肥胖和糖尿病的机制。第一部分实验动物和动物实验1、外科手术治疗肥胖的研究共饲养80只5周龄、雄性SD大鼠,其中70只喂养高脂饲料；另10只作为正常对照,喂养低脂饲料。经过12周的饲养,高脂组大鼠中得到52只肥胖大鼠,其体重大于低脂组大鼠平均体重的120%,称饮食诱导肥胖大鼠；另18只高脂喂养大鼠并不肥胖,称饮食诱导肥胖抵抗大鼠。肥胖大鼠的Lee’s指数和血浆NPY、leptin、胰岛素、葡萄糖、甘油三酯、胆固醇水平均高于低脂组大鼠；血浆PYY水平低于低脂组大鼠。抽取44只体重相匹配的肥胖大鼠随机分为6组：未手术组(NO)6只,假手术组(SO)6只,胃束带术组(GB)8只,袖状胃切除术组(SG)8只,迷你胃旁路术组(MGBP)8只,胃旁路术组(RYGB)8只。从低脂组中随机抽取6只大鼠作为正常对照组(NC)。SO、GB、SG、MGBP、RYGB组大鼠分别接受相应的手术。2、外科手术治疗2型糖尿病的研究非肥胖、存在胰岛素抵抗的GK大鼠是Wistar大鼠的近交系,可自发地发生2型糖尿病。这种糖尿病大鼠与人类发病类似,经常用来进行人类2型糖尿病的研究。共订购45只8周龄、雄性GK大鼠；同时订购10只8周龄、雄性Wistar大鼠作为正常对照。饲养10周后,GK大鼠的血浆NPY、leptin、胰岛素、葡萄糖、甘油三酯、胆固醇水平均高于Wistar大鼠；血浆PYY水平、胰岛素敏感指数均低于Wistar大鼠。44只体重、血糖相匹配的GK大鼠随机分为6组：未手术组(NO)6只,假手术组(SO)6只,胃束带术组(GB)8只,袖状胃切除术组(SG)8只,迷你胃旁路术组(MGBP)8只,胃旁路术组(RYGB)8只。从周龄、体重相匹配的Wistar大鼠中随机抽取6只作为正常对照组(NC)。SO、GB、SG、MGBP、RYGB组大鼠分别接受相应的手术。第二部分外科手术治疗肥胖机制的研究目的：观察外科手术治疗肥胖的效果,探讨外科手术治疗肥胖的机制。方法：共有38只肥胖大鼠分别接受SO、GB、SG、MGBP、RYGB。在术前和术后12周,应用ELISA法测血浆NPY、PYY、leptin、胰岛素水平；应用生化法测血浆葡萄糖、甘油三酯、胆固醇水平。术后12周应用Western Blot法检测下丘脑中NPY、PTP-1B的表达和末端回肠PYY的表达；应用RT-PCR法检测下丘脑中NPYmRNA和末端回肠PYYmRNA水平。术后定时记录大鼠体重和进食量。根据体重、身长值计算Lee’s指数；根据血糖、血胰岛素值计算胰岛素敏感指数。结果：术后肥胖大鼠死亡5只：SG组1只、MGBP组2只、RYGB组2只。接受减肥手术后存活的大鼠肥胖及相关代谢综合征均好转。术后12周RYGB组体重、Lee’s指数下降程度依次大于MGBP、SG、GB组。GB组术后进食量下降程度依次大于MGBP、RYGB、SG组。RYGB和MGBP组术后血糖、血胰岛素下降程度、胰岛素敏感指数上升程度相似,均大于SG、GB组。RYGB组术后血浆NPY、leptin,下丘脑中PTP-1B、NPY、NPYmRNA下降程度大于MGBP、SG、GB组。RYGB组术后血浆PYY,末端回肠PYY、PYYmRNA上升程度大于MGBP、SG、GB组。NPY和leptin、Lee’s指数明显正相关,和PYY、ISI明显负相关；PYY和ISI正相关,和NPY、Lee’s指数明显负相关；Leptin和NPY、Lee’s指数明显正相关,和ISI明显负相关。结论：术后血浆NPY、leptin和下丘脑PTP-1B、NPY、NPYmRNA水平下降可能是减肥手术治疗肥胖和相关代谢综合征的机制之一；术后血浆PYY和末端回肠PYY、PYYmRNA水平上升可能是减肥手术治疗肥胖和相关代谢综合征的另一个机制。第三部分外科手术治疗2型糖尿病机制的研究目的：观察外科手术治疗2型糖尿病的效果,探讨外科手术治疗2型糖尿病的机制。方法：共有38只GK大鼠分别接受SO、GB、SG、MGBP、RYGB。在术前和术后10周,应用ELISA法测血浆NPY、PYY、leptin、胰岛素水平；应用生化法测血浆葡萄糖、甘油三酯、胆固醇水平。术后10周应用Western Blot法检测胰腺、骨骼肌PTP-1B表达；应用免疫组化检测胰腺、骨骼肌PTP-1B的分布和表达；应用比色法测胰腺、骨骼肌PTP-1B活性。术后定时记录大鼠体重和进食量。根据血糖、血胰岛素值计算胰岛素敏感指数。结果：术后GK大鼠死亡4只：SG组1只、MGBP组1只、RYGB组2只。接受减肥手术的存活GK大鼠糖尿病及相关代谢综合征均好转。RYGB组术后体重、血糖、血胰岛素下降程度和胰岛素敏感指数上升程度均大于MGBP、SG、GB组。GB组术后进食量下降程度依次大于MGBP、RYGB、SG组。RYGB、MGBP组术后血浆甘油三酯、胆固醇下降程度均大于SG、GB组。RYGB组术后血浆NPY、leptin,胰腺、骨骼肌中PTP-1B表达及其活性下降程度和血浆PYY上升程度均大于MGBP、SG、GB组。NPY和血糖、血胰岛素、leptin正相关,和ISI明显负相关；PYY和ISI正相关,和NPY、血糖、血胰岛素明显负相关；leptin和NPY、血糖、血胰岛素明显正相关,和PYY、ISI明显负相关。RYGB组术后胰腺细胞凋亡水平依次小于MGBP、SG、GB组。结论：术后血浆NPY、leptin和胰腺、骨骼肌PTP-1B表达及其活性水平下降可能是减肥手术治疗2型糖尿病及相关代谢综合征的机制之一；术后血浆PYY水平上升可能是减肥手术治疗2型糖尿病和相关代谢综合征的另一个机制。