糖尿病肥胖鼠胰岛β细胞3维高分辨影像研究(一)

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【摘要】 目的：研究患糖尿病肥胖鼠（ob/ob）体内胰岛β细胞的黄素蛋白(Fp)、还原型辅酶(NADH)和焦脱镁叶绿酸标记的2-脱氧葡萄糖(Pyro-2DG)的荧光强度分布特点。方法：使用低温成像器(Cyro-imager)检验胰腺胰岛β细胞的氧化还原特性，观察胰腺胰岛β细胞内Pyro-2DG的累加情况。结果：通过获得的胰腺组织的2维影像图，使用三维可视化(Amira)医学专用软件可构建出3维高分辨影像。结论：这项研究成果有助于评估胰腺组织光学研究的有效性。

【关键词】 焦脱镁叶绿酸标记的2-脱氧葡萄糖；患糖尿病肥胖鼠；胰岛β细胞；3维高分辨影像

Abstract Objective: To study fluorescence intensity distribution of Fp, NADH and Pyro-2DG in pancreatic islet β cells and liver cells of obese-diabetic (ob/ob) mice. Methods: A cryo-imager was used to image the pancreas and liver and to examine the redox characteristics of the pancreatic islet β cells and the aumulation of Pyro-2DG in pancreatic islet β cells was observed. Results: High-resolution 3D images were constructed through 2D images of the serial sections of pancreas acquired using Amira medical software. Conclusion: This study helps to eva luate the validity of optical studies of pancreatic tissue.

Key word Pyropheophorbide 2-dexyglucose (Pyro-2DG); Obese-diabetic mice ; Pancreatic islet βcells;High-resolution 3D images

糖尿病是一种代谢系统疾病，与胰岛素分泌量少或胰岛素抵抗而引起的高血糖有关。治疗糖尿病的费用十分可观。据世界卫生组织预计，到2025年，全球成人糖尿病患者人数将增至3亿，而中国糖尿病患者人数将达到4 000万，未来50年内糖尿病仍将是中国一个严重的公共卫生问题[1]。因此，研究一种由功能性胰岛β细胞缺乏导致的糖尿病的无损诊断法十分必要。胰岛中包含有β细胞、α细胞、δ细胞、PP细胞。胰岛素可以促进机体利用吸收的葡萄糖而产生能量，由于β细胞缺损导致胰岛素分泌不足而引起糖尿病。胰胰岛细胞损伤程度与糖尿病病情及转归有直接关系，因此在胰腺组织中应用光学成像技术研究胰岛β细胞缺损程度前景十分乐观。

在研究中，使用同型结合突变型患糖尿病肥胖鼠(ob/ob)作为实验动物。该鼠具有肥胖和胰岛肥大的特点，可引起抗胰岛素性、代谢减退、低体温和胰岛素过剩等问题。此外，该鼠可以在低葡萄糖浓度的状态下分泌出高于正常量4倍的胰岛素。

1 材料与方法

1.1 仪器 低温成像器（Cryo-imager）可以对冷冻截留组织进行荧光强度成像。低温成像器包括液氮样本仓、铣刀头和具有步进电动机驱动光导的光扫描器（汞灯、激光二极管、冷光镜、光电倍增管、过滤器等）。黄素蛋白(Fp)发散光波长440nm、吸收光波长525nm，NADH发散光波长365nm、吸收光波长460nm，焦脱镁叶绿酸标记的2-脱氧葡萄糖（Pyro-2DG）发散光波长405nm、吸收光波长670nm。由计算机控制的扫描分辨率为128×128像素，光导的步长为80μm，每16毫秒采集1个像素，1个像素平均4个采样点。

1.2 动物样本的准备和低温成像器荧光成像 10只9周龄同型结合突变型患糖尿病肥胖鼠(ob/ob)随机分为实验组5只和对照组5只，将两组动物全部麻醉，实验组(ob/ob)鼠经尾部静脉注射0.05mg Pyro-2DG，对照组(ob/ob)鼠没有接受Pyro-2DG注射。麻醉2个小时后，在液态氮冷冻甲基乙烷中将胰腺冷冻截留，制作成实验用样品。样本在液氮样本仓中打磨后进行扫描，扫描自上而下进行。每一次，都在掠过样本100μm之下的相同位置开始扫描。连续断面经过一系列的扫描后，可获得FP、NADH、Pyro-2DG荧光强度数据。