电针调控下丘脑TLR4/NF-κB/SOCS3通路改善ZDF大鼠胰岛素抵抗的机制研究

来源 :北京中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yybbxx
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背景糖尿病是危害人类健康的第三大慢性非传染性疾病。流行病学显示2013年我国18岁及以上人群糖尿病患病率高达10.4%,其中2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)是糖尿病发病的主要类型。胰岛素抵抗(insulinresistance,IR)是T2DM发病的核心环节,主要表现为组织细胞胰岛素敏感性减弱,而诱发高血糖及血清胰岛素异常升高。因此调节胰岛素信号通路转导,改善IR是T2DM治疗的关键。外周胰岛素可经血脑屏障进入到中枢神经系统,是下丘脑重要的调节物质,在下丘脑里参与对机体糖代谢、组织胰岛素敏感性及能量摄食代谢等重要生命活动的调控,因此胰岛素信号在下丘脑内的正常传递至关重要。本课题组前期研究已表明电针疗法能有效调节糖代谢,改善T2DM大鼠胰岛素抵抗,并观察到电针可作用于下丘脑等自主神经系统的皮质下中枢起到调节外周胰岛素抵抗的作用,但具体机制尚不明确。因此本实验在课题组前期研究结果的基础上,以遗传性胰岛素抵抗大鼠(Zucker Diabetic Fatty,ZDF)为研究对象,以下丘脑胰岛素抵抗为切入点,通过对ZDF大鼠空腹血糖、血清胰岛素、胰岛素抵抗指数、下丘脑Toll 样受体-4(toll-like receptors 4,TLR4)、核因子-κB p65(nuclear factor-kappa B p65,NF-κB p65)、细胞因子信号转导抑制蛋白 3(the suppressor of cytokine signaling-3,SOCS3)及下丘脑胰岛素通路关键分子胰岛素受体底物蛋白-1(insulin receptor substrate-1,IRS-1)、磷脂酰肌醇 3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)、蛋白激酶 B(protein kinase B,Akt)、葡糖运转蛋白-4(glucose transporter 4,Glut4)蛋白表达水平的分析,结合胰岛形态学观察,探讨电针改善胰岛素抵抗的分子机制。目的以下丘脑胰岛素抵抗为切入点,探究电针改善胰岛素抵抗的分子机制:①通过分析ZDF大鼠空腹血糖水平、血清胰岛素水平、胰岛素抵抗指数,并结合胰岛形态学观察,探究电针是否具有调节糖代谢、保护胰岛β细胞、改善机体胰岛素抵抗的作用。②通过分析ZDF大鼠下丘脑TLR4、NF-κB p65、SOCS3及胰岛素信号通路关键分子IRS-1、PI3K、Akt、Glut4蛋白表达水平,探究电针是否可以通过改善下丘脑胰岛素信号转导,使得胰岛素发挥正常调控作用,进而调节外周糖代谢及胰岛素抵抗。方法以2月龄SPF级雄性ZDF大鼠12只及同月龄SPF级雄性Zucker瘦型大鼠(zucker lean,ZL)6只为研究对象,以普通饲料进行一周适应性喂养后,经4周Purina#5008高糖高脂饲料喂养诱导成模。成模后的ZDF大鼠按血糖高低随机区组分为模型组、电针组,6只ZL大鼠为空白组。电针组大鼠取双侧“胃脘下俞”、“脾俞”、“足三里”、“三阴交”,连续波,频率15 Hz,每日1次,每次20 min,每周干预6次,共4周。空白组与模型组大鼠给予和电针组同样的抓取和束缚,静置5 min后固定20 min,不进行电针治疗。于干预前后测量各组大鼠空腹血糖(FBG),干预结束后取大鼠血清以放射免疫法测量胰岛素(INS),并计算胰岛素抵抗指数(HOMA-IR);以HE染色法观察各组大鼠胰岛形态学变化;以Western Blot法检测下丘脑TLR4、NF-κB p65、SOCS3、IRS-1、PI3K、Akt、Glut4 蛋白表达水平。结果1、空腹血糖:干预前,模型组、电针组大鼠FBG均显著高于空白组(P<0.01),提示造模成功;模型组、电针组大鼠FBG差异无统计学意义(P>0.05),说明两组间具有可比性。4周干预结束后,模型组、电针组大鼠FBG仍显著高于空白组(P<0.01),其中电针组大鼠FBG较模型组显著降低(P<0.01)。2、血清胰岛素及胰岛素抵抗指数:与空白组比较,模型组血清INS、HOMA-IR水平均显著升高,差异有统计学意义(P<0.01);与模型组相比,电针组血清INS、HOMA-IR水平均明显下降,差异有统计学意义(P<0.01)。3、胰岛形态:与空白组相比,模型组大鼠胰岛面积明显缩小,胰岛外周的外分泌腺泡细胞变大,部分侵入胰岛,胰岛形态不规则,胰岛β细胞核数量明显减少;电针组大鼠胰岛面积相较于模型组有一定改善,胰岛形态稍不规则,胰岛β细胞核数量增多,整体情况优于模型组。4、下丘脑TLR4、NF-κB p65、SOCS3、IRS-1蛋白表达水平:与空白组对比,模型组大鼠下丘脑TLR4、NF-κB p65、SOCS3蛋白表达水平显著增高,下丘脑IRS-1蛋白表达水平显著降低,差异有统计学意义(P<0.01)。与模型组相比,电针组大鼠下丘脑TLR4、NF-κB p65、SOCS3蛋白表达水平显著降低,下丘脑IRS-1蛋白表达水平显著增高,差异有统计学意义(P<0.01)。5、下丘脑PI3K、Akt、Glut4蛋白表达水平:与空白组对比,模型组大鼠下丘脑PI3K、Akt、Glut4蛋白表达水平显著降低,差异有统计学意义(P<0.01)。与模型组相比,电针组大鼠下丘脑PI3K、AKT、GLUT4蛋白表达水平显著增高,差异有统计学意义(P<0.01)。结论1、以Purina#5008饲料喂养ZDF大鼠4周,可诱导ZDF大鼠出现空腹血糖、血清胰岛素水平升高、胰岛素抵抗及胰岛形态受损等2型糖尿病病理表现,造模方法较为便捷且成模率高、模型稳定,是较为理想的2型糖尿病动物模型。2、电针具有调节ZDF大鼠空腹血糖、血清胰岛素水平、胰岛素抵抗指数的作用,可显著改善大鼠胰岛素抵抗状态,对2型糖尿病有较好的调控作用。3、电针在一定程度上可恢复ZDF大鼠胰岛面积,减少胰岛β细胞凋亡,以实现胰岛素正常合成及分泌。4、电针可通过下调下丘脑TLR4/NF-κB/SOCS3通路的激活,进而改善下丘脑胰岛素信号转导通路PI3K/Akt途径,缓解下丘脑胰岛素抵抗,使得胰岛素发挥正常调控作用,从而实现对外周糖代谢及胰岛素抵抗的调节。
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