姜黄素对2型糖尿病大鼠骨骼肌胰岛素抵抗的作用及机制研究

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目的:姜黄素是一种天然多酚类化合物。研究表明,姜黄素能够降低2型糖尿病大鼠的血糖、血脂,增加机体葡萄糖稳态。骨骼肌胰岛素抵抗是2型糖尿病的主要病理特征。目前对于姜黄素是否能够改善骨骼肌胰岛素抵抗还未见报道。本课题以2型糖尿病大鼠和胰岛素抵抗L6骨骼肌细胞为模型,探讨姜黄素对2型糖尿病大鼠骨骼肌胰岛素抵抗的作用及机制。方法:体内实验:100只雄性Wistar大鼠随机分为2组,一组为空白对照组(10只),另一组为2型糖尿病造模组(90只),采用小剂量链脲佐菌素(30mg/kgBW)联合高脂高糖饲料诱导2型糖尿病模型。模型成功后,将符合标准的2型糖尿病大鼠随机分为4组:糖尿病模型组、姜黄素低剂量组(50mg/kg BW)、姜黄素中剂量组(150mg/kg BW)和姜黄素高剂量组(250mg/kg BW)。给予姜黄素干预45天后,检测空腹血糖、血脂、血清胰岛素、游离脂肪酸等指标;采用Western blot方法检测大鼠骨骼肌调节葡萄糖和脂肪酸代谢相关蛋白的表达情况。体外实验:将L6骨骼肌细胞分为对照组、胰岛素抵抗组和姜黄素处理组。对照组为正常细胞;胰岛素抵抗组用0.25mmol/L软脂酸诱导24h建立胰岛素抵抗模型;姜黄素处理组细胞分别用5μmol/L、10μmol/L、20μmol/L和40μmol/L姜黄素与0.25mmol/L软脂酸共同孵育24h。采用3H标记葡萄糖摄取实验检测细胞对葡萄糖的摄取能力;应用GS-MS检测细胞培养液中软脂酸的浓度;采用Western blot方法测定细胞内参与葡萄糖和脂肪酸代谢调节的蛋白的表达变化。结果:体内实验:与糖尿病模型组相比,姜黄素各干预组大鼠空腹血糖、血脂、血清游离脂肪酸水平显著降低,血清胰岛素水平显著升高;姜黄素能够显著促进2型糖尿病大鼠骨骼肌AMP激活的蛋白激酶(AMPK)的磷酸化,增加了细胞膜脂肪酸转位酶FAT/CD36、线粒体肉碱棕榈酰转移酶-(CPT1)和中链酯酰辅酶A脱氢酶(MCAD)的表达,抑制了糖原合成酶(GS)的磷酸化和丙酮酸脱氢酶激酶4(PDK4)的蛋白表达。体外实验:姜黄素在10μmol/L及以上的剂量显著增加了胰岛素抵抗L6骨骼肌细胞对3H标记的葡萄糖的摄取;姜黄素降低了胰岛素抵抗的L6骨骼肌细胞培养液中软脂酸的浓度;姜黄素促进了胰岛素抵抗的L6骨骼肌细胞内LKB1、AMPK和乙酰辅酶A羧化酶(ACC)的磷酸化水平,增加了过氧化物增殖物活化受体α(PPARα)、CPT1、MCAD和细胞膜FAT/CD36和葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)的表达,抑制了GS的磷酸化和PDK4的蛋白表达;AMPK抑制剂——化合物C抑制了姜黄素对胰岛素抵抗L6骨骼肌细胞中AMPK及下游分子的作用;LKB1抑制剂——根赤壳菌素抑制了姜黄素对胰岛素抵抗L6骨骼肌细胞中LKB1及下游分子的作用。结论:姜黄素能够显著降低2型糖尿病大鼠血糖、血脂的水平,增加胰岛素敏感性;姜黄素可以增加2型糖尿病大鼠骨骼肌内葡萄糖的氧化利用和糖原合成;姜黄素增加了2型糖尿病大鼠骨骼肌对脂肪酸的氧化利用,抑制了骨骼肌内脂类的堆积;姜黄素改善骨骼肌胰岛素抵抗可能是通过LKB1-AMPK介导的信号通路实现的。
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