核桃粕提取物对2型糖尿病大鼠的降糖作用及其机制研究

来源 :云南中医药大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:Alkaid
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目的以云南产核桃仁冷榨取油后的核桃粕为原料,采用高脂饮食联合低剂量STZ诱导的2型糖尿病大鼠模型,研究核桃粕提取物预防和治疗2型糖尿病的作用及机制。方法1.核桃粕提取物(WMP)预防2型糖尿病(T2DM)的作用研究:43只雄性SD大鼠随机分为正常组(CD)、造模组(DM)、WMP低剂量预防组(WMP-L),WMP高剂量预防组(WMP-H),CD组饲喂基础饲料,DM组饲喂高脂饲料,WMP-L和WMP-H预防组饲喂高脂饲料的同时每天灌胃WMP(500 mg/kg·d和1000mg/kg·d),CD组和DM组每天灌胃等剂量生理盐水。6周后,CD组腹腔注射柠檬酸缓冲液,其余各组腹腔注射STZ(35mg/kg)造模,一周后DM大鼠空腹血糖≥11.1mmol/L确定为糖尿病模型造模成功。2.WMP对T2DM大鼠的治疗作用:85只雄性SD大鼠,适应性饲养一周后,随机抽取10只为正常对照组(CD),给予普通饲料喂养,其余75只大鼠给予高脂饲料喂养,连续喂养4周后,腹腔注射STZ(35mg/kg)诱导T2DM大鼠模型。将造模成功的T2DM大鼠分为模型组(DM),阳性药组(MET,盐酸二甲双胍150mg/kg/d)、WMP低剂量组(WMP-L,125mg/kg/d)、WMP中剂量组(WMP-M,250mg/kg/d)和WMP高剂量组(WMP-H,500mg/kg/d),连续灌胃给药治疗5周。测定空腹血糖、体重、口服葡萄糖耐量、TG、TC、LDL-C、HDL-C、ALT、AST、MDA、SOD、CAT、GSH、NO、FINS、GSP、IL-6、LPS、TNF-α等指标;HE染色观察肝脏和胰腺组织形态变化;进行大鼠粪便细菌16S rRNA高通量测序,分析WMP对T2DM大鼠肠道菌群的影响;进行肝脏组织转录组测序,分析WMP可能调节的代谢通路和靶点。结果1.WMP预防T2DM的作用研究表明:与正常组相比,造模组大鼠体重逐渐减轻(p<0.01),口服葡萄糖耐量水平受损,AUC水平显著升高(p<0.001);GSP、FBG、FINS、HOMA-IR和QUICK指数显著升高(p<0.001);血清和肝脏TC、TG、LDL-C、ALT、AST、LPS、IL-6、TNF-α水平均显著升高(p<0.01),肝脏HDL-C显著降低(p<0.01);血清MDA(p<0.01)和NO(p<0.001)水平升高、SOD和CAT活力下降(p<0.001);肝细胞严重脂肪变性,体积肿胀;胰岛细胞数量少,体积增大,形态极不规则。与造模组相比,WMP-L和WMP-H预防组显著延缓体重减轻(p<0.05,p<0.01),显著降低AUC水平的升高(p<0.01,p<0.001),显著降低GSP(p<0.01)、FBG(p<0.01)、FINS(p<0.001)、HOMA-IR(p<0.001)和QUICK(p<0.01);显著降低血清和肝脏TC、TG、LDL-C、ALT、AST、MDA、NO、LPS、IL-6、TNF-α水平(p<0.05,p<0.01,p<0.001);升高SOD和CAT活力(p<0.05,p<0.01,p<0.01);减轻大鼠肝脏和胰腺组织病变,增加胰岛细胞数量。与正常组相比,造模组肠道菌群的物种丰度和多样性下降,厚壁菌门增多,拟杆菌门减少,F/B值下降;与造模组相比,WMP组肠道菌群的丰度和物种多样性增加,丁酸产生菌Bacteroidaless247 group,Lachnospiraceae,Ruminococcaceae等的丰度增加。2.WMP对T2DM大鼠的治疗研究结果表明:和模型组相比,WMP治疗5周后,WMP-M和WMP-H大鼠体重(p<0.05,p<0.01)显著增加;饮水量和排泄量均显著减少(p<0.001);WMP高中低剂量组均降低FBG(p<0.01,p<0.001)、AUC(p<0.001)、FINS(p<0.05,p<0.01,p<0.001)、HOMA-IR(p<0.001)、HOMA-β(p<0.001)、GSP(p<0.001),增加ISI(p<0.01,p<0.001),降低血清和肝脏中TC、TG、LDL-C、AST、ALT、MDA、LPS、IL-6、TNF-α水平(p<0.05,p<0.01,p<0.001),升高SOD(p<0.01,p<0.001)和CAT(p<0.05)水平均具有显著统计学意义;WMP高中低剂量组的胰岛细胞数目增加,肝细胞脂肪变性减少,胰腺和肝脏组织病变减轻。WMP治疗后显著改善了T2DM大鼠肠道微生物的多样性,提高了与CD组的OTU组成相似性;升高Prevotellaceae、Lactobacillaceae、Ruminococcaceae、Lactobacillus、Prevotella-9、Romboutsia、unclassified_f__Prevotellaceae的相对丰度,降低了厚壁菌、norank_f__Muribaculaceae、Turicibacter、Anaerovibrio、Fusobacterium、Megamonas、Marvinbryantia的相对丰度。3.大鼠肝脏RNA转录组的研究结果表明:CD组、DM组和WMP组共有表达的基因10600个,WMP组与CD组共有表达的基因115个多于DM组与CD组共有表达的基因88个。采用GO分析发现受到WMP调控而且表达显著变化的基因主要集中在四个过程:cell part,binding,cellular process和metabolic process。通过与KEGG数据库比对分析后发现差异表达基因主要涉及AMPK signaling pathway、PPAR signaling pathway、steroid biosynthesis、terpenoid backbone biosynthesis、cholesterol metabolism、insulin secretion、insulin signaling pathway、alanine,aspartate and glutamate metabolism等。表达显著的关键基因有Gck、RT1-Ba、Fasn、Got1、Myh7b等。结论:WMP可显著预防和治疗T2DM大鼠的糖脂代谢异常,减缓T2DM大鼠体重的减轻,改善胰岛素抵抗,降低血糖、血脂、肝脂、氧化应激水平的异常升高,减轻肝损伤和肝脂肪变性,减轻机体炎症水平,减轻胰腺组织病理改变,改善T2DM大鼠肠道微生物的多样性,抑制有害菌的生长。WMP主要通过调控能量代谢、氨基酸代谢、糖脂代谢和胰岛素分泌等相关通路及其关键基因Gck,RT1-Ba,Fasn,Got1,Myh7b等的表达而对糖脂代谢异常发挥作用。
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