目的研究微量元素锌对胰岛素抵抗状态下肝细胞糖代谢的影响以及机制,为锌调节葡萄糖代谢的机制提供实验依据。方法用不同浓度(10-7、5×10-7、10-6、5×10-6、10-5、5×10-5mol/L)的胰岛素培养人肝癌细胞株HepG2细胞24h,建立胰岛素抵抗模型并对模型进行鉴定。采用葡萄糖氧化酶法检测胰岛素和锌对HepG2细胞葡萄糖消耗量,肝糖试剂盒检测胰岛素和锌处理的肝细胞内糖原含量,研究锌对正常细胞和胰岛素抵抗细胞糖代谢的影响。选择适宜的胰岛素浓度建立抵抗模型后,将细胞分为(1)正常对照组、(2)正常对照+胰岛素组(0.1μmol/L)(3)胰岛素抵抗模型组、(4)胰岛素抵抗模型+胰岛素组、(5)胰岛素抵抗模型+锌组(100μmol/L、200μmol/L)、(6)胰岛素抵抗模型+胰岛素+锌组(100μmol/L、200μmol/L)。采用实时荧光定量PCR技术检测肝脏糖代谢关键酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(Phosphoenolpyruvate carboxykinase,PEPCK)、葡萄糖-6-磷酸酶(Glucose 6-phosphatase,G-6-Pase)、葡萄糖激酶(Glucokinase,GCK)的 mRNA 表达,蛋白印记法(western-blot)检测胰岛素通路中关键位点蛋白激酶B(Protein kinase B,Akt/PKB)、糖原合成酶激酶(Glycogen synthase kinase,GSK)、叉头蛋白(Forkhead box protein O1,FoxO 1)的蛋白表达情况。结果胰岛素抵抗模型的建立:不同浓度胰岛素(10-7、5×107、10-6、5×10-6、10-5、5×10-5mol/L)作用于细胞24h后,细胞对葡萄糖的消耗量出现不同程度的减少,结果具有统计学意义(P<0.05),其中10-6mol/L组细胞对葡萄糖的消耗量最少,以该浓度作为建立抵抗模型的浓度。10-7胰岛素刺激细胞3h可以明显增加细胞对葡萄糖的消耗量,但是模型细胞的增加量较正常细胞幅度较小,说明抵抗模型细胞对胰岛素的刺激敏感性下降;低浓度的锌(20、50μmol/L)使细胞的葡萄糖消耗略为上升但是差别没有统计学意义(P>0.05)。锌浓度为20μmol/L组不能增加胰岛素组葡萄糖的消耗,对胰岛素的作用无影响,浓度为50、100、200μmol/L三组能够增强胰岛素的作用。胰岛素刺激各组比非胰岛刺激组的细胞内糖原含量增加,各组差别均有统计学意义(P<0.05)。没有胰岛素刺激时,与正常细胞相比,抵抗模型和Zn50μmol/L两组内糖原含量没有明显变化(P>0.05),Zn100μmol/L和Zn200μmol/L锌处理组细胞内糖原增加,差别有统计学意义(P<0.05)。胰岛素刺激时,模型细胞的糖原含量与正常组相比明显下降,锌处理组中,50μmol/L和100μmol/L组均没有使糖原含量出现较明显变化,200μmol/L组使糖原含量上升,差别有统计学意义(P<0.05)。胰岛素刺激使GCK的mRNA表达上升(P<0.05),但是加锌组与模型组之间差别无统计学意义(P>0.05)。胰岛素抵抗细胞的PEPCK和G-6-Pase的mRNA表达均有升高,锌使PEPCK和G-6-Pase的mRNA表达降低,差别具有统计学意义(P<0.05),但两个剂量之间无差异(P>0.05)。锌不影响Akt、GSK、FoxO1的总蛋白表达(P>0.05)。与正常对照相比,抵抗模型Akt磷酸化水平均有明显下降,差别具有统计学意义(P<0.05)。100μmol/L、2000μmol/L两个剂量组pAkt蛋白表达量均上升,锌处理组pAtk/Atk的比值上升(P<0.05)。与非胰岛素刺激组相比,胰岛素刺激各组pGSK表达增多,差别具有统计学意义(P<0.05)。100μmol/L、20μmol/L两个锌剂量组pGSK表达较模型组均有上升,pGSK/GSK的比值升高,(P<0.05)。与正常细胞相比,抵抗模型细胞pFoxO1表达减少,100μmol/L、200μmol/L两个加锌剂量组pFoxO1表达增加,锌2000μmol/L组的pFoxO1/FoxO1比值升高(P<0.05)。结论本研究使用高浓度胰岛素(10-6mol/L)HepG2细胞24h,建立了胰岛素抵抗模型。锌单独作用能够促进细胞内糖原合成,锌与胰岛素共同作用时,效果优于胰岛素单独作用,可以增强胰岛素的作用,改善胰岛素抵抗细胞的糖代谢功能。锌影响糖代谢可能的机制:锌单独作用可以降低糖异生关键酶PEPCK和G-6-Pase的mRNA表达,抑制糖异生进程,与胰岛素共同作用时,可以增强胰岛素抑制肝细胞的糖异生作用;锌使Akt磷酸化水平升高,同时引起FoxO1和GSK磷酸化水平的上升,促进糖原的的合成;锌与胰岛素共同作用时,增强胰岛素对其传导通路下游信号分子的调节作用。