津力达对高脂饮食诱导胰岛素抵抗大鼠骨骼肌脂质沉积的影响及其机制

来源 :河北医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:l309553042
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胰岛素抵抗(Insulin Resistance,IR)指外周组织及其靶器官对胰岛素的敏感性及反应性降低。2型糖尿病的重要特征是IR。骨骼肌组织是机体脂肪酸利用的主要场所,并且消耗全身约70%的葡萄糖,其能量代谢在整个机体的能量代谢中发挥重要作用。骨骼肌对于胰岛素敏感性的改变很大程度上影响全身的葡萄糖稳态,骨骼肌IR的发生在整个机体IR中占有重要地位。骨骼肌组织发生脂质沉积如长链脂酰辅酶A、游离脂肪酸、甘油三酯的沉积是诱导骨骼肌IR发生的重要原因。  线粒体功能的损害被认为是IR及脂质沉积发病机理的关键因子。当机体出现代谢异常尤其是发生2型糖尿病时,线粒体功能往往已经受损,出现线粒体脂肪酸氧化的减少,最终发生骨骼肌脂质沉积以及IR的发生。  降糖中成药津力达能够降低患者血糖、胆固醇、甘油三酯水平,改善IR,但其具体机制尚不明确。本研究从骨骼肌脂质沉积及线粒体功能的改变角度探讨津力达改善IR的作用机制。  目的:观察中成药津力达对高脂饮食大鼠胰岛素抵抗的改善作用,并探讨津力达对一磷酸腺苷活化的蛋白激酶(5-AMP activated protein kinase,AMPK)通路及线粒体功能的影响。  方法:48只雄性健康125-145g Sprague Dawley(SD)大鼠(由中国食品药品检定研究院实验动物资源研究所提供)适应性喂养一周后随机分为两组:12只大鼠给予基础饲料喂养,36只给予高脂饲料喂养。基础饲料热量组成:碳水化合物65.5%,蛋白24.2%,脂肪10.3%;高脂饮食热量组成:碳水化合物20.1%,蛋白20.1%,脂肪59.8%。6周后行清醒状态下高胰岛素-正葡萄糖钳夹试验判断高脂饮食诱导胰岛素抵抗模型成功后,各组随机选取6只大鼠,腹主动脉取血处死大鼠,血糖(fasting bloodglucose,FBG)使用快速血糖仪测定;血清胰岛素(insulin,INS)应用ELISA试剂盒检测。给予基础饲料喂养的剩余6只大鼠继续给与基础饲料喂养作为正常对照组(ND);给予高脂饲料喂养的胰岛素抵抗造模成功的30只大鼠进一步分为5组:高脂组(HFD),吡格列酮干预组(Pioglitazone),津力达低(JLD0.75g/Kg)、中(JLD1.5g/Kg)、高(JLD3g/Kg)剂量干预组,每组6只大鼠。每周统计大鼠体重。实验14周行腹腔注射葡萄糖耐量试验(IPGTT)以及清醒状态下高胰岛素-正葡萄糖钳夹试验,分别计算葡萄糖曲线下面积(AUCglu)、葡萄糖输注率(GIR);实验第14周腹主动脉放血处死大鼠收集血清测定血清FBG、空腹胰岛素(FINS)、脂联素(adiponectin,APN)、TG、TC、游离脂肪酸(FFA);试剂盒检测骨骼肌组织TG、FFA、长链脂酰辅酶A(LACOA)含量;油红O染色观察骨骼肌脂质沉积程度;透射电镜观察大鼠骨骼肌线粒体形态变化;RT-PCR和Western-blotting检测骨骼肌组织AMPK通路蛋白表达,RT-PCR检测骨骼肌线粒体基因的表达。  结果:  1.高脂饮食喂养6周:高脂组大鼠体重较正常对照组[(488±7.8vs421±8.7)g]明显升高,差异有统计学意义(P<0.05);FBG[(6.38±0.23vs4.05±0.14)mmol/L]及FINS[(19.64±1.50vs11.70±0.86)mU/L]明显高于正常对照组,差异有统计学意义(P<0.05),葡萄糖输注率(GIR)明显低于正常对照组[(14.74±0.42 vs27.61±0.56)mg/kg/min],差异有统计学意义(P<0.05)。  2.津力达低中高剂量及吡格列酮干预8周后指标变化:(1)大鼠体重、血脂、APN:14周HFD组大鼠体重较ND组[(644.83±15.77 vs471.50±4.53)g]升高,津力达(0.75g/Kg,1.5g/Kg,3g/Kg)及吡格列酮组体重较HFD组明显降低[(583.5±17.41,540.67±17.43,526.50±18.08,539.00±10.55)g],有统计学差异(P<0.05);14周HFD组大鼠血清甘油三酯(TG)水平(0.52±0.03 mmol/L)较ND组(0.37±0.03mmol/L)升高(P<0.05),游离脂肪酸(FFA)HFD组大鼠(1.40±0.08mmol/L)较ND组(0.64±0.05mmol/L)升高(P<0.05),胆固醇(TC)HFD组大鼠(1.15±0.05mmol/L)较ND组(1.04±0.07 mmol/L)升高,但无统计学差异(P>0.05);津力达(0.75g/Kg,1.5g/Kg,3g/Kg)血清TG水平(0.26±0.02mmol/L,0.15±0.01 mmol/L,0.16±0.01 mmol/L)及吡格列酮组(0.23±0.03mmol/L)较HFD组明显降低(P<0.05);津力达(0.75g/Kg,1.5g/Kg,3g/Kg)血清FFA水平(0.88±0.06mmol/L,0.76±0.06mmol/L,0.77±0.08mmol/L)及吡格列酮组(0.76±0.05mmol/L)较HFD组明显降低(P<0.05);津力达(0.75g/Kg,1.5g/Kg,3g/Kg)能够明显降低血清TC水平(0.76±0.08mmol/L,0.75±0.05mmol/L,0.84±0.07mmol/L)(P<0.05);14周HFD组大鼠血清脂联素(APN)(12.68±0.93ng/mL)较ND组大鼠(17.43±0.93ng/mL)降低(P<0.05);津力达(0.75g/Kg,1.5g/Kg,3g/Kg)能够增加APN水平(18.28±1.01ng/mL,20.31±1.14ng/mL,17.14±0.82ng/mL)(P<0.05),吡格列酮组APN水平为22.17±1.25ng/mL,与HFD组大鼠相比升高,具有统计学意义(P<0.05)。(2)大鼠空腹血糖(FBG)、空腹血清胰岛素(FINS)及葡萄糖输注率(GIR):14周HFD组FBG(7.23±0.25 mmol/L)较ND组(4.42±0.16 mmol/L)升高(P<0.05), HFD组FINS(27.22±1.55 mU/L)较ND组(11.60±1.17 mU/L)明显升高(P<0.05),HFD组GIR(14.58±0.44mg·kg-1·min-1)较ND组(27.83±1.15 mg·kg-1·min-1)明显降低(P<0.05);津力达(0.75g/Kg,1.5g/Kg,3g/Kg)剂量组FBG(6.19±0.15 mmol/L,5.79±0.24 mmol/L,5.49±0.26 mmol/L)及吡格列酮组(4.85±0.20 mmol/L)较HFD组明显降低,津力达(0.75g/Kg,1.5g/Kg,3g/Kg)组FINS(17.10±1.79 mU/L,15.38±1.56 mU/L,15.95±1.26 mU/L)及吡格列酮组(16.39±1.55 mU/L)较HFD组明显降低津力达(0.75g/Kg,1.5g/Kg,3g/Kg)组GIR(24.94±0.93 mg·kg-1·min-1,26.84±1.14 mg·kg-1·min-1,26.60±0.69mg·kg-1·min-1)及吡格列酮组(27.08±0.74 mg·kg-1·min-1)较HFD组明显升高(P<0.05)。(3)腹腔注射葡萄糖耐量试验(IPGTT):14周HFD组大鼠葡萄糖曲线下面积(AUCglu)(26.84±0.63)较ND组(15.72±0.50)增加(P<0.05);津力达(0.75g/Kg,1.5g/Kg,3g/Kg) AUCglu(19.28±0.65,20.58±0.91,20.69±0.51)及吡格列酮组 AUCglu(20.78±0.55)较HFD组降低(P<0.05)。(4)14周HFD组大鼠骨骼肌TG[(0.26±0.01 vs0.07±0.01)mmol/g]、 FFA[(150.06±6.36 vs77.20±6.41) mmol/g]及LACOA[(7.23±0.34 vs3.82±0.26) nmol/g]较ND组显著增加,津力达(0.75g/Kg,1.5g/Kg,3g/Kg)及吡格列酮组TG[(0.19±0.02,0.07±0.01,0.11±0.01,0.07±0.01)mmol/g]、 FFA[(110.00±6.20,79.59±6.62,92.30±6.22,64.80±6.16)mmol/g]及LACOA[(5.48±0.22,5.00±0.13,6.21±0.37,4.68±0.21)nmol/g]含量较HFD组明显降低(P<0.05)。(5)骨骼肌组织油红O染色:14周HFD组大鼠骨骼肌组织红色脂滴较ND组明显增多,津力达及吡格列酮干预后脂滴数量明显减少。(6)骨骼肌组织AMPK通路蛋白及基因的表达:14周HFD组大鼠骨骼肌组织ADIPOR1、ADIPOR2基因表达及P-AMPK、P-ACC、CPT1和GLUT4的蛋白表达均明显下调(P<0.05);津力达(0.75g/Kg,1.5g/Kg,3g/Kg)及吡格列酮组明显上调了ADIPOR1、ADIPOR2基因及GLUT4蛋白表达,津力达(0.75g/Kg,1.5g/Kg)及吡格列酮组上调了P-AMPK、P-ACC及CPT1的蛋白表达(P<0.05);AMPK及ACC蛋白的表达在各组间均无差异(P>0.05)。AMPK、ACC、GLUT4及CPT1 mRNA的表达同蛋白表达一致。(7)骨骼肌组织介导线粒体功能和脂肪酸氧化的线粒体基因及蛋白表达:14周HFD组大鼠NRF1、COXⅣ、ACADM、PPARα、PPARγ、PGC-1αmRNA的表达明显下调,津力达(0.75g/Kg,1.5g/Kg,3g/Kg)上调了ACADM、PPARα、PPARγ的表达,津力达(1.5g/Kg)干预后上调了PGC-1α及COXⅣmRNA的表达(P<0.05),而吡格列酮未能上调COXⅣ和NRF1的表达,津力达3个剂量组也未上调NRF1的表达。PGC-1α蛋白表达同基因表达一致。(8)透射电镜观察大鼠骨骼肌线粒体形态变化:14周HFD组大鼠线粒体的内外膜部分发生融合,线粒体嵴减少变短,甚至部分或全部消失,可看到线粒体肿胀;津力达(0.75g/Kg,1.5g/Kg)及吡格列酮干预后线粒体超微结构损伤减轻。  结论:  1.高脂饮食可诱导大鼠胰岛素抵抗的发生,表现为大鼠空腹血糖、胰岛素水平的升高及葡萄糖输注率下降。津力达干预后可改善高脂饮食诱导的大鼠胰岛素抵抗,其作用与吡格列酮相当。  2.高脂饮食使大鼠血脂升高,伴随骨骼肌脂质沉积,津力达干预下调了大鼠血脂,改善了骨骼肌脂质沉积,津力达降血脂的作用略优于吡格列酮。  3.高脂饮食下调了血浆脂联素水平及骨骼肌组织ADIPOR1、ADIPOR2 mRNA的表达,同时下调了AMPK通路蛋白的表达,而津力达干预可改善这一状况,其作用与吡格列酮相当。  4.高脂饮食引起线粒体肿胀,线粒体嵴变少变短甚至部分或全部消失,介导线粒体功能和脂肪酸氧化的线粒体基因表达下调,津力达及吡格列酮的干预均可改善这一状况。
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