首页 > 论文范文 > 医药卫生论文 > 内科论文 > 肥胖症论文 > 紫草素调节IRS1-PI3K-AKT信号通路高脂饮食诱导肥胖大鼠胰岛素抵抗

紫草素调节IRS1-PI3K-AKT信号通路高脂饮食诱导肥胖大鼠胰岛素抵抗

2025-02-08 103 上传者：管理员

摘要：目的探讨紫草素(SHI)对高脂饮食诱导的肥胖大鼠胰岛素抵抗(IR)的影响及其作用机制。方法采用高脂质饮食喂养法构建肥胖大鼠IR模型，大鼠随机分为正常(CT)组、高脂饮食(HFD)组、SHI[灌胃10 mg/(kg•d)SHI]组、SHI+磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)抑制剂(LY294002)组[灌胃10 mg/(kg•d)SHI+腹腔注射2 mg/kg LY294002]各6只。测量大鼠体质量和体长，计算Lee指数；检测胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)和血清空腹胰岛素；自动生化分析仪测定三酰甘油(TG)、总胆固醇(TC)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C);观察肾周脂肪组织细胞切片及双侧附睾脂肪组织；Western印迹检测附睾脂肪磷酸化(p)-胰岛素受体底物(IRS)1、p-PI3K调节亚基(p-85)、p-蛋白激酶B(AKT)、AKT蛋白表达。结果与CT组比较，HFD组双侧附睾脂肪组织明显增大，Lee指数、HOMA-IR、空腹血清胰岛素水平、TC、TG、LDL-C、肾周脂肪细胞直径水平明显升高，HDL-C及p-IRS1、p-PI3Kp85、p-AKT/AKT蛋白表达明显下降(P<0.05);与HFD组比较，SHI组双侧附睾脂肪组织明显减小，Lee指数、HOMA-IR、空腹血清胰岛素水平、TC、TG、LDL-C、肾周脂肪细胞直径水平明显下降，HDL-C及p-IRS1、p-PI3Kp85、p-AKT/AKT蛋白表达明显上升(P<0.05);相较于SHI组，SHI+LY294002组双侧附睾脂肪组织明显增大，Lee指数、HOMA-IR、空腹血清胰岛素水平、TC、TG、LDL-C、肾周脂肪细胞直径水平明显升高，HDL-C及p-IRS1、p-PI3Kp85、p-AKT/AKT蛋白表达明显下降(P<0.05)。结论 SHI改善高脂饮食诱导的肥胖大鼠IR与其激活IRS1-PI3K-AKT信号通路有关。

关键词：
紫草素
肥胖
胰岛素受体底物1-磷酸肌醇3-激酶-蛋白激酶B信号通路
胰岛素抵抗
高脂饮食
加入收藏

胰岛素抵抗( IＲ)是一种高胰岛素血症，其特征是对胰岛素代谢敏感性降低，葡萄糖利用、摄取率下降，胰岛素分泌过多，有利于稳定血糖〔1〕。IＲ是2型糖尿病( T2DM)发生发展的病理基础〔2〕，肥胖是T2DM发生的重要诱因〔3〕，所以，有针对性地改善肥胖诱导的IＲ对降低T2DM患者发病率至关重要。紫草素( SHI)属于萘醌类化合物，可以降低小鼠血糖，增加胰岛素信号，通过改善脂代谢异常、调节肝脏糖原合成改善小鼠糖尿病〔4，5〕。研究发现，上调胰岛素受体底物( IＲS ) 1-磷脂酰肌醇3-激酶( PI3K) -蛋白激酶B( AKT)信号通路可以降低血糖和IＲ〔6〕。SHI能否通过IＲS1-PI3K-AKT信号抑制IＲ仍未阐明。本文探讨SHI调节IＲS1-PI3K-AKT信号通路对肥胖大鼠IＲ的影响。

1、材料与方法

1. 1动物

雄性SD大鼠，4周龄，北京北方艾特生·694· 中国老年学杂志2025年2月第45卷物，SCXK(京) -2020-0005为其生产许可证号，动物在SPF级动物房饲养，自由饮食、活动，实验方案由医院动物伦理委员会批准。

1. 2试剂、仪器

SHI(纯度≥98%，PS0052-0020)，普思生物科技;高脂饲料(猪油 ∶蛋黄粉 ∶基础饲料 ∶蔗糖= 1∶1∶1. 5∶0. 4)，购自上海达燊实业有限公司;PI3K抑制剂( LY294002)购自美国MCE公司;生理盐水、乙醚、磷酸缓冲盐溶液( PBS)、4%多聚甲醛，购自南京森贝伽生物;放射免疫沉淀(ＲIPA)裂解液、BCA蛋白浓度测定试剂盒、苏木素-伊红( HE)染色试剂盒、电化学发光( ECL)超敏化学发光液、羊抗兔二抗( A0208)，购自碧云天生物公司;聚偏氟乙烯( PVDF)膜，空腹血清胰岛素酶联免疫吸附试验( ELISA)试剂盒，购自美国Thermo公司;一抗pIＲS1 ( ab131487 )、p-PI3Kp85 ( ab191606 )、p-AKT( ab38449)、AKT( ab38449)，购自美国Abcam公司。血糖检测仪，购自上海卓光仪器;切片机，购自德国Leica公司;一次性采血针，购自瑞安市瑞申机械实业公司;离心机、－80℃ 医用冰箱，购自美国Thermo公司;血液自动分析仪，购自山东博科集团;电泳仪、转膜仪，购自美国Bio-Ｒad公司; Tanon1600凝胶成像仪，购自天能集团。

1. 3动物造模及分组

大鼠适应1 w后，随机分为正常( CT)组、高脂饮食( HFD)组、SHI组、SHI +LY294002组各6只。除CT组外所有大鼠建立肥胖模型〔7〕:使用60%的高脂饲料喂养12 w，各组大鼠以正常饲料喂养。建模结束后，SHI组灌胃10 mg /( kg·d) SHI +腹腔注射适量生理盐水〔8〕，SHI+LY294002组每天灌胃10 mg /kg SHI +腹腔注射2 mg /kg LY294002〔9〕，CT组和HFD组每天灌胃及注射适量生理盐水，给药期为12 w。

1. 4 Lee指数检测

给药期结束后，测量各组大鼠体质量和鼻尖至尾尖的长度(体长)，计算Lee指数以评价大鼠肥胖度。Lee指数=〔体质量( g)×103 /体长( cm)〕1/3。

1. 5胰岛素抵抗指数( HOMA-IＲ)和空腹血清胰岛素水平测定

大鼠空腹10 h后，使用乙醚麻醉，行腹主动脉采血，立即使用血糖检测仪检测空腹血糖( FBG)，随后将血样静置30 min，离心获得血清，取出少部分血清，按照说明书操作要求使用ELISA试剂盒检测各组空腹血清胰岛素水平，并评价HOMAIＲ指数。HOMA-IＲ= FBG×空腹血清胰岛素水平/22. 5。剩余血清分装后储存至－80℃冰箱。

1. 6生化测量

取1. 5血清样本，用血液自动分析仪测量三酰甘油( TG)、总胆固醇( TC)、低密度脂蛋白胆固醇( LDL-C)和高密度脂蛋白胆固醇( HDL-C)水平。

1. 7肾周脂肪细胞切片观察

取前述采血完成的大鼠，仰位放置，从下腹部中线开腹，取大鼠肾周脂肪浸泡在4%多聚甲醛中固定12 h，石蜡切片，依据HE试剂盒说明书对脂肪细胞进行染色，用显微镜分析脂肪细胞形态。

1. 8脂肪组织形态观察

取前述采血完成的大鼠，仰位放置，从下腹部中线开腹，取大鼠双侧附睾脂肪，拍照并评价脂肪组织形态。

1. 9 Western印迹检测附睾脂肪组织p-IＲS1、pPI3Kp85、p-AKT /AKT蛋白表达

将1. 7附睾脂肪组织，使用ＲIPA裂解液匀浆，蛋白定量后，通过十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳( SDS-PAGE)分离，然后转至PVDF膜，使用胎牛血清阻断PVDF膜，立即转至p-IＲS1、p-PI3Kp85、p-AKT、AKT抗体中( 1∶1 000)过夜，添加二抗( 1∶500)孵育常温1 h，加入ECL显影，采用Tanon1600分析蛋白水平。

1. 10统计学分析

采用GraphPad Prism8. 0. 2软件进行单因素方差分析、LSD-t检验。

2、结果

2. 1各组Lee指数比较

相较于CT组，HFD组Lee指数明显上升( P＜0. 05) ;相较于HFD组，SHI组Lee指数明显降低( P＜0. 05) ;相较于SHI组，SHI+PI3K Inhibitor-11组Lee指数明显上升( P＜0. 05)。见表1。

2. 2各组空腹胰岛素水平、HOMA-IＲ比较

相较于CT组，HFD组空腹胰岛素水平、HOMA-IＲ明显上升( P＜0. 05) ;相较于HFD组，SHI组空腹胰岛素水平、HOMA-IＲ明显下降( P＜0. 05) ;相较于SHI组，SHI+LY294002组空腹胰岛素水平、HOMA-IＲ明显上升( P＜0. 05)。见表1。

2. 3各组血脂水平比较

相较于CT组，HFD组TC、TG、LDL-C水平明显上升，HDL-C水平明显下降( P＜0. 05) ;相较于HFD组，SHI组HDL-C水平明显上升，TC、TG、LDL-C水平明显下降( P＜0. 05) ;相较于SHI组，SHI + LY294002组HDL-C水平明显降低，TC、TG、LDL-C水平明显升高( P＜0. 05)。见表1。

2. 4各组肾周脂肪细胞比较

相较于CT组，HFD组肾周脂肪细胞直径明显增大( P＜0. 05) ;与HFD组相比，SHI组肾周脂肪细胞直径明显减小( P＜0. 05) ;与SHI组相比，SHI+LY294002组肾周脂肪田道良等紫草素调节IＲS1-PI3K-AKT信号通路对高脂饮食诱导的肥胖大鼠胰岛素抵抗的影响见表1、图1。

表1各组Lee指数、空腹胰岛素水平、HOMA-IＲ、血脂水平及肾周脂肪细胞直径比较

表2同图1各组肾周脂肪细胞( HE染色，×100)2. 5双侧附睾脂肪组织形态比较与CT组相比，HFD组双侧附睾脂肪组织明显增大; SHI组双侧附睾脂肪组织较HFD组减小;与SHI组相比，SHI +LY294002组双侧附睾脂肪组织增大。见图2。

图2各组双侧附睾脂肪组织

2. 6各组附睾脂肪组织p-IＲS1、p-PI3Kp85、pAKT /AKT蛋白表达比较

与CT组相比，HFD组附睾脂肪组织p-IＲS1、p-PI3Kp85、p-AKT /AKT蛋白表达明显下降( P＜0. 05) ;相较于HFD组，SHI组pIＲS1、p-PI3Kp85、p-AKT /AKT蛋白表达明显上升( P＜0. 05) ;相较于SHI组，SHI + LY294002组pIＲS1、p-PI3Kp85、p-AKT /AKT蛋白表达明显降低( P＜0. 05)。见表2、图3。

表2各组附睾脂肪组织p-IＲS1、p-PI3Kp85、p-AKT/AKT蛋白表达比较

图3各组附睾脂肪组织蛋白表达

3、讨论

一般情况下肥胖患者易发生IＲ，血糖升高，长此以往造成糖代谢失调演变为T2DM〔3〕，故及时并有效地调整肥胖患者IＲ非常关键。SHI是一种多靶点活性物，与黄嘌呤氧化物酶、胰脂肪酶、α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶都有结合位点，使酶构象改变，可能为肥胖症、T2DM、高尿酸血症等慢病防治提供实验依据〔10〕。通过评估SHI对糖尿病db /db小鼠葡萄糖耐受，证实SHI可以降低血浆葡萄糖水平，表明其具有治疗T2DM的潜力〔11〕。借助计算机模拟技术模拟SHI的药代动力学和毒性分析，也证实其对酶系统具有竞争性抑制作用，可用于生产防治类药物，包括用作抗糖尿病药物〔12〕。因此，探究SHI对IＲ的治疗效果和干预机制意义重大。本研究结果提示，肥胖大鼠IＲ模型成功构建;说明SHI可以改善高脂饮食诱导的肥胖大鼠IＲ。TC是合成胆汁酸、肾上腺皮质激素、维生素D及性激素等物质的关键原料; TG是脂肪酸的储存库，可提供生命活动所需热量。T2DM常伴随TC和TG增加，脂质代谢下降〔13〕。TC在血液中以脂蛋白形式存在，超重和肥胖的人容易引起LDL-C偏高，低水平的HDL-C也是代谢功能下降的一个重要特征〔14〕。降低TC、TG和LDL-C水平，提高HDL-C水平，可以显著改善糖尿病肾病患者糖脂代谢，延缓疾病进展〔15〕。本研究结果提示，SHI能够改善IＲ诱导的脂质代谢功能。葡萄糖代谢对于维持生命活动至关重要〔16〕。存在于肌肉、肝脏、脂肪中的胰岛素与胰岛素受体结合并使胰岛素受体磷酸化，接着直接与PI3K调节亚基p-85相互作用促使PI3K激活并磷酸化，pPI3K生成第二信使PIP3并与AKT PH域作用使AKT构象改变暴露磷酸化位点。通过激活PI3KAKT信号通路可以调控葡萄糖和脂质代谢〔17〕。另外，胰岛素与胰岛素受体结合过程也会激活IＲS1磷酸化进程，促进葡萄糖摄取，改善IＲ〔18〕。

本研究结果说明，其激活了IＲS1-PI3K-AKT信号通路，SHI对IＲ大鼠的治疗作用可能与IＲS1-PI3K-AKT信号激活有关。将LY294002与SHI联合使用处理IＲ大鼠发现完全沉默SHI的治疗作用，且对IＲS1-PI3KAKT信号没有激活作用，更加证实了SHI改善肥胖大鼠IＲ与靶向抑制IＲS1-PI3K-AKT信号通路的激活有关。综上，SHI改善高脂饮食诱导的肥胖大鼠IＲ作用与其激活IＲS1-PI3K-AKT信号通路有关。IＲ涉及多分子参与过程，本研究仅检测IＲS1-PI3K-AKT通路相关蛋白，SHI的具体作用机制仍需更深入的研究。

参考文献:

3王晨璐,许晨颖,王潇乐,等.肥胖诱导胰岛素抵抗与胰岛素信号通路受损的研究进展〔J〕.药物生物技术,2022; 29( 6) : 606-12.

4黄尹琦,朱邦豪.乙酰紫草素对糖尿病小鼠肝脏糖代谢的调控作用〔J〕.热带医学杂志,2022; 22( 7) : 893-9,888,914.

7史文娟,王雪娇,雷占东,等. AT1aR敲除改善高脂饮食诱导的大鼠胰岛素抵抗〔J〕.中国药理学通报,2022; 38( 8) : 1190-5.

10缪静宜.紫草素与四种慢性代谢病相关酶的相互作用机理研究〔D〕.沈阳:辽宁大学,2022.

基金资助:2020年度河南省医学科技攻关计划(LHGJ20200914);

文章来源:田道良,孙高洁,管文娟.紫草素调节IRS1-PI3K-AKT信号通路对高脂饮食诱导的肥胖大鼠胰岛素抵抗的影响[J].中国老年学杂志,2025,45(03):694-698.