蜜橘黄素调节线粒体自噬及肠道菌群预防高糖模型小鼠胰岛β细胞损伤研究

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[背景]:糖尿病的发病不断增加,给国民健康带来严重的威胁,而且导致国家在卫生方面的经济负担不断增加,寻找更新更有效的预防糖尿病方法显得十分重要。蜜橘黄素为一种提取自柑橘科植物表皮的天然营养素,拥有抗炎,降血脂,维持内分泌代谢平衡,降血压等优良作用,在开发成为预防糖尿病的营养素方面拥有很高的潜在价值。[方法]:本实验利用低浓度(10 μM)和高浓度(12 μM)蜜橘黄素预防性干预LPS刺激和高糖刺激下的Raw 264.7细胞,并且通过验证Pink-1/Parkin/LC3信号转导通路、配合炎症Tlr-4/P-P65和NLRP3/Caspase-1通路侧面验证蜜橘黄素的抗炎机制,以及验证细胞内自噬小体,溶酶体,线粒体膜电位以及活性氧等情况,并且检验了炎症因子IL-1β以及TNF-α的分泌情况,明确蜜橘黄素在100 ng/mL LPS和33 mM高糖促炎情况下的抗炎效果。另外,本实验还通过验证Pink-1/Parkin/LC3信号转导通路,细胞线粒体膜电位以及细胞凋亡情况,揭示蜜橘黄素预防高糖毒性引起胰岛NIT-1细胞凋亡的效果。在细胞实验完备后,本实验在高糖动物模型中验证蜜橘黄素保护胰岛β细胞并且控制血糖的作用。C57/BL6实验鼠在链脲佐菌素(STZ)注射制作高糖模型之前先以100 mg/kg和150 mg/kg的剂量的蜜橘黄素灌胃一周,然后进行60 mg/kg STZ腹腔注射4天造模,造模期间以及造模后11天继续灌胃,并且与空白组,STZ造模组,成模后100mg/kg和150mg/kg剂量治疗组进行对比。造模后11天通过尾静脉采血检测血糖,实验周期完结后检验小鼠血清胰岛素、LPS、短链脂肪酸、IL-1β和TNF-α水平,结肠肠道菌群结构,结肠和胰腺组织的Tlr-4/P-P65/IL-1β(和TNF-α)、NLRP3/Caspase-1/IL-1β以及Pink-1/Parkin/LC3信号通路。另外,还通过病理切片和免疫组化观察结肠组织以及胰腺胰岛组织的情况。[结果]:蜜橘黄素能通过调节 Pink-1/Parkin/LC3,Tlr-4/P-P65/IL-1β(和 TNF-α)、NLRP3/Caspase-1/IL-1β 信号通路,分别在 100 ng/mL LPS 和 33 mM 高糖刺激Raw 264.7细胞炎症模型中起到抗炎作用,并且增强Pink-1/Parkin/LC3通路和抑制NLRP3/Caspase-1/IL-1β信号通路减少在高糖毒素环境下的胰岛NIT-1细胞的凋亡,以及维持其胰岛素正常分泌功能。在动物模型方面,预防性使用蜜橘黄素灌胃能改善STZ引起的高糖模型鼠的肠道菌群结构,调节结肠和胰腺Pink-1/Parkin/LC3 信号通路以及压制 Tlr-4/P-P65/IL-1β(和 TNF-α)、NLRP3/Caspase-1/IL-1β信号通路的表达,降低动物血清的LPS,最终降低血糖,保护胰岛β细胞。[结论]:蜜橘黄素能通过调节Pink-1/Parkin/LC3以及抑制Tlr-4/P-P65/IL-1 β(和TNF-α)、NLRP3/Caspase-1/IL-1β信号通路在LPS或高糖刺激下起到抗炎作用,而且能增强Pink-1/Parkin/LC3通路以及抑制NLRP3/Caspase-1/IL-1β信号通路保护高糖环境下的胰岛NIT-1细胞减轻凋亡。在动物实验方面,蜜橘黄素可预防肠道菌群紊乱,激活胰腺Pink-1/Parkin/LC3线粒体自噬通路,抑制胰腺Tlr-4/P-P65/炎症因子通路、炎症小体通路,抑制胰岛β细胞的凋亡,延缓STZ诱导高血糖小鼠的血糖升高时间,有一定的预防糖尿病的潜在能力
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