灵芝多糖对HepG2细胞胰岛素抵抗的改善作用及其机制研究

来源 :湖南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wcf333
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Ⅱ型糖尿病已成为全球范围内严重威胁人类健康的主要疾病之一,其主要病因之一是胰岛素抵抗。因此,改善胰岛素抵抗是延缓与治疗Ⅱ型糖尿病的关键。灵芝(Ganoderma lucidum),在我国已有2000多年的食用历史,2019年被国家卫健委纳入药食两用的试点工作当中。近年来,越来越多的研究表明,灵芝具有降低血糖、提高胰岛素敏感性、调节糖脂代谢紊乱等作用。灵芝水煮是灵芝药用与食用的主要方式,灵芝多糖是重要组成成分。多糖的生物活性与其分子量大小密切相关。本试验探讨不同分子量的灵芝多糖对胰岛素抵抗状态下Hep G2细胞存活率、糖代谢以及胰岛素信号传导的影响,旨在揭示灵芝多糖改善胰岛素抵抗的最佳分子大小及其作用机制,为灵芝药品和保健品的研究及开发利用提供参考。结果如下:1.通过水提醇沉法获得灵芝粗多糖c GLPs,其得率为2.38%;再通过Sevage脱蛋白、DE-52纤维素柱纯化获得纯化后灵芝多糖GLPs,得率为0.312%,蛋白质脱除率为80.51±6.33%;纯化后的灵芝多糖含量较粗多糖中的含量大幅提高,从含量43.12±1.62%提高至75.09±2.32%;再通过超滤装置分级得到不同分子量的灵芝多糖组分(GLPa≤30kd,30kd≤GLPb≤100kd,100kd≤GLPc≤300kd,GLPd≥300kd),超滤分级后的GLPa、GLPb、GLPc和GLPd组分多糖含量(91.97±0.93%、86.02±3.94%、82.10±3.00%和80.84±2.85%)均大于纯化所得灵芝多糖GLPs(75.09±2.32%),其中GLPa组分多糖含量高达91.97±0.93%。2.采用不同浓度的胰岛素和地塞米松联合诱导(10-1+1μM、10-1+5μM、10-1+10μM、10-2+1μM、10-2+5μM、10-2+10μM、10-3+1μM、10-3+5μM、10-3+10μM)构建Hep G2细胞胰岛素抵抗模型(IR-Hep G2)。胰岛素+地塞米松浓度为10-3+10μM时,Hep G2细胞的葡萄糖消耗量最少(0.29±0.29m M),IR-Hep G2模型正常培养24h、48h,降糖率随时间的延长有所下降,分别为68.28%和63.02%,依然存在胰岛素抵抗;表明10-3+10μM浓度的胰岛素+地塞米松联合诱导的Hep G2细胞胰岛素抵抗模型在48小时内稳定。3.采用不同浓度的GLPs和不同分子量的灵芝多糖组分干预IR-Hep G2细胞24h,检测其细胞存活率及葡萄糖消耗量。100,300,500,1000μg/ml的GLPs对Hep G2细胞存活率均无影响,表明灵芝多糖对细胞无毒害作用;5、50、500μg/ml的低、中、高浓度GLPs干预IR-Hep G2,葡萄糖消耗明显增加,其中中剂量的GLPs干预,葡萄糖消耗量(8.70±0.38m M)明显高于IR模型组(7.15±0.41m M)。以不同组分的灵芝多糖(c GLPs、GLPs和GLPa,GLPb,GLPc,GLPd)干预IR-Hep G2,葡萄糖消耗量和细胞内糖原含量均明显升高,其中GLPa组的葡萄糖消耗量增加最显著(9.17±0.24m M),细胞内糖原含量也显著升高(12.14±0.47μg/mg prot)。表明50μg/ml GLPa多糖组分在胰岛素抵抗状态下促进了Hep G2细胞对葡萄糖的摄取利用,进而改善了胞内糖原的合成情况,促进了糖原合成,糖代谢和胰岛素抵抗改善效果显著。4.利用western blot法,以GAPDH为内参蛋白,检测胰岛素信号传导相关蛋白PI3K,p-PI3K(Tyr458),Akt,p-Akt(Ser473)、调控糖原合成的GSK3β,p-GSK3β(Ser389),葡萄糖转运蛋白GLUT2以及调控糖异生途径的关键酶PEPCK蛋白表达水平。模型组p-PI3K(Tyr458)、p-Akt(Ser473)、p-GSK3β(Ser389)、GLUT2蛋白表达相比正常组显著降低,PEPCK蛋白表达相比正常组显著增加;与模型组比较,给药试验组除PEPCK蛋白表达降低外,其余蛋白表达均明显增加,且存在显著性差异。本试验结果表明,50μg/ml的灵芝多糖GLPa组分具有明显的胰岛素抵抗改善作用,其作用机制是通过调控IR-PI3K-Akt胰岛素传导信号通路中的p-PI3K(Tyr458)、p-Akt(Ser473)、p-GSK3β(Ser389)、PEPCK及GLUT2等蛋白的表达,促进细胞的糖摄取能力,增加糖原合成以及抑制糖异生途径来改善Hep G2细胞的胰岛素抵抗,为胰岛素增敏剂的研究以及灵芝多糖功能食品提供研究价值。
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