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目的: 阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(Obstructive Sleep Apnea Syndrome,OSAS)是目前非常常见的一种睡眠呼吸紊乱性疾病,在人群中的发病率高达2~4%,老年人患病率更高,最近的研究表明OSA(Obstructive Sleep Apnea)是胰岛素抵抗的独立危险因素,在此基础上寻找相应的治疗方法,是目前的热点之一。OSAS患者睡眠失调可以通过多种病理途径导致能量代谢的紊乱,对糖代谢产生不良影响。流行病学研究表明,胰岛素抵抗的严重度和OSA的严重度相关,且与肥胖无关。迄今为止,在OSA与胰岛素抵抗关系研究中,只有3个随机对照试验发表。在其中2个试验中,CPAP对胰岛素抵抗无改善,另一个持相反观点。所以,需要更多的试验来判断OSA是不是DM的危险因素和它对糖代谢的影响。愈来愈多的证据显示OSA与糖代谢异常相关,但其机制仍然不清楚,但鼠类模型提示间歇性低氧(Intermittent Hypoxia,IH)是一个重要因素,IH可以导致胰岛素敏感性下降,葡萄糖利用效率下降,导致健康瘦鼠急性胰岛素抵抗。研究表明间歇性低氧可以通过交感兴奋、系统性炎症反应、胰腺损害、调节相关激素和脂肪酸分泌来影响糖代谢,导致糖代谢紊乱。而慢性间歇性低氧(Chronic Intermittent Hypoxia,CIH)可以加剧肥胖的瘦素缺陷鼠的胰岛素抵抗和糖耐量异常。 沉默信息调节因子1(silent information regulator1,SIRT1)是一种依赖于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD)的组蛋白去乙酰化酶,可使多种蛋白质的赖氨酸残基发生去乙酰化,SIRT1也参与调节葡萄糖内环境稳定和胰岛素分泌,在调节哺乳动物血糖平衡时,当血糖浓度升高时通过胰岛β细胞分泌胰岛素来维持血糖的稳定。SIRT1参与了葡萄糖代谢和胰岛素分泌过程。实验显示在胰岛素抵抗细胞和组织中SIRT1的表达是下调的,下调或者抑制SIRT1可以导致胰岛素抵抗。SIRT1与胰岛素敏感性有关,它通过抑制炎症和直接、非直接的胰岛素信号系统增加了胰岛素的敏感性,减轻了胰岛素抵抗,尤其在胰岛素抵抗的情况下更明显。在肝脏,SIRT1去乙酰化PGC1-α,导致糖异生基因表达增加,同时抑制了糖酵解基因的表达,因此诱导了肝糖的输出。肝脏特异性的敲除SIRT1,不仅血糖浓度升高,胰岛素敏感性下降,而且肝脏游离脂肪酸和胆固醇增高。SIRT1可根据应激情况以不同的方式调控叉头转录因子活性信号,增强细胞抵抗应激的能力,减少细胞凋亡,延缓衰老的进程。增强肝脏叉头转录因子的活性,使血糖代谢朝糖异生的方向发展。抑制胰腺线粒体脱偶联蛋白-2的转录,使胰腺对葡萄糖的敏感性增加。 SIRT1能下调NF-KB活动,从而阻止脂肪肝的形成,提高胰岛素的敏感性。增加SIRT1的表达可以改善胰岛素抵抗,白藜芦醇(resveratrol,RSV)是一种多酚类化合物,可以调节糖代谢、减轻胰岛素抵抗,是目前发现的较强的SIRT1激动剂。 胰岛素抵抗(1R)是机体对胰岛素的反应减退,是指正常剂量的胰岛素产生低于正常生物学效应的一种状态,即胰岛素敏感细胞(主要为肝细胞、肌细胞、脂肪细胞)对胰岛素介导的葡萄糖摄取及代谢的抵抗。目前的研究表明,受体后缺陷—胰岛素与受体结合后信号传导过程障碍,是绝大多数胰岛素抵抗的发生机制。肝脏在维持空腹状态下内源性葡萄糖的产生和输出及进食后葡萄糖的吸收、利用和存储中发挥重要作用,肝脏胰岛素抵抗主要表现为胰岛素抑制肝脏葡萄糖输出能力下降,空腹状态下肝脏产生葡萄糖增多。所以研究间歇低氧下肝脏的胰岛素抵抗显得尤为重要。稳态模型评估一胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)用该公式分析糖尿病发展中肝脏胰岛素抵抗的作用,且它具有操作简单、省时、省力的优点,可以应用于临床实践和大型流行病学研究中。肝细胞胰岛素信号传导通路有九条之多,主要有两条,PI3K/AKT途径和MAPK途径。PI3K/AKT途径是胰岛素代谢的主要通路,而MAPK途径与细胞的生长和分化相关。研究表明,在胰岛素抵抗状态下,胰岛素刺激引起的PI3K/AKT信号转导途径下降,而MAPK介导的信号转导作用正常。 研究表明,在间歇低氧情况下,大鼠出现显著的胰岛素抵抗,且伴随着SIRT1表达的下降。本研究通过建立大鼠间歇低氧模型模拟临床OSAS患者,探讨间歇低氧对胰岛素抵抗的影响,探讨其引起肝脏胰岛素抵抗的可能机制,首次应用白藜芦醇干预间歇低氧下的大鼠,探求其对大鼠肝脏胰岛素抵抗的影响及其机制。 材料和方法: 一、实验动物 40只8周玲的雄性SD大鼠被随机分为5组,(1)空白对照组(Control),(2)间歇低氧组(CIH),(3)间歇低氧组加小剂量3mg/kg/d RSV组(CIH+RSV3),(4)间歇低氧组加中剂量30mg/kg/d RSV组(CIH+RSV30),(5)间歇低氧组加大剂量60mg/kg/d RSV组(CIH+RSV60),间歇低氧组通过间歇低氧装置进行间歇低氧(CIH),所有动物在实验28天后处死。留取所有动物的血液和肝脏标本。 二、实验结束前禁食12h,Contour血糖仪和试纸测空腹血糖,ELISA测胰岛素的值,计算稳态胰岛素评估模型胰岛素抵抗指数HOMA-IR。 三、HE染色观察肝脏形态学变化,免疫组化测定肝脏SIRT1的表达 HE染色步骤:新鲜大鼠肝脏组织放入多聚甲醛固定-水洗-脱水-透明-浸蜡与包埋-切片-染色:脱蜡、脱苯、水化、染色、脱水、透明-封片。 免疫组化步骤;从4℃冰箱中取出各组大鼠肝脏组织,进行包埋-切片脱蜡至水-抗原修复-3%过氧化氢孵育-山羊血清封闭-一抗孵育-二抗孵育-辣根酶标记-DAB显色-苏木素复染-脱水、透明、封片-镜检(200×镜下拍照)。 四、RT-PCR测定肝脏Sirt1的表达 采用总RNA提取试剂盒提取大鼠肝细胞中的总RNA,利用TIANScript RT Kit试剂盒进行RT-PCR,应用凝胶成像分析仪进行结果分析。 五、Western Blot测定肝脏的SIRT1,InsR,pPI3K,PI3K,pAKT,AKT,Glut2水平。 从-80℃冰箱取出肝组织,将总蛋白的裂解产物进行SDS-PAGE电泳后,转印至PVDF膜,封闭,进行一抗和二抗的孵育,ECL法显影。 六、统计分析 用spss13.0统计软件进行统计学分析,当p<0.05时认为有统计学意义。 结果: 一、间歇低氧和白藜芦醇干预后,大鼠体重的变化 在实验开始前所有动物体重无差异(P=0.000)。实验结束后,Control组平均体重297 g,而CIH组为388 g(P=0.000)。应用RSV后体重减轻,平均体重为CIH+RSV3组372.125 g,CIH+RSV30组323.675 g,CIH+RSV60组370.250 g。与CIH组相比,所有RSV组体重均下降(所有P<0.01) 二、间歇低氧和白藜芦醇干预后,大鼠HOMA-IR的变化 与对照组相比,CIH组HOMA-IR值显著升高(P=0.000)。HOMA-IR值为4.14±0.29(Control组),11.32±0.47(CIH组),9.70±0.24(CIH+RSV3组),7.55±0.29(CIH+RSV30组),6.16±0.06(CIH+RSV60组)。与单纯CIH组相比,所有RSV干预组胰岛素抵抗指数明显下降(所有P=0.000)。 三、间歇低氧和白藜芦醇干预后,大鼠肝脏形态学的变化 HE染色结果显示Control组:肝细胞排列紧密,细胞核清晰,无显著炎性浸润。CIH组:细胞界限变得模糊,细胞肿胀,细胞核出现较为明显的固缩,甚至破碎,胞浆出现空泡样,并伴有炎性浸润。CIH+RSV3组:肝细胞呈现肿胀,细胞界限模糊,细胞有较为明显的核固缩,部分胞浆出现明显的空泡样。CIH+RSV30组:部分肝细胞肿胀,细胞界限相对模糊,部分细胞浆呈现空泡样,细胞核固缩。CIH+RSV60组:细胞界限相对清晰,细胞浆空泡样有所减少,细胞肿胀有所缓解,部分细胞核依然存在固缩。 四、间歇低氧和白藜芦醇干预后,大鼠肝脏Sirt1表达的变化 与Control组相比, Sirt1蛋白在慢性间歇低氧后显著下降(P=0.000)。与CIH组相比,白藜芦醇干预组Sirt1蛋白有显著上升(P=0.000)。这种改变呈剂量依赖性。Sirt1在mRNA的表达上的变化与Sirt1蛋白相似。肝脏组织SIRT1 mRNA在慢性间歇低氧后出现显著降低(P=0.000),RSV干预后出现显著增加(P=0.000)。免疫组化显示慢性间歇低氧后,肝脏SIRT1阳性细胞中,SIRT1表达下降,白藜芦醇干预后SIRT1表达增加。 五、间歇低氧和白藜芦醇干预后,大鼠肝脏InsR和Glut2水平的变化 InsR蛋白水平在CIH组显著高于Control组。(P=0.000)。与CIH组相比,RSV干预组InsR水平显著降低(P=0.042对CIH+RSV3组,P=0.000对CIH+RSV30组,P=0.000对CIH+RSV60组))。Glut2水平的变化与InsR水平变化相似。CIH组与Control组相比,Glut2水平明显升高(P=0.000)。与CIH组相比,Glut2在CIH+RSV30组和CIH+RSV60组明显下降,但不在CIH+RSV3组(P=0.422对CIH+RSV3组,P=0.004对CIH+RSV30组,P=0.000对CIH+RSV60组)。 六、间歇低氧和白藜芦醇干预后,大鼠肝脏PI3K和AKT水平的变化 数据显示CIH组显著抑制了PI3K和AKT的磷酸化(P均为0.000)。RSV干预后PI3K和AKT的磷酸化增加(P=0.000对白藜芦醇干预组)。RSV干预对慢性间歇低氧后的总PI3K和AKT蛋白水平无影响除了CIH+RSV3组(P<0.05)。与Control组相比,CIH组总PI3K和AKT有显著增高(P=0.000)。 结论: 1、白藜芦醇抑制了慢性间歇低氧导致的大鼠体重增加。 2、RSV逆转了CIH导致的大鼠肝脏IR,IR的减轻与白藜芦醇呈剂量依赖性。 3、RSV减轻了CIH导致的肝脏形态学改变。 4、RSV改善了CIH导致的肝脏Sirt1表达的下降。 5、 RSV抑制了CIH导致的肝脏InsR和Glut2水平的升高。 6、 RSV改善了CIH导致的肝脏PI3K和AKT的磷酸化下降。 7、间歇低氧导致大鼠肝脏胰岛素抵抗,白藜芦醇可以有效减轻胰岛素抵抗,可能是通过对Sirt1和PI3K/AKT信号通路的影响起作用,且效果与白藜芦醇剂量有关。