蜂胶乙醇提取物对MIN6细胞及2型糖尿病小鼠血糖调节的研究

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蜂胶是一种传统的天然药物,具有抗氧化及抗炎、免疫调节、抗肿瘤、胃肠炎治疗及预防、抗微生物、寄生虫以及血糖调节及抗糖尿病等多种活性,有望成为副作用小的抗糖尿病的候选药物,但蜂胶对2型糖尿病(T2DM)作用机制尚未完全阐明。本实验选用高脂饮食与链脲佐菌素(STZ)诱导T2DM小鼠模型,在细胞水平、小鼠血清代谢组学和肠道菌群三个维度下,探究蜂胶乙醇提取物对MIN6细胞及T2DM小鼠血糖调节的作用。本实验有以下几个方面:一、蜂胶乙醇提取物的提取及成分分析。在蜂胶中按1:10的比例加入无水乙醇,经超声、过滤取上清、旋转蒸发及冻干后,得蜂胶乙醇提取物,命名为EEP,得率为48.32%。通过超高效液相色谱串联高分辨质谱联用法(UHPLC-QE-MS)分析,EEP中多酚中的黄酮类占47.4%,其他多酚类占7.5%,糖类占0.9%,香豆素类占11.9%,有机酸类占3.8%,其他类物质占28.5%。提示蜂胶乙醇提取物中的主要成分为黄酮类物质。二、探究EEP对MIN6细胞糖代谢的影响,阐述EEP作用于T2DM可能的细胞机制。采用MTT法确定EEP对MIN6细胞的最适安全浓度为50μg/m L,并对MIN6细胞有提高活性的作用。EEP在低糖(5.5 mmol/L葡萄糖)条件下增加葡萄糖摄取量,在高糖(25 mmol/L葡萄糖)条件下促进MIN6细胞胰岛素分泌,并降低细胞凋亡率。EEP处理后,与低糖组、高糖组比较的差异性代谢物主要集中在氨基酸类、糖类以及有机酸类。EEP在高糖条件下能保护并促进MIN6细胞胰岛素分泌,这与氨基酸代谢、线粒体代谢、烟酸和烟酰胺代谢及胆汁酸代谢有关。三、选用高脂饮食结合腹腔注射链脲佐菌素(STZ)诱导T2DM的动物模型,进一步揭示蜂胶乙醇提取物对T2DM可能的作用机制。选用C57BL/6小鼠,空腹血糖水平≥7.0mmol/L的小鼠即为2型糖尿病小鼠。实验分为四组,正常组(HC),模型组(T2DM),蜂胶乙醇提取物组(EEP),二甲双胍组(MET)。建模成功后,进行为期4周的干预。实验结束时,T2DM组小鼠空腹血糖、胰岛素分泌水平、胰岛素抵抗指数、C肽水平及口服葡萄糖耐量曲线下面积较HC组分别显著升高了3.583±0.429 mmol/L、10.775±0.907 m IU/L、4.620±0.594、0.755±0.199 ng/m L及8.058±1.445,胰岛素敏感指数较HC组显著下降了(5.3845±0.515)×10-2,成功构建T2DM模型。经EEP及MET治疗后,缓解了体重下降的趋势,EEP组空腹血糖、胰岛素分泌水平、胰岛素抵抗指数、C肽水平及口服葡萄糖耐量曲线下面积较T2DM组分别下降了2.133±0.629 mmol/L、8.673±0.673 m IU/L、3.767±0.601、0.688±0.191 ng/m L及5.196±1.490,MET组较T2DM组则分别下降了0.593±0.357 mmol/L、7.664±1.167 m IU/L、2.990±0.678、0.650±0.162ng/m L及2.853±1.926,除此之外,EEP组较T2DM组胰岛素敏感指数提高了(1.999±0.245)×10-2,MET组提高了(1.114±0.294)×10-2,证明EEP及MET均有效地缓解了T2DM及胰岛素抵抗的发生。整体来看,EEP治疗效果优于MET。与HC组相比,T2DM组促炎细胞因子IL-1β、IL-6和TNF-?浓度分别升高了110.7±28.76 pg/m L、665.7±61.67 pg/m L及41.53±2.556 pg/m L,抗炎细胞因子IL-10浓度明显下降了56.83±11.28 pg/m L,发生严重的炎症反应。经EEP及MET治疗后,与T2DM组相比,两组的IL-1β分别下降了95.04±33.15 pg/m L及86.58±26.96 pg/m L,IL-6分别下降了356.00±74.36 pg/m L及350.5±105.3 pg/m L,TNF-α分别下降了26.25±2.86 pg/m L及28.88±3.64 pg/m L。与T2DM组相比,EEP组IL-10明显上升了40.91±11.43 pg/m L,MET组上升了43.19±12.93 pg/m L。说明EEP及MET可以抑制促炎细胞因子的分泌,促进抗炎细胞因子的分泌,进而缓解T2DM。四、使用~1H-NMR技术比较血清中代谢物质的差异。通过分析数据表明,四组可以实现分离。同HC相比,T2DM组有55种差异性代谢物。同T2DM相比,EEP组有45种差异性代谢物,MET组有64种差异性代谢物。我们推测在T2DM发生进程中,由于精氨酸生物合成、半乳糖代谢、氮代谢、D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢及嘌呤代谢受到了不同程度的改变,从而导致了T2DM的发生。EEP和MET通过调节碳水化合物代谢水平,其中EEP调节了磷酸戊糖途径、果糖和甘露糖代谢以及戊糖和葡萄糖醛酸的相互转化代谢水平,MET调节了半乳糖代谢及磷酸戊糖途径代谢水平,一定程度上恢复氨基酸代谢,脂质代谢及维生素B6代谢,进而恢复小鼠血糖水平,改善胰岛素抵抗及T2DM进展。五、采用16S r DNA扩增子测序技术对粪便的肠道菌群多样性进行研究,探究EEP和MET在T2DM发生过程中,粪便肠道菌群发生的变化情况。结果发现HC组肠道菌群较为稳定,多样性处于平衡的状态,T2DM组小鼠肠道菌群种类和数量升高。T2DM组中出现嗜胆菌属、真杆菌属、粘液杆属以及脱硫弧菌属等有害菌属,乳酸杆菌等有益菌属丰度显著降低。EEP组中主要菌属包括副拟杆菌属、阿克曼菌属、明串球菌属和拟普雷沃氏菌属。在EEP及MET组中,阿克曼菌属均被上调。EEP及MET都能在一定程度上改善小鼠肠道菌群失衡,提高肠道菌群物种多样性,同时提高了有益菌群的数量,从而起到改善T2DM的效果。本实验结果表明,EEP和MET对使用高脂饮食结合腹腔注射SZT诱导的2型糖尿病,有显著改善和修复效果,具体表现在调节MIN6细胞糖代谢,降低小鼠空腹血糖水平,进而缓解胰岛素抵抗,改善小鼠的炎症反应,调节血清代谢,影响肠道菌群的稳态等。
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