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目的:糖尿病是一种以高血糖为特征的代谢性疾病,也是严重威胁人类健康的流行性疾病。其中,2型糖尿病(T2DM)约占糖尿病总人数的90%。T2DM患者发生缺血性脑卒中的几率较正常人增加1.5至3倍,复发率比正常人多1倍。因此,寻找治疗T2DM及其脑血管并发症的药物,已受到国内外学者的广泛关注。在前期研究中发现从楤木皂苷中分离的竹节参皂苷IVa(CHS)具有较好的抗糖尿病及脑保护作用,但作用机制不清。本课题拟评价CHS治疗T2DM合并缺血性脑卒中的疗效,并进一步探讨其作用机制。 方法: (1)CHS对T2DM合并脑缺血/再灌注(CI/R)损伤小鼠的治疗作用:雄性C57BL/6小鼠,60只,随机分为6组,每组10只:Sham组:只穿线,不结扎;MCAO组:缺血60 min后再灌注24 h;CHS给药组(10 mg/kg、20 mg/kg和40 mg/kg)以及罗格列酮给药组(2 mg/kg)。采用高脂高糖喂养4周后,腹腔注射给予链脲佐菌素(STZ),连续5天,餐后2 h血糖高于11.1 mmol/L,即为T2DM模型。T2DM造模成功4周后,灌胃给予药物,每天一次,连续28天。对T2DM小鼠进行局灶性脑缺血(MCAO)60 min,再灌注24h,建立T2DM合并CI/R损伤模型。于再灌注24 h后进行神经功能学评分;测定脑梗死面积;测定脑组织中ROS、MDA、TNF-α和IL-6水平;Western bloting检测凋亡相关蛋白 Bcl-2、Bax和caspase3。 (2)CHS对T2DM合并CI/R损伤小鼠的作用机制研究:T2DM造模成功4周后,灌胃给予CHS(10 mg/kg、20 mg/kg和40 mg/kg),每天一次,连续28天。制作T2DM合并MCAO小鼠模型,缺血60 min后再灌注24 h,收集小鼠血清和脑组织。测定血清和脑组织中APN含量;测定脑组织中AdipoR1、AdipoR2、AMPK、P-AMPK、GSK-3β和P-GSK-3β蛋白表达情况。为了研究APN表达对AMPK和GSK-3β活性的影响,实验采用了脂联素(APN)敲除小鼠,同样诱导形成T2DM并进行MCAO模型制作,操作完全与野生型一致。 (3)CHS对PC12细胞缺氧/复氧(A/R)损伤的保护作用和机制研究:采用PC12细胞A/R损伤模型,将细胞计数后随机分为Control组:用正常培养基培养;A/R损伤组:缺氧3h,复氧培养6h;CHS给药组:在造模前给予不同浓度的CHS(10,20和40μmol/L),孵育24h后,缺氧3h,复氧培养6h;Ros组:给予1μmol/L罗格列酮24h,缺氧3h,复氧培养6h;40μmol/L CHS组:给予正常细胞40μmol/L的CHS,不造模,旨在观察最大给药剂量对正常细胞的毒性作用。测定细胞存活率、MDA和TNF-α含量;测定细胞凋亡率和caspase3表达情况;测定细胞中AdipoR1、AdipoR2、AMPK、P-AMPK、GSK-3β和P-GSK-3β蛋白表达情况。分别采用siRNA干扰蛋白表达或者特异性蛋白抑制剂抑制APN、AdipoR1、AMPK和GSK-3β蛋白活性,测定下游蛋白的表达情况。 结果: (1)CHS显著降低T2DM合并CI/R损伤小鼠神经功能学评分,减少脑梗死面积,抑制Bax的表达,促进Bcl-2表达,抑制caspase3的活化,降低MDA、ROS、IL-6和TNF-α水平。 (2)CHS显著增加T2DM合并CI/R损伤小鼠脑组织和血清中APN表达,并促使其与AdipoR1结合,进而促进脑组织中AMPK和GSK-3β磷酸化。 (3)CHS显著增加A/R损伤PC12细胞存活率,降低MDA和TNF-α水平,抑制细胞凋亡。CHS可促进PC12细胞内AdipoR1表达以及AMPK和GSK-3β磷酸化,浓度和时间依赖性的促进LKB1磷酸化。与siCon组比较,siAdipoR1组LKB1和AMPK磷酸化水平显著降低,表明CHS通过AdipoR1促进LKB1和AMPK磷酸化。与siCon比较,siAPN组LKB1、GSK-3β和AMPK磷酸化水平显著下降,表明CHS通过APN促进LKB1、GSK-3β和AMPK磷酸化。 结论:CHS对T2DM合并CI/R损伤小鼠具有保护作用,该作用可能基于其显著的抗氧化、抗炎、抗凋亡活性。进一步的机制研究表明,CHS通过促进APN表达,并与AdipoR1结合,从而激活LKB1/AMPK/GSK-3β信号通路,发挥神经保护作用。通过本课题的研究,对CHS治疗T2DM合并CI/R损伤的整体药效和作用机制有了更深入的认识,为开发安全有效的T2DM及其慢性并发症治疗药物奠定了基础。