二苯基二硒醚改善2型糖尿病和两种1型糖尿病并发症的作用及机制研究

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2型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus,T2DM)、糖尿病周围神经病变(Diabetic peripheral neuropathy,DPN)和糖尿病肾病(Diabetic nephropathy,DN)已经发展为全世界关注的重要健康问题。尽管有很多可供选择的药物进行治疗,但是由于疗效低和副作用等问题,仍然迫切需要找到新的和更有效的治疗药物以及进一步阐明其发病机制。二苯基二硒醚(Diphenyl diselenide,DPDS)是一种简单、稳定且毒性小的有机硒化合物,有模拟谷胱甘肽过氧化物酶、类胰岛素、抗炎、神经保护、肝细胞保护和降低血糖等多种药理作用,但是对2型糖尿病和1型糖尿病并发症的影响仍不清楚,因此,本研究在相应的模型中分别来探讨DPDS对T2DM、DPN和DN的影响,并研究其可能作用机制。主要结果如下:(1)以自发性2型糖尿病db/db小鼠为模型,考察DPDS是否能改善T2DM的代谢紊乱以及可能作用机制。研究发现,DPDS明显降低db/db小鼠的体重、摄食量、饮水量、血糖,改善db/db小鼠糖耐量异常,胰岛素抵抗,丙酮酸耐量异常和血脂代谢紊乱。DPDS降低db/db小鼠血清中促炎因子并维持血清氧化还原平衡。对于胰腺,DPDS通过改善氧化应激、抑制炎症反应、调节蛋白质酪氨酸磷酸酶非受体-2(PTPN2)和磷酸化信号转导子和转录激活子1(STAT1)的蛋白表达来逆转胰岛功能障碍。另外,DPDS通过减轻db/db小鼠肝脏脂肪变性,改善肝脏氧化应激受损以及调节肝脏胰岛素抵抗来保护肝脏免受高血糖的迫害,进而改善db/db小鼠的糖尿病症状。(2)以链脲佐菌素(STZ)诱导形成的1型糖尿病大鼠为模型,研究DPDS对DPN的影响及作用机制。结果表明,DPDS显著提高STZ糖尿病大鼠神经传导速度,改善热痛觉过敏、机械痛觉过敏和坐骨神经形态异常,减轻血清和坐骨神经氧化应激。从机制上讲,DPDS降低STZ糖尿病大鼠坐骨神经中蛋白KELCH样ECH关联蛋白1(Keap1)的表达,刺激坐骨神经中核因子E2相关因子2(Nrf2)信号通路相关蛋白表达。表明DPDS作为抗氧化剂通过激活Nrf2/Keap1信号通路来改善糖尿病周围神经病变。(3)基于DPDS对DPN影响的体内研究结果,体外在大鼠雪旺氏细胞RSC96细胞中,研究DPDS对高浓度葡萄糖诱导产生的毒性和氧化应激的影响。结果显示,DPDS通过降低细胞内活性氧(ROS)和丙二醛(MDA)水平显著而抑制高糖诱导产生的毒性和氧化应激。此外,DPDS有效地激活细胞内Nrf2信号通路并抑制蛋白Keap1的表达。(4)以STZ诱导形成的1型糖尿病大鼠为模型,研究DPDS对DN的影响及作用机制。结果表明,DPDS治疗显著改善STZ糖尿病大鼠高血糖症状,葡萄糖耐量受损,血脂紊乱和肾脏病理异常,同时明显降低血清中肌酐、尿素氮和尿液中尿微量白蛋白及β2微球蛋白含量。DPDS有效地减轻血清和肾脏的氧化应激和炎症反应。另外,DPDS激活糖尿病大鼠肾脏中Nrf2/Keap1信号通路,降低肾脏中蛋白核因子κ轻链增强活化B细胞(NF-κB)和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路相关蛋白的磷酸化水平。(5)基于DPDS对DN影响的体内研究结果,体外在大鼠肾小球系膜细胞HBZY-1细胞中,进一步探讨DPDS改善DN的作用机制。结果表明,在HBZY-1细胞中,DPDS通过激活Nrf2/Keap1信号通路改善叔丁基过氧化氢(t-BHP)诱导产生的氧化应激,通过抑制细胞中MAPK/NF-κB途径改善脂多糖(LPS)诱导产生的炎症反应。
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