桑叶有效部位改善HepG2胰岛素抵抗及其机制的研究

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糖尿病是一种受遗传和环境影响的多因素内分泌疾病,严重影响人类健康。临床上针对糖尿病的西药治疗都存在疗效低、毒性大的问题,相比之下中药具有较高的安全性,便于长期使用。桑叶是传统的中药材,现代药理学研究表明桑叶对糖尿病及其并发症的预防和治疗方面具有药性平和、作用广泛和毒副作用小等特点。2型糖尿病(T2DM)主要表现为胰岛素抵抗或胰岛素分泌不足。肝脏是摄取、储存、合成葡萄糖和代谢的主要场所,在维持血糖稳定中起着最直接和最重要的作用。因而,肝细胞糖代谢的紊乱对胰岛素抵抗的发生具有十分重要意义。AMPK是一种重要的蛋白激酶,在调节肌体能量代谢的平衡方面起了总开关作用。在肝脏中,AMPK的活化可以增强葡萄糖的摄取、脂肪酸氧化和胰岛素敏感性,因此成为治疗2型糖尿病的新药理学靶点。本文旨在建立的肝胰岛素抵抗HepG2细胞模型,以罗格列酮为阳性对照药,以AMPK为靶点,从调节肝糖代谢、促进葡萄糖吸收角度研究桑叶水提物(Mulberry leavesextracts,MLE)、桑叶多糖(Mulberry leaves polysaccharides,MLP)、桑叶黄酮(Mulberryleaves flavonoids,MLF)对肝胰岛素抵抗的改善作用及其分子机制。具体内容如下:(1)HepG2细胞胰岛素抵抗模型的建立及稳定性研究:采用高浓度诱发HepG2细胞建立肝胰岛素抵抗模型,进行了胰岛素作用浓度和作用时间条件的优化,并对其稳定性进行测试。高胰岛素诱发HepG2细胞胰岛素抵抗的最佳方案为10μg/mL的胰岛素作用于HepG2细胞48h,此时HepG2细胞对葡萄糖的摄取明显减少,即发生胰岛素抵抗。此模型48h内稳定。(2)桑叶提取物对IR-HepG2细胞葡萄糖摄取的影响:运用高胰岛素诱发HepG2细胞胰岛素抵抗模型,评价桑叶有效部位对胰岛素抵抗的影响。结果表明与IR模型组相比较,MLP、MLF、MLE可以明显增加细胞的葡萄糖消耗(P<0.05),改善胰岛素抵抗状态;MLF、MLE与正常组相比无显著性差异(P>0.05),说明MLF、MLE处理胰岛素地抵抗细胞后,细胞的葡萄糖吸收可恢复到正常水平;而无胰岛素存在时,不同给药组也能改善HepG2细胞的胰岛素抵抗,推断桑叶有效部位的降糖作用机制可能与胰岛素无关。(3)桑叶提取物对IR-HepG2细胞葡萄糖摄取的分子机制的研究:运用Westernblotting技术,检测桑叶有效部位对HepG2细胞内与胰岛素抵抗有关的一些关键蛋白表达的影响。结果表明桑叶有效部位对总的AMPKα、AKT蛋白表达、AKT ser473磷酸化水平都没有影响(P>0.05),但MLE却可以显著提高AMPKα Thr172磷酸化水平(P<0.05)。因此,通过调节AMPKα磷酸化是MLE改善胰岛素抵抗状态下葡萄糖摄取的重要机制之一,MLE不依赖于胰岛素。(4)桑叶提取物对胰岛素抵抗HepG2细胞肝糖代谢的影响:采用试剂盒和蒽酮法测定胰岛素抵抗HepG2细胞内己糖激酶(Hexokinase,HK)、丙酮酸激酶(Pyruvate kinase,PK)的活性及肝糖原含量。提示MLE的作用机制可能为在AMPK的介导下,可以提高肝HK、肝PK活性,促进葡萄糖进入肝细胞,使肝糖原合成增加,葡萄糖氧化分解加快,从而达到调节糖代谢、降低血糖,改善胰岛素抵抗。研究结果将进一步证实桑叶作为降糖药物的应用价值,为中药桑叶有效部位的研究开发提供了实验依据与理论基础;同时本研究为治疗2型糖尿病乃至其它代谢综合症类疾病药物筛选,特别为从传统中药中开发改善胰岛素抵抗的药物提供新的思路与方法,对相关药物开发具有一定的指导意义。
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