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目的:糖尿病(Diabetes mellitus,DM)是一组自身免疫、代谢和遗传疾病,以高血糖症为主要特征,大约90%的糖尿病患者属于2型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus,T2DM)。T2DM病因复杂多样,且尚无根治手段,其主要的病理特征为胰岛素抵抗(Insulin resistance,IR)和β细胞功能障碍,改善IR和β细胞功能障碍是防治T2DM的有效途径。胰腺十二指肠同源框(Pancreatic duodenal homeobox,PDX1)是成熟胰岛β细胞内一种关键转录因子,对维持成熟β细胞表型和胰岛素正常分泌发挥重要作用。机体长期处于高血糖环境下,PDX1表达降低;增加PDX1表达,可改善T2DM大鼠的IR与胰岛素分泌不足。组蛋白乙酰化修饰可参与调节PDX1表达。组蛋白去乙酰化酶(Histone deacetylases,HDACs)是影响组蛋白乙酰化修饰的关键酶,其中HDAC2/3与T2DM关系最为密切,T2DM患者H3第9位赖氨酸乙酰化(Histone H3 lysineresidue 9 acetylation,Ace-H3K9)水平降低。研究显示HDAC2能够调节PDX1表达。HDAC3与HDAC2高度同源,且与T2DM关系密切,其是否参与胰腺PDX1表达的调节尚不清楚。γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)是哺乳动物中枢神经系统中重要的抑制性神经递质,同时也是一种天然的食品成分,胰岛β细胞可生成GABA。T2DM患者中GABA合成减少,GABA干预能够上调PDX1的表达,促进胰岛素分泌,改善T2DM,但具体调控机制尚不阐明。我们前期研究发现,GABA可抑制神经细胞和脂肪细胞HDAC2/3。然而,GABA是否通过抑制HDAC2/3而拮抗组蛋白乙酰化水平的降低,进而发挥拮抗T2DM作用,尚有待探讨。本研究探讨了GABA抗T2DM作用及其可能机制。研究结果可为进一步阐释T2DM发病机制以及探寻T2DM的有效防止提供理论依据。方法:采用高脂饮食(High fat diet,HFD)联合链脲佐菌素(Streptozocin,STZ)建立T2DM模型小鼠:将6周龄C57/BL6雄性小鼠分为HFD+STZ组与普通饲料组。HFD+STZ组给予高脂饲料(脂肪供能比为60%),连续饲养4 W后,一次性腹腔注射100mg/kg.bw STZ,继续喂养4 W,测量空腹血糖,空腹血糖大于7.8 mM认定模型建立成功。普通饲料组给予维持饲料(脂肪供能10%),腹腔注射等量溶媒。将上述模型建立成功的HFD+STZ组小鼠分为T2DM组和T2DM+GABA组,同时将普通饲料组小鼠分为对照组和GABA组,每组8只。各组小鼠均喂饲维持饲料;T2DM+GABA与GABA组小鼠饮用含2g/L GABA蒸馏水,对照组和T2DM组小鼠仅饮用蒸馏水。持续喂养4W,期间每周检测空腹血糖、体重、饮水量及摄食量。采用ELISA法检测空腹血清胰岛素水平,HOMA-IR法计算胰岛素抵抗指数。采用qRT-PCR和Western Blot检测胰腺组织PDX1、HDAC2/3表达水平。Western Blot检测胰腺组织Ace-H3K9蛋白表达水平。采用免疫荧光法检测胰腺组织胰岛素、胰岛β细胞PDX1表达及胰岛β细胞数目。应用SPSS20.0建立数据库并进行统计分析,P<0.05时判定差异有统计学意义。结果:1.模型建立期间,HFD+STZ组小鼠摄食量均高于普通饲料组(P<0.05,P<0.01);HFD+STZ组小鼠饮水量于1-6 W低于普通饲料组,于7-8 W高于普通饲料组(P<0.05,P<0.01);HFD+STZ组小鼠体重于2-8 W大于普通饲料组(P<0.05,P<0.01);HFD+STZ组小鼠空腹血糖于模型建立5-8 W开始大于普通饲料组(P<0.01)。2.干预期间,T2DM组小鼠摄食量均高于对照组(P<0.01),T2DM+GABA组摄食量均低于T2DM组(P<0.01);T2DM组与T2DM+GABA组小鼠饮水量均高于对照组(P<0.01),T2DM+GABA组小鼠饮水量低于T2DM组(P<0.01);各组小鼠体重变化均无统计学意义(P>0.05)。3.T2DM组小鼠空腹血糖均高于对照组(P<0.01),T2DM+GABA组小鼠空腹血糖均高于对照组,低于T2DM组(P<0.05,P<0.01);各组小鼠血清胰岛素水平之间的差异均无统计学意义(P>0.05);T2DM组与T2DM+GABA组小鼠的胰岛素抵抗指数大于对照组(P<0.01),T2DM+GABA组小鼠的胰岛素抵抗指数低于T2DM组(P<0.01);T2DM组小鼠胰腺组织胰岛素表达及胰岛β细胞数目低于对照组(P<0.01);T2DM+GABA组小鼠胰腺组织胰岛素表达及胰岛β细胞数目高于T2DM模型组,差异具有统计学意义(P<0.05,P<0.01)。4.GABA组小鼠胰腺组织PDX1mRNA表达高于对照组,T2DM组与T2DM+GABA组胰腺组织PDX1mRNA与蛋白表达低于对照组(P<0.01),T2DM+GABA组小鼠胰腺组织PDX1mRNA与蛋白表达高于T2DM组(P<0.05,P<0.01);免疫荧光结果显示,T2DM组、T2DM+GABA组小鼠胰岛β细胞PDX1蛋白表达均低于对照组(P<0.01),T2DM+GABA组小鼠胰岛β细胞PDX1蛋白表达高于T2DM组,差异具有统计学意义(P<0.01)。5.GABA组小鼠胰腺组织HDAC2mRNA及蛋白表达高于对照组,T2DM组小鼠胰腺组织HDAC2/3 mRNA与蛋白表达高于对照组(P<0.01),T2DM+GABA组小鼠胰腺组织HDAC2/3 mRNA与蛋白表达低于T2DM组,差异具有统计学意义(P<0.01)。6.T2DM组小鼠胰腺组织Ace-H3K9水平低于对照组,差异具有统计学意义(P<0.01)。T2DM+GABA组小鼠胰腺组织Ace-H3K9水平高于T2DM组,差异具有统计学意义(P<0.01)结论:GABA可改善T2DM模型小鼠IR,上调胰腺PDX1表达,作用机制可能与其抑制HDAC2/3进而升高组蛋白乙酰化水平有关。