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姜黄素对2型糖尿病大鼠骨骼肌胰岛素抵抗的作用及机制研究

作　者: 那立欣
导　师: 孙长颢
学　校: 哈尔滨医科大学
专　业: 营养与食品卫生学
关键词: 姜黄素胰岛素抵抗骨骼肌 AMPK
分类号: R285.5
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

目的：姜黄素是一种天然多酚类化合物。研究表明，姜黄素能够降低2型糖尿病大鼠的血糖、血脂，增加机体葡萄糖稳态。骨骼肌胰岛素抵抗是2型糖尿病的主要病理特征。目前对于姜黄素是否能够改善骨骼肌胰岛素抵抗还未见报道。本课题以2型糖尿病大鼠和胰岛素抵抗L6骨骼肌细胞为模型，探讨姜黄素对2型糖尿病大鼠骨骼肌胰岛素抵抗的作用及机制。方法：体内实验：100只雄性Wistar大鼠随机分为2组，一组为空白对照组（10只），另一组为2型糖尿病造模组（90只），采用小剂量链脲佐菌素（30mg/kgBW）联合高脂高糖饲料诱导2型糖尿病模型。模型成功后，将符合标准的2型糖尿病大鼠随机分为4组：糖尿病模型组、姜黄素低剂量组（50mg/kg BW）、姜黄素中剂量组（150mg/kg BW）和姜黄素高剂量组（250mg/kg BW）。给予姜黄素干预45天后，检测空腹血糖、血脂、血清胰岛素、游离脂肪酸等指标；采用Western blot方法检测大鼠骨骼肌调节葡萄糖和脂肪酸代谢相关蛋白的表达情况。体外实验：将L6骨骼肌细胞分为对照组、胰岛素抵抗组和姜黄素处理组。对照组为正常细胞；胰岛素抵抗组用0.25mmol/L软脂酸诱导24h建立胰岛素抵抗模型；姜黄素处理组细胞分别用5μmol/L、10μmol/L、20μmol/L和40μmol/L姜黄素与0.25mmol/L软脂酸共同孵育24h。采用3H标记葡萄糖摄取实验检测细胞对葡萄糖的摄取能力；应用GS-MS检测细胞培养液中软脂酸的浓度；采用Western blot方法测定细胞内参与葡萄糖和脂肪酸代谢调节的蛋白的表达变化。结果：体内实验：与糖尿病模型组相比，姜黄素各干预组大鼠空腹血糖、血脂、血清游离脂肪酸水平显著降低，血清胰岛素水平显著升高；姜黄素能够显著促进2型糖尿病大鼠骨骼肌AMP激活的蛋白激酶（AMPK）的磷酸化，增加了细胞膜脂肪酸转位酶FAT/CD36、线粒体肉碱棕榈酰转移酶-（CPT1）和中链酯酰辅酶A脱氢酶（MCAD）的表达，抑制了糖原合成酶（GS）的磷酸化和丙酮酸脱氢酶激酶4（PDK4）的蛋白表达。体外实验：姜黄素在10μmol/L及以上的剂量显著增加了胰岛素抵抗L6骨骼肌细胞对3H标记的葡萄糖的摄取；姜黄素降低了胰岛素抵抗的L6骨骼肌细胞培养液中软脂酸的浓度；姜黄素促进了胰岛素抵抗的L6骨骼肌细胞内LKB1、AMPK和乙酰辅酶A羧化酶（ACC）的磷酸化水平，增加了过氧化物增殖物活化受体α（PPARα）、CPT1、MCAD和细胞膜FAT/CD36和葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)的表达，抑制了GS的磷酸化和PDK4的蛋白表达；AMPK抑制剂——化合物C抑制了姜黄素对胰岛素抵抗L6骨骼肌细胞中AMPK及下游分子的作用；LKB1抑制剂——根赤壳菌素抑制了姜黄素对胰岛素抵抗L6骨骼肌细胞中LKB1及下游分子的作用。结论：姜黄素能够显著降低2型糖尿病大鼠血糖、血脂的水平，增加胰岛素敏感性；姜黄素可以增加2型糖尿病大鼠骨骼肌内葡萄糖的氧化利用和糖原合成；姜黄素增加了2型糖尿病大鼠骨骼肌对脂肪酸的氧化利用，抑制了骨骼肌内脂类的堆积；姜黄素改善骨骼肌胰岛素抵抗可能是通过LKB1-AMPK介导的信号通路实现的。

全文目录

中文摘要  7-9
Abstract  9-11
英文缩略词表  11-13
1、文献综述  13-21
  1.1 糖尿病流行病学资料  13
  1.2 2 型糖尿病及胰岛素抵抗  13-14
  1.3 胰岛素抵抗发生机制  14-16
    1.3.1 胰岛素抵抗的遗传因素  14
    1.3.2 胰岛素信号转导通路与胰岛素抵抗  14
    1.3.3 脂毒性与胰岛素抵抗  14-15
    1.3.4 炎症与胰岛素抵抗  15
    1.3.5 氧化应激与胰岛素抵抗  15-16
  1.4 姜黄素的来源、分布及理化性质  16
  1.5 姜黄素在体内的吸收、代谢及分布  16-18
  1.6 姜黄素的药理学研究进展  18-19
    1.6.1 抗肿瘤  18
    1.6.2 抗氧化应激  18
    1.6.3 降脂  18-19
    1.6.4 免疫调节活性  19
    1.6.5 抗炎作用  19
    1.6.6 缓解药物毒性  19
    1.6.7 抗胆结石作用  19
  1.7 姜黄素对糖尿病及其并发症的防治作用  19-20
  1.8 展望  20-21
2、前言  21-22
3、材料与方法  22-37
  3.1 实验材料  22-26
    3.1.1 实验动物来源及受试物  22
    3.1.2 动物饲料  22
    3.1.3 细胞来源及受试物  22
    3.1.4 主要仪器  22-23
    3.1.5 主要试剂、试剂盒及试剂的配制  23-26
  3.2 实验方法  26-37
    3.2.1 动物饲料配方  26
    3.2.2 实验动物分组与干预  26-27
    3.2.3 血清葡萄糖的测定  27
    3.2.4 血清 FFAs 的测定  27
    3.2.5 血清 TG、TC、LDL-C 和 HDL-C 的测定  27
    3.2.6 血清胰岛素的测定  27
    3.2.7 葡萄糖耐量实验  27-28
    3.2.8 胰岛素耐量实验  28
    3.2.9 大鼠骨骼肌糖脂代谢相关蛋白表达的检测  28-32
    3.2.10 L6 成肌细胞常规培养及诱导分化  32-33
    3.2.11 软脂酸诱导液及姜黄素浓缩液的配制  33
    3.2.12 姜黄素对胰岛素抵抗 L6 骨骼肌细胞活性影响的测定  33-34
    3.2.13 胰岛素抵抗 L6 骨骼肌细胞对胰岛素刺激的 H3-2DG 摄取的测定  34-35
    3.2.14 胰岛素抵抗 L6 骨骼肌细胞对软脂酸摄取的测定  35
    3.2.15 胰岛素抵抗 L6 骨骼肌细胞糖脂代谢相关蛋白表达的检测  35
    3.2.16 数据处理及分析  35-37
4、结果  37-72
  4.1 体内实验结果  37-54
    4.1.1 2 型糖尿病动物模型的建立及评价  37-41
    4.1.2 姜黄素对 2 型糖尿病大鼠生长情况及血糖、血脂等的影响  41-46
    4.1.3 姜黄素对 2 型糖尿病大鼠葡萄糖和脂肪酸代谢相关蛋白表达的影响  46-51
    4.1.4 姜黄素对 2 型糖尿病大鼠肝、肾组织病理的影响  51-54
  4.2 体外实验结果  54-72
    4.2.1 L6 成肌细胞诱导分化过程中形态学的变化  54-55
    4.2.2 姜黄素对胰岛素抵抗 L6 骨骼肌细胞活性的影响  55-57
    4.2.3 软脂酸诱导 L6 骨骼肌胰岛素抵抗模型的建立及评价  57-58
    4.2.4 姜黄素对胰岛素抵抗 L6 骨骼肌细胞 H3-2DG 摄取的影响  58-59
    4.2.5 姜黄素对胰岛素抵抗 L6 骨骼肌细胞 GLUT4 转位的影响  59-60
    4.2.6 姜黄素对胰岛素抵抗 L6 骨骼肌细胞中葡萄糖代谢的影响  60-61
    4.2.7 姜黄素对胰岛素抵抗 L6 骨骼肌细胞中脂肪酸代谢的影响  61-67
    4.2.8 姜黄素对胰岛素抵抗 L6 骨骼肌细胞 AMPK 活性及信号通路的影响  67-69
    4.2.9 姜黄素对胰岛素抵抗 L6 骨骼肌细胞 LKB1 活性及信号通路的影响  69-72
5、讨论  72-87
  5.1 2 型糖尿病和骨骼肌胰岛素抵抗模型的建立及评价  72-74
    5.1.1 大鼠 2 型糖尿病模型的建立及评价  72-73
    5.1.2 骨骼肌细胞胰岛素抵抗模型的建立及评价  73-74
  5.2 姜黄素对骨骼肌胰岛素抵抗的作用  74-75
  5.3 姜黄素改善骨骼肌胰岛素抵抗的作用机制  75-86
    5.3.1 姜黄素对胰岛素抵抗骨骼肌细胞中葡萄糖代谢的影响  75-79
    5.3.2 姜黄素对胰岛素抵抗骨骼肌细胞中脂肪酸代谢的影响  79-85
    5.3.3 姜黄素调节葡萄糖和脂肪酸代谢，改善骨骼肌胰岛素抵抗的信号通路  85-86
  5.4 姜黄素治疗糖尿病、改善胰岛素抵抗的其他机制  86-87
6、结论  87-88
参考文献  88-100

姜黄素对2型糖尿病大鼠骨骼肌胰岛素抵抗的作用及机制研究

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