灯盏花素对胰岛素抵抗大鼠骨骼肌脂肪酸代谢的影响及作用机制

摘要

目的：
　　前期研究发现，灯盏花素对2型糖尿病及高脂血症有明显改善作用。本实验通过高脂高糖喂养，诱导胰岛素抵抗(IR)大鼠模型。通过口服糖耐量试验，观察空腹血糖(FBG)、空腹血清胰岛素(FINS)、胰岛素抵抗指数(IRI)，评价模型建立;灯盏花素作用2周后，检测血清及骨骼肌中游离脂肪酸(FFA)、甘油三酯(TG)含量，观察并判定骨骼肌组织脂质沉积情况；测定骨骼肌中长链脂酰辅酶A(LccoAs)水平，及脂肪酸转位酶(FAT/CD36)、肉碱脂酰转移酶(CPT-1)蛋白水平及mRNA表达差异，探讨灯盏花素对IR、骨骼肌脂质沉积及脂肪酸代谢的改善情况及作用机制。
　　方法：
　　健康雄性SD大鼠55只，适应性喂养一周，禁食12h测FBG，选正常大鼠50只。随机分为正常组(10只)、高脂高糖组(40只)，分别喂养普通饲料和高脂高糖饲料；12周后，行大鼠口服糖耐量实验(50％葡萄糖,2g/kg,灌胃)。筛选成模大鼠30只,随机分为模型组、灯盏花素高剂量组(200mg/kg,ip)、灯盏花素低剂量组(100mg/kg,ip)，每组10只，分别给药2周,正常组、模型组以同样方式，给予相同剂量0.9%NaCl注射液。14周末，各组大鼠禁食12 h,尾部采血测 FBG，10%水合氯醛麻醉，腹主动脉取血，分离股四头肌组织；离心分离血清，检测血清中FINS水平，并评价胰岛素抵抗指数；试剂盒测定血清及组织中 FFA、TG变化；冰冻切片油红 O染色，观察骨骼肌组织脂质沉积情况；酶联免疫吸附试验检测血清LccoAs浓度的变化；western blot观察FAT/CD36、CPT-1在股四头肌的蛋白表达水平；常规PCR测定FAT/CD36、CPT-1的mRNA含量。
　　结果：
　　①大鼠FBG、FINS、IRI变化：14周后，大鼠FBG、FINS、IRI，模型组均明显高于正常组(P<0.01)；灯盏花素高、低剂量组各水平均低于模型组(P<0.01)；与低剂量组相比，高剂量组效果更显著(P<0.01)，有明显剂量依赖性。说明高脂高糖饮食,使大鼠出现高血糖、高胰岛素血症，明显出现IR，灯盏花素可明显降低FBG、FINS，改善 IR。
　　②油红 O染色结果：模型组大鼠出现大量的脂滴，脂肪沉积明显(P<0.01)。灯盏花素高、低剂量组较模型组有不同程度改善(P<0.05)，高剂量组改善效果更明显(P<0.01)。提示高脂高糖饮食使大鼠骨骼肌脂肪增多，出现明显脂质沉积，灯盏花素干预后症状明显改善。
　　③组织、血清内 FFA、TG结果：模型组血清、骨骼肌内FFA、TG明显升高(P<0.01)；与模型组相比，灯盏花素高、低剂量组FFA均有明显降低(P<0.01)；与低剂量组相比，高剂量组TG明显降低(P<0.01)。14周喂养，大鼠出现高甘油三酯、高脂肪酸血症，灯盏花素可显著降低高脂血症。
　　④骨骼肌LccoAs结果：与正常组比较，模型组大鼠 LccoAs水平明显增加(P<0.01)；用药后，与模型组比较，灯盏花素高、低剂量组大鼠 LccoAs水平降低(P<0.01)，高剂量组改善更为明显(P<0.01)。LccoAs为长链脂肪酸在细胞内的活性形式，IR大鼠LccoAs含量升高，说明细胞内摄入的长链脂肪酸增多，灯盏花素可以改善此酶的活性，抑制其摄入。
　　⑤FAT/CD36蛋白及 mRNA结果：FAT/CD36在股四头肌的表达，模型组比正常组表达增多(P<0.01)；与模型组比较，灯盏花素高、低剂量组表达不同程度改变(P<0.01)，其中高剂量组表达改变最明显(P<0.01)，且有剂量依赖性。FAT/CD36介导脂肪酸进入细胞，IR大鼠FAT/CD36含量增加，说明脂肪酸摄入增多，而灯盏花素能抑制其摄入增多。
　　⑥CPT-1蛋白及mRNA结果：与正常组相比，模型组CPT-1蛋白及 mRNA表达明显减少(P<0.01)；灯盏花素高、低剂量组相较于模型组，CPT-1蛋白及 mRNA均增加(P<0.01)。CPT-1是线粒体氧化脂肪酸的关键限速酶，IR大鼠CPT-1蛋白及mRNA明显减少，脂肪酸氧化减少，而灯盏花素治疗使其表达增加，脂肪酸氧化增多，改善糖脂代谢紊乱。
　　结论：
　　①高脂高糖饮食可以成功复制胰岛素抵抗大鼠模型。
　　②胰岛素抵抗大鼠，血清及骨骼肌中FFA、TG明显升高，股四头肌出现明显脂质沉积。
　　③胰岛素抵抗大鼠模型，骨骼肌中与脂肪酸摄入相关的FAT/CD36及 LccoAs含量增加，而氧化必须的 CPT-1表达减少。
　　④灯盏花素可降低FBG、FINS,改善IR;减少FFA、TG含量,改善骨骼肌脂质堆积情况；其机制可能与降低LccoAs、FAT/CD36，增加 CPT-1的表达相关。