光甘草定通过调节ERK/IRS-1和PI3K/Akt信号通路改善HepG2细胞的胰岛素抵抗

摘要

目的 探索光甘草定改善肝细胞胰岛素抵抗(insulin resistance,IR)的作用和机制。方法 通过高胰岛素诱导人肝癌HepG2细胞建立IR模型,采用葡萄糖氧化酶法检测细胞的葡萄糖消耗量及生成;荧光标记法检测葡萄糖摄取量;蒽酮法检测糖原含量;ELISA检测葡萄糖代谢关键酶的活性;Western blotting检测磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol3-kinase/protein kinase B,PI3K/Akt)、细胞外调节蛋白激酶/胰岛素受体底物-1(extracellular regulated protein kinase/insulin receptor substrate-1,ERK/IRS-1)信号通路相关蛋白以及葡萄糖转运蛋白4(glucose transporter 4,GLUT4)的表达。采用分子对接技术研究光甘草定和ERK分子间的相互作用。结果 光甘草定显著增加IR-HepG2细胞的葡萄糖消耗和摄取(P<0.05);通过显著提高糖原合成酶(glycogen synthase,GS)、葡萄糖激酶(glucokinase,GCK)和丙酮酸激酶(pyruvate kinase,PK)活性(P<0.05、0.01),促进IR-HepG2细胞的糖原合成和糖酵解;通过显著减弱磷酸烯醇丙酮酸羧激酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase,PEPCK)和葡萄糖-6-磷酸酶(glucose-6-phosphatase,G6Pase)的活性(P<0.05),抑制IR-HepG2细胞的糖异生。IR-HepG2细胞经光甘草定处理后,Akt、糖原合成酶激酶-3β(glycogen synthase kinase-3β,GSK-3β)和叉头框蛋白O1(forkhead boxing protein O1,FOXO1)的磷酸化水平得到显著恢复(P<0.01),而这种作用被PI3K的抑制剂LY294002所逆转(P<0.01)。同时,光甘草定显著促进GLUT4向质膜的易位(P<0.01)。光甘草定显著降低IRHep G2细胞的ERK和IRS的磷酸化水平(P<0.01),还可作为ERK的I1/2型抑制剂。结论 光甘草定通过抑制ERK/IRS-1通路,激活PI3K/Akt信号通路,修复IR-HepG2细胞的糖代谢紊乱,缓解IR症状。