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1、ISSN 1673-8225 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH 2007 余甘子提取物对糖尿病大鼠肌肉和脂肪组织胰岛素信号通路的影响 胡 炜 Effects of Phyllanthus Emblica extracts on the insulin signal pathway in muscle and fat tissues of diabetic rats Hu Wei Abstract BACKGROUND: Phyllanthus Emblica has a significant hypoglycemic effect. However, its mechan
2、ism is not clear. OBJECTIVE: To explore the effects of Phyllanthus Emblica extracts on the proteins related to the insulin signal pathway in rat bone and fat tissues. METHODS: A total of 30 SD rats were randomly divided into control group, model group and Phyllanthus Emblica group. Rats in the latte
3、r two groups were intraperitoneally injected with streptozotocin to construct diabetic model. Rats in the Phyllanthus Emblica group were administrated with Phyllanthus Emblica extracts by gavage for 6 weeks; rats in the model group and the control group were administrated with distilled water of the
4、 same volume by gavage. RESULTS AND CONCLUSION: Compared with the control group, the body mass, fasting blood glucose, fasting insulin and insulin resistance index in diabetic rats increased significantly (P 0.05)，见表 2。 (P 0.01， P 0.05)，而余甘子提取物干预 6 周使大鼠 脂肪组织葡萄糖转运蛋白 4 蛋白表达增加 (P 0.01)，但 肌肉组织葡萄糖转运蛋白 4
5、蛋白差异没有显著性意义， 见表 4。 3 讨论 2.3 余甘子提取物对大鼠脂肪和肌肉组织磷脂酰肌 醇 -3-激酶、蛋白激酶 B和葡萄糖转运蛋白 4 mRNA 表达 的影响 与对照组相比，模型组大鼠脂肪和肌肉组织磷 脂酰肌醇 -3-激酶、蛋白激酶 B 和葡萄糖转运蛋白 4 mRNA 水平显著下降 (P 0.05， P 0.01)；与模型组相 比，余甘子组大鼠脂肪和肌肉组织磷脂酰肌醇 -3-激酶、 蛋白激酶 B 和葡萄糖转运蛋白 4 mRNA 水平明显增加 (P 0.01， P 0.05)，见表 3。 2.4 余甘子提取物对大鼠脂肪和肌肉组织葡萄糖转运 蛋白 4 蛋白表达的影响 模型组大鼠脂肪和肌
6、肉组织葡 萄糖转运蛋白 4 蛋白表达均较对 照组明显下降 本实验利用链脲佐菌素建立糖尿病模型，结果表 明，糖尿病大鼠经余甘子 6 周干预，其空腹血糖、空腹 胰岛素和胰岛素抵抗指数指标显著降低，证明了余甘子 具有显著的降血糖作用。 在 2 型糖尿病中，胰岛素通过与受体的结合使不同 的蛋白底物磷酸化和激活，包括胰岛素受体底物蛋白。 胰岛素受体底物蛋白可以调节其下游效应分子的活性， 从而激活或减弱胰岛素转导的信号，完成对胰岛素的细 胞特异性应答介导 8。 胰岛素对骨骼肌和脂肪组织糖代谢的调节主要通 过磷脂酰肌醇 -3-激酶 /蛋白激酶 B 信号转导途径介导 7。 蛋白激酶 B 是磷脂酰肌醇 -3-激
7、酶途径中重要的丝氨酸 / 表 1 大 鼠 基础状 态 生化 指 标检 测 结果 Table 1 Biochemical index detection results of basic state _ (xs) Index Before model construction Model group and Phyllanthus Emblica group Control group (n=10) After model construction Model group and Phyllanthus Control group Emblica group (n=10) (n=20) (n=2
8、0) Body mass 145.5110.27 152.379.10 334.4140.81a 258.8035.32 (g) Fasting blood glucose (mmol/L) Fasting insulin (mU/L) Insulin resistance index 4.230.46 4.390.82 5.770.65a 4.930.48 12.012.17 12.553.08 30.554.62a 13.083.23 2.080.33 2.040.40 8.883.05a 3.652.27 aP 0.05, vs. control group 胡炜 . 余甘子提取物对 糖
9、 尿病大鼠肌 肉 和脂肪组织 胰 岛素信号通 路 的影响 www.CRTER.org 表 2 大 鼠 用药 6 周 后各 组 间生 化 指标 检 测结果 Table 2 Rat biochemical index detection results in 6 _wk after medication (xs, n=10) Index Control group Model group Phyllanthus Emblica group Body mass (g) Fasting blood glucose (mmol/L) Fasting insulin (mU/L) Insulin resi
10、stance index 302.5156.31 455.6044.08a 5.471.10 5.940.62a 359.0032.47b 4.880.41b 0.700.18 4.001.38 1.780.45a 12.453.52a 0.930.27b 5.101.19b aP 0.05, vs. control group, bP 0.05, vs. model group 表 3 大 鼠 脂肪和 肌 肉组 织 磷脂 酰 肌醇 -3-激 酶 、 蛋白 激 酶 B 和 葡萄糖 转 运 蛋 白 4 mRNA 表达 Table 3 The mRNA expression of phosphat
11、idylinositol- 3-kinase, protein kinase B and glucose transporter 4 in rat fat tissues and muscles _ (xs, n=10, vs. the absorbance value of -actin) Fat tissues Group Phosphatidylinositol-3- kinase Protein Glucose kinase B transporter 4 Control Model 1.540.20 0.820.11b 1.020.19 0.660.10 0.570.11b 0.38
12、0.04b Phyllanthus Emblica 1.260.09c 0.680.14d 0.540.03c Muscles Group Phosphatidylinositol-3- Protein Glucose kinase kinase B transporter 4 Control Model Phyllanthus Emblica 3.140.57 1.900.33b 2.820.27c 2.980.33 2.660.19 1.150.27a 1.770.28b 2.460.42d 2.620.32c aP 0.05, bP 0.01, vs. control group; cP
13、 0.05, dP 0.01, vs. model group 表 4 大 鼠 脂肪和 肌 肉组 织 葡萄 糖 转运 蛋 白 4 蛋 白的 表 达 Table 4 Expression of glucose tra_nsporter 4 in rat fat tissues and muscles (xs, n=10, absorbance value) Group Fat tissues Muscles Control Model Phyllanthus Emblica 1.820.24 0.150.03 a 0.470.06c 1.810.21 1.240.11b 1.370.09 aP
14、0.05, bP 0.01, vs. control group; cP 0.05, vs. Phyllanthus Emblica group ISSN 1673-8225 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH 2011 苏氨酸激酶，蛋白激酶 B 的直接底物是糖原合成激 酶 3 及磷酸果糖激酶 2，糖原合成激酶 3 通过蛋白激酶 B 磷酸化而活性降低，使磷酸化减少而活性增强，合成糖 原；磷酸果糖激酶 2 与糖无氧代谢调控有关。 有研究表明磷脂酰肌醇 -3-激酶对胰岛素刺激引起 的葡萄糖转运蛋白 4 从细胞内向质膜转位和葡萄糖是胰 岛素受体后信号转导通路中的一个核心环节 8。胰
15、岛素 刺激的组织中蛋白激酶 B 表达和 (或 )活性的改变可能在 胰岛素抵抗的形成和发展中起重要作用。实验结果显 示，余甘子能显著提高糖尿病大鼠骨骼肌、脂肪的磷脂 酰肌醇 -3-激酶、蛋白激酶 B mRNA 表达，表明余甘子 是通过上调和激活磷脂酰肌醇 -3-激酶 /蛋白激酶 B 信号 通路，使葡萄糖转运蛋白 4 跨膜转运葡萄糖的能力增强。 葡萄糖转运子的作用是帮助葡萄糖穿过细胞膜进 入细胞内。主要分布于骨骼肌和脂肪等对胰岛素较敏感 的组织。由其介导的葡萄糖跨膜转运是机体外周组织摄 取葡萄糖的限速步骤。 IR 时细胞摄取葡萄糖的量减少， 可能是通过葡萄糖转运蛋白 4 葡萄搪转运子的功能丧失 等
16、机制而发挥作用的 9。主要表现在 10： 葡萄糖转运 蛋白 4 的活性降低。 葡萄糖转运蛋白 4 在胰岛素刺激后 细胞内膜向细胞膜的转位减少。 葡萄糖转运蛋白 4基 因转录受抑制，导致葡萄糖转运蛋白 4 蛋白水平的减少。 胰岛素对机体组织糖代谢的调节主要是通过磷脂 酰肌醇 -3-激酶 /蛋白激酶 B 信号转导途径介导 11。磷脂 酰肌醇 -3-激酶对胰岛素刺激引起的葡萄糖转运蛋白 4 转位和葡萄糖摄取起着关健性作用，是胰岛素受体后信 号转导通路中的一个核心环节。蛋白激酶 B 是磷脂酰肌 醇 -3-激酶 /蛋白激酶 B 通路中关键蛋白，激活的蛋白激 酶 B 能促进葡萄糖转运蛋白 4 转位，在葡萄
17、糖的跨膜转运 中起决定作用。本实验结果表明，余甘子参显著提高了 糖尿病大鼠脂肪组织和骨骼肌中磷脂酰肌醇 -3-激酶、 PBK mRNA的表达，提示余甘子参是通过激活磷脂酰肌 醇 -3-激酶 /PBK 信号通路，从而提高了葡萄糖转运蛋白 4 跨膜转运葡萄糖的能力。 由于脂肪细胞仅占葡萄糖摄取的 5%20%，而骨骼 肌占全身葡萄糖利用的 75%80%12，因此研究余甘子对 大鼠骨骼肌葡萄糖转运功能对于研究余甘子在改善胰岛 素抵抗方面的作用机制尤为重要。本实验结果表明余甘 子能上调脂肪中葡萄糖转运蛋白 4 的转录水平和转录后 水平，但对骨骼肌葡萄糖转运蛋白 4 的调节仅存在于转录 水平，对骨骼肌葡萄
18、糖转运蛋白 4 蛋白表达无影响。 大量研究结果表明，氧化应激会导致胰岛素信号增 强或减弱 13。蛋白激酶 B 对氧化应激非常敏感 14。余甘 子具有抗氧化，改善胰岛素抵抗等方面的作用 15。余甘 4 参考文献 1 National Committee for Pharmacopoeia of China. Beijing: China Medical Science Press. 2010. 国家药典委员会 . 中国药典 M. 北京 : 中国医药科技出版社 . 2010 2 Li P, Yang ZT, Peng BC, et al. Zhongguo Shiyan Fangji Xue Za
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27、或间接的经济或利益的赞助。 伦理要求： 实验过程中对动物的处置符合 2006 年科 学技术部颁布的关于善待实验动物的指导性意见的相关 要求。 本文创新性： 通过测试余甘子对糖尿病模型大鼠脂肪和 肌肉组织的血糖降低作用，通过 PCR 和蛋白印记法分析磷 脂酰肌醇 -3-激酶 /蛋白激酶 B/葡萄糖转运蛋白 4 信号转导 通路在其中的作用。 子中含有丰富的多酚类、维生素 C 及黄酮等活性物质， 至于哪种活性成分在胰岛素信号转导通路中起主要作 用，以及余甘子确切的作用环节有待进一步研究阐明。 www.CRTER.org 胡炜 . 余甘子提取物对 糖 尿病大鼠肌 肉 和脂肪组织 胰 岛素信号通 路 的影响