482 中山大学学报(医学科学版) 第28卷 可以逆转胰岛素抵抗,本文尝试利用姜黄素治疗肥 胖合并极度胰岛素抵抗的炎症模型,并对姜黄素逆 转胰岛素抵抗的机制作初步探讨。 1材料与方法 1.1 材 料 1.1.1姜黄素购于印度亚洲公司(纯度99%)。 1.1.2动物Obob雄性小鼠16只,8周龄、空腹体 质量(33~38 g),购自南京国家模式动物中心,用含 脂肪6.4%的标准饲料饲养,实验前1周纪录小鼠 的饲料摄取、空腹血糖、空腹胰岛素水平及体量等。 1.1.3 FAO细胞 购自The American Type Culture Collection(ATCC)。 1.1.4试剂 IR、IRS一1、AKT、P85多克隆抗体由 Steven Shoelson实验室(Joslin Diabetes Center, Harvard)提供。FBS TNFct、胰岛素购自Sigma,St. Louis USA,I—KBot抗体,IKK ̄/抗体,购于Santa Cruz, CA, GST—I—KB(1—54) 底物由Boston Biologicals,Wellesley,MA合成。 1.2方 法 1.2.1 体外细胞实验 FAO细胞使用培养液 DMEM(购自Gibco公司),细胞置于37 oC,5%CO: 的培养箱中培养 在10 cm培养皿用10 mL DMEM+1O%FBS含有高浓度葡萄糖(25 mmol/L)的 培养液中培养至80%重叠率,经5 mL 0.I%BSA孵 育16 h后接受不同浓度(O~40 umol/L)的姜黄素预 处理,然后接受鼠TNFct 10 nmol/L刺激处理,于2O min后用预冷的PBS终止,并收集细胞,用于制作 蛋白匀浆,备用,I—KBot的水平用免疫印迹的灰度 表示 NF—KB的活性用20 min内试验细胞和对照 细胞I—KBot灰度差值表示。 1.2.2动物实验利用食物参入法制成含2%姜黄 素的颗粒饲料(Lab Diets,5oo8),低温保存。动物饲养 环境为通气,层流环境,恒温(23 oC)、恒湿,12 h 明暗光照循环,24 h随意饮食环境.动物购入后第 5天开始接受口服葡萄糖耐量试验,并留取空腹血 浆作血浆胰岛素水平,和其它循环因子的检查。在 验证空腹血糖和胰岛素水平后动物被随机分成两 组,并接受姜黄素治疗,对照组用颗粒饲料5008作 为对照。每天记录动物的摄食量,每3周测量空腹 血糖并留取空腹血浆1次,第6周空腹状态下进行 第2次1:3服葡萄糖耐量试验,并留取空腹血浆。试 验后继续接受姜黄素治疗,第7周于空腹状态下接 受5 U/kg胰岛素富强注射,注射后5 min整,用断颈 法迅速处死动物,留取肝脏经液氮过渡后在一8O℃ 低温冰箱保存,作胰岛素信号分析之用。血浆多种 循环炎症细胞因子的检查用Linco Research的 Luminex试剂盒并采用Luminex 200监测结果 1.2_3免疫印迹细胞或组织裂解液(30 mmol/L Hepes,150 mmol/L NaC1, 1%Triton X一100,pH 7.4。蛋白酶抑制剂由1 mmol/L PMSF 3 Ixmol/L aprotinin,5 Ixmol/L pepstatin,10 Ixmol/L leupeptin, 25 mmol/L Benzamidin,2 mmol/L Na—vanadate, 5 mmol/L p—glycerolphosphate, 10 mmol/L NaF, 1 mmol/L Ammonium Molybdate, 30 mmol/L tetrasodium pyrophosphate,5 mmol/L EGTA)裂解细 胞,SDS一聚丙烯酰胺凝胶(6%),蛋白加热变性后 每孔加30 lJ,g,电转移仪将蛋白转到PVDF膜。5% 脱脂奶粉TBS—T缓冲液洗膜,加一抗,4℃孵育过 夜,TBS—T缓冲液洗膜,加过氧化物酶标记的IgG 抗体(购自Amersham USA),室温1 h,TBS—T缓冲 液洗膜,加ECL 1 min,暗室显影2~3 min后冲洗胶 片。凝胶成像分析系统摄像。 1.2.4统计学分析采用t检验 2 结 果 2.1 姜黄素抑制NF—KB的量效和时效关系 Fao细胞在10 cm2培养皿用10 mL在10% FBS+DMEM含有高浓度葡萄糖的培养液中培养至 8O%重叠,经5 mL 0.1%BSA孵育16 h后接受姜黄 素预处理:剂量关系用梯度浓度如图1所示,时效 曲线用30 Ixmol/L。预处理后接受鼠TNF 10 nmol/L 刺激处理,于20 min后用预冷的FBS终止,并收集 细胞,用于制作蛋白匀浆。用免疫印迹检测匀浆内 I—KBa的水平。如图1A所示:20 Ixmol/L姜黄素2O min预处理能够抑制TNF刺激的IKBct的降解。从 姜黄素的时效关系图1B可见,姜黄素有效剂量3O  ̄mol/L对NF.KB的抑制作用在30-60 min时最强。 2.2姜黄素以逆转肥胖小鼠的胰岛素抵抗 经过6周姜黄素的治疗,小鼠的空腹血糖水平没 有明显下降,但空腹胰岛素的水平下降约30%(图 2),1:3服葡萄糖耐量曲线的水平也明显下降(图2A), 曲线下面积的比较有明显差异( O.O1)。由空腹血糖 和胰岛素水平计算的HOMA指数[用FBS(mmoVE)× 胰岛素(mmol/L)/22.5计算]也呈明显降低(尺O.O5,图 2C),提示小鼠对胰岛素抵抗的水平得到明显改善。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第5期 郭颖,等.免疫抑制剂姜黄素逆转胰岛素抵抗的研究6 5 4 483 cureumin 0 0 5 10 20 40 I ̄mol/L(20 min) mTNFa2.3 姜黄素对循环细胞因子的影响 Obob小鼠治疗6周后的空腹血浆用Linc0 Research Luminex试剂盒同时检测细胞因子IL— 3 2 l O 圈0豳1圈豳豳豳 0 10-10 10 10 I ̄mo-一 …… l /L(加mi nl 15 30 60 min Cureumin 0 lB,IL一6和TNFc ̄的水平。如图3所示:尽管循环 30 咖 (20min) _i亏亏重蚕IKBa B 胰岛素的水平明显下降,但TNFot『(34.5 ̄3.4)pg] mL VS(31.3±1.1)pg/mL]水平没有明显改变,与之 mTNFa 0 10 10 10 10 10 10 10 10 10 l ̄mol/L 图l姜黄素作用的量效关系与时效关系 Fig.1 Dose and tinle responsive effects on NF—KB 对应,循环中IL—lB[(33.9 ̄3.2)pg/mL VS(15.6± 1.1)pg/mL]和IL-6[(72.1±9.8)pg/mL VS(47.2± 5.3)pg/mL]水平明显被抑制(P<0.05)。 inhibition from curcumin 一一 薯 0—0 帕0H 1.6 1.2 一 芸 8 j O.8 0.4 O O t/min l00 150 A Conlrol xa 口一 芸0}I B C 加 m 5 O 图2姜黄素逆转小鼠胰岛素抵抗 Fig.2 Curcumin reversed insulin resistance in obob mice A:Glucose levels during GTY;B:Fasting insulin levels after treatment;C:Homa index 质经6%的SDS-PAGE分离,转移到PVDF膜上。用 4G10、P85、AKT抗体作免疫印迹。如图4所示:胰岛 素刺激的IRS—l酪氨酸的磷酸化水平明显升高,而 一60 皂 晏30 胰岛素受体的磷酸化水平没有明显改变。与IRS—l 酪氨酸的磷酸化水平平行,P85的磷酸化水平也明显 升高,AKT的磷酸化的水平也明显升高。 Control 0 Cureumin ・—一pIRS-I ・—一pIR 图3姜黄素对循环细胞因子的影响 Fig.3 Curcumin inhibited cytokines circulation levels 2.4姜黄素为胰岛素信号的增效剂 经胰岛素刺激的肝脏组织在液氮下作粉碎并以 l%Trit0n XlO0 RAPA(含有全部蛋白酶抑制剂,和 A i 圄 蛋白磷酸酶抑制剂)缓冲液在冰点匀浆。经全速4 cI= 离心30 min取上清液(1 mg蛋白质)作IRS—l和IR 图4姜黄素对obob小鼠胰岛素信号的作用 Fig.4 Curcumin improved insulin signaling 联合免疫沉淀。经上样缓冲液释放的沉淀目标蛋白 维普资讯 http://www.cqvip.com
484 中山大学学报(医学科学版) 第28卷 3 讨 论 胰岛素抵抗(IR)及胰岛B细胞功能减退是2 型糖尿病发病机理的重要环节『9_.目前被认为是一 个慢性非特异性炎症过程,胰岛素对胰岛素敏感组 织作用的缺陷(肝脏、脂肪组织、骨骼肌)会导致慢 性、低水平炎症状态的恶化,任何与慢性炎症有关 的过程都会削弱胰岛素的作用。作为恶性循环.胰 岛素抵抗又会使炎症恶化『l0l。在抗炎药物对胰岛素 抵抗有逆转作用的报道之后,我们探索新的抗炎药 物对胰岛素抵抗的治疗作用。姜黄素是继阿司匹林 后又一个具有类似协同作用的活性成分…1。在姜黄 素治疗6周后.尽管治疗组和对照组的体重没有明 显改善,但小鼠空腹血糖的水平明显下降,而且胰 岛素的水平也明显降低.提示胰岛素的敏感性明显 升高,葡萄糖耐量曲线在治疗后也明显改善.说明 小鼠整体对葡萄糖的处理能力明显升高.即obob 小鼠的胰岛素抵抗的水平得到明显改善。这些都进 一步说明姜黄素治疗改善肥胖诱导的胰岛素抵抗。 研究证实NF—s:B是启动和控制炎症的主要核 转录因子.在非激活条件下,NF—s:B和胞浆内一种 被称为NF—s:B的抑制物(I—s:B)的蛋白质结合处于 无功能状态 我们利用胰岛素敏感组织来源的细胞 系FAO.验证了姜黄素能够抑制TNFot刺激的 I ̄Bct的降解.继而抑制NF—KB的活性。我们推测 在高度肥胖NF—KB高度激活的肥胖小鼠obob体 内,姜黄素可能具有更加明显的改善代谢的作用。 在NF—s:B激活的模型上我们证实炎症激发的 高水平循环细胞因子是系统性胰岛素抵抗的原因。 采用细胞因子的中和抗体可以逆转胰岛素抵抗,在 N KB抑制型模型.胰岛素敏感性升高,而且循环中 细胞因子的水平较低。在肥胖发生过程中,NF—s:B活 性与动物的体重呈正相关。Obob小鼠的肝脏,脂肪 以及淋巴组织中NF—s:B的活性水平升高,循环细胞 因子的水平增高,这些都说明炎症介质与胰岛素抵 抗的关系 经姜黄素治疗的肥胖动物循环中细胞因 子IL_1.IL_6水平均明显下降,由于IL_1和IL_6是 NF-KB活性的重要因子,因此,我们认为姜黄素 在胞浆内有多个作用靶点,通过对上述细胞因子的 抑制作用.影响NF—KB的活性,继而达到逆转胰岛 素抵抗和改善胰岛素敏感性的作用。在肝脏组织的 胰岛素信号检测中,胰岛素刺激的IRS一1酪氨酸磷 酸化的水平明显升高,AKT的活性也明显增强。这些 结果都进一步说明肥胖小鼠胰岛素的敏感性在治疗 后得到了改善,姜黄素能提高obob小鼠胰岛素的敏 感性,姜黄素作为一个免疫调节剂用于抑制免疫排 斥的同时,对系统性炎症也有抑制作用.可能是通过 抑制NF—s:B来改善胰岛素敏感性的。 参考文献 【1】HUANG H C,JAN T R,YEH S F.Inhibitory effect of curcumin, an anti—inflammatory agent, on vascular smooth muscle cell proliferation fJ].Eur J Pharmacol, 1992,221(3):381—384. 【2】 CHEN H W.HUANG H C.Effect of cureumin On ce11 cycle progression and apoptosis in vascular smooth muscle cells叨.Br J Pharmacol,1998,124(/):1029-1040. f33】 SIDHU G S,MANI H,GADDIPATI J P, et a1. Curcumin enhances wound healing in streptozotocin induced diabetic rats and genetically diabetic mice fJ]. Wound Repair Regen,1999,7(7):362-374. [4] NAITO M,wU X,NOMURA H,et a1.Tlhe protective effects of tetrahydrocurcumin on oxidative stress in cholesterol-fed rabbits fJ].J Atheroscler Thromb,2002, 1 1(9):243—250. 【5】 SHARMA S, CHOPRA K, KULKARNI S K,et a1. Resveratrol and curcumin suppress immune response through CD28/CTLA-4 and CD80 CO—stimulatory pathway fJ].Clin Exp Immunol,2007,147(7):155—163. 【6】 JAGETIA G C,AGGARWAL B B.“Spicing Up”of the Immune System by Curcumin fJ].J Clin Immunol,2007, 27(7):19-35. 【7】 YUAN M, K0NSTANT0P0UL0S N,LEE J, et a1. Reversal of obesity-and diet—induced insulin resistance with salicylates or targeted disruption of Ikkbeta fJ]. Science,2001,293(5535):1673-1677. 【8】 CAI D,YUAN M,FRANTZ D F,et a1.Local and systemic insulin resistance resulting from hepatic activation of IKK-beta and NF—kappaB fJ】.Nat Med, 2005,l1(7):183—190. 【9】 程桦,严励,傅祖植.糖尿病综合研究10年 (1992—2001年)[J].中山大学学报:医学科学版, 2003,24(1):1-6. 【10】FERN CNDEZ—REAL J M, RICART W. Insulin resistance and chronic caridovascular inflammatory syndrome fJJ.Endocrine Reviews,2003,24(4):278—301. 【l1】0SAwA T, KATO Y.Protective role of antioxidative food factors in oxidative stress caused by hyperglycemia fJ].Ann N Y Acad Sci,2005,1043(6):440—451. (编辑徐 杰)
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