天芪降糖胶囊降糖调脂的机制[1].doc

应用基因芯片探讨天芪降糖胶囊降糖调脂的机制张茜 肖新华 王彤 李文慧 袁涛 孙晓方 孙琦 向红丁 王姮【摘要】 目的 探讨天芪降糖胶囊改善血糖和血脂的机制。方法 选用 KKAy小鼠16只，随机分为天芪组（给予1.5g/kgd的天芪降糖胶囊粉末悬浊液）和对照组（给予等体积生理盐水），灌胃4周。测定小鼠FBG、血脂和FINS，并行OGTT实验。取小鼠骨骼肌进行RT-PCR基因芯片实验。 结果 天芪组FBG、OGTT曲线下面积（AUC）、HOMA-IR、TC和TG均比对照组显著降低（P0.05或P0.01)。基因芯片显示天芪组GLUT4、MAPK8、MAPK14和PPAR上调, PPAR、PGC、CEBP、TNF、NFB、ICAM-1和IL-6下调。 结论 天芪降糖胶囊能有效降低KKAy小鼠FBG，调节脂代谢。其血糖降低机制可能与MAPK通路和GLUT4上调有关；另外可能通过下调炎症因子水平改善胰岛素抵抗。血脂改善可能与PPAR上调有关。【关键词】 天芪降糖胶囊；KKAy小鼠；基因芯片；糖尿病；脂代谢紊乱The mechanism of Tianqi capsule on glucose and lipid regulating using RT PCR array ZHANG Qian, XIAO Xin-Hua, WANG Tong, et al. Department of Endocrinology, Peking Union Medical College Hospital, Peking Union Medical College, Beijing 100730, China【Abstract】 Objective To explore the effects of Tianqi capsule on the FBG, lipid metabolism and FINS in KKAy mice and to investigate their possible therapeutic mechanisms. Methods KKAy mice were randomly divided into two groups: Tianqi group(treated with 1.5g/kgd Tianqi) and control group(treated with the same volume of NS). Treatment lasted for 4 weeks. FBG, TC, TG, HDL-c, LDL-c and FINS were detected. The OGTT test was done. RT PCR array experiment was done with skeletal muscle. Results Tianqi capsule could decrease FBG, glucose area under the curve (AUC),HOMA-IR,TC and TG, compared with those of control group（P0.05 or P2，而且P值0.05的基因为具有显著差异。四、统计学处理定量指标均以s表示。对定量资料，符合正态分布的数据采用Students t检验；不符合正态分布的数据经对数转换后采用Students t检验。采用SPSS15.0进行数据分析。基因芯片的数据用Ct法计算，用PCR Array 数据分析软件(Excel & Web based)进行分析。结果一、 天芪对KKAy小鼠体重、FBG、AUC、FINS、HOMA-IR和血脂的影响 在给予天芪前（0周）对照组和天芪组体重、FBG无显著差异。给予天芪1至4周，天芪组较对照组体重无显著差异，FBG持续显著下降（P0.01）（表1）。OGTT结果显示天芪组在葡萄糖灌胃前（0min）以及灌胃后30、60、120min各时点血糖值及AUC均显著低于对照组（0min和30min P0.01，60min、120min和AUC P0.05）（表2）。给药4周后天芪组FINS，HDL-c和LDL-c较对照组无显著差异，但HOMA-IR，TC和TG明显降低（P0.05）（表3），提示天芪具有改善KKAy小鼠胰岛素抵抗和脂质代谢紊乱的作用。表1 天芪干预前后KKAy小鼠体重和FBG比较（s）Tab 1 Effect of Tianqi on the mean body weight and FBG of KKAy mice（s）组别Group例数n0周0week1周1weeks2周2weeks3周3weeks4周4weeks对照组Control体重Weight(g)830.572.4031.993.2932.243.1432.931.3033.041.48FBG(mmol/L)816.158.9919.652.1418.205.0624.788.8020.575.81天芪组Tianqi体重Weight(g)830.651.6831.113.6831.702.2032.001.8532.140.86FBG(mmol/L)816.386.4110.435.47*10.353.29*9.983.71*9.331.78* 与对照组比 vs control *P0.01表2 天芪干预3周后OGTT血糖和血糖曲线下面积（AUC）结果比较（s,mmol/L）Tab 2 Effect of Tianqi on oral glucose tolerance in KKAy mice（s, mmol/L）组别Group例数n0血糖BG 0 min30血糖BG 30 min60血糖BG 60 min120血糖BG 120 min血糖曲线下面积AUC对照组Control824.788.8029.984.9222.1210.6617.728.2345.4010.80天芪组Tianqi89.983.71*20.506.87*14.058.28*9.474.74*27.6512.00*与对照组比 vs control *P0.05 *P0.01表3 天芪干预4周后FINS、HOMA-IR和血脂比较(s)Tab 3. Effect of Tianqi on FINS , HOMA-IR and lipid metabolic parameters in KKAy mice (s)组别Group例数nFINS（U /mL）HOMA-IRTC(mmol/L)TG(mmol/L)HDL-c(mmol/L)LDL-c(mmol/L)对照组Control817.167.705.802.835.21.931.290.403.660.950.860.20天芪组Tianqi814.088.365.102.90*3.090.56*0.790.16*3.991.760.920.41与对照组比 vs control *P2，左侧粉线左面为fold-change-2。蓝线代表P值=0.05。蓝线上面为P值0.05。此图中标注名称的基因为天芪组较对照组有显著差异的11个基因。This graph shows that the log2 of the fold change in each genes expression between the samples is versus its P value from the t-test. The black line indicates fold changes of 1. The pink lines indicate the fold-change in gene expression threshold is 2, The blue line indicates the P value of the t-test (threshold is 0.05). There are 11 genes which show significantly different expression between Tianqi group and control group.讨论本研究实验对象KKAy小鼠为自发性糖尿病动物模型，在高脂饲料喂养下出现肥胖、脂代谢紊乱和高血糖等代谢异常，是目前研究人类2型糖尿病较为理想的动物模型。基因芯片技术作为一种先进的高通量检测技术，具有灵敏、准确、快速、高信息量等优点，可以对个体生物的大量基因表达信息进行高速、并行采集和分析。骨骼肌在能量平衡方面处于首要地位，是胰岛素刺激的葡萄糖摄取和利用的重要组织。我们选取KKAy小鼠的骨骼肌作为基因芯片实验材料，所用RT-PCR小鼠糖尿病基因芯片是一种功能分类基因芯片，包含有与糖尿病相关的多个生物学代谢通路的基因。研究发现天芪降糖胶囊能显著降低KKAy小鼠FBG、AUC,改善胰岛素敏感性。还发现其能显著降低KKAy小鼠的血清TC和TG水平，与以往的临床和实验研究结果一致1-3。胰岛素信号通路是在胰岛素刺激下，肌肉和脂肪组织摄取利用葡萄糖的重要途经。本研究发现在有关胰岛素通路的基因表达中，天芪组与对照组无显著差异。揭示调节胰岛素信号通路可能并不是天芪降糖胶囊降血糖的机制。AMPK(AMP激活的蛋白激酶)是非胰岛素依赖性的调节葡萄糖转运的因子4。Xi等发现AMPK能使p38 MAPK上调5。在肌肉细胞，p38 MAPK参与GLUT4的激活6，7。本研究发现天芪组MAPK通路和GLUT4基因是上调的。推测天芪降糖胶囊可能是通过AMPK-p38 MAPK-GLUT4通路来改善葡萄糖摄取利用的。 有研究表明许多核转录因子如PPAR家族、CCTTA/增强子结合蛋白家族等在脂肪分化中起重要作用8，它们共同诱导一系列脂肪细胞特异表达的基因，从而使细胞得以最终分化。2型糖尿病大鼠肝脏PGC-1表达升高。PGC-1能刺激葡萄糖异生和脂肪酸氧化9。天芪降糖胶囊能下调PPAR、PGC和CEBP水平，这可能是天芪组在治疗四周后体重略低于对照组的机制之一。PPAR与血脂代谢关系密切，在多个水平参与血脂的调节10，如促进脂肪酸氧化和胆固醇逆向转运，降低血TG和TC。本研究显示天芪组PPAR基因水平是上调的,这可能是天芪降糖胶囊调节血脂的重要机制之一。另外，有研究表明许多炎症因子通过血液或/和旁分泌的作用干扰胰岛素的信号传导而导致胰岛素抵抗。本研究发现天芪组炎症因子TNF、NFB、ICAM-1和IL-6基因均是下调的。揭示天芪降糖胶囊能抑制炎症因子表达，胰岛素抵抗的改善可能与之有关。总之，本研究观察到天芪降糖胶囊能有效降低KKAy小鼠血糖，改善胰岛素敏感性和血脂水平。应用功能分类基因芯片技术分析天芪降糖胶囊对KKAy小鼠骨骼肌基因表达谱的影响，为探讨天芪降糖胶囊的降糖调脂机制提供了体内实验依据。当然，天芪降糖胶囊确切的降糖调脂机制还有待进一步深入研究和挖掘。参考文献1 周轻伟,宗瑞义,谢湘林,等.天芪胶囊降糖作用的实验研究.中草药,1997,28(2):95-97.2 赵泉霖,郭宝荣,杨文军.天芪降糖胶囊治疗2 型糖尿病300例.山东中医药大学学报,2003,27(3):191-192.3 蔡寒青,葛焕琦,张秀娟,等.天芪降糖胶囊治疗2型糖尿病60例临床观察.吉林大学学报(医学版),2003,29(5):669-671.4 Mu J, Brozinick JT Jr, Valladares O,et al. A role for AMP-activated protein kinase in contraction- and hypoxia-regulated glucose transport in skeletal muscle. Mol Cell, 2001, 7(5):1085-1094.5 Xi X, Han J, Zhang JZ. Stimulation of glucose transport by AMP-activated protein kinase via activation of p38 mitogen-activated protein kinase. J Biol Chem, 2001, 276: 4102941034.6 Somwar R, Kim DY, Sweeney G, et al. GLUT4 translocation precedes the stimulation of glucose uptake by insulin in muscle cells: potential activation of GLUT4 via p38 mitogen-activated protein kinase. Biochem J, 2001, 359:639649.7 Konrad D, Somwar R, Sweeney G, et al. The antihyperglycemic drug alpha-lipoic acid stimulates glucose uptake via both GLUT4 translocation and G