三叶苷调节PI3K/AKT-GLUT4信号通路改善肌肉细胞胰岛素抵抗的分子机制研究

• 作 者: 刘敏
• 机 构: 重庆理工大学
• 出 处: 重庆理工大学
• 发表日期: 2020年期
• 关键词: 三叶苷

2型糖尿病(type2 diabetes mellitus, T2DM)是一种以持续高血糖和胰岛素抵抗(insulin resistance, IR)为主要特征的常见慢性代谢性疾病。骨骼肌胰岛素抵抗是机体系统出现胰岛素抵抗的重要原因。大量研究结果表明，胰岛素受体底物(insulin receptor substrate, IRS)、蛋白激酶B(protein kinase B, PKB/AKT)和葡萄糖转运体4(glucose transporter4, GLUT4)信号通路在肥胖动物模型中，由胰岛素刺激的骨骼肌葡萄糖摄取以及胰岛素抵抗的发展中起关键作用。
　　三叶苷是一种天然的甜味剂，在高脂饮食(high-fat diet, HFD)和链脲佐菌素(streptozotocin, STZ)诱导的2型糖尿病小鼠中均有明显的抗糖尿病作用。预实验结果发现，三叶苷能够降低ob/ob小鼠空腹血糖、血清胰岛素和胰岛素抵抗指数，改善其胰岛素抵抗。但是，三叶苷降低ob/ob小鼠血糖以及改善其胰岛素抵抗的机制还不清楚。结合文献和预实验结果，本文提出以下科学猜想：三叶苷可能通过调节PI3K/AKT-GLUT4信号通路，改善ob/ob小鼠肌肉组织胰岛素信号转导缺陷，进而改善机体胰岛素抵抗。
　　本文首先考察了三叶苷对ob/ob小鼠胰岛素抵抗的影响。结果发现，ob/ob小鼠经三叶苷连续灌胃给药4周后，三叶苷对ob/ob小鼠体重、进食量和饮水量没有明显影响，但三叶苷能显著降低ob/ob小鼠空腹血糖、血清胰岛素和胰岛素抵抗指数，改善其葡萄糖耐量。并且，三叶苷能够明显上调IRS1丝氨酸612位点和AKT苏氨酸308位点的磷酸化，抑制IRS1丝氨酸307位点的磷酸化，提高肌肉组织中GLUT4蛋白水平。
　　接着，我们探究了三叶苷对棕榈酸(palmitic acid, PA)诱导的C2C12肌管细胞胰岛素抵抗的影响。在由PA构建的胰岛素抵抗模型中，葡萄糖吸收检测和western blot实验结果表明，在胰岛素刺激的情况下，三叶苷能明显促进胰岛素抵抗的肌管细胞的葡萄糖摄取；并且，三叶苷还能显著上调IRS1丝氨酸612位点和307位点以及AKT苏氨酸308位点的磷酸化，促进GLUT4从细胞浆向细胞膜转运。由此可以看出，三叶苷可能通过调节IR肌管细胞胰岛素信号通路，改善其胰岛素信号转导缺陷，进而改善其胰岛素抵抗。
　　最后，采用PI3K/AKT抑制剂，探究了PI3K/AKT在三叶苷改善肌管细胞胰岛素抵抗中的作用。结果表明，在PI3K抑制剂LY294002存在的情况下，三叶苷对胰岛素刺激的IR细胞的葡萄糖吸收被明显抑制，同时，三叶苷对GLUT4分布的调节作用也被抑制。上述实验结果显示，PI3K/AKT信号通路在三叶苷调节C2C12肌管细胞葡萄糖摄取和GLUT4分布过程中有重要作用。
　　本文的研究结果初步明确三叶苷通过调节PI3K/AKT信号通路影响C2C12肌管细胞葡萄糖摄取和GLUT4分布，进而改善肌肉组织以及ob/ob小鼠胰岛素抵抗，为将来三叶苷的临床应用提供了实验依据。