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目的:代谢综合征(MS)是一种慢性消耗性疾病,代谢紊乱和低度炎症是其主要特征。从中药茵陈和人参中分离的天然产物或衍生物单香豆素ADMC和人参皂苷G-Rh2,具有抗炎、降糖等药理活性。本研究旨在筛选上述两种中药单体对MS的治疗效果,并进一步探讨它们的作用机制。
方法:(1)采用长期高脂饮食诱导C57BL/6J小鼠建立MS模型,连续灌胃4周;实施胰岛素耐量实验(ITT)和口服葡萄糖耐量实验(OGTT)考察ADMC、G-Rh2对小鼠胰岛素敏感性的影响;采用血糖仪、ELISA试剂盒检测空腹血糖值和血清胰岛素含量,并通过稳态模型HOMA-IR计算胰岛素抵抗指数。(2)称量体重和脂肪组织重量计算脂肪指数,评价小鼠肥胖情况;采用HE、油红O染色观察ADMC、G-Rh2对小鼠脂肪肝或脂肪性肝炎的影响;采用生化试剂盒检测小鼠血脂TC、TG、NEFA、LDL-C和HDL-C含量。(3)低糖高胰岛素诱导小鼠肝细胞AML12造成胰岛素抵抗模型,采用荧光糖试剂2-NBDG和葡萄糖试剂盒检测ADMC对肝细胞糖代谢的影响;采用高糖高脂刺激的AML12细胞模型模拟体内高糖高脂环境,考察ADMC对肝细胞脂质代谢的影响。(4)采用非靶脂质代谢组学技术检测肝脏中脂质代谢物变化,考察G-Rh2对MS小鼠肝脏脂质代谢模式的影响。(5)采用PCR技术检测ADMC和G-Rh2对糖酵解关键酶、胰岛素信号通路PI3K/AKT、脂质合成和分解相关基因的影响。(6)采用流式细胞仪检测小鼠胸腺、脾脏和肝脏组织中免疫细胞数量,ELISA试剂盒检测血清中TNF-α、IL-6水平,免疫组化切片检查胰腺组织中炎症标记物CD68、CD11c表达量,考察ADMC、G-Rh2对MS小鼠组织炎症的影响。
结果:(1)ADMC显著降低MS小鼠胰岛素抵抗指数和空腹血糖值,且明显下调ITT和OGTT的曲线下面积;G-Rh2轻微改善MS小鼠OGTT的曲线下面积和胰岛素抵抗指数,对长期血糖无明显作用。(2)ADMC和G-Rh2均降低小鼠体重和脂肪指数,明显改善肥胖体型;ADMC和G-Rh2抑制肝脏中脂肪过度累积和炎症浸润;ADMC下调血脂主要是NEFA和LDL-C水平,G-Rh2下调TC、NEFA和LDL-C水平。(3)ADMC明显增强胰岛素抵抗的肝细胞AML12中荧光糖2-NBDG摄取量和培养上清中葡萄糖消耗量,抑制高糖高脂刺激的AML12 细胞中脂滴聚集和TC、TG含量。(4)G-Rh2明显下调肝脏中74种脂质代谢物,主要包括甘油三酯和磷脂酰胆碱两类脂质。(5)ADMC促进代谢器官肝脏、骨骼肌、脂肪中胰岛素信号传导通路PI3K/AKT和肝脏中糖酵解基因HK2、Pfkfb1/2/3的mRNA表达,在肝细胞AML12中的表现与肝脏组织一致;G-Rh2明显下调肝脏中脂肪酸合成基因SREBP1、ACC、FASN,并上调脂质分解基因ADPN、Atgl、SirT3的mRNA表达水平。(6)ADMC降低血清中炎症因子TNF-α、IL-6和肝功能指标AST、ALT含量,减少肝脏T细胞数量和胰腺CD11c+巨噬细胞浸润,调节胸腺T细胞、巨噬细胞和Treg细胞比例平衡,轻微下调脾脏T细胞数量;G-Rh2降低血清TNF-α、IL-6,肝脏指数以及肝匀浆中AST、ALT含量,减少脾脏中T细胞和NK细胞数量,并显著增加骨髓来源的抑制性细胞MDSCs,而对胸腺中CD4+T、CD8+T、NK和Treg细胞无明显影响。
结论:(1)ADMC治疗MS的效果明显,表现在改善MS小鼠的胰岛素抵抗和肥胖体型,提高胰岛素敏感性和葡萄糖耐受力,控制高血糖和高血脂症,保护肝脏以免形成脂肪肝或肝炎。(2)ADMC维持MS小鼠的代谢稳态,增强代谢器官肝脏、骨骼肌、脂肪中胰岛素/PI3K/AKT信号传导,加快肝脏摄取葡萄糖并促进糖酵解和脂质分解。(3)ADMC通过抑制胸腺和脾脏中T细胞、巨噬细胞数量调节整体免疫平衡,进而发挥局部抗炎作用,即抑制肝脏和胰腺组织炎症以维持它们正常的代谢功能。(4)G-Rh2治疗MS的药效体现在脂代谢方面,可明显抑制小鼠肥胖、高血脂症和脂肪肝,轻微改善胰岛素抵抗,但对血糖控制效果不佳。(5)G-Rh2治疗MS的关键机制是改善肝脏脂质代谢模式,通过抑制肝脏中脂肪酸合成和促进脂肪分解来阻止脂质代谢物主要是甘油酯类过度产生,从而维持肝脏代谢正常和血脂稳态。(6)G-Rh2调节外周免疫器官脾脏中Th1型免疫细胞/MDSCs比例并抑制炎症因子水平,对抵抗肝脏和脂肪组织慢性低度炎症有重要意义。
创新点:本研究首次从代谢和免疫的角度探讨了两种中药单体治疗MS的药效及机制,有望为治疗MS开发特效药物,并提供了一种基于代谢和免疫相互调节治疗MS的新策略。
方法:(1)采用长期高脂饮食诱导C57BL/6J小鼠建立MS模型,连续灌胃4周;实施胰岛素耐量实验(ITT)和口服葡萄糖耐量实验(OGTT)考察ADMC、G-Rh2对小鼠胰岛素敏感性的影响;采用血糖仪、ELISA试剂盒检测空腹血糖值和血清胰岛素含量,并通过稳态模型HOMA-IR计算胰岛素抵抗指数。(2)称量体重和脂肪组织重量计算脂肪指数,评价小鼠肥胖情况;采用HE、油红O染色观察ADMC、G-Rh2对小鼠脂肪肝或脂肪性肝炎的影响;采用生化试剂盒检测小鼠血脂TC、TG、NEFA、LDL-C和HDL-C含量。(3)低糖高胰岛素诱导小鼠肝细胞AML12造成胰岛素抵抗模型,采用荧光糖试剂2-NBDG和葡萄糖试剂盒检测ADMC对肝细胞糖代谢的影响;采用高糖高脂刺激的AML12细胞模型模拟体内高糖高脂环境,考察ADMC对肝细胞脂质代谢的影响。(4)采用非靶脂质代谢组学技术检测肝脏中脂质代谢物变化,考察G-Rh2对MS小鼠肝脏脂质代谢模式的影响。(5)采用PCR技术检测ADMC和G-Rh2对糖酵解关键酶、胰岛素信号通路PI3K/AKT、脂质合成和分解相关基因的影响。(6)采用流式细胞仪检测小鼠胸腺、脾脏和肝脏组织中免疫细胞数量,ELISA试剂盒检测血清中TNF-α、IL-6水平,免疫组化切片检查胰腺组织中炎症标记物CD68、CD11c表达量,考察ADMC、G-Rh2对MS小鼠组织炎症的影响。
结果:(1)ADMC显著降低MS小鼠胰岛素抵抗指数和空腹血糖值,且明显下调ITT和OGTT的曲线下面积;G-Rh2轻微改善MS小鼠OGTT的曲线下面积和胰岛素抵抗指数,对长期血糖无明显作用。(2)ADMC和G-Rh2均降低小鼠体重和脂肪指数,明显改善肥胖体型;ADMC和G-Rh2抑制肝脏中脂肪过度累积和炎症浸润;ADMC下调血脂主要是NEFA和LDL-C水平,G-Rh2下调TC、NEFA和LDL-C水平。(3)ADMC明显增强胰岛素抵抗的肝细胞AML12中荧光糖2-NBDG摄取量和培养上清中葡萄糖消耗量,抑制高糖高脂刺激的AML12 细胞中脂滴聚集和TC、TG含量。(4)G-Rh2明显下调肝脏中74种脂质代谢物,主要包括甘油三酯和磷脂酰胆碱两类脂质。(5)ADMC促进代谢器官肝脏、骨骼肌、脂肪中胰岛素信号传导通路PI3K/AKT和肝脏中糖酵解基因HK2、Pfkfb1/2/3的mRNA表达,在肝细胞AML12中的表现与肝脏组织一致;G-Rh2明显下调肝脏中脂肪酸合成基因SREBP1、ACC、FASN,并上调脂质分解基因ADPN、Atgl、SirT3的mRNA表达水平。(6)ADMC降低血清中炎症因子TNF-α、IL-6和肝功能指标AST、ALT含量,减少肝脏T细胞数量和胰腺CD11c+巨噬细胞浸润,调节胸腺T细胞、巨噬细胞和Treg细胞比例平衡,轻微下调脾脏T细胞数量;G-Rh2降低血清TNF-α、IL-6,肝脏指数以及肝匀浆中AST、ALT含量,减少脾脏中T细胞和NK细胞数量,并显著增加骨髓来源的抑制性细胞MDSCs,而对胸腺中CD4+T、CD8+T、NK和Treg细胞无明显影响。
结论:(1)ADMC治疗MS的效果明显,表现在改善MS小鼠的胰岛素抵抗和肥胖体型,提高胰岛素敏感性和葡萄糖耐受力,控制高血糖和高血脂症,保护肝脏以免形成脂肪肝或肝炎。(2)ADMC维持MS小鼠的代谢稳态,增强代谢器官肝脏、骨骼肌、脂肪中胰岛素/PI3K/AKT信号传导,加快肝脏摄取葡萄糖并促进糖酵解和脂质分解。(3)ADMC通过抑制胸腺和脾脏中T细胞、巨噬细胞数量调节整体免疫平衡,进而发挥局部抗炎作用,即抑制肝脏和胰腺组织炎症以维持它们正常的代谢功能。(4)G-Rh2治疗MS的药效体现在脂代谢方面,可明显抑制小鼠肥胖、高血脂症和脂肪肝,轻微改善胰岛素抵抗,但对血糖控制效果不佳。(5)G-Rh2治疗MS的关键机制是改善肝脏脂质代谢模式,通过抑制肝脏中脂肪酸合成和促进脂肪分解来阻止脂质代谢物主要是甘油酯类过度产生,从而维持肝脏代谢正常和血脂稳态。(6)G-Rh2调节外周免疫器官脾脏中Th1型免疫细胞/MDSCs比例并抑制炎症因子水平,对抵抗肝脏和脂肪组织慢性低度炎症有重要意义。
创新点:本研究首次从代谢和免疫的角度探讨了两种中药单体治疗MS的药效及机制,有望为治疗MS开发特效药物,并提供了一种基于代谢和免疫相互调节治疗MS的新策略。