膳食补充亮氨酸改善胰岛素抵抗大鼠肝脏糖代谢的作用
目的：高脂膳食喂养建立大鼠胰岛素抵抗动物模型，观察亮氨酸对胰岛素抵抗大鼠肝脏糖代谢及其相关基因表达的影响，为进一步揭示亮氨酸对2型糖尿病高血糖的调控和改善胰岛素抵抗提供新的思路和科学依据。 方法：雄性成年Sprague-Dawley大鼠40只，体重200~220g，按体重随机分为4组(每组10只动物)，分别给予基础饲料（Normal diet，ND）、基础饲料+1.5％亮氨酸(ND+1.5％Leu)、高脂饲料(High fat diet，HFD)、高脂饲料+1.5％亮氨酸(HFD+1.5％ Leu)喂养24周，监测血糖、血胰岛素水平。实验结束后，处死动物，取肝脏，测定肝糖原含量，提取肝脏RNA，采用实时荧光定量PCR(Real-Time PCR)测定各组大鼠肝脏糖原合成酶（Glycogen synthase，GS）、叉头转录因子（the Forkhead transcription factor，FoxO1）、环腺苷酸应答原件结合蛋白（cAMP responding element binding protein，CREB）、葡萄糖激酶（Glucose kinase，GK）等基因mRNA表达水平。Western blotting检测肝脏总GS（Total Glycogen synthase，TGS）及磷酸化GS、总糖原合成酶激酶3（Total Glycogen synthase kinase3，GSK3）及磷酸化GSK3的表达。 结果：1.HFD组大鼠的进食量从第三周开始明显低于ND组（P<0.05），亮氨酸对动物摄食量没有明显影响。HFD组大鼠在实验前两周的能量摄入明显高于ND组大鼠（P<0.05），从第7周开始，HFD组大鼠体重已显著高于ND组大鼠体重（P<0.05）。亮氨酸补充对大鼠能量摄入无明显影响，但从第6周开始，HFD+1.5％Leu组大鼠体重显著高于HFD组大鼠（P<0.05）。 2.与ND组大鼠相比，HFD组大鼠血糖水平无明显改变，但胰岛素水平和HOMA指数显著升高（P<0.05）；亮氨酸补充可显著降低高脂大鼠胰岛素水平及HOMA指数，改善胰岛素抵抗（P<0.05），但对正常大鼠胰岛素敏感性无明显影响。胰岛素耐量实验（Insulin Tolerance Test，ITT）结果表明，HFD组大鼠注射胰岛素后15分钟和30分钟，血糖值显著高于ND组（P<0.05），出现胰岛素耐量异常，血糖曲线下面积（Area under the curve,AUC）显著增加（P<0.05）；HFD+1.5％Leu组大鼠15分钟和30分钟血糖值显著低于HFD组（P<0.05），且AUC显著降低（P<0.05）。 3.肝糖原含量测定结果表明，ND+1.5％Leu组肝糖原含量高于ND组，但没有显著性差异；HFD+1.5％Leu组肝糖原含量显著高于HFD组（P<0.05）。 4.肝脏糖异生相关基因表达结果表明，ND+1.5％Leu组肝脏的FoxO1 mRNA水平明显低于ND组（P<0.05），膳食补充亮氨酸对高脂组的FoxO1 mRNA水平没有明显影响。HFD肝脏的CREB mRNA显著高于ND组，亮氨酸补充对HFD组肝脏CREB mRNA的表达没有明显影响。亮氨酸的补充可显著降低HFD组大鼠肝脏糖异生关键基因G6Pase和PEPCK mRNA水平表达。 5.肝脏糖原合成相关基因表达结果表明，与ND相比，HFD组肝脏GS mRNA水平显著降低（P<0.05），亮氨酸补充后可显著增加HFD组肝脏 GS的mRNA的表达（P<0.05）；亮氨酸补充对HFD肝脏GK mRNA的表达没有明显影响。 6.肝脏糖原合成相关蛋白及其磷酸化水平检测结果表明，亮氨酸补充可显著增加ND和HFD组大鼠肝脏T-GS的表达（P<0.05）。HFD组大鼠肝脏pGSSer641水平显著高于ND组，亮氨酸补充后可显著降低HFD组pGSSer641水平（P<0.05）。HFD组肝脏pGSK3Ser9较正常组无显著性差异，亮氨酸补充后可显著增加HFD组pGSK3Ser9的表达（P<0.05）。 结论：高脂膳食喂养诱导大鼠发生胰岛素抵抗；膳食补充亮氨酸降低糖异生相关基因FoxO1、CREB的表达，增加糖原合成相关基因GS、GK的表达，从而改善糖代谢过程，改善机体的胰岛素抵抗，有利于维持正常的血糖水平。其中的机制可能涉及胰岛素信号有关的GSK3调控GS通路，进而调控糖原合成，促进外周过多的葡萄糖进入肝脏储存。本研究结果对于膳食防治胰岛素抵抗和维持2型糖尿病血糖稳态有重要意义。
2型糖尿病;亮氨酸;胰岛素抵抗;肝脏糖代谢
华中科技大学
硕士
营养与食品卫生学
杨雪锋
2014
中文
R587.1
59
2015-07-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）