染料木素鉻配合物對谷氨酸鈉誘導(dǎo)的肥胖大鼠糖脂代謝的影響

王維綱,李曉紅,劉 冰,丁 濤,韋 康,田建明

（1.吉林醫(yī)藥學(xué)院附屬醫(yī)院中醫(yī)科，吉林 吉林 132013；2.吉林省中醫(yī)藥科學(xué)院藥效毒理評價中心，吉林 長春 130012）

鉻是維持機體正常生理功能和葡萄糖耐量等方面不可缺少的微量元素［1-2］，染料木素是一種黃酮類化合物，具有降糖、降脂、抗氧化、抗炎和抗腫瘤等多種生物活性［3-4］，將染料木素與鉻元素制備成配合物（簡稱染料木素鉻）有望開發(fā)成為治療肥胖性2型糖尿病的新藥。本課題組［5］曾報道了染料木素鉻具有改善2型糖尿病相關(guān)生化指標(biāo)及靶器官損害作用。采 用L-谷 氨 酸 鈉 （monosodium L-glutamate，MSG）可制備肥胖性胰島素抗性大鼠模型，常用于代謝綜合征［6］、胰島素抵抗［7］和肝再生模型的研究［8］，有關(guān)染料木素鉻對MSG誘導(dǎo)的肥胖大鼠模型糖脂代謝方面的研究尚未見報道。本研究先自行繁殖乳鼠，制備MSG肥胖大鼠模型，給予染料木素鉻后研究其對MSG肥胖大鼠糖脂代謝的影響，并對其作用機制進行初步探討，以期為開發(fā)治療肥胖所致的2型糖尿病的新藥提供新的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 藥物、主要試劑和儀器 染料木素鉻，純度90%，產(chǎn)品批號20160225，草綠色粉末，由吉林省中醫(yī)藥科學(xué)院植化室提供。鹽酸二甲雙胍緩釋片，0.5 g/片×24片，產(chǎn)品批號160906，購自上海普康藥業(yè)有限公司；MSG，產(chǎn)品批號J0406A，購自美侖生物生物技術(shù)有限公司；葡萄糖（glucose，Glu）測定試劑盒，產(chǎn)品批號141517013，購自深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司；甘油三酯（triglyceride，TG）和總膽固醇（total cholesterol，TC）試劑盒，產(chǎn)品批號分別為25161288和25161287，購自桂林優(yōu)利特醫(yī)療電子有限公司；糖化血紅蛋白（glycosylated hemoglobin，GHb）、胰島素（insulin，INS）、一氧化氮合成酶（nitric oxide synthase，NOS）、血管緊張素Ⅱ（angiotensin Ⅱ，Ang Ⅱ）、內(nèi)皮因子1（endothelial factor-1，ET-1）、前列環(huán)素2（prostacyclin 2，PGI2）、腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α） 和白細胞介素 6（interleukin-6，IL-6）酶聯(lián)免疫吸附測定（enzymelinked immunosorbent assay，ELISA）試劑盒，均為北京愛媚麗生物科技有限公司分裝美國RD公司產(chǎn)品。KDC-2046低速冷凍離心機（安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司），CS-600B生化分析儀（長春迪瑞實業(yè)有限公司），Epoch酶標(biāo)儀（美國伯騰儀器有限公司）。

1.2 實驗動物和飼料 雄性和雌性SPF級SD大鼠分別為8和16只，體質(zhì)量 220～240 g，日齡60 d，購自延邊大學(xué)實驗動物中心，動物生產(chǎn)許可證號：SCXK（吉）-2017-0003；自制高糖高脂飼料（基礎(chǔ)飼料68.8%，蔗糖10%，豬油10%，蛋黃粉10%，膽固醇1%，膽酸鈉0.2%）。

1.3 實驗動物模型制備、動物分組和處理［9］自行繁殖SD大鼠，將新生的SD大鼠，自出生第2天起，每天皮下注射MSG 4 g·kg－1，連續(xù)7 d，對照組大鼠注射等量的生理鹽水。第24天后斷乳，取雌性造模大鼠開始喂高糖高脂飼料，8周后篩選出造模成功的50只大鼠進行后續(xù)試驗。造模成功的標(biāo)準(zhǔn)：體質(zhì)量超過對照組大鼠平均體質(zhì)量的20%［10］。將成模的大鼠隨機分為模型組、二甲雙胍 （95 mg·kg－1） 組、低劑量 （15 mg·kg－1） 染料木素鉻組、中劑量（30 mg·kg－1）染料木素鉻組和高劑量（60 mg·kg－1）染料木素鉻組，每組10只，另取10正常大鼠設(shè)為對照組。各組大鼠按上述劑量灌胃給藥，每日1次，連續(xù)4周，模型組和對照組大鼠灌胃等容積的純凈水。給藥期間除對照組外，其余大鼠繼續(xù)喂高糖高脂飼料。每周稱體質(zhì)量1次。

1.4 氧化酶法檢測各組大鼠血清中Glu和血脂水平 各組大鼠末次給藥前12 h禁食自由飲水，末次給藥后1 h麻醉，腹主動脈采血，離心，取血清，按試劑盒說明書方法檢測各組大鼠血清中Glu、TG和TC水平。

1.5 ELISA法檢測各組大鼠血清中GHb、INS、NOS、AngⅡ、ET-1、PGI2、TNF-α和 IL-6水平 各組大鼠末次給藥前12 h禁食自由飲水，末次給藥后1 h麻醉，腹主動脈采血，離心，取血清，按照ELISA試劑盒說明書方法檢測大鼠血清中GHb、INS、NOS、AngⅡ、ET-1、PGI2、TNF-α和IL-6水平。計算胰島素敏感指數(shù)（insulin sensitivity index， ISI）［10］， ISI= ［1/（Glu×INS）］，Glu單位：mmol·L－1，INS單位：mU·L－1

1.6 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析。各組大鼠體質(zhì)量，血清中Glu、TG、TC、 GHb、 INS、 NOS、AngⅡ、 ET-1、PGI2、TNF-α和IL-6水平及ISI等指標(biāo)均符合正態(tài)分布，以±s表示，多組間樣本均數(shù)比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用LSD-t法。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 各組大鼠體質(zhì)量 與對照組比較，給藥前后其余各組大鼠體質(zhì)量明顯增加（P＜0.05），說明造模成功；給藥4周后，與模型組比較，二甲雙胍組和中及高劑量染料木素鉻組大鼠體質(zhì)量明顯降低（P＜0.05）；與二甲雙胍組比較，各劑量染料木素鉻組大鼠體質(zhì)量差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。見表1。

表1 各組大鼠體質(zhì)量Tab.1 Body masses of rats in various groups(n=10，-x ± s，m/g）

2.2 各組大鼠血清中糖代謝指標(biāo) 與對照組比較，模型組大鼠Glu、GHb和INS水平明顯升高（P＜0.05），ISI明顯降低（P＜0.05）；與模型組比較，二甲雙胍組和各劑量染料木素鉻組Glu和GHb水平明顯降低（P＜0.05），二甲雙胍組和中及高劑量染料木素鉻組大鼠INS明顯降低（P＜0.05），ISI明顯升高（P＜0.05）；與二甲雙胍比較，各劑量染料木素鉻組大鼠糖代謝指標(biāo)差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。見表2。

表2 各組大鼠血清中糖代謝指標(biāo)Tab. 2 Indexes of glucose metabolism in serum of rats in various groups (n=10，-x± s）

2.3 各組大鼠血清中脂代謝指標(biāo) 與對照組比較，模型組大鼠血清中TG和TC水平明顯升高（P＜0.05）；與模型組比較，二甲雙胍組和中及高劑量染料木素鉻組大鼠血清中TG和TC水平明顯降低（P＜0.05）；與二甲雙胍組比較，各劑量染料木素鉻組大鼠血清中TG和TC水平差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。見表3。

表3 各組大鼠血清中脂代謝指標(biāo)Tab.3 Indexes of lipid metabolism in serum of rats in various groups [n=10,-x ± s,cB/(mmol·L－1)]

2.4 各組大鼠血清中血管內(nèi)皮功能相關(guān)因子水平 與對照組比較，模型組大鼠血清中NOS、ET-1和Ang Ⅱ水平明顯升高（P＜0.05），PGI2水平明顯降低（P＜0.05）；與模型組比較，各劑量染料木素鉻組大鼠血清中ET-1水平明顯降低（P＜0.05），中和高劑量染料木素鉻組大鼠血清中NOS和Ang Ⅱ水平明顯降低（P＜0.05）、PGI2水平明顯升高（P＜0.05），二甲雙胍組大鼠血清中Ang Ⅱ水平明顯降低（P＜0.05）；與二甲雙胍組比較，各劑量染料木素鉻組大鼠上述指標(biāo)差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。見表4。

表4 各組大鼠血清中血管內(nèi)皮功能相關(guān)因子水平Tab. 4 Levels of vascular endothelial function-related factors in serum of rats in various groups （n=10，-x± s）

2.5 各組大鼠血清中炎癥因子水平 與對照組比較，模型組大鼠血清中TNF-α和IL-6水平明顯升高（P＜0.05）；與模型組比較，二甲雙胍組和各劑量染料木素鉻組大鼠血清中TNF-α水平明顯降低（P＜0.05），二甲雙胍組和中及高劑量染料木素鉻組大鼠血清中IL-6水平明顯降低（P＜0.05）；與二甲雙胍組比較，各劑量染料木素鉻組大鼠血清中TNF-α和IL-6水平差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。見表 5。

表5 各組大鼠血清中炎癥因子水平Tab. 5 Levels of inflammatory factors in serum of rats invarious groups [n=10,-x± s, ρB/(ng·L－1)]

3 討 論

糖尿病是嚴(yán)重威害人類健康的三大疾病之一，90%以上的糖尿病是以胰島素抵抗為病理基礎(chǔ)的2型糖尿病，約2/3的2型糖尿病患者并發(fā)肥胖和胰島素抵抗［11-12］。脂肪酸代謝的紊亂是導(dǎo)致胰島素抵抗和2型糖尿病的重要因素［13］，因為脂肪組織的代謝是通過抑制游離脂肪酸（free fatty acids，F(xiàn)FA）來清除血液中的TG，而長期高濃度的FFA，就會造成脂肪組織對胰島素的敏感性下降，直接損害了胰島的β細胞功能［14］，進而形成了脂肪胰島素抵抗［15］。肥胖、高糖和高脂也可能由于氧化應(yīng)激及炎癥狀態(tài)增加，通過氧化自由基及炎癥因子等引起胰島細胞中離子轉(zhuǎn)運、物質(zhì)或能量代謝障礙［16］。因此，糖尿病并發(fā)肥胖會進一步加重2型糖尿病患者腎臟、心臟和腦血管并發(fā)癥的發(fā)生［12］。

肥胖與2型糖尿病關(guān)系的病理機制相當(dāng)復(fù)雜，二者之間的分子、信號通路、免疫和基因等方面的研究引人注目［17］。研究［18］顯示：2型糖尿病是一種炎癥疾病，炎癥因子在糖尿病發(fā)病機制和大血管并發(fā)癥中起了媒介作用。IL-6和TNF-α是多功能促炎細胞因子，其中TNF-α是由單核巨噬細胞、淋巴細胞和血管內(nèi)皮細胞所產(chǎn)生的多功能炎性細胞因子，可通過損害一氧化氮（nitric oxide，NO）導(dǎo)致血管舒張功能障礙，引起血管內(nèi)皮功能紊亂和微血管病變［19-21］；糖尿病患者長期的血糖異常會引起內(nèi)皮功能和血液流變性的異常，而糖尿病血液流變性的異常主要體現(xiàn)在高黏滯綜合征的出現(xiàn)［22］，從而導(dǎo)致胰腺、腎、視網(wǎng)膜及神經(jīng)等微血管并發(fā)癥和心、腦血管等大血管并發(fā)癥［23-24］，長期的血糖異常引起的炎癥因子增多和內(nèi)皮功能損傷是其并發(fā)癥的主要原因。如何能在控制血糖和肥胖的同時，緩解并改善炎癥因子和內(nèi)皮功能是治療肥胖型2型糖尿病的關(guān)鍵。

目前治療肥胖型2型糖尿病的首選藥物為雙胍類，代表藥是二甲雙胍，在高效降糖的同時還有減肥的作用，并且還能降低心腦血管疾病死亡的風(fēng)險［25］，但不良反應(yīng)為胃腸道反應(yīng)和腎損傷等；胰高血糖素樣肽1（glucagon like peptide-1，GLP-1）受體激動劑及其類似物也是一種可以減肥的降糖藥，代表藥是利拉魯肽，但缺點是用藥途徑必須皮下注射且價格昂貴［26-27］；鈉-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白2（sodium-dependent glucose transporters-2，SGLT-2）抑制劑曲格列嗪和達格列嗪等也是一類會降低體質(zhì)量的降糖藥，單獨使用也不會引起低血糖反應(yīng)［28］，但該類藥可能會引起泌尿生殖系統(tǒng)的感染。

此外，還有許多治療2型糖尿病的藥物用于臨床，如磺脲類、噻唑烷二酮（thiazolidinedione，TZDs） 類、二肽基肽酶4抑制劑 （dipeptidyl peptidase 4 inhibitor，DPP-4） 類、α-葡萄糖苷酶抑制劑和醛糖還原酶抑制劑等，上述藥物治療2型糖尿病各有利弊，可出現(xiàn)不良反應(yīng)，如低血糖昏迷、體質(zhì)量增加、誘發(fā)心力衰竭、腹瀉和胃脹等?？傊?，臨床上專門用于治療肥胖型2型糖尿病的藥物較少，所以需要開發(fā)一種新型的高效低毒的治療肥胖型2型糖尿病的藥物。

本研究結(jié)果表明：染料木素鉻不僅降低了MSG肥胖大鼠的體質(zhì)量，血糖和血脂水平，還可提高其胰島素的敏感性，并且改善了模型大鼠的炎癥因子及內(nèi)皮功能，其改善肥胖大鼠糖脂代謝的作用機制與提高胰島素的敏感性、改善內(nèi)皮因子和抑制炎癥因子功能有關(guān)。由于肥胖型2型糖尿病發(fā)病機制復(fù)雜，本研究僅從炎癥因子和內(nèi)皮因子等方面探討了染料木素鉻的作用機制，其他作用機制有待深入探討。