辣椒素对I型糖尿病大鼠糖代谢的影响及其降糖机制的研究

发布时间：2018-01-01 07:47

  本文关键词：辣椒素对I型糖尿病大鼠糖代谢的影响及其降糖机制的研究　出处：《西南大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：据国际糖尿病联盟统计,2015年全球约有4.15亿糖尿病患者,而我国糖尿病患者人数近1个亿,居全球首位。而不良饮食习惯、缺乏体育锻炼以及生活方式的改变是糖尿病的主要诱因,随着糖尿病饮食疗法理念的兴起,辣椒素(反式8-甲基-N-香草基-6-壬烯酰胺)作为一种从辣椒果实中提取的生物碱被广泛应用于食品保健、医药工业等领域,尤其在防治糖尿病及并发症方面有显著效果,这也引起了生物医学领域研究者的广泛关注。尽管大量研究表明辣椒素具有降糖效果,但其具体降糖机制尚不清楚;且既往研究表明胰岛β细胞分泌胰岛素与瞬态电压感受器阳离子通道(TRPV1)被辣椒素激活相关,但其增加胰岛素含量的作用是通过刺激或增殖胰岛β细胞的途径仍存在诸多疑问,TRPV1受体可否作为一个治疗糖尿病的潜在药物靶点仍存在颇多争议,尤其是TRPV1受体在辣椒素降糖机制中的介导作用仍需进一步明确。此外,也有报道表明辛辣调料可以改变肠道的超微结构和渗透性,从而影响肠道对营养物质的吸收,而肠道吸收葡萄糖的能力与钠-葡萄糖协同转运载体1(SGLT1)信号通路密切相关,那么SGLT1信号通路中的相关基因是否参与了辣椒素调控肠道糖代谢的相关机制,以及辣椒素的降糖根源是否与其辛辣基团相关仍有待于进一步研究。基于II型糖尿病(T2D)常伴随胰岛素抵抗并发症,胰岛素含量会应激性增加,而这一现象并不会在I型糖尿病(T1D)中出现。因此,本研究拟采用动物试验及细胞试验探讨辣椒素对I型糖尿病大鼠糖代谢的影响及其相关的降糖机制,以期为辣椒的高值化利用和功能性评估提供科学依据。主要研究结论如下:(1)研究天然辣椒素对T1D大鼠糖代谢的影响及其降糖机制。将4周龄雄性SD大鼠分为五组(8只/组):空白对照组(Control)、模型组(Model)和低(D-L)、中(D-M)、高(D-L)辣椒素剂量组,其中不同剂量组大鼠每天分别灌胃辣椒素3、6和9 mg/kg·bw,试验周期28 d。其结果表明,天然辣椒素能显著增加糖尿病大鼠体重、血清胰岛素水平、糖原含量和便糖排出量。与糖尿病模型组的胰岛素水平(8.17±0.38 mIU/L)相比,辣椒素高剂量组胰岛素水平(14.97±0.98 mIU/L)显著增加。同时,空腹血糖、糖化血清蛋白以及糖耐量也得到明显改善。相关mRNA及蛋白的测定结果表明,肝X受体(LXR)和胰腺十二指肠同原异形盒1(PDX-1)表达在肝脏和胰腺内显著上调,与其相关的葡萄糖6磷酸酶(G6Pase)、葡萄糖激酶(gk)、葡萄糖转运载体2(glut2)、胰岛素受体底物1(irs1)和胰岛素受体底物2(irs2)的表达水平也随之显著上调,并且辣椒素也显著下调了回肠sglt1信号通路中相关信号因子的表达(sgtl1、glut2和glut5)。此外,trpv1的表达在肝脏和胰腺内均显著上调。上述结果表明,天然辣椒素是通过提高胰岛素水平以及抑制肠道对糖的吸收等途径来达到其改善糖代谢和降血糖效果的。(2)研究辣椒素中辛辣基团在降血糖功效中的作用,以没有辛辣基团的辣椒素酯为对照,对比研究辣椒素和辣椒素酯改善t1d大鼠糖代谢紊乱以及降血糖的效果。将4周龄雄性sd大鼠分为4组(8只/组):空白对照组(control)、模型组(model)、辣椒素组(capsaicin)和辣椒素酯组(capsiate),处理组分别灌胃6mg/kg·bw辣椒素和辣椒素酯,试验周期28d。结果表明,辣椒素和辣椒素酯均能增加糖尿病大鼠体重、糖原含量并且对肠道吸收葡萄糖具有抑制作用。但与模型组的胰岛素水平(14.88±0.76miu/l)相比,辣椒素组的胰岛素水平(22.39±1.39miu/l)显著增加50.5%,而辣椒素酯(16.70±0.79miu/l)仅上升12.2%。相关mrna和蛋白水平的分析结果表明,trpv1通道被辣椒素激活后,表达上调的lxr和pdx-1通过调控gk、glut2、磷酸烯醇丙酮酸羧激酶(pepck)和g6pase的表达改善糖尿病大鼠的糖代谢紊乱,从而达到降血糖的作用。同时,肠道sgtl1信号通路中相关信号因子(sglt1、glut2和glut5)的表达下调也对上述效果具有增强作用。虽然辣椒素酯也能下调肠道sgtl1信号通路中相关信号因子的表达,但对肝脏以及胰腺相关基因的调控不显著。上述结果表明,辣椒素酯虽然在一些途径上可改善糖尿病症状,但其降血糖效果没有辣椒素显著,这也暗示辣椒素辛辣味的特征可能是其降糖效果的根源,肝脏和胰腺是其最重要的作用靶点。且根据糖代谢相关基因和蛋白表达的测定结果,通过对比分析,我们认为辣椒素的辛辣基团刺激胰岛素分泌也是其降血糖的一条重要途径,并且推测trpv1 (pdx-1) (glut2/gk)或trpv1 (pdx-1) (irs1/2)信号通路可能存在于肝脏和胰腺中。(3)研究trpv1受体介导辣椒素对t1d大鼠降糖机理。将4周龄雄性sd大鼠分为5组(8只/组):空白对照组(control)、模型组(model)、辣椒卓平组(cpz)、辣椒素组(cap)和辣椒素与辣椒卓平复合组(cap+cpz),试验周期28d。结果表明,辣椒卓平组与模型组在体重、采食量、总糖表观消化率、空腹血糖值、胰岛素水平、糖化血清蛋白及糖原含量(肝糖原和肌糖原)等与糖代谢相关的指标无显著差异性,而在辣椒卓平与辣椒素复合组中,trpv1通道被辣椒卓平阻断后,辣椒素对糖代谢相关基因的调控减弱,降糖作用不显著,甚至在糖尿病大鼠的回肠中sglt1、glut2和glut5的表达反而显著上调,暗示辣椒素和辣椒卓平复合处理导致糖尿病大鼠肠道内糖代谢环境更加复杂,使得该组患病大鼠糖尿病症更加恶化。同时,上述结果也验证了TRPV1表达与T1D中肝脏糖代谢以及胰腺胰岛素分泌相关基因之间的密切相关性,并进一步验证了肝脏或胰腺中存在TRPV1 (PDX-1) (GLUT2/GK)或TRPV1 (PDX-1) (IRS1/2)信号通路的推测。(4)为探明辣椒素作用胰岛调控胰岛素分泌的机理,研究了辣椒素对T1D大鼠胰腺形态、小鼠瘤胰岛βTC-6增殖凋亡、胰岛素分泌以及胰岛β细胞内Ca2+浓度的作用,并且通过TRPV1调控试验,对胰腺中存在TRPV1 (PDX-1) (GLUT2)或TRPV1 (PDX-1) (IRS1/2)信号通路的推测进行验证。结果表明,中剂量的辣椒素对糖尿病大鼠胰腺组织形态具有显著的改善作用,且50μmol/L剂量的辣椒素能够显著提高胰岛β细胞分泌胰岛素的能力,此时胰岛β细胞内Ca2+浓度也出现显著的升高,表明两者在辣椒素浓度一定的范围内呈正相关。在TRPV1调控试验中,通过对胰岛β细胞中与糖代谢相关蛋白表达水平的测定,其结果表明胰腺中可能存在TRPV1 (PDX-1) (GLUT2/IRS1)信号通路,但TRPV1对PDX-1的直接调控以及PDX-1对IRS1的调控仍需要多方面的研究来进行验证。此外,辣椒素还具有抑制小鼠瘤胰岛βTC-6细胞增殖的作用,其显著的降糖效果来源于其对糖尿病大鼠胰腺中正常胰岛β细胞的刺激作用和功能性障碍细胞的修复作用。
[Abstract]:The effects of capsaicin on glucose metabolism in rats with type I diabetes mellitus and its associated hypoglycemic mechanism were studied . The expression levels of glucokinase ( gk ) , glucose transporter 2 ( glut2 ) , insulin receptor substrate 1 ( irs1 ) and insulin receptor substrate 2 ( irs2 ) were also significantly increased , and capsaicin also significantly downregulated the expression of relevant signal factors in the ileum sglt1 signal pathway ( sgtl1 , glut2 and glut5 ) . 姝ゅ��,trpv1鐨勮〃杈惧湪鑲濊剰鍜岃儼鑵哄唴鍧囨樉钁椾笂璋，

本文编号：1363578