铁过载-2型糖尿病大鼠组织中蛋白质硝化的研究

发布时间：2018-01-07 12:27

本文关键词：铁过载-2型糖尿病大鼠组织中蛋白质硝化的研究　出处：《华中科技大学》2012年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着经济的发展和生活方式的改变，糖尿病已逐渐成为21世纪危害人类健康的重大疾病之一。近些年，越来越多的证据表明铁在2型糖尿病的发病机理中起到一定的作用，但确切机制还不清楚。由活性氧和活性氮所引起的蛋白质翻译后修饰在很多生理病理过程中起到了很重要的作用。病理条件下，活性氧与活性氮大量产生，引起蛋白质氧化与酪氨酸硝化，并对蛋白质的结构和功能产生重要的影响，，进而与许多疾病的发生发展紧密联系。铁作为强促氧化剂，在催化细胞反应的过程中能产生活性氧，增加氧化应激，可能因此而提高2型糖尿病的患病机率。然而除了活性氧，铁也能促进活性氮的形成，催化活性氮与蛋白质之间的反应，引起蛋白质酪氨酸硝化。因此蛋白质酪氨酸硝化可能在铁促进糖尿病的机理中起到了一定的作用。本文在动物水平和生化水平上，从铁对糖尿病机体产生的影响，以及铁对与糖尿病中具有重要功能的蛋白质的氧化和硝化作用进行研究，来阐明铁与2型糖尿病之间的关系。从酪氨酸硝化的角度来揭示铁在促进糖尿病及其并发症中所起到的作用。主要内容包括以下几个方面：（1）铁过载对2型糖尿病机体的影响采用腹膜内注射右旋糖苷铁（300mg Fe/kg）和高脂饮食结合小剂量链脲霉素（35mg/kg）的方法建立铁过载-2型糖尿病大鼠模型，通过测定一些基本生化指标来验证模型的有效性。在此模型基础上，通过生长曲线、组织器官与体重的比例，肝中钙元素的含量，初步探讨了铁过载对糖尿病机体所产生的影响。实验结果显示，右旋糖苷铁的注射造成过量的铁沉积在肝脏、心脏组织的实质细胞中，并导致了大鼠血清铁和血清转铁蛋白饱和度的显著增加。高脂饮食结合小剂量链脲霉素建立2型糖尿病大鼠模型的方法使得大鼠血糖水平较正常组明显增高，而铁的供给并没有影响血糖的浓度。铁过载引起2型糖尿病大鼠生长缓慢、组织肥大，导致肝体比、心体比、肾体比和脾体比的显著增加。并扰乱钙的代谢，引起肝脏中钙的过载。实验结果初步表明，铁过载能够增加糖尿病对机体的不良影响。（2）铁诱导的氧化、硝化损伤在糖尿病大鼠肝功能障碍中的作用探讨了铁诱导的氧化、硝化应激在糖尿病大鼠引起的肝功能障碍中的作用，并选取肝脏中与糖代谢相关的葡萄糖激酶作为靶蛋白，利用免疫沉淀和蛋白质印迹技术，研究了不同组别大鼠葡萄糖激酶氧化和硝化的作用，及它们对葡萄糖激酶活性的影响。并采用高效液相色谱-质谱联用技术鉴定了肝脏中葡萄糖激酶的硝化位点。实验结果表明，铁过载促进了糖尿病情况下肝脏中蛋白质羰基化和硝化、诱导型一氧化氮合酶（iNOS）以及一氧化氮代谢水平的增加。并增加脂质过氧化的程度，扰乱了机体的抗氧化系统（超氧化物歧化酶活力增加，谷胱甘肽过氧化物酶活性降低），提高了血清中谷草转氨酶（AST）和谷丙转氨酶（ALT）的含量，引起了组织水肿、脂肪病变以及炎症的产生，加重了糖尿病情况下的肝功能障碍。同时，铁过载导致了糖尿病大鼠肝脏中葡萄糖激酶的氧化和硝化水平的增加，及其表达和活性的降低。并且，鉴定了肝脏中葡萄糖激酶的硝化位点，发现铁过载促进了糖尿病大鼠肝脏葡萄糖激酶硝化位点的增加（糖尿病：Tyr-413，Tyr-289；铁过载糖尿病：Tyr-413，Tyr-289和Tyr-61）。并发现随着硝化位点的增加，GK的硝化程度随之加强，与疾病严重程度正相关。（3）铁在肌质网Ca~(2+)-ATP酶氧化和硝化中的作用选取心脏为靶器官，并以肌质网Ca~(2+)-ATP酶（SERCA2a）为研究对象，利用免疫沉淀和蛋白质印迹技术，检测铁对糖尿病大鼠心肌SERCA2a的氧化和硝化作用，探讨蛋白质氧化和酪氨酸硝化对SERCA2a功能的影响。并结合体外化学体系，进一步验证铁在其中所起的作用。实验结果表明，铁促进了糖尿病大鼠心脏中蛋白质的羰基化反应，诱导了iNOS的产生和蛋白质酪氨酸硝化程度的增加。并因此扰乱了心脏中钙离子的稳态，促进糖尿病大鼠心脏的Ca~(2+)浓度的显著增加。铁过载降低了糖尿病大鼠心肌SERCA2a表达和活性的同时，也促进了SERCA2a自身的氧化、硝化反应。在化学体系中，铁的加入（Fe3+，hemin）显著的促进了SIN-1导致的SERCA2a表达和活性的降低，以及氧化、硝化程度的增加。此外，还证明了酪氨酸硝化对SERCA2a功能的影响比半胱氨酸氧化的要显著。
[Abstract]:Abstract : With the development of the economy and the change of lifestyle , diabetes has become one of the major diseases endangering human health in the 21st century . In recent years , there is increasing evidence that iron plays an important role in the pathogenesis of type 2 diabetes . ( 1 ) Effect of Iron Overload on Type 2 Diabetes Mellitus Iron overload - type 2 diabetic rats were established by intraperitoneal injection of dextran ( 300 mg Fe / kg ) and high fat diet combined with low dose chain urea ( 35 mg / kg ) . ( 2 ) Role of iron - induced oxidation and nitrification injury in the liver function disorder of diabetic rats The effects of iron overload on glucose kinase oxidation and nitrification in the liver of diabetic rats were investigated . The results showed that iron overload promoted the oxidation and nitration of glucokinase in liver , increased the level of nitric oxide metabolism and increased the expression and activity of glucose kinase in the liver . As the nitrification site increased , the nitrification degree of GK increased with the severity of disease . ( 3 ) Role of iron in the oxidation and nitration of Ca ~ ( 2 + ) - ATPase in sarcoplasmic reticulum The effect of iron on SERCA2a in diabetic rats was investigated . The results showed that iron promoted the oxidative and nitration of SERCA2a in diabetic rats . The results showed that iron promoted the expression and activity of SERCA2a in diabetic rats .

【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：R587.1;R-332

【参考文献】