甘露寡糖与二甲双胍联用的降糖作用评价与机制分析

发布时间：2020-05-29 21:56

【摘要】：随着生活方式的转变,2型糖尿病的发病率越来越高,已成为严重威胁人类健康的重大慢性疾病。寻求安全、有效、价格低廉、副作用小的降糖药物以及新型制剂是糖尿病药物研发的迫切任务。近年来,肠道菌群在糖尿病发病及进程中的重要作用已被充分证实,且有望成为治疗2型糖尿病的新靶点。甘露寡糖(MOS)是一种新型的益生元,能够调节肠道菌群并改善肠道内环境。这种调控作用是否有助于糖尿病患者的血糖改善,是否对降糖药物的作用产生影响,目前尚未深入开展。本实验考察了MOS与一线降糖药物二甲双胍(MF)联用的降糖效果,进而从肠道微生物的角度对其降糖机制进行了分析。主要研究工作及结果如下:(1)MOS与MF联用对2型糖尿病模型小鼠降糖作用评价。对C57BL/6J小鼠采用高脂饲料、链脲佐菌素联合诱导的方法建立2型糖尿病模型。给药五周后,MOS单独给药(8 g/kg、4 g/kg、2 g/kg)有降低空腹血糖(FBG)、改善口服糖耐量(OGTT)、降低糖化血红蛋白(HbA1c)及胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)的趋势,且呈剂量依赖性关系;联合给药(MF+MOS)设置了四个不同剂量组,分别为MFH(200 mg/kg)+MOSH(8g/kg)、MFH(200 mg/kg)+MOSM(4 g/kg)、MFL(75 mg/kg)+MOSH(8 g/kg)、MFL(75 mg/kg)+MOSM(4 g/kg),发现可有效降低FBG、改善OGTT、降低HbA1c和HOMA-IR,其效果均优于MOS或MF单独给药。MF+MOS联合用药后,还有助于胰岛细胞的恢复,减少肝组织空泡化现象,增加回肠组织杯状细胞的数量,减轻肠组织炎性细胞的浸润症状。(2)MOS与MF联用对胰岛素信号通路的影响。进一步分析发现,MF+MOS能够显著上调并激活骨骼肌组织IR/IRS-1/PI3K/AKT信号通路的转录水平和蛋白磷酸化水平,上调Glut4的基因和蛋白表达水平,说明MF+MOS可通过增强骨骼肌组织对胰岛素的敏感性,促进细胞对葡萄糖的利用,达到显著降糖的效果,且效果优于MF单治疗。(3)MOS与MF联用对肠道菌群的影响。提取各组别小鼠粪便的肠道微生物基因组,通过16S rRNA扩增子测序分析发现,糖尿病模型小鼠的肠道菌群在多样性及丰度指标上与正常小鼠存在显著差异,而经过MF+MOS给药后,模型小鼠的菌群多样性及丰度得到有效增加。聚类分析发现,MF+MOS联合给药对肠道菌群的调节能力比MF单治疗更为显著。其中,在门分类水平上,MF+MOS给药组的疣微菌门(Verrucomicrobia)丰度显著增加;在属水平结构中,MF+MOS联合给药组的Bifidobacterium、Akkermansia、Allobaculum、Sutterella、Anaerotruncus、Anaerostipes得到富集;此外,在最小分类单元OTU水平上,MF+MOS联合给药后逆转了16个OTU,而MF单治疗仅逆转了6个差异OTU,且MF+MOS联合给药组逆转的OTU与生化指标的相关性更为密切。在基因功能预测分析中,MF+MOS联合给药能够使肠道菌群的甲烷代谢以及糖酵解/糖异生途径回复正常水平。综上所述,MF+MOS联合给药具有显著优于单独给药的降糖效果,这与肠道菌群的整体结构与组成,以及关键OTU丰度等的改变存在密切关联。
【图文】：

致病因素,磷脂酰肌醇

图 1-1 2 型糖尿病的典型致病因素[12]Fig.1-1 Typical pathogenic features of hyperglycaemia in type 2 diabetes[12]发病主要分子机制况下，胰岛素与细胞表面的胰岛素受体（Insulin receptor，IR）结合酸化，激活受体酪氨酸激酶；胰岛素受体底物（IRS，包括 IRS-1/2/3/4而发生酪氨酸磷酸化并与磷脂酰肌醇 3 激酶（PI3K）的 p85 调节亚基结K 的 p110 催化亚基被招募至细胞膜，从而使磷脂酰肌醇 4，5 二磷酸（酰肌醇三磷酸（PIP3）[13]。PIP3 又分别与磷酸肌醇依赖性蛋白激酶 1（P蛋白激酶 B（PKB，，又称 AKT）结合，分别使 PDK1 苏氨酸 308 位点氨酸 473 位点磷酸化，激活 AKT，并使下游靶蛋白（如：糖原合成酶 GTP 酶激活蛋白）磷酸化，最终使葡萄糖转运体 4（GLUT4）易位至糖转运至细胞内[13]（图 1-2）。而当发生 T2D 时，胰岛素分泌不足， IR/IRS/PI3K/AKT 表达下调，最终导致葡萄糖的吸收减少，血液葡萄

信号通路,胰岛素

图 1-2 胰岛素信号通路[15]Fig.1-2 The insulin signaling pathway[15].2D 治疗现状及未来方向去 50 年，人类发现了肥胖和糖尿病的众多风险因素，并针对这些风险因降糖方案以及研究不同靶点的降糖药物。根据药物作用机理的不同，可分其类似物、磺酰脲类、二甲双胍类、SGLT-2 抑制剂、α-葡萄糖苷酶抑制剂、、苯丙氨酸衍生物、噻唑烷二酮类、GLP-1 受体激动剂等[1]。然而，很多定的副作用。比如：磺酰脲类容易出现低血糖、体重增加、心血管疾病预噻唑烷二酮类药物容易出现心力衰竭、骨折等风险[18, 19]；SGLT-2 抑制剂酸中毒的风险[20]，另外在女性患者中容易出现尿道或生殖道感染[21]；胰岛出现低血糖，体重增加，而且皮下注射操作不便，患者容易抵触[22, 23]；就甲双胍，也存在维生素 B12 缺乏的特点[24]，另外伴有中度或重度的肾病病甲双胍[25, 26]。因此，开发新型、有效、安全、价格低廉的药物成为目前研
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R96

【参考文献】