青钱柳预防糖尿病的作用机制研究

发布时间：2020-04-24 11:56

【摘要】：青钱柳因具有降血糖、降血脂、抗氧化等生理活性,可有效防治糖尿病。然而,关于青钱柳防治糖尿病的作用机制,并未被充分揭示。本课题在青钱柳提取物防治糖尿病药效学研究的基础上,利用转录组学方法在基因表达及其转录后调控水平上对其作用机制进行研究。在此基础上,根据中医理论的配伍规律,以青钱柳为君药,石斛和桑白皮为臣药,陈皮为佐药,组成青钱柳复方制剂,研究其防治糖尿病的作用,并进一步利用转录组学方法研究其作用机制。主要研究结果如下:⑴青钱柳提取物可以显著降低高脂饲料及链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠的空腹血糖,并能改善糖耐量、增加胰岛素的水平。生化指标检测结果表明,青钱柳提取物可以改善血脂紊乱、降低氧化应激损伤、降低炎症因子水平。组织病理学结果表明,青钱柳提取物可以保护胰岛细胞、降低肝脏细胞的脂质堆积。胰腺组织的转录组学研究表明,青钱柳提取物上调了细胞循环、细胞凋亡的负调控以及糖代谢等过程;下调了胰岛素抵抗通路、化学致癌通路等过程。另外,转录组学及RT-PCR的实验结果都证实,青钱柳提取物可以上调和胰腺细胞功能与存活相关的关键基因(Ddit4、Fgf21、Ins1、Ins2)的表达。胰腺细胞免疫荧光染色结果表明,青钱柳提取物可以促进胰岛细胞增殖。肝脏组织的转录组学研究表明,青钱柳提取物下调了脂肪酸代谢、依赖于细胞色素P450的异物代谢、化学致癌通路等过程。miR-200-3p、miR-375-3p、转录因子Hes1作为调控网络的主要节点参与了青钱柳提取物调控肝脏脂类代谢的过程。同时RT-PCR实验结果也证实青钱柳提取物下调了miR-200a-3p、miR-100-3p、miR-221-5p和miR-375-3p的表达水平。以上结果说明,青钱柳提取物可以通过保护胰岛、促进胰岛细胞增殖、改善肝脏组织的异常代谢来预防糖尿病。⑵青钱柳复方制剂可以显著降低高脂饲料及地塞米松诱导的糖尿病大鼠的空腹血糖,并能改善糖耐量、增加肝糖原含量。胰腺组织的病理学及TUNEL检测结果表明,青钱柳复方制剂可以保护胰岛、减少胰岛细胞凋亡;胰岛素水平的检测结果表明,青钱柳复方制剂增加了胰岛素水平。肝脏组织病理学结果表明,青钱柳复方制剂降低了肝脏细胞的脂质堆积,生化检测结果也证实青钱柳复方制剂降低了肝脏中胆固醇、甘油三酯的含量,并降低肝功能损伤。血清及胰腺组织中氧化应激及炎症因子的检测结果表明,青钱柳复方制剂显著降低了氧化损伤和炎症水平。胰腺组织的转录组学研究表明,青钱柳复方制剂主要下调了炎症和凋亡过程,转录因子NF-κB、STAT,miR-9a、miR-148、miR-200作为调控网络的主要节点参与了复方制剂对炎症诱导的凋亡过程的调控。RT-PCR实验结果表明,青钱柳复方制剂下调了NF-κB、STAT、TNF-α、IL-1β、IL-6、Bax基因的表达,上调了胰岛素合成基因Ins1、Ins2和抗凋亡基因Bcl2的表达。肝脏组织差异基因的功能富集结果表明,复方制剂上调了脂肪酸代谢、PPAR信号通路、肝脏发育和器官再生等过程;下调了非酒精性脂肪肝、糖原异生等过程;转录因子Srebf1、Mlxipl,miR-122、miR-128、miR-192作为调控网络的主要节点参与了复方制剂对肝脏组织脂质代谢的调控过程。以上结果说明,青钱柳复方制剂主要是通过抑制炎症诱导的胰岛细胞凋亡、增加胰岛素的合成和分泌、减少肝脏组织的脂肪堆积、减少糖异生、增加糖原合成来预防糖尿病。本文运用转录组学研究探讨了青钱柳提取物预防糖尿病的作用机制,证实了青钱柳提取物可以通过保护胰岛、促进胰岛细胞增殖、改善肝脏组织的异常代谢来预防糖尿病;同时以青钱柳为君药,研制了青钱柳复方制剂,证实了该复方制剂对糖尿病具有预防作用,其机制主要是抑制炎症诱导的胰岛细胞凋亡、增加胰岛素的合成和分泌、减少肝脏组织的脂肪堆积、减少糖异生、增加糖原合成。以上研究为进一步深入研究青钱柳预防糖尿病的分子机制提供了重要见解,并为研究传统中草药防治复杂疾病的分子机制提供了重要思路。
【图文】：

差异表达分析,功能分析,分析流程,差异表达

Figure 2.2 Differential expression and enrichment analysis of mRNA.3.17 miRNA 的差异表达分析能、Pathway 功能分析

糖耐量,糖尿病大鼠

华中科技大学博士学位论文图 2.4 CPAE 对空腹血糖的影响（n=6）。*表示和空白对照组相比，#表示和造模组相比。Figure 2.4 Effect of CPAE on fasting blood glucose (FBG) (mmol/L) (n=6). Data were represented asmean ±SEM. *P < 0.05, **P < 0.01 and ***P < 0.001, diabetic group compared with non-diabeticgroups;#P< 0.05,##P < 0.01 and###P < 0.001 compared with diabetic group.2.4.1.2 CPAE 对糖耐量的影响口服糖耐量实验结果表明（图 2.5），造模组的糖耐量严重受损，在葡萄糖灌胃之后的 30 min、60 min 以及 120 min 时的血糖值都显著高于空白对照组，而 CPAE和 MET 可以显著降低每个时间点的血糖值；同时，CPAE 和 MET 显著降低了曲线下面积 AUC，以上结果说明，CPAE 可以改善糖耐量，这和文献报道是一致的[36]。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R285

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