红景天苷保护β细胞生存及功能的机制研究

发布时间：2020-10-20 19:11

　　 随着肥胖和不健康生活方式的盛行,目前2型糖尿病(T2DM)已成为与心脑血管疾病及肿瘤相并列世界三大非传染性疾病之一。氧化应激是诱发2型糖尿病发生发展,导致胰岛素抵抗及β细胞衰竭的重要因素之一。中医药治疗糖尿病历史悠久,传统中医文献中记载能治疗消渴症的中药为数众多。红景天苷(Salidroside,SAL)是景天科(Crassulaceae)红景天属(Rhodiola L.)植物的主要药理活性成分。早在两千多年前,高原地区人们就已经开始将红景天入药,用以抵御高山缺氧的恶劣生存环境。现代药理学研究表明,红景天苷在抗氧化应激,保护心血管、神经组织及改善胰岛素抵抗降低血糖方面均具有显著功效。但其对胰岛β细胞的作用尚未明确。β细胞衰竭是糖尿病致病机制的核心环节,是糖尿病发生、发展的病理生理基础这一理念目前已为人们普遍接受。基于β细胞衰竭是引起糖尿病的重要病因,改善糖尿病状态下β细胞生存及功能已成为新的治疗策略之一。本文主要结合动物和细胞模型,分别从分子水平,细胞水平以及动物整体水平考察红景天苷保护β细胞生存、功能的作用,并初步阐明其机制,以期建立降糖中药作用机制研究的新思路。主要内容如下:1、红景天苷对2型糖尿病小鼠模型即HFD与db/db糖尿病小鼠血糖及氧化应激状态的改善作用HFD糖尿病小鼠给药35d,红景天苷有效降低HFD小鼠空腹血糖水平,OGTT试验表明,红景天苷能够显著改善HFD小鼠口服葡萄糖耐受,提示其保护胰岛β细胞功能的作用。而通过胰腺组织免疫荧光证实,红景天苷具有促进β细胞增殖,从而增加β细胞总量的作用。同时,红景天苷表现出降低HFD糖尿病小鼠血清TG和CHO水平的趋势,提示其改善糖尿病小鼠的脂质代谢的作用。进一步实验证实红景天苷对HFD小鼠体内氧化应激状态的缓解作用。红景天苷能明显降低HFD诱导小鼠脂肪组织丙二醛(MDA)水平,显著升高其超氧化物歧化酶(SOD)、胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性。而在db/db糖尿病小鼠中,我们观察到类似的实验结果。红景天苷能够明显降低db/db小鼠空腹血糖水平,并且db/db小鼠口服糖耐量得到改善。而通过db/db小鼠胰腺组织切片免疫荧光实验证实,红景天苷能够促进β细胞增殖,进而增加db/db小鼠胰腺β细胞总量。此外,与HFD糖尿病小鼠实验结果一致,红景天苷治疗组小鼠脂肪组织丙二醛(MDA)水平明显降低,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性明显升高。提示红景天苷具有明显的抗氧化作用,证明红景天苷能通过改善胰岛β细胞功能降低血糖水平的同时通过抗氧化作用降低血脂,改善机体胰岛素抵抗。综合上述两种经典2型糖尿病小鼠模型的实验结果,我们认为红景天苷可以有效改善缓解2型糖尿病小鼠的血糖水平与氧化应激状态,并表现出促进β细胞增殖进而增加β细胞总量的作用。2、红景天苷保护胰岛β细胞生存与功能的调控作用为进一步考察证实红景天苷对β细胞生存是否具有直接保护作用,我们通过分离培养的小鼠胰岛进行β细胞增殖与凋亡检测。实验结果显示,在模拟的糖尿病刺激包括高糖、游离饱和脂肪酸、炎症因子、H_2O_2培养条件下,β细胞增殖受到抑制,同时β细胞的凋亡率大大增加。而红景天苷能够显著保护β细胞生存,有效抑制β细胞的凋亡,并促进β细胞的增殖。同时我们进行了GSIS实验,考察红景天苷对胰岛β细胞胰岛素分泌功能的调控作用。实验结果证实红景天苷能够显著改善β细胞胰岛素分泌功能。因此,我们推测红景天苷通过有效保护糖尿病环境下β细胞的生存与功能,从而实现其降糖功效。3、红景天苷保护胰岛β细胞的作用机制探讨通过小鼠β细胞株MIN6细胞的实验研究表明,在β细胞中红景天苷同样具有显著的抗氧化应激活性,能够有效降低MIN6细胞中ROS的生成,并恢复受损的线粒体膜电位。进一步的分子作用机制探讨,我们证实在高糖和H_2O_2环境条件下,红景天苷能够降低NOX2的表达水平,从而抑制其触发的下游细胞凋亡通路JNK/Caspase3的激活,实现减少β细胞凋亡的作用。同时,红景天苷能够通过激活AMPK通路诱导FOXO1磷酸化出核,进而恢复PDX1的细胞核定位,改善β细胞功能以及生存状态。综上所述,我们的研究首次证实红景天活性成分红景天甙具有保护β细胞生存,促进β细胞增殖再生的作用,其在糖尿病状态下对β细胞存活和维持β细胞功能及数量均表现出显著的功效。本研究进一步对其作用分子机理进行深入探讨,阐明其药理活性是通过抑制NOX2表达水平及其下游凋亡通路,并激活AMPK通路抑制FOXO1活性恢复PDX1功能而实现。本课题探讨了以红景天甙促进β细胞生存的调节作用作为新治疗靶点的可能性,建立一种降糖中药作用机制研究的新思路,创新性的将红景天降糖作用与通过抗氧化功效进而保护胰岛β细胞生存相联系,具有一定科学创新意义与理论价值;并为开发中药新型糖尿病治疗药物的临床应用提供理论依据。
【学位单位】：安徽中医药大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：R285.5
【部分图文】：

有超过 100 种的红景天属植物，我国分布有 73 种，其被誉为 高原人参 ，常用的红景天属植物有高山Sachalinensis A．Bor．）和大花红景天（Rhodiolac红景天性味甘，苦，平，归肺、心经，民间常用于损伤及糖尿病等病症。明代李时珍《本草纲目》记祛邪恶气，补诸不足 是 已知补益药中所罕见 景天味苦酸平，无毒。主大热大疮，身热烦，邪恶风痹，诸不足。 《现代实用中药质量控制技术》药卷记载：红景天 功能与主治：清热解毒，燥湿肿胀。苷（Salidroside，SAL）是景天科（Crassulaceae）红景天要活性成分，其化学结构如图 1 所示。现代药理学糖尿病及其并发症方面疗效显著。[27]-[28]

图 2.1 高脂饮食 13 周内小鼠血糖水平变化注：*与正常饮食（con）组小鼠比较***P<0.001Blood glucose level in mice fed with high-fat diet* Compared with Normal Diet (CON) ***P<0.001萄糖耐量实验（OGTT）

已出现高血糖症状。图 2.1 高脂饮食 13 周内小鼠血糖水平变化注：*与正常饮食（con）组小鼠比较***P<0.001Figure 2.1 Blood glucose level in mice fed with high-fat diet for 13 week* Compared with Normal Diet (CON) ***P<0.001（2）口服葡萄糖耐量实验（OGTT）
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本文编号：2849052