酒精及高脂飲食對(duì)大鼠心肌胰島素敏感性的影響及機(jī)制探討.pdf

1、背景： 生理劑量的胰島素發(fā)揮不了相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)即為胰島素抵抗，遺傳因素和環(huán)境因素均可誘導(dǎo)胰島素抵抗。近年來(lái)，隨著人們生活水平的提高和生活方式的改變，2型糖尿病發(fā)病率逐漸增高，環(huán)境因素(如高脂飲食、長(zhǎng)期大劑量飲酒)對(duì)胰島素敏感性的影響也引起人們更多的關(guān)注。 乙醇是目前濫用最廣的成癮物質(zhì)。流行病學(xué)調(diào)查顯示，長(zhǎng)期攝入乙醇可對(duì)機(jī)體產(chǎn)生多方面不利的影響，如酒精性肝炎、脂肪肝、酒精性精神依賴(lài)等，且與2型糖尿病發(fā)病率呈明顯正相關(guān)。資

2、料顯示，長(zhǎng)期小劑量飲酒可以增加胰島素敏感性，而長(zhǎng)期大劑量攝入乙醇則降低胰島素敏感性，是誘導(dǎo)胰島素抵抗的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。目前，乙醇影響胰島素敏感性的具體機(jī)制尚未完全闡明。 大量的流行病學(xué)資料提示：長(zhǎng)期高脂飲食的人群胰島素抵抗和2型糖尿病發(fā)病率明顯高于正常人群；實(shí)驗(yàn)室資料也證實(shí)：長(zhǎng)期高脂環(huán)境損害包括骨骼肌、肝臟和脂肪在內(nèi)的多種胰島素靶器官的胰島素敏感性。 飲酒和高脂環(huán)境誘導(dǎo)的胰島素抵抗伴有胰島素信號(hào)傳遞通路多個(gè)環(huán)節(jié)表達(dá)或活性的

3、異常：如胰島素與受體的結(jié)合能力降低，和/或胰島素受體(IR)、胰島素受體底物(IRS)以及磷脂酰肌醇3激酶(P13K)活性下降，最終使葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體4(GLL/T4)表達(dá)下降等。這些均被認(rèn)為可能是高脂飲食和/或長(zhǎng)期飲酒誘導(dǎo)胰島素抵抗的機(jī)制。然而僅用胰島素信號(hào)通路不能完全解釋長(zhǎng)期飲酒和高脂環(huán)境誘導(dǎo)的胰島素敏感性降低，如胰島素信號(hào)通路功能正常時(shí)，某些狀態(tài)下仍能檢測(cè)組織GLUT4表達(dá)下降，攝取葡萄糖減少，胰島素敏感性明顯降低，提示存在獨(dú)立于胰島

4、素信號(hào)通路以外的信號(hào)影響GLLJT4。 AMPK(AMP-actiVated Protein Kinase)，即AMP激活的蛋白激酶，是哺乳動(dòng)物細(xì)胞能量代謝的一種重要的調(diào)節(jié)因子。近幾年隨著對(duì)AMPK的研究，發(fā)現(xiàn)AMPK在調(diào)節(jié)代謝和維持能量平衡過(guò)程中，參與了調(diào)節(jié)細(xì)胞GLUT4的糖轉(zhuǎn)運(yùn)，而且這一過(guò)程不需要胰島素信號(hào)的介導(dǎo)。有資料表明，AMPK調(diào)節(jié)GLUT4的表達(dá)是通過(guò)肌細(xì)胞增強(qiáng)因子2(Myocyte Enilaneer Factor

5、 2， MEF2)起作用的，磷酸化的AMPK能增加MEF2的基因表達(dá)，進(jìn)而增強(qiáng)其蛋白水平的表達(dá)，增加GLUT4基因啟動(dòng)子上MEF2結(jié)合序列的活性，增加GLUT4的基因表達(dá)。乙醇降低β細(xì)胞AMPK的活性、高脂減少骨骼肌和肝臟細(xì)胞AMPK表達(dá)已有報(bào)道，但是飲酒及高脂飲食是否影響心肌中AMPK對(duì)GLUT4的調(diào)節(jié)，進(jìn)而影響心肌細(xì)胞的胰島素敏感性，飲酒及高脂飲食對(duì)調(diào)節(jié)GKUT4的2條信號(hào)通路是否都有作用，作用程度是否有強(qiáng)弱之分，目前未見(jiàn)有報(bào)道。

6、 目的： ①觀(guān)察長(zhǎng)期飲酒和/或高脂飲食，對(duì)大鼠機(jī)體水平胰島素敏感性的影響。 ②觀(guān)察長(zhǎng)期飲酒和/或高脂飲食條件下，大鼠心肌胰島素信號(hào)通路途徑中上游分子：IR、IRS1、IRS2表達(dá)水平的改變。 ③觀(guān)察長(zhǎng)期飲酒和/或高脂飲食環(huán)境下，大鼠心肌AMPKα和MEF2以及GLUT4的表達(dá)的變化。 方法： ①動(dòng)物分組及喂養(yǎng)：雄性wistar大鼠72只，按體重隨機(jī)分為6組，每組12只，即對(duì)照組(蒸餾水：5g

7、/kg/d；大劑量飲酒組(酒精量5gg/kg/d)；中劑量飲酒組(酒精量2.5g/kg/d)；小劑量飲酒組：(酒精量0.5g/kg/d)；高脂組；脂加酒組(酒精量5gg/kg/d)。高脂組和脂加酒組大鼠均給予高脂飼料，其中脂肪熱卡占59﹪，以飽和脂肪酸(豬油)為主。酒精由胃管灌入，每天早9點(diǎn)定時(shí)灌胃，喂養(yǎng)時(shí)間22周。 ②機(jī)體水平胰島素敏感性評(píng)價(jià)：喂養(yǎng)期間監(jiān)測(cè)大鼠體重和血糖水平；大鼠處死前，測(cè)空腹血糖、空腹血胰島素和血脂水平，計(jì)算

8、胰島素抵抗指數(shù)(HOMA-IR)，同時(shí)進(jìn)行口服葡萄糖耐量試驗(yàn)；大鼠處死后，測(cè)內(nèi)臟脂肪含量。 ③長(zhǎng)期飲酒和/或高脂飲食對(duì)經(jīng)典的胰島素信號(hào)傳導(dǎo)通路的影響：RT-PCR檢測(cè)心肌IR、IRS1、IRS2及GUJT4的mRNA水平；Western blot檢測(cè)GLUT4的蛋白水平。 ④長(zhǎng)期飲酒和/或高脂飲食對(duì)心AMPK表達(dá)的影響：RT-PCR檢測(cè)大鼠心肌AMPKα1亞基和AMPKα2亞基的mRNA水平；Western Blot檢測(cè)

9、AMPKα亞基、磷酸化AMPKα亞基(P-AMPKa)的蛋白水平。 ⑤長(zhǎng)期飲酒和/或高脂飲食對(duì)MEF2表達(dá)的影響：RT-PCR和Western blot分別檢測(cè)心肌中MEF2的mRNA和蛋白水平。 結(jié)果： ①機(jī)體水平胰島素敏感性評(píng)價(jià)：大鼠喂養(yǎng)22周后，各組大鼠口服葡萄糖耐量試驗(yàn)0、30、60、120分鐘血糖無(wú)顯著性差異，糖耐量曲線(xiàn)下面積亦無(wú)明顯差別?？崭寡葝u素水平檢測(cè)顯示高脂組和脂加酒組均顯著升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)

10、意義(P<0.01)。 ②長(zhǎng)期飲酒和/或高脂飲食對(duì)大鼠心肌經(jīng)典的胰島素信號(hào)傳導(dǎo)通路及AMPK、MEF2mRNA表達(dá)水平的影響：與對(duì)照組相比，除IR外，各處理組大鼠心肌組織IRS-1、IRS-2、GLUT4、AMPKα1、AMPKα2、MEF2A和MEF2D的mRNA水平均下降。 ③高脂、飲酒對(duì)大鼠心肌GLUT4、AMPK、MEF2蛋白表達(dá)水平的影響：Western blot結(jié)果表明：與正常對(duì)照組相比，各指標(biāo)在處理組大鼠心

11、肌的表達(dá)均降低。 結(jié)論： ①長(zhǎng)期攝入乙醇和高脂飲食可損害大鼠心肌胰島素敏感性，GLUT4表達(dá)水平的降低是其可能機(jī)制之一。 ②長(zhǎng)期攝入乙醇和高脂飲食，大鼠心肌中GLUT4表達(dá)水平降低，其原因可能是胰島素信號(hào)傳遞途徑中的上游分子：IR、IRS1和IRS2的表達(dá)明顯下降，導(dǎo)致心肌GLUT4表達(dá)減少。 ③長(zhǎng)期攝入乙醇和高脂飲食可降低大鼠心肌AMPK表達(dá)，AMPK是胰島素敏感性的正調(diào)節(jié)因子，這可能是乙醇降低心肌GL