雷公藤对糖尿病骨骼肌氧化应激的影响及其机制探讨

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目的:  本研究首先以2型糖尿病(T2DM)患者为研究对象,旨在明确DM患者骨骼肌中是否存在氧化应激以及AMPK-PGC-1α-SIRT3轴表达的减少;然后进一步从动物和细胞水平探讨雷公藤是否通过AMPK-PGC-1α-SIRT3信号通路改善DM骨骼肌的氧化应激状态。  方法:  本课题分三部分进行。  第一部分留取T2DM患者和正常对照者(各10名)骨骼肌,光镜观察骨骼肌结构及组织学变化;应用黄嘌呤氧化酶法检测MnSOD酶活性;应用qPCR方法检测AMPK、PGC-1α、SIRT3以及MnSOD mRNA水平;应用Western Blot方法检测上述因子蛋白的表达。  第二部分选取雄性SD大鼠70只,随机选取10只为正常对照(NC组),以常规饲料喂养。剩余60只以高糖高脂饲料喂养8周后,予30mg/kg STZ尾静脉注射,建立T2DM模型。将已成模的大鼠分成DM模型对照(DM)组和雷公藤多苷(TWP)干预组。雷公藤多苷干预组进一步分为低(TWP1mg/kgd)、中(TWP3mg/kgd)、高(TWP6mg/kgd)剂量组;每组各15只。雷公藤多苷各组大鼠在成模后即开始予以雷公藤多苷灌胃,NC和DM组以等量蒸馏水(2ml)灌胃,灌胃8周末处死取材。实验过程中每周测量大鼠体重、血糖变化;采用 ELISA方法检测大鼠血清丙二醛(MDA)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)水平变化;留取大鼠骨骼肌组织,应用光镜观察各组大鼠骨骼肌病理学变化;黄嘌呤氧化酶法检测检测骨骼肌中 MnSOD酶活性变化;荧光免疫法检测 SIRT3酶活性变化;应用RT-qPCR方法检测AMPK、PGC-1α、SIRT3以及MnSOD mRNA水平变化;应用Western Blot法和免疫组化法检测上述因子蛋白的表达变化。  第三部分培养和分化小鼠 C2C12成肌细胞,使其分化为成熟的肌管,将细胞分为5组:低糖组(LG组)、高糖组(HG组)、雷公藤红素组(CEL组)、AMPK抑制剂Compound C组(COM组)以及雷公藤红素联合Compound C组(CEL+COM组),雷公藤红素孵育24小时后应用CCK8检测细胞活力,RT-qPCR方法检测AMPK、PGC-1α、SIRT3以及MnSOD mRNA水平的变化;Western Blot方法检测上述因子蛋白表达的变化。  结果:  1.光镜下观察,DM患者和DM大鼠骨骼肌出现纤维萎缩,肌纤维束变窄;细胞核明显增多,位置改变,部分插入肌纤维束中等病理变化;雷公藤多苷干预后,DM大鼠骨骼肌病理改变逐渐好转,具有剂量依赖性。  2.与对照组相比,DM患者骨骼肌组织MnSOD活性减少53.5%,AMPK、PGC-1α、SIRT3与MnSOD的mRNA的表达量分别减少57.8%、56.7%、50.1%和51.1%,AMPK、PGC-1α、SIRT3与MnSOD的蛋白表达水平分别减少60.0%、59.6%、46.6%和45.4%(P均>0.05)。  3.与 NC组相比,雷公藤多苷低、中、高剂量组大鼠血常规各项指标和肝功能指标都无显著变化(P均<0.05)。  4.与 NC组相比,DM组大鼠血清 MDA水平水平增加了102%,GSH-Px水平减少了67.7%;与DM组相比,雷公藤多苷中高剂量组大鼠血清MDA分别降低了35.2%和36.7%,GSH-Px分别升高了120%和155%(P均<0.05)。  5.与NC组相比,DM组大鼠骨骼肌MnSOD活性减少了68.3%;与DM组相比,雷公藤多苷中高剂量组大鼠分别增加了140%和169%(P均<0.05)。  6.与 NC组相比,DM组大鼠骨骼肌组织中 AMPK、PGC-1α、SIRT3与MnSOD的mRNA和蛋白的表达量均显著减少,与DM组相比,雷公藤多苷中、高剂量组大鼠AMPK、PGC-1α、SIRT3与MnSOD的mRNA和蛋白表达量均显著增加(P均<0.05)。  7.雷公藤红素对C2C12成肌细胞影响的实验结果显示,与LG组相比,HG组和COM组AMPK、PGC-1α、SIRT3和MnSOD mRNA和蛋白的表达量明显减低;与HG组相比,CEL组各因子mRNA和蛋白表达增加;当用Compound C抑制 AMPK表达,再加入雷公藤红素后,CEL+COM组上述各因子 mRNA和蛋白表达较CEL组显著减少(P均<0.05)。  结论:  1.光镜下观察,可发现糖尿病患者及糖尿病大鼠骨骼肌组织存在显著的病理变化。  2.糖尿病状态下,骨骼肌组织氧化应激明显增强。  3.糖尿病患者及糖尿病大鼠骨骼肌组织 AMPK-PGC-1α-SIRT3信号通路的表达减少。  4.常规剂量雷公藤多苷安全性较好,未发现严重不良反应。  5.雷公藤多苷可改善糖尿病大鼠骨骼肌组织的病理变化,改善氧化应激,提高骨骼肌组织AMPK-PGC-1α-SIRT3信号通路的表达,且呈剂量依赖性。  6.雷公藤红素通过调节AMPK-PGC-1α-SIRT3信号通路的表达上调MnSOD的表达,改善糖尿病骨骼肌氧化应激状态。
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