酒精對大鼠胰島素敏感性的影響及相關(guān)機(jī)制的研究.pdf

1、2型糖尿病人數(shù)在全球范圍內(nèi)不斷快速地增長，這使其成為21世紀(jì)危害人體健康的主要疾病之一。胰島素抵抗是2型糖尿病的發(fā)病基礎(chǔ)，其發(fā)生與生活方式有很大的關(guān)系，如吸煙、肥胖、運動、妊娠等等。近年來，流行病學(xué)的調(diào)查結(jié)果顯示：酒精與胰島素抵抗和2型糖尿病發(fā)病之間存在著U或J型的相關(guān)關(guān)系。長期規(guī)律性適量飲酒升高胰島素的敏感性而降低患糖尿病的危險性，而長期過量飲酒卻降低胰島素的敏感性而增加患糖尿病尤其是患2型糖尿病的危險性。有關(guān)的實驗研究結(jié)果也表明，酒

2、精可以造成外周組織對葡萄糖的利用障礙和胰島素抵抗。但是目前相應(yīng)的實驗研究還很少，有關(guān)研究結(jié)論存在明顯的分歧，酒精引起外周組織胰島素抵抗的分子機(jī)制尚不清楚。我國是酒的生產(chǎn)、消費大國，有著豐富的酒文化。對酒精致胰島素抵抗相關(guān)機(jī)制的研究將有助于糖尿病的預(yù)防以及為調(diào)整飲酒習(xí)慣提供科學(xué)依據(jù)。胰島素抵抗發(fā)生的機(jī)制十分復(fù)雜，與胰島素信號能否正常傳導(dǎo)有關(guān)。胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中關(guān)鍵分子的數(shù)量和/或功能異常將導(dǎo)致機(jī)體對葡萄糖的利用降低。而胰島素介導(dǎo)的葡萄糖

3、攝取，80％以上由骨骼肌細(xì)胞負(fù)責(zé)。骨骼肌是胰島素的重要靶器官之一，也是機(jī)體攝取血糖、調(diào)節(jié)血糖水平和參與能量代謝的主要器官之一，在胰島素抵抗的發(fā)病中起重要作用。
　　 因此，本研究擬從動物實驗和體外原代培養(yǎng)骨骼肌細(xì)胞兩個方面，研究酒精對胰島素敏感性及骨骼肌中胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中關(guān)鍵分子表達(dá)或活性的影響，以期揭示酒精致胰島素抵抗的分子機(jī)制。本研究主要包括二部分，現(xiàn)將結(jié)果報告如下：
　　 第一部分
　　 目的：建立了長

4、期飲酒的動物模型，研究不同濃度酒精對大鼠機(jī)體胰島素敏感性的影響；選擇骨骼肌組織為靶組織，研究酒精對其胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中關(guān)鍵分子的影響，以確定酒精的作用位點和探討相關(guān)作用機(jī)制。
　　 方法：清潔級Wistar大鼠80只(雌雄各半)，按體重隨機(jī)分為對照組和低、中、高劑量組，酒精劑量分別為0、0.8、1.6、2.6 g?(kg?bw)-1?day-1，每日一次通過灌胃方式給予。19周末，處死大鼠，收集血液，分離血清，測定空腹血糖和血

5、胰島素，并在此基礎(chǔ)上計算HOMA(Homeostasis Model Assessment)胰島素抵抗指數(shù)(HOMA-IR＝[FPG(mmol/L)×FIN(mIU/L)]/22.5)和HOMA-βcell(HOMA-βcell =20×FINS/(FPG-3.5)作為反映胰島素敏感性、胰島β細(xì)胞功能的指標(biāo)。分離骨骼肌，通過RT-PCR和Western blot方法測定胰島素受體(insulin receptor，IR)、胰島素受體底物

6、-1(insulin receptor substrate-1,IRS-1)、胰島素受體底物-2(insulin receptor substrate-2,IRS-2)、磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI-3K)調(diào)節(jié)亞基p85α、葡萄糖轉(zhuǎn)運體4(glucosetransporter 4，GLUT-4)mRNA或蛋白表達(dá)水平。
　　 結(jié)果：1.雄性大鼠：低、中劑量組空腹胰島素水平升高

7、(p＜0.05)，而血糖升高不明顯(p＞0.05)。高劑量組空腹血糖水平升高(p＜0.05)，胰島素水平輕微降低。各酒精組Ln(HOMA-IR)均較對照組升高(p＜0.05)，提示大鼠了發(fā)生胰島素抵抗。各實驗組之間HOMA-βcell無明顯差異；雌性大鼠：隨著酒精劑量的增加，大鼠空腹血糖水平逐漸升高而胰島素水平則逐漸降低，高劑量組空腹血糖的升高和胰島素分泌的減少與對照組比較有顯著性(p＜0.05)。HOMA-βcell在中、高劑量組降低

8、(p＜0.05)，提示大鼠胰島β細(xì)胞分泌功能降低。Ln(HOMA-IR)在各實驗組之間無明顯差異(p＞0.05)。
　　 2.中、高劑量組雌、雄大鼠骨骼肌組織IR、IRS-1mRNA表達(dá)下降(p＜0.05)。低劑量組IRS-1mRNA表達(dá)在雄性大鼠中升高(p＜0.05)，雌性大鼠中無明顯變化。隨著酒精劑量的增加，雌、雄大鼠骨骼肌IRS-2mRNA表達(dá)均出現(xiàn)降低的趨勢，但與對照組比較無顯著性差異(p＞0.05)。
　　 3

9、.雌、雄大鼠PI-3K(p85α)、GLUT-4mRNA和蛋白表達(dá)在中、高劑量組降低(p＜0.05)。低劑量組雄性大鼠 PI-3K(p85α)mRNA和蛋白表達(dá)升高(p＜0.05)，在雌性大鼠中PI-3K(p85α)表達(dá)降低，但與對照組比較差異無顯著性(p＞0.05)。
　　 結(jié)論：酒精劑量＞＝0.8g?(kg?bw)-1?day-1時，長期酒精攝入降低大鼠胰島素敏感性。酒精對胰島素敏感性的影響存在著性別差異，雌性動物比雄性動物

10、更敏感；大鼠骨骼肌組織中IR、IRS-1，PI-3K(p85α)、GLUT-4mRNA和(或)蛋白表達(dá)水平的降低可能是酒精影響胰島素敏感性的分子機(jī)制之一。酒精對骨骼肌組織胰島素信號通路具有多位點的影響作用。
　　 第二部分
　　 目的：以原代培養(yǎng)的大鼠骨骼肌細(xì)胞為對象，研究酒精直接作用對骨骼肌細(xì)胞葡萄糖攝取能力及相關(guān)信號分子表達(dá)和活性的影響，從而進(jìn)一步探討和驗證酒精與胰島素抵抗的關(guān)系和相關(guān)機(jī)制。
　　 方法：體外

11、原代培養(yǎng)大鼠骨骼肌細(xì)胞，用不同濃度酒精(0、25、50、100、200、400mmol/L)作用24小時及200mmol/L酒精作用不同時間(6、12、24h)，通過3H-2-脫氧葡萄糖攝取實驗檢測酒精對大鼠骨骼肌細(xì)胞胰島素敏感性的影響。通過RT-PCR和Western blot方法測定PI-3K(p85α)、Akt-2、 GLUT-4 mRNA或蛋白表達(dá)水平，同時測定胰島素刺激下PI-3K，AKT磷酸化的水平。
　　 結(jié)果：1

12、.200、400mmol/L酒精作用24小時抑制骨骼肌細(xì)胞基礎(chǔ)狀態(tài)和胰島素刺激的葡萄糖攝取(p＜0.05)。50、100mmol/L酒精作用24小時，在基礎(chǔ)狀態(tài)下沒有明顯影響作用，但是可以提高胰島素刺激下骨骼肌細(xì)胞攝取葡萄糖的能力(p＜0.05)。骨骼肌細(xì)胞在200mmol/L作用下，隨著作用時間的變化表現(xiàn)出6小時提高胰島素刺激下的葡萄糖攝取(p＜0.05)，而作用24小時具有抑制作用(p＜0.05)。
　　 2.作用24小時：

13、400mmol/L酒精降低PI-3K(p85α)mRNA和蛋白表達(dá)(p＜0.05)。200、400mmol/L酒精抑制Akt-2蛋白和GLUT-4mRNA和蛋白表達(dá)(p＜0.05)，而100mmol/L酒精組Akt-2蛋白表達(dá)水平升高(p＜0.05)，50、100mmol/L酒精作用GLUT-4mRNA和蛋白表達(dá)均升高(p＜0.05)。胰島素刺激下，50、100mmol/L 酒精組PI-3K及Akt的磷酸化水平升高明顯，而200、400

14、mmol/L酒精作用對PI-3K及Akt的磷酸化具有抑制作用(p＜0.05)；200mmol/L酒精作用6小時，Akt-2蛋白和GLUT-4mRNA和蛋白表達(dá)升高(p＜0.05)，隨著作用時間的延長，上述信號分子的表達(dá)逐漸降低。
　　 結(jié)論：酒精的直接作用可以影響大鼠骨骼肌細(xì)胞的胰島素敏感性，與酒精作用劑量和時間有關(guān)。長期高劑量酒精作用(200、400mmol/L酒精作用24小時)造成骨骼肌細(xì)胞胰島素抵抗；酒精的直接作用可以影響