抑制核轉(zhuǎn)錄因子kappaB活性對高脂喂養(yǎng)肥胖大鼠胰腺蛋白酪氨酸磷酸酶1B及胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的影響.pdf

1、在嚙齒類動(dòng)物和人類中,飲食中脂肪含量過多可以導(dǎo)致肥胖,降低胰島素和瘦素的敏感性,但這種高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖相關(guān)的胰島素抵抗的確切機(jī)制仍不是十分清楚。在分子水平,胰島素的信號(hào)是以胰島素受體(insulin receptor,IR)的激活導(dǎo)致自身磷酸化開始,然后激活的受體引起幾個(gè)底物的酪氨酸磷酸化,包括胰島素受體底物1和2(insulin receptor substrate-land 2,IRS1,IRS2)等。IRS-1和IRS-2酪氨酸

2、磷酸化后,會(huì)激活磷脂酰肌醇(-3)激酶(phosphatidylinositol 3 kinase,P13-K),激活的P13-K引起蛋白激酶B(PKB/Akt)絲氨酸磷酸化,從而刺激葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)到肝臟、肌肉和脂肪等組織,在肝臟和肌肉組織中刺激糖原合成,在脂肪組織中促進(jìn)脂肪合成。而瘦素受體與瘦素相結(jié)合后,瘦素受體被激活,導(dǎo)致JAK/STAT酪氨酸磷酸化,從而級(jí)聯(lián)放大信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,導(dǎo)致多種基因活化或失活,通過神經(jīng)肽Y產(chǎn)生減少或其他途徑使食欲

3、下降,能量消耗增加,并使機(jī)體脂肪量減少來維持能量的平衡。目前認(rèn)為氧化應(yīng)激是胰島素抵抗、糖尿病的共同土壤,氧化應(yīng)激過程中產(chǎn)生的活性氧(reactive oxygenspecies,ROS)過多,易與不飽和脂肪酸反應(yīng)生成脂質(zhì)過氧化物、蛋白質(zhì)變性、DNA斷裂；能刺激細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo),其中比較重要為核轉(zhuǎn)錄因子-kappaB(nuclear factorkappa B,NF-κB)信號(hào)傳導(dǎo)通路,從而調(diào)節(jié)下游炎癥因子等,加重胰島素抵抗。PTPs可以使胰

4、島素和瘦素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的部分信號(hào)分子去磷酸化,因此其在調(diào)控胰島素和瘦素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中起到十分重要的作用。蛋白酪氨酸磷酸酶-1B(protein tyrosinephosphatase-1B,PTP-1B)是PTPs中比較公認(rèn)的一個(gè)關(guān)鍵酶。PTP-1B缺失小鼠,其表型及壽命都正常,同時(shí)胰島素和瘦素的敏感性明顯增加,能夠抵抗飲食誘導(dǎo)的肥胖的發(fā)生。許多研究也進(jìn)一步證實(shí)PTP-1B可以負(fù)性調(diào)節(jié)胰島素和瘦素的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。因此PTP-1B在代謝調(diào)節(jié)上有著

5、重要的作用。在以往的研究中,大量的數(shù)據(jù)證實(shí)肥胖可活化肌肉、肝臟的NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)通路；也可激活PTP-1B,激活后的PTP-1B在抑制胰腺、肝臟、骨骼肌和脂肪細(xì)胞的胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中起到非常關(guān)鍵的作用。除肌肉、肝臟、脂肪這些經(jīng)典的胰島素作用的靶器官,近年來研究發(fā)現(xiàn)胰腺也是胰島素作用的重要靶器官,也存在胰島素抵抗,肥胖所導(dǎo)致的胰腺胰島素抵抗是飲食促發(fā)肥胖和2型糖尿病的重要原因。 目的：為了研究NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)通路在胰腺胰島素

6、抵抗中的作用機(jī)制以及與PTP1B的關(guān)系。我們用高脂飲食誘導(dǎo)大鼠肥胖動(dòng)物模型,用NF-κB特異性抑制劑吡咯烷二硫基甲酸酯(PDTC)干預(yù),觀察其胰腺NF-κB活性及PTP-1B表達(dá)和活性的變化,探討高脂飲食誘導(dǎo)肥胖的胰島素抵抗分子機(jī)制,為肥胖及胰島素抵抗的預(yù)防和治療提供理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。 方法：雄性7周齡SD大鼠60只,隨機(jī)分為正常飲食組(C)20只和高脂飲食組40只。高脂喂養(yǎng)8周成功建立胰島素抵抗模型后隨機(jī)分為高脂飲食組(O)20

7、只和PDTC干預(yù)高脂飲食組(P)20只,在干預(yù)2周、4周、6周后處死。實(shí)驗(yàn)前后稱取體重,結(jié)束時(shí)稱取附睪脂肪重量。胰島素敏感性用胰島素敏感實(shí)驗(yàn)、胰島素敏感指數(shù)(ISI)和HOMA-IR指數(shù)來評(píng)價(jià)。生化方法測定TG、TC,放射免疫法測定血清胰島素和瘦素。通過糖耐量實(shí)驗(yàn)、胰島素釋放實(shí)驗(yàn)、胰腺胰島素含量、高糖對胰島分泌胰島素的影響來判斷β細(xì)胞功能。肝臟HE染色,光鏡下觀察脂肪變性。用免疫組化的方法檢測胰腺中IκB、PTP-1B、IRS-1和IR

8、β的表達(dá)。用Western-Blot方法檢測胰腺中IκB、PTP-1B、IRS-1、IRβ的表達(dá)。用免疫沉淀的方法檢測IRβ和IRS-1的磷酸化程度。用凝膠電泳遷移率改變法(EMSA)檢測NF-κB的DNA結(jié)合活性。 結(jié)果： 1、8周高脂飲食成功建立胰島素抵抗模型。與相應(yīng)的C組相比,O組大鼠血漿空腹血糖和胰腺中胰島素含量無顯著的變化；其體重、血脂、血漿空腹胰島素水平、內(nèi)臟脂肪含量(附睪脂肪/體重)水平都明顯升高,胰島素的

9、敏感性下降,葡萄糖刺激的胰島素第一時(shí)相分泌受抑；肝臟出現(xiàn)脂肪變性,并由大量炎性細(xì)胞浸潤。 2、干預(yù)后,與相應(yīng)C組相比,同一時(shí)相點(diǎn)的O、F組體重、內(nèi)臟脂肪含量進(jìn)一步增加,胰島素的敏感性、葡萄糖刺激的第一時(shí)相的胰島素分泌和葡萄糖耐量都進(jìn)一步的下降和受損,肝臟的脂肪變性進(jìn)一步加重；與相應(yīng)O組相比,同一時(shí)相點(diǎn)F組體重、內(nèi)臟脂肪含量減少,胰島素的敏感性、葡萄糖刺激的第一時(shí)相的胰島素分泌和葡萄糖耐量受損緩解,肝臟的脂肪變性有所緩解。隨高脂飲

10、食和干預(yù)時(shí)間延長,O組和F組不同時(shí)間段大鼠體重、內(nèi)臟脂肪含量進(jìn)一步增加,胰島素的敏感性、葡萄糖刺激的第一時(shí)相的胰島素分泌和葡萄糖耐量都進(jìn)一步的下降和受損,肝臟的脂肪變性均逐漸加重。 3、干預(yù)2周時(shí),O組胰腺組織中NF-κB活性顯著高于C組和P組(p<0.05),P組與C組相比差別無顯著性(p>0.05)。此后各組各時(shí)相點(diǎn)NF-κB活性變化規(guī)律與此相同。O組NF-κB活性后一時(shí)相點(diǎn)明顯高于前一時(shí)間。 4、干預(yù)2周時(shí),O組胰

11、腺組織中NF-κB的抑制子IK B的蛋白表達(dá)顯著低于C組和P組(P<0.05),P組與C組相比差別無顯著性(p>0.05)。此后各組各時(shí)相點(diǎn)IK B蛋白表達(dá)的變化規(guī)律與此相同。O組各時(shí)相點(diǎn)間IK B蛋白表達(dá)顯著下降,且差別有顯著性(p<0.05),而P組和C組各時(shí)相點(diǎn)間IK B蛋白表達(dá)差別無顯著性(p>0.05)。 5、干預(yù)2周時(shí),O組胰腺組織中PTP1B蛋白表達(dá)顯著高于C組和P組(p<0.05),P組與C組相比差別無顯著性(p

12、>0.05)。此后各組各時(shí)相點(diǎn)PTP1B蛋白表達(dá)的變化規(guī)律與此相同。O組各時(shí)相點(diǎn)間PTP1B蛋白表達(dá)顯著上升,且差別有顯著性(p<0.05),而P組和C組各時(shí)相點(diǎn)間PTP1B蛋白表達(dá)差別無顯著性(p>0.05)。 6、干預(yù)2周時(shí),O組胰島素刺激的IRβ酪氨酸磷酸化程度顯著低于C組和P組(p<0.05),但P組的胰島素刺激的IRB酪氨酸磷酸化程度顯著高于C組(p<0.05)。此后各組各時(shí)相點(diǎn)胰島素刺激的IRB酪氨酸磷酸化程度的變化

13、規(guī)律與此相同。干預(yù)4周時(shí),O組胰島素刺激的IRS-1酪氨酸磷酸化程度顯著低于C組和P組(p<0.05),但P組的胰島素刺激的IRS-1酪氨酸磷酸化程度顯著高于C組(p<0.05)。此后各組各時(shí)相點(diǎn)胰島素刺激的IRB酪氨酸磷酸化程度的變化規(guī)律與此相同。O組各時(shí)相點(diǎn)間胰島素刺激的IRB、IRS-1酪氨酸磷酸化程度顯著下降,且差別有顯著性(p<0.05),而P組和C組各時(shí)相點(diǎn)間PTP1B蛋白表達(dá)差別無顯著性(p>0.05)。 結(jié)論：高

14、脂飲食導(dǎo)致胰腺中NFkB活性增高,且隨高脂飲食時(shí)間延長呈進(jìn)行性增高,與IkB蛋白的降解相關(guān)；可使胰島素刺激的IRS-1、IRB的酪氨酸磷酸化減弱,PTP1B蛋白表達(dá)升高,從而抑制胰島素的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。PDTC干預(yù)后使NFkB活性下降到接近正常水平,阻止IkB蛋白進(jìn)一步下降,并降低PTP1B蛋白的表達(dá),使胰島素刺激的IRB和IRS-1的酪氨酸磷酸化增強(qiáng),從而改善胰島素的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。所以,NFkB信號(hào)傳導(dǎo)途徑在胰腺自身胰島素抵抗中起到關(guān)鍵作用,與