脫落酸對果糖誘導的胰島素抵抗小鼠的影響

韓佳彤，丁傳波，顧效瑜，李 爽，蔡華君，鄭毅男，劉文叢

（吉林農業大學中藥材學院，吉林 長春 130118）

脫落酸對果糖誘導的胰島素抵抗小鼠的影響

韓佳彤，丁傳波，顧效瑜，李 爽，蔡華君，鄭毅男*，劉文叢*

（吉林農業大學中藥材學院，吉林 長春 130118）

目的：研究脫落酸（abscisic acid，ABA）對果糖誘導的胰島素抵抗小鼠的影響。方法：將60 只雄性ICR小鼠隨機分成6 組，每組10 只，分別為正常對照組、模型組、陽性對照組（鹽酸吡格列酮15 mg/（kg·d））和ABA低劑量組（0.75 mg/（kg·d））、ABA中劑量組（1.5 mg/（kg·d））、ABA高劑量組（3 mg/（kg·d）），除正常對照組外，其余各組均給予10%果糖溶液（質量分數）作為飲用水，連續灌胃給藥30 d，實驗結束后處死小鼠，收集血液后離心，取血清用于測定血糖、胰島素、血脂水平。取肝臟、肌肉稱質量，用于測定肌糖原、肝糖原含量。結果：果糖可顯著增加小鼠空腹 血糖及胰島素水平。給藥30 d后，ABA高、中、低劑量組均能顯著降低小鼠血糖水平及胰島素水平，提高小鼠肌糖原、肝糖原含量，ABA中、高劑量組能顯著降低小鼠血清中甘油三酯、膽固醇水平，增加高密度脂蛋白膽固醇水平。結論：ABA中、高劑量組能顯著提高小鼠對胰島素的敏感性，較好地干預胰島素抵抗，且高劑量ABA的胰島素增敏效果優于鹽酸吡格列酮。

脫落酸；果糖；胰島素抵抗

胰島素抵抗（insulin resistance，IR）是近些年來學術界爭相探討的熱點問題之一，由于研究的不斷升溫，有關胰島素抵抗的研究領域逐漸從內分泌學科擴展到心血管病學科、腎病學科和神經病學科等多個交叉學科之中［1］。胰島素抵抗是指正常劑量的胰島素產生低于正常生物學效應的一種狀態，亦稱胰島素不敏感，指單位濃度胰島素的細胞效應減弱，即組織對胰島素的敏感性下降，代償性地引起胰島β細胞分泌胰島素增加，從而產生高胰島素血癥，其實質為胰島素介導的細胞糖代謝能力的降低。在胰島素抵抗發生初期，機體通過代償性胰島素分泌增多可以維持血糖的正常水平，但隨著胰島β細胞功能的減退，當其不能再產生足夠的胰島素以增強胰島素敏感性時，葡萄糖穩態遭到破壞，就會出現葡萄糖耐受量減低，以致Ⅱ型糖尿病的發生。發生胰島素抵抗的主要部位是依賴胰島素的葡萄糖利用器官，如骨骼肌、肝臟、脂肪組織等［2］。

小鼠胰島素抵抗可以通過高果糖飲食誘發［3］。據報道，烷二酮類是一種治療胰島素抵抗最有效的藥物。如鹽酸吡格列酮是一種具有高度選擇性和高效的過氧化物酶體增殖物激活受體-γ（peroxisome proliferator activated receptor-γ，PPAR-γ）的激動劑，通過直接與PPAR-γ受體結合并使之激活發揮胰島素增敏劑的作用［4］，可改善Ⅱ型糖尿病患者肌肉、脂肪、肝臟的胰島素抵抗，從而保護β細胞功能［5］。但烷二酮類藥物也具有一定的副作用［6］，因此，尋找高效、低副作用的防治胰島素抵抗的天然化合物具有重要意義。

脫落酸（abscisic acid，ABA）是一種與烷二酮類結構相似的植物激素，在植物的生命周期中起著重要作用，包括調節植物生長、發育與休眠，調節植物對低溫、干旱、鹽堿及病原菌等多種逆境的抗性反應［7-8］。近年來的研究表明，ABA廣泛存在于動物和人的組織細胞中，在真菌［9］等微生物、低等的海綿動物［10-11］和哺乳動物體內都發現有ABA的存在和對ABA的反應。Bodrato等［12］指出，ABA是一種誘導自分泌型微膠質激活的促鹽激素，可能具有抗炎治療的新功能。Sturla等［13］也指出，ABA通過人顆粒細胞膜上的LANCL2將信號傳入細胞內，產生系列特異性免疫反應。研究表明，ABA對免疫系統、心血管細胞、干細胞和糖尿病等有廣泛的調節作用［14］，ABA對SMMC-7721人肝癌細胞具有抗增殖、促分化作用［15］。Sheth等［16］指出，ABA對果糖誘導的胰島素抵抗大鼠有調節改善的作用。研究顯示，胰島素抵抗和代償性高胰島素血癥往往引起患者并發多種疾病，如Ⅱ型糖尿病、糖耐量減退、高甘油三酯血癥、低高密度脂蛋白膽固醇（high density lipoprotein cholesterol，HDL-C）血癥、肥胖、高血壓、動脈粥樣硬化、冠心病、腦血管疾病、高尿酸血癥等［17-18］，故對胰島素抵抗的研究有其一定的實際意義，改善患者胰島素抵抗狀況將有利于糖尿病、心血管等疾病的防治。本研究旨在通過小鼠實驗來探討ABA在改善胰島素抵抗方面的作用，從而為ABA在保健食品領域的應用提供一定的理論依據。

1　材料與方法

1.1材料、試劑與動物

ABA標準品（純度≥98%） 美國Sigma公司。

鹽酸吡格列酮分散片（30 mg×7 片/盒） 貴州天安藥業股份有限公司；Mouse INS酶聯免疫吸附分析（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）試劑盒、葡萄糖測定試劑盒、考馬斯亮藍試劑盒、肝/肌糖原試劑盒、總膽固醇（total cholesterol，TC）測定試劑盒，甘油三酯（triglyceride，TG）測定試劑盒、HDL-C測定試劑盒 南京建成生物工程有限公司。

雄性ICR小鼠，體質量18～23 g，購自長春市億斯實驗動物技術有限責任公司，許可證號：SCXK（吉）-2011-0004。飼養溫度（23±3） ℃，相對濕度（50±3）%，適應性飼養7 d，適應期間飼料為普通飼料，小鼠自由攝食、飲水。

1.2儀器與設備

Sartorious BP211D型電子分析天平 德國Sartorious公司；SpectraMax Plus384連續光譜掃描式酶標儀 美國分子儀器公司；FS-2組織勻漿機 江蘇金壇金城國勝實驗儀器廠；HC2517高速離心機 安徽中科中佳科學儀器有限公司；DK-98-1型電熱恒溫水浴鍋 天津泰斯特儀器有限公司；96 孔酶標板 美國康寧公司。

1.3方法

1.3.1動物分組與處理

雄性ICR小鼠隨機分為6 組（n=10）：正常對照組（純凈水和普通飼料）、模型組（10%果糖溶液（質量分數，下同）和普通飼料）、陽性對照組（10%果糖溶液和普通飼料，灌胃給藥15 mg/（kg·d）的鹽酸吡格列酮），ABA低劑量組（10%果糖溶液和普通飼料，灌胃給藥0.75 mg/（kg·d）ABA）、ABA中劑量組（10%果糖溶液和普通飼料，灌胃給藥1.5 mg/（kg·d）ABA）、ABA高劑量組（10%果糖溶液和普通飼料，灌胃給藥3 mg/（kg·d）ABA）。飼養條件為12 h光照/12 h黑暗周期，溫度24 ℃，相對濕度35%～60%，每天記錄小鼠體質量、采食量和飲水量，30 d后進行血液和組織采集。

1.3.2小鼠空腹血糖、胰島素水平和空腹胰島素抵抗指數的測定

各組小鼠給藥30 d后，禁食不禁水12 h，眼眶后靜脈叢取血，3 500 r/min離心10 min，分離血清，使用葡萄糖測定試劑盒測定小鼠空腹血糖水平，使用Mouse INS ELISA試劑盒測定小鼠空腹胰島素水平。根據下式計算小鼠空腹胰島素抵抗指數（fasting insulin resistance index，FIRI）。

FIRI=空腹血清血糖含量/（mg/dL）×空腹血清胰島素含量（μU/mL）/25

1.3.3小鼠血脂水平測定

各組小鼠給藥30 d后，禁食不禁水12 h，眼眶后靜脈叢取血，3 500 r/min離心10 min，分離血清，按照試劑盒說明書方法使用連續光譜掃描式酶標儀測定TC、TG、HDL-C水平。

1.3.4小鼠肝糖原和肌糖原含量測定

將小鼠處死后取出肝臟和大腿肌肉組織，用生理鹽水洗凈并用濾紙去除殘留血液，稱質量，按照肝/肌糖原試劑盒說明書方法，使用連續光譜掃描式酶標儀測定小鼠肝糖原和肌糖原水平。

1.4數據統計分析

2　結果與分析

2.1ABA對胰島素抵抗小鼠空腹血糖、胰島素水平和FIRI的影響

表1　ABA對胰島素抵抗小鼠空腹血糖、胰島素水平和FIRI的影響Table 1 Effect of ABA on blood glucose， serum insulin and FIRI in mice with insulin resistance

經過30 d的10%果糖溶液喂養后，檢測小鼠血清參數。根據Mouse INS ELISA試劑盒說明書方法分別于96 孔板中加樣，做出標準曲線方程：Y=0.016 1X+ 0.086 2（R2=0.999）。根據標準曲線方程得到各組小鼠的血清相關指標。由表1可知，果糖可增加模型組小鼠空腹血糖、胰島素水平和FIRI（P＜0.001）。與模型組相比，陽性對照組（鹽酸吡格列酮10 mg/kg）和ABA各劑量組（0.75、1.5、3 mg/kg）均可降低小鼠空腹血糖水平，其中，陽性對照組和ABA低、高劑量組作用顯著（P＜0.05），ABA中劑量組作用極顯著（P＜0.01），因此，ABA能夠降低胰島素抵抗小鼠的空腹血糖水平。與模型組相比，其他組小鼠的空腹胰島素水平均有降低趨勢，其中，陽性對照組和ABA低、高劑量組作用極顯著（P＜0.01），ABA中劑量組作用高度顯著（P＜0.001），因此，ABA能夠降低胰島素抵抗小鼠的空腹胰島素水平。與模型組相比，其他組小鼠的FIRI值均降低，且達到高度顯著水平（P＜0.001）。

2.2ABA對胰島素抵抗小鼠血脂水平的影響

表2　ABA對胰島素抵抗小鼠血脂水平的影響Table 2 Effect of ABA on lipids in mice with insulin resistance mmol/L

由表2可知，與正常對照組相比，模型組小鼠的TC、TG水平極顯著升高（P＜0.01），HDL-C水平顯著降低（P＜0.05）。與模型組相比，ABA高劑量組小鼠的TC、TG水平顯著降低（P＜0.05），效果與陽性對照組相似，表明鹽酸吡格列酮和ABA均能很好地降低胰島素抵抗小鼠的TC、TG水平。與模型組相比，ABA中、高劑量組小鼠的HDL-C水平顯著升高（P＜0.05），說明ABA能夠在一定程度上改善胰島素抵抗小鼠血清中的HDL-C水平。

2.3ABA對胰島素抵抗小鼠肝糖原、肌糖原含量的影響

表3　ABA對胰島素抵抗小鼠肝糖原、肌糖原含量的影響Table 3 Effect of ABA on muscle glycogen and liver glycogen in mice with insulin resistance

由表3可知，與正常對照組相比，模型組小鼠的肝糖原含量降低，差異達到高度顯著的水平（P＜0.001），肌糖原含量極顯著降低（P＜0.01）。與模型組相比，ABA中、高劑量小鼠的肝糖原含量顯著增加（P＜0.05），ABA高劑量小鼠的肌糖原含量顯著增加（P＜0.05），其效果與陽性對照組（鹽酸吡格列酮）相似，表明中劑量的ABA能夠改善胰島素抵抗小鼠肌糖原水平，高劑量的ABA可以同時改善胰島素抵抗小鼠的肌糖原和肝糖原水平。

3　討 論

胰島素抵抗的發生機制十分復雜，不僅與遺傳因素高度相關，而且與某些細胞因子表達失常、物質代謝異常、胰島素信號傳導缺陷等因素有關［19］。近年來，胰島素抵抗和Ⅱ型糖尿病的發病率逐年上升［20］。胰島素抵抗作為Ⅱ型糖尿病的主要病理生理特征之一，在Ⅱ型糖尿病發生發展中起著重要作用［21］。高劑量果糖喂養可改變小鼠的消化、吸收能力，改變血液中激素水平，降低食欲和肝臟代謝能力，導致胰島素抵抗、糖尿病、肥胖以及心血管疾病的發生［22-23］。胰島素是參與機體血糖穩態調節的重要激素之一，它能促進肌肉、脂肪組織攝取和利用葡萄糖，抑制肝臟的葡萄糖異生，是機體具有降血糖作用的主要激素。胰島素由胰島β細胞合成和分泌，β細胞數目減少或其胰島素分泌障礙均可導致體內胰島素的分泌不足，嚴重時可引發糖尿病。β細胞在血糖調控中具備雙重身份，它既是產生胰島素的主體，又是接受胰島素調控的客體［24］。因此，降低血糖水平、改善胰島素分泌狀況，可以修護胰島β細胞，提高其敏感度，改善胰島素抵抗。

本實驗結果顯示，成功利用果糖誘導建立胰島素抵抗小鼠模型后，高、中、低劑量的ABA均能明顯地降低胰島素抵抗小鼠的空腹血糖及胰島素水平，但只有高劑量的ABA不僅降低了空腹血糖和胰島素水平，而且能夠顯著降低小鼠血清中TG、TC水平，升高HDL-C水平，而且還增加了肝糖原和肌糖原含量。從降低血糖水平、調節血脂和改善機體微循環等方面更全面、有效地調整機體的病理狀況，干預胰島素抵抗的發展，其功效可能優于鹽酸吡格列酮。ABA保護胰島β細胞的功能可能源于其PPAR-γ激動劑的作用，從而起到防治胰島素抵抗的發生發展，改善胰島素分泌的作用。然而，ABA確切的作用機制尚待進一步研究。

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Effect of Abscisic Acid in Fructose-Induced Insulin Resistant Mice

HAN Jiatong， DING Chuanbo， GU Xiaoyu， LI Shuang， CAI Huajun， ZHENG Yinan*， LIU Wencong*
（College of Chinese Medicinal Materials， Jilin Agricultural University， Changchun 130118， China）

Objective： To study the effect of abscisic acid （ABA） in fructose-induced insulin resistant mice. Methods： All male mice were divided randomly into six groups， including normal control， model， positive control （pioglitazone hydrochloride，15 mg/（kg·d）， and high-dose （3 mg/（kg·d））， medium-dose （1.5 mg/（kg·d）） and low-dose （0.75 mg/（kg·d）） ABA groups（n =10）. Except for the control group， the mice from all the groups were administrated with 10% fructose in drinking water for 30 consecutive days. At the end of the experiment， all mice were sacrificed. Blood samples were collected to evaluate glucose， insulin and blood lipid. The contents of muscle glycogen and liver glycogen were determined as well. Results：Fructose could significantly increase fasting serum glucose concentration and serum insulin concentration. After 30 days of administration， high-dose， medium-dose and low-dose ABA could significantly reduce serum glucose and insulin concentrations， and increase muscle glycogen and liver glycogen contents； medium- and high-dose ABA could significantly reduce serum triglyceride and cholesterol levels， and improve high-density lipoprotein cholesterol level. Conclusion： The middle-dose and high-dose ABA can significantly improve insulin sensitivity in mice， implying a good intervention effect on insulin resistance. Its effect is better than that of pioglitazone.

abscisic acid； fructose； insulin resistance

R965

A

1002-6630（2015）15-0195-04

10.7506/spkx1002-6630-201515036

2014-09-23

吉林省科技發展計劃項目（YYZX201135）

韓佳彤（1986—），女，碩士研究生，主要從事天然藥物研究與開發。E-mail：412137666@qq.com

鄭毅男（1945—），男，教授，博士，主要從事中藥新藥研究與開發。E-mail：zhenyinan@tom.com劉文叢（1968—），男，教授，博士，主要從事天然藥物研究與開發。E-mail：jwlw6803@126.com