正常生理和1型糖尿病病理下慢性生長激素刺激對肝臟胰島素信號的影響

信思易，葉火旺，胡先福，蘇沛珠，林建華，何濟滿，3

1.南方醫科大學南方醫院消化內科暨廣東省胃腸疾病重點實驗室 廣州市臨床醫學研究與轉化中心，廣東 廣州 510515；2.南方醫科大學南方醫院肝膽外科； 3.美國布朗大學

正常生理和1型糖尿病病理下慢性生長激素刺激對肝臟胰島素信號的影響

信思易1，葉火旺1，胡先福1，蘇沛珠1，林建華2，何濟滿1，3

1.南方醫科大學南方醫院消化內科暨廣東省胃腸疾病重點實驗室 廣州市臨床醫學研究與轉化中心，廣東 廣州 510515；2.南方醫科大學南方醫院肝膽外科； 3.美國布朗大學

目的 研究1型糖尿病(type 1 diabetes mellitus，T1DM)狀態下長期生長激素(growth hormone,GH)治療對肝臟胰島素信號的影響及其可能機制。方法 用慢性GH注射健康小鼠與鏈尿佐菌素(STZ)誘導的T1DM小鼠，Western blotting檢測Akt和PTEN等。結果 在健康Balb/c小鼠，GH慢性刺激可抑制肝內胰島素信號通路分子Akt磷酸化(P<0.05)，而該信號通途的負調控分子PTEN表達則顯著增加(P<0.05)；在T1DM C57BL/6小鼠，慢性GH刺激同樣抑制肝內Akt磷酸化(P<0.05)，而PTEN表達水平則無顯著改變(P>0.05)。同時檢測胰島素信號的另一個負調節因子p85調節亞基，當經慢性GH刺激后，其表達水平在兩種小鼠中均沒有變化(P>0.05)。結論 長期使用GH治療可以抑制肝臟胰島素信號，其機制涉及PTEN表達的升高，但其病理狀態下的機制則不同。

生長激素；胰島素抵抗；PTEN；PI3K通路；1型糖尿病

生長激素(growth hormone，GH)在臨床上應用廣泛[1-4]，如用于治療GH缺乏癥、矮小癥、宮內生長遲緩、先天性卵巢發育不全綜合征、嚴重燒傷、膿毒癥、急性重癥胰腺炎、炎癥性腸病、慢性腎臟病等。然而，長期應用GH治療可以引起各種副作用，如腫瘤、胰島素抵抗(insulin resistance，IR)等，其機制尚不明確。所謂IR，即IR個體血液中同樣濃度的胰島素所產生的生物學效應(即對代謝的影響)比正常者降低。這是慢性GH治療的一個主要副作用。1型糖尿病(type 1 diabetes mellitus，T1DM)，又名胰島素依賴型糖尿病，是指胰島素分泌不足，因而伴隨其他系列的病理癥狀。本文通過建立T1DM小鼠模型，研究慢性GH在胰島素缺乏病理狀態下的副作用及其可能機制。

1 材料與方法

1.1 材料雄性6～8周齡Balb/c小鼠30只和雄性6～8周齡C57BL/6小鼠50只由南方醫科大學動物中心購入，在南方醫院動物房按SPF級標準飼養。重組生長激素購自Fizgerald公司，戊巴比妥鈉購自美國Merk公司，小鼠血漿胰島素購自ELISA試劑盒Cusmo Bio公司，化學發光增強劑(ECL)試劑盒購自中國碧云天公司，鏈脲佐菌素(STZ)購自美國Sigma公司，p-Akt購自Santa Cruz公司，PTEN購自ENZO公司，P85購自CST公司，β-actin和GAPDH購自中杉金橋公司。

1.2 方法

1.2.1 動物分組與給藥：健康小鼠：將30只Balb/c小鼠隨機分成對照1組和慢性GH刺激組，每組15只。每天下午3:00～5:00，慢性GH刺激組經腹腔注射rhGH或rbGH(1 μg/g)，對照1組則腹腔注射等體積的無菌生理鹽水，持續3周。

T1DM小鼠模型：將50只C57BL/6小鼠隨機分為對照2組(n=20)和STZ組(n=30)，STZ組連續3 d腹腔注射STZ(120 g/kg)，對照2組腹腔注射等體積檸檬酸鈉。3 d后測量空腹血糖、體質量，空腹血糖≥11.1 mmol/L即認為T1DM造模成功，并納入下一步實驗。將造模成功的T1DM小鼠隨機分成模型組(n=15)和糖尿病GH組(n=15)，每天下午3:00～5:00，糖尿病GH組經腹腔注射rhGH(1 μg/g)，模型組則腹腔注射等體積的無菌生理鹽水，持續3周。

1.2.2 標本采集與處理：完成3周慢性GH刺激后，臨處死前一天晚上11：00饑餓小鼠，并保證飲水充足。處死當天凌晨5：30，先測量小鼠空腹體質量，并在臨處死前10 min予腹腔注射重組人胰島素(2 IU/kg)或等量生理鹽水。處死前予腹腔注射戊巴比妥鈉，待小鼠麻醉充分后取肝、處死。

1.2.3 Western blotting蛋白印跡分析：研磨各組肝臟綠豆大小組織，提取蛋白行Western blotting檢測Akt磷酸化水平、PTEN及p85的表達水平。提取肝組織蛋白，8%聚丙烯酞胺SDS-PAGE恒壓電泳(濃縮膠60 V電泳20 min后，分離膠100 V電泳60 min)；恒定電流100 mA轉膜150 min；5%脫脂奶室溫封閉30 min，將PVDF膜置于雜交袋中室溫下孵育一抗1～2 h或4 ℃孵育4～6 h；按1∶3 000～1∶5 000稀釋二抗，PVDF膜與二抗在室溫下孵育30 min；PBS-T洗3～6次，每次10～15 min；顯影、發光。將膠片進行掃描，依據目的條帶的分子量用Image J軟件分析各組目標條帶的灰度值，以β-actin或GAPDH作為內參，p-Akt以總Akt作為參照，以相應蛋白條帶與β-actin或GAPDH或Akt的比值計算目的蛋白的相對表達量。

2 結果

2.1 慢性GH對健康小鼠和T1DM小鼠體質量變化的影響健康小鼠：經過3周慢性GH刺激后，對照1組和慢性GH刺激組小鼠的體質量均較前明顯增加；但慢性GH刺激組的體質量增加幅度顯著高于對照1組(P=0.008，見圖1A)。T1DM小鼠：經過3周慢性GH刺激后，模型組和糖尿病GH組小鼠的體質量均有明顯下降，但糖尿病GH組的體質量減輕幅度顯著低于模型組(P=0.017，見圖1B)。

圖1 慢性GH刺激后小鼠體質量變化 A：健康小鼠；B：T1DM小鼠

2.2 胰島素信號p-Akt進一步檢查胰島素信號狀態的標志蛋白Akt的活性水平發現，慢性GH刺激后的健康小鼠比對照1組的Akt磷酸化水平顯著下降(P=0.018，見圖2A)。同樣，慢性GH刺激后的糖尿病GH組小鼠比模型組小鼠的Akt磷酸化水平也顯著下降(P=0.041，見圖2B)。

2.3 負調控分子PTEN的作用結果顯示，經慢性GH刺激后，與對照1組相比，慢性GH刺激組小鼠的PTEN表達水平顯著增加(P=0.032，見圖3A)。然而，T1DM小鼠經慢性GH刺激后(糖尿病GH組)的PTEN表達水平較模型組則無顯著改變(P=0.199，見圖3B)。

2.4 調節亞基p85表達水平Western blotting檢測結果顯示，健康小鼠：與對照1組相比，經慢性GH刺激后(慢性GH刺激組)，p85表達水平沒有顯著改變(P=0.680，見圖4A)。同樣，與模型組相比，T1DM小鼠在慢性GH刺激后(糖尿病GH組)，p85表達水平也沒有顯著改變(P=0.518，見圖4B)。

圖2 小鼠肝內Akt磷酸化水平 A：健康小鼠；B： T1DM小鼠

圖3 小鼠肝臟組織PTEN表達水平 A：健康小鼠；B： T1DM小鼠

圖4 小鼠肝臟組織p85表達水平 A：健康小鼠；B：T1DM小鼠

3 討論

本研究中，GH刺激對健康小鼠和T1DM小鼠都有明顯的副作用，不但體質量變化異常，而且胰島素信號受到明顯抑制。健康小鼠肝臟胰島素信號的抑制，可能與慢性GH導致該信號通路負調控因子PTEN表達增加有關，而T1DM小鼠的機制則不一樣。

STZ誘導小鼠生成T1DM后，體質量出現降低。這可能是由于STZ誘導損傷后，短時間內小鼠的不適應造成。盡管這樣，慢性GH治療后，仍然對體質量有正向調節作用，這也是為什么T1DM小鼠慢性GH刺激組比對照組小鼠體質量減輕幅度小的原因。

有研究報道顯示，PTEN抑制Insulin/PI3K/Akt的激活后，可以增加胰島素β細胞的體積[7]。這說明PTEN可能參與該活性信號通路的調節，但其具體機制尚不明確。而2型糖尿病T2DM小鼠中，胰島素的PTEN表達顯著上調[8]，這體現了PTEN的負反饋調節效應。然而，在T1DM中，當我們用慢性GH刺激后，PTEN沒有表現出明顯的調節機制。該結果可能說明了PI3K/Akt信號通路調節的多態性。

STZ廣泛地用于誘導糖尿病生成動物模型，通過誘導胰島素β細胞死亡導致小鼠體內胰島素分泌減少，進而導致高血糖、糖尿病的發生[9]。我們在小鼠T1DM模型中對GH慢性刺激負作用的研究結果是否反應臨床人體病理狀態的結果，目前還不清楚。這也影響到本研究進一步試驗的計劃。

最后，作為活性信號PI3K/Akt信號通路的兩個主要負調控分子，PTEN和p85調節亞基，在信號調節中表現出了不同步性。在健康小鼠中，慢性GH刺激后，PTEN的表達顯著升高，但p85沒有變化。這可能說明，這兩個蛋白，只要一個表現出抑制，足以對整個信號通路產生抑制。

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(責任編輯：王全楚)

The influence of chronic growth hormone stimulation on hepatic insulin signal under normal physiological and T1DM condition

XIN Siyi1, YE Huowang1, HU Xianfu1, SU Peizhu1, LIN Jianhua2, HE Jiman1,3

1.Department of Gastroenterology, Guangdong Provincial Key Laboratory of Gastroenterology, Nanfang Hospital, Southern Medical University, Guangzhou 510515; 2.Department of Hepatobiliary Surgery, Nanfang Hospital, Southern Medical University; 3.Brown University, America

Objective To research the influence and possible mechanism of chronic growth hormone (GH) on hepatic insulin signal under type 1 diabetes mellitus (T1DM) condition.Methods Chronic GH induced insulin resistance in mice with T1DM which induced by Streptozocin (STZ). Then hepatic Akt phosphorylation and PTEN were detected by Western blotting.Results In healthy mice, chronic GH treatment inhibited hepatic p-Akt. PTEN expression was increased (P<0.05). In T1DM mice, chronic GH caused similar inhibition of p-Akt (P<0.05), but PTEN expression did not change (P>0.05). The p85 expression did not change in both health and T1DM mice after chronic GH treatment (P>0.05).Conclusion Long-term use of chronic GH treatment can inhibite hepatic insulin signaling and the mechanism involves the increasing PTEN expression, but the underlying mechanism is different in pathological status.

Growth hormone; Insulin resistance; PTEN; PI3K; Type 1 diabetes mellitus

國家自然科學基金(81170743)

信思易，碩士，研究方向：胃腸道疾病。E-mail：xinsiyi_122744763@163.com

何濟滿，博士，教授，研究方向：胰島素抵抗與疾病。E-mail：jimanhe@smu.edu.cn

10.3969/j.issn.1006-5709.2016.01.022

R575

A

1006-5709(2016)01-0080-04

2015-05-27