膳食補(bǔ)充亮氨酸對血糖的影響及一種作用機(jī)制

閆陽　楊帆

摘 要：奶制品、黑木耳和大蒜中亮氨酸含量豐富，膳食中補(bǔ)充亮氨酸或者亮氨酸缺乏對脂肪代謝產(chǎn)生影響的作用機(jī)制涉及到酶、基因表達(dá)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，且存在明顯的差異。本研究旨在探討膳食補(bǔ)充亮氨酸和大鼠血糖濃度之間的關(guān)聯(lián)性和一種可能機(jī)制，尋找預(yù)防和治療Ⅱ型糖尿病的潛在靶點(diǎn)。本研究將健康雄性大鼠均分成三組（亮氨酸低劑量組、亮氨酸高劑量組、對照組），用不同濃度的亮氨酸溶液灌胃。通過對不同時期大鼠血糖濃度的檢測，可以發(fā)現(xiàn)不同濃度亮氨酸溶液對大鼠糖耐量的影響；通過ELISA法可以分別檢測出血液中胰島素、胰高血糖素的表達(dá)量變化。進(jìn)而推斷亮氨酸發(fā)揮作用的一種可能機(jī)制。

關(guān)鍵詞：亮氨酸；血糖；糖耐量；激素表達(dá)

1 研究背景和目的

隨著人類生活水平普遍提高，糖尿病的發(fā)病率及患病人數(shù)增長迅速。飲食中存在一些能控制體重、改善血糖及脂代謝的有益物質(zhì)，其中亮氨酸與糖尿病的關(guān)系正受到廣泛關(guān)注。許多國內(nèi)外的報道都表明：機(jī)體攝入等熱量的高碳水化合物與高蛋白的食物相比，后者可以減少脂肪的蓄積，從而控制血糖血脂的水平。我們猜測這可能與蛋白質(zhì)中的亮氨酸的含量和攝入有關(guān)。本題目主要意義在于研究亮氨酸的攝入與血糖濃度之間是否有關(guān)聯(lián)，同時研究其可能的作用機(jī)制。

2 主要內(nèi)容

1、大量的體內(nèi)和體外試驗研究表明，亮氨酸可以調(diào)節(jié)哺乳動物的脂肪代謝，主要表現(xiàn)在降低脂肪合成，促進(jìn)脂肪分解。而添加亮氨酸或者亮氨酸缺乏對脂肪代謝產(chǎn)生影響的作用機(jī)制涉及到酶、基因表達(dá)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，且存在明顯的差異。從而可以看出亮氨酸可能對機(jī)體血糖濃度的控制有相關(guān)聯(lián)的地方。亮氨酸屬必需氨基酸，為嬰兒正常生長及成人維持正常氮平衡所必需。該品作為營養(yǎng)增補(bǔ)劑，配制氨基酸輸液，植物生長促進(jìn)劑。按我國GB 2760-86規(guī)定，該品可用作香料。

2、血糖濃度能維持相對恒定是由于機(jī)體內(nèi)存在一整套高效率的調(diào)節(jié)機(jī)制，精細(xì)地控制著血糖的來源與去路，使之達(dá)到動態(tài)平衡，是糖類、脂肪、氨基酸代謝協(xié)調(diào)的結(jié)果。

2.1、神經(jīng)系統(tǒng)對血糖濃度的調(diào)節(jié)作用主要通過以下丘腦和自主神經(jīng)系統(tǒng)對所控制激素的分泌，后者再通過影響血糖來源與去路關(guān)鍵酶的活性，最終通過細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)來達(dá)到目的。

2.2、肝內(nèi)糖代謝的途徑很多，有些代謝途徑為肝所特有。

2.3、激素的調(diào)節(jié)作用。胰島素是胰島β細(xì)胞分泌的一種由51個氨基酸組成的蛋白類激素。胰島素使肌肉和脂肪組織細(xì)胞膜對葡萄糖的通透性增加，利于血糖進(jìn)入這些組織進(jìn)行代謝；還能誘導(dǎo)葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的合成，加速細(xì)胞內(nèi)葡萄糖的分解利用；也通過使細(xì)胞內(nèi)cAMP含量減少，激活糖原合成酶和丙酮酸脫氫酶系，抑制磷酸化酶和糖異生關(guān)鍵酶等，使血糖去路增快；使糖原分解和糖異生減少，使血糖來源減少。胰高血糖素是胰島α細(xì)胞合成和分泌的由29個氨基酸組成的肽類激素。主要通過提高靶細(xì)胞內(nèi)cAMP含量達(dá)到調(diào)節(jié)血糖濃度的目的。細(xì)胞內(nèi)的cAMP可激活依賴cAMP的蛋白激酶，后者通過酶蛋白的共價修飾改變細(xì)胞內(nèi)酶的活性，抑制糖原合成和糖氧化的關(guān)鍵酶，使血糖升高。正常血漿中的基礎(chǔ)濃度為50-100ng/L。

酶聯(lián)免疫吸附劑測定法，簡稱ELISA法。即讓抗體與酶復(fù)合物結(jié)合，然后通過顯色來檢測。基本原理： 使抗原或抗體結(jié)合到某種固相載體表面，并保持其免疫活性。?使抗原或抗體與某種酶連接成酶標(biāo)抗原或抗體，這種酶標(biāo)抗原或抗體既保留其免疫活性，又保留酶的活性。?在測定時，把受檢標(biāo)本（測定其中的抗體或抗原）和酶標(biāo)抗原或抗體按不同的步驟與固相載體表面的抗原或抗體起反應(yīng)。用洗滌的方法使固相載體上形成的抗原抗體復(fù)合物與其他物質(zhì)分開，最后結(jié)合在固相載體上的酶量與標(biāo)本中受檢物質(zhì)的量成一定的比例。加入酶反應(yīng)的底物后，底物被酶催化變?yōu)橛猩a(chǎn)物，可根據(jù)顏色反應(yīng)的深淺來進(jìn)行定性或定量分析。由于酶的催化頻率很高，故可極大地放大反應(yīng)效果，從而使測定方法達(dá)到很高的敏感度。

3 實(shí)驗設(shè)計的方案及進(jìn)度

第一階段：取30只健康雄性大鼠均分為3組，空腹16h后，進(jìn)行尾靜脈取血，記為血樣一。接著，組一：亮氨酸低劑量組（空腹灌胃1g/kg亮氨酸、3g/kg葡萄糖）；組二：亮氨酸高劑量（空腹灌胃2g/kg亮氨酸、3g/kg葡萄糖）；對照組：空腹灌胃3g/kg葡萄糖。每天一次，連續(xù)三天。第三次灌胃結(jié)束后，緊接著隔0.5h，1h，3h分別對大鼠進(jìn)行進(jìn)行斷尾取血。

第二階段：用血糖儀測定血樣一和血樣二中血糖濃度，并進(jìn)行橫向縱向比較。

第三階段：用ELISA法對大鼠血液進(jìn)行胰島素、胰高血糖素濃度的測定。

4 實(shí)驗結(jié)果及結(jié)論分析

通過前期氨基酸糖耐量篩查（步驟二中對實(shí)驗組和對照組大鼠血樣二的血糖濃度測定），并與血樣一的比較，可發(fā)現(xiàn)不同劑量亮氨酸對小鼠糖耐量的影響。同時期血糖濃度：對照組 > 低劑量亮氨酸組 > 高劑量亮氨酸組，可以初步判斷亮氨酸與大鼠血糖濃度之間具有關(guān)聯(lián)性。

通過第三階段中對血液的ELISA法檢測，可預(yù)測亮氨酸對小鼠胰島素和胰高血糖素分泌的影響。與對照組相比，攝入低劑量亮氨酸后雖血糖顯著降低，但胰島素和胰高血糖素未見明顯改變；攝入高劑量亮氨酸后不僅血糖顯著降低，而且伴有同時血液胰島素含量明顯升高，胰高血糖素含量下降。

5 綜合分析后得出結(jié)論

亮氨酸能夠改善機(jī)體的糖耐量，其中一種機(jī)制是通過促進(jìn)胰島素及抑制胰高血糖素的分泌進(jìn)行聯(lián)合控制的。膳食補(bǔ)充亮氨酸或含大量亮氨酸的蛋白質(zhì)后能刺激胰島素分泌的同時，又抑制胰高血糖素的分泌。

6 對作用機(jī)制的其他猜測

線粒體代謝酶缺陷可導(dǎo)致線立體糖尿病（MIDD），推斷一種可能作用機(jī)制，即亮氨酸改善糖代謝還有可能與其調(diào)節(jié)線粒體功能相關(guān)基因表達(dá)有關(guān)。這有待于通過此基礎(chǔ)上的慢性實(shí)驗來進(jìn)一步探究。