脈沖電磁場對db/db鼠胰島素抵抗的改善作用

崔 紅，趙美香，劉 毅

脈沖電磁場對db/db鼠胰島素抵抗的改善作用

崔 紅，趙美香，劉 毅

目的 研究脈沖電磁場對胰島素抵抗的治療效果，為2型糖尿病提供新的治療手段。方法 以雌性C57BL/KsJ小鼠為對照，16只雌性C57BL/6Jdb/db小鼠隨機分為db/db組及脈沖電磁場處理組（PEMF組），db/db組不予特殊處理，PEMF組在頻率15 Hz，場強20 Gs的脈沖電磁場中接受刺激2 h/d，共12周。實驗結束后檢測血糖、血清胰島素，計算HOMA－IR；檢測肝三酰甘油、丙二醛及谷胱甘肽含量。結果 與db/db組小鼠相比，PEMF組小鼠血糖、血清胰島素含量及HOMA－IR降低（P＜0.05）；肝三酰甘油、丙二醛含量降低，谷胱甘肽含量升高（P＜0.05）。結論 脈沖電磁場能夠改善db/db鼠胰島素抵抗，減輕肝脂肪變，降低肝氧化應激水平。

脈沖電磁場；胰島素抵抗；肝脂肪變；氧化應激

2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）是當前威脅人類健康最重要的慢性非傳染病之一［1］。大規模流行病學調查結果顯示，近年來T2DM患者死亡率急劇上升［1］。其主要發病機制與治療難點是胰島素抵抗（insulin resistance，IR），表現為胰島素作用靶組織對其敏感性降低，胰島素無法有效降低血糖，導致血糖升高等代謝紊亂，常伴隨肥胖、血壓升高等其他改變［2］。大量研究結果表明，氧化應激（oxidative stress）在IR發生、發展過程中發揮重要作用，且抗氧化手段可為T2DM治療提供有效輔助［］。

脈沖電磁場 （pulsed electromagnetic fields，PEMF）的特點是頻率范圍在6～500 Hz，位于電磁頻譜低端［4］。PEMF波形的另一個特點是變化速率高，可在通過組織內產生生物電流發揮特殊的生物學效應，而非通過產生電離輻射或產熱發揮作用。PEMF治療膝關節骨性關節炎可有效緩解疼痛、改善功能［5］。

有研究表明，對神經節細胞SH－SY5Y細胞系施加PEMF預處理，可在不改變其余生理指標的前提下，有效提高其超氧化物歧化酶2（superoxide dismutase 2，SOD2）含量，并減輕后續給予H2O2造成的細胞損傷［6］。然而PEMF針對IR是否有效尚未見報道，因此，筆者以T2DM動物模型C57L/6Jdb/db小鼠為研究對象，給予PEMF處理，觀察對IR等的治療效果。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 8只8周齡SPF級雌性C57BL/KsJ小鼠及16只8周齡SPF級雌性C57BL/6Jdb/db小鼠購自南京大學模式動物研究中心。標準環境下飼養：溫度（24±2）℃，相對濕度50%±10%，12 h/12 h交替照明避光。飼料由第四軍醫大學實驗動物中心提供，自由攝食水。

1.2 主要試劑與儀器 卓越金銳血糖試紙、羅氏卓越型血糖儀購自上海羅氏診斷產品上海有限公司；油紅O購自上海紫一試劑廠；小鼠胰島素ELISA試劑盒購自武漢華美生物工程有限公司；三酰甘油、MDA、GSH測試盒購自南京建成生物工程有限公司。BX51正置熒光顯微鏡購自Olympus有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 動物分組與處理 8只C57BL/KsJ小鼠為對照組；16只C57BL/6Jdb/db小鼠隨機分為db/db組及脈沖電磁場處理組即PEMF組。db/db組小鼠未進行任何特殊處理，PEMF組小鼠每天在頻率為15 Hz，場強為20 Gs的PEMF中接受刺激2 h，共12周。

1.3.2 空腹血糖、胰島素測定及HOMA-IR計算小鼠禁食過夜，取尾尖靜脈血檢測空腹血糖。處死前乙醚麻醉動物，摘眼球取全血，37℃靜置2 h，3000 rpm離心10 min，取上清，凍存于-20℃，使用胰島素ELISA試劑盒測定血清胰島素含量。穩態模型的胰島素抵抗指數HOMA-IR=空腹血糖（mmol/ L）×空腹胰島素（mIU/L）/22.5。

1.3.3 肝三酰甘油檢測 乙醚麻醉后處死動物，迅速摘取肝后凍存于-80℃備用。使用油紅O染色方法檢測肝細胞內脂質蓄積水平。取新鮮肝制備成10 μm厚的冰凍切片。使用油紅O染液室溫下染色10 min，PBS洗3次后光鏡下觀察、拍照。油紅O染液配制：儲備液為5 mg/ml的油紅O異丙醇溶液，工作液為6 ml儲備液加4 ml去離子水稀釋、過濾后使用。使用預冷的無水乙醇，按100 mg肝組織∶0.9 ml無水乙醇的比例進行冰上機械勻漿，勻漿液3000 rpm離心10 min，取上清，使用南京建成生物工程有限公司三酰甘油測試盒進行檢測，嚴格按照說明書操作。

1.3.4 肝丙二醛與谷胱甘肽檢測 使用預冷的生理鹽水，按100 mg肝組織∶0.9 ml生理鹽水的比例進行冰上機械勻漿，勻漿液3000 rpm離心15 min，取上清，分別使用南京建成生物工程有限公司丙二醛與谷胱甘肽測試盒進行檢測，嚴格按說明書操作。

2 結果

2.1 PEMF改善db/db鼠胰島素抵抗

2.1.1 PEMF降低db/db鼠血糖 測定空腹血糖，結果如圖1A所示，對照組血糖為（4.08±0.17）mmol/ L，db/db鼠為（30.32±1.64）mmol/L，經PEMF刺激的db/db鼠為 （22.92±2.23）mmol/L，PEMF刺激可使db/db鼠血糖明顯降低。

2.1.2 PEMF降低db/db鼠血清胰島素水平 測定空腹血清胰島素水平，結果如圖1B所示，對照組血清胰島素為 （10.82±1.08）mIU/L，db/db鼠為（6.72±0.45）mIU/L，經脈沖電磁場刺激的db/db鼠為（3.53±0.55）mIU/L，PEMF刺激可使db/db鼠血胰島素水平明顯降低。

2.1.3 PEMF改善db/db鼠胰島素抵抗 根據空腹血糖與血清胰島素水平計算HOMA-IR，結果如圖1C所示，對照組HOMA-IR為2.13±0.21，db/db鼠為6.97±0.44，經PEMF刺激的db/db鼠為4.00± 0.54，PEMF刺激可使db/db鼠HOMA-IR明顯降低。

2.2 PEMF改善db/db鼠肝脂肪變 肝冰凍切片油紅O染色結果如圖2A所示，與對照組相比，db/ db鼠肝細胞內大量紅染脂滴聚集，經PEMF刺激的db/db鼠肝細胞內脂滴數量、體積均顯著降低。肝三酰甘油含量檢測結果如圖2B所示，對照組肝三酰甘油含量為（5.61±0.31）mmol/gprot，db/db鼠為（7.60±0.21）mmol/gprot，經PEMF刺激的db/db鼠為（4.49±0.86）mmol/gprot，PEMF刺激可使db/db鼠肝三酰甘油含量明顯降低。

圖1 PEMF降低db/db鼠血糖及胰島素水平并改善db/db鼠胰島素抵抗

圖2 PEMF改善db/db鼠肝脂肪變

2.3 PEMF改善db/db鼠肝氧化應激

2.3.1 PEMF降低db/db鼠肝MDA水平 測定肝MDA水平，結果如圖3A所示，對照組肝MDA為 （1.70±0.07）nmol/mgprot，db/db鼠為 （2.45± 0.18）nmol/mgprot，經 PEMF刺激的 db/db鼠為（1.66±0.08）nmol/mgprot，PEMF刺激可使db/db鼠肝丙二醛水平明顯減低。

2.3.2 PEMF升高db/db鼠肝GSH水平 測定肝GSH水平，結果如圖3B所示，對照組肝GSH為（3.12±0.41）mg/gprot，db/db鼠為 （0.97±0.17）mg/ gprot，經PEMF刺激的db/db鼠為（1.67±0.23）mg/ gprot，PEMF刺激可使db/db鼠肝谷胱甘肽水平升高。

圖3 PEMF改善db/db鼠肝氧化應激

3 討論

近年來，隨著生活水平的不斷提高，人群普遍存在久坐少動、高熱量飲食等不良生活習慣，導致肥胖、IR以及T2DM發病率逐年升高。目前，治療T2DM主要依賴改善生活習慣，使用降糖藥，以及補充外源性胰島素的方法控制病情進展，因而發現新的有效的治療手段至關重要。肥胖是T2DM患者的特點之一，IR是T2DM主要的發病原因與治療難點，大量研究結果證實，氧化應激可能是導致IR發生進展的重要因素，因此筆者以經典的T2DM模式動物C57L/6Jdb/db小鼠為研究對象，給予PEMF處理，觀察該處理對IR、肥胖及氧化應激的改善作用。研究結果顯示，經過12周的PEMF刺激，db/db鼠血糖、血胰島素及胰島素抵抗穩態指數HOMA-IR均顯著降低，表明PEMF刺激對IR具有良好的治療作用。同時db/db鼠肝脂肪變（liver steatosis）顯著減輕，且肝內氧化應激標志性產物丙二醛（malonaldehyde，MDA）含量顯著降低，而抗氧化物質谷胱甘肽（glutathione，GSH）含量顯著升高，表明PEMF對肝脂肪變具有治療作用，同時有效減輕肝氧化應激水平。

肥胖分為皮下脂肪蓄積與內臟脂肪蓄積兩類，新近研究表明，不同肥胖類型對肥胖相關疾病的影響具有顯著區別，肝等內臟脂肪大量蓄積與T2DM等疾病發生關系更為密切［7，8］。肝作為機體代謝三大營養物質的主要器官，對血糖的調節作用至關重要，有多項研究結果表明，通過運動與飲食控制、中藥治療、甚至振動等不同手段消除肝內蓄積脂肪，可有效降低血糖，改善IR［9，10］。

活性氧水平升高在肝脂肪變發生與進展過程中發揮重要作用。活性氧可通過調節脂質合成關鍵轉錄因子（如SREBP1c）等表達進而調控脂質合成［11］。同時脂質蓄積過多造成的脂負載可導致線粒體結構損傷，削弱其氧化磷酸化功能，加重氧化應激［12］。氧化應激可通過抑制胰島素信號轉導或直接損傷線粒體等途徑導致IR。因此，改善氧化應激，降低活性氧水平，能夠改善肝脂肪變，改善肝功能及對胰島素的敏感性。

筆者認為PEMF可通過降低機體氧化應激水平，抑制肝脂質合成，減輕肝脂肪變進而改善IR。同時，由于未發現有針對PEMF的不良反應報道，因此認為該方法可能適用于嚴重肥胖或行動不便的老年T2DM患者，作為常規藥物治療的輔助治療手段。針對T2DM患病人群的具體治療參數，有待進一步研究。

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［2016－05－18收稿，2016－06－15修回］ ［本文編輯：王軍紅］

Role of pulsed electromagnetic fields for improving insulin resistance in db/db mice

CUI Hong①，ZHAO Mei－xiang，LIU Yi.①Dept.of Gynecology，the First Qingdao Sanatorium of Navy，Qingdao，Shandong 266071，China

ObjectiveTo investigate the effect of palse electromagnetic field on improving insulin resistance，so as to provied novel treatment of type 2 DM.MethodsThe 8 female C57BL/KsJ mice were as control group.And another 16 female mice were randomly divided into 2 groups，i.e mice in db/db group were not given any administration while mice were given pulsed electromagnetic fields（PEMF）administration of 15 Hz frequency and 20 Gs field intensity 2h per day for 12 weeks namely PEMF group.Then the blood glucose and insulin levels were detected and the HOMA－IR were calculated.The levels of triglycerid（TG），malonaldehyde（MDA）and glutathione（GSH）in liver were determinated.ResultsCompared with mice in db/db group，blood glucose，insulin level and HOMA－IR of mice in PEMF group decreased significantly（P＜0.05）.Hepatic TG，MDA decreased while GSH increased（P＜0.05）.ConclusionPEMF could improve insulin resistance，alleviate liver steatosis and hepatic oxidative stress.

Pulsed electromagnetic fields；Insulin resistance；Liver steatosis；Oxidative stress

R587.1

A

10.14172/j.issn1671－4008.2016.12.021

266071山東青島，海軍青島第一療養院婦科（崔紅），療養一科（趙美香）；266102山東青島，海軍潛艇第一基地后勤部醫院（劉毅）