天津中医药  2017, Vol. 34 Issue (4): 255-258

文章信息

王世伟, 徐宁
WANG Shi-wei, XU Ning
消渴灵片对2型糖尿病大鼠JNK信号通路的影响
Effects of Xiaokeling tablet on JNK signaling pathway with type 2 diabetic
天津中医药, 2017, 34(4): 255-258
Tianjin Journal of Traditional Chinese Medicine, 2017, 34(4): 255-258
http://dx.doi.org/10.11656/j.issn.1672-1519.2017.04.13

文章历史

收稿日期: 2016-10-27
消渴灵片对2型糖尿病大鼠JNK信号通路的影响
王世伟, 徐宁     
天津中医药大学第一附属医院, 天津 300193
摘要:[目的]研究消渴灵片(XKL)对2型糖尿病大鼠JNK信号通路的影响。[方法]将2型糖尿病模型大鼠,按随机数字表法随机分为正常组、模型组、XKL低、中、高组[分别以2、4、8 g/kg XKL作为低、中、高剂量灌胃)、阳性对照组(以0.8 g/kg盐酸二甲双胍灌胃),测定各组大鼠空腹血糖(FBG)、空腹胰岛素(FINS)、丙二醛(MDA)水平、超氧化物歧化酶(SOD)活性、磷酸化c-Jun氨基末端激酶(p-JNK)及胰十二指肠同源盒-1(PDX-1)蛋白相对表达情况及JNK mRNA表达情况。[结果]XKL各剂量组均可有效降低模型大鼠FBG水平;XKL中高剂量组可降低MDA水平,提高FINS水平及SOD活性(P < 0.05);XKL中、高剂量p-JNK蛋白及JNK mRNA表达量显着下降(P < 0.05),PDX-1蛋白表达量显着升高(P < 0.05).[结论]XKL的降糖作用,可能与抑制JNK信号通路的激活有关。
关键词消渴灵片    糖尿病大鼠    JNK信号通路    PDX-1蛋白    

糖代谢紊乱引起的血糖水平升高,是造成糖尿病的直接原因,胰岛B细胞分泌的胰岛素,可加速糖原的合成及机体对血糖的吸收利用,降低血糖水平,当胰岛B细胞功能异常,胰岛素分泌不足,则引起血糖水平升高[1]。近年研究发现,c-Jun氨基末端激酶(JNK)信号转导通路对胰岛B细胞具有较强的调控作用,JNK蛋白激活后可抑制胰岛素信号转导通路、胰岛B细胞特异基因的表达,造成胰岛素分泌减少,引起血糖水平升高[2]。研究JNK信号通路在调节血糖、治疗糖尿病方面具有重要意义。

消渴灵片选用熟地黄、黄芪等具有生津止渴功效的药材,具有补阴益气、行气通瘀、清热化痰的功效,在调节血糖、治疗糖尿病方面具有较好的临床效果。本研究以高糖高脂食物联合链脲佐菌素(STZ)制备2型糖尿病模型大鼠,观察消渴灵片对模型大鼠血液指标、JNK mRNA、p-JNK蛋白及PDX-1蛋白表达的影响,探究其可能的降糖机制。

1 材料 1.1 材料与试剂

消渴灵片(陕西金象制药有限公司,批号20160826);链脲佐菌素(南京生兴生物技术有限公司,批号160406);盐酸二甲双胍(天津亚宝药业科技有限公司,批号20160422);葡萄糖测定试剂盒(宁波市慈城生化试剂厂,批号20160223);胰岛素放免分析试剂盒(天津新传生物技术有限公司,批号20160306);丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)测试盒(南京建成生物工程研究所,批号20160104);兔抗鼠磷酸化JNK多克隆抗体(Santa,美国);免疫组织化学试剂盒(北京中杉金桥生物技术有限公司)。

1.2 实验仪器

D8系列紫外可见分光光度计(南京菲勒仪器有限公司);HH6003γ-放射免疫分析仪(北京核海高技术开发公司);PT-620半自动生化分析仪(北京普天新桥技术有限公司);TDL-40C低速台式离心机(苏州欧倍科学仪器有限公司);QuantStudioTM 12K Flex实时荧光定量PCR仪(ABI,美国)。

1.3 实验动物

Wistar大鼠,雄性,体质量(160± 10)g,购自天津实验动物中心,合格证号为SCXK(津)2016-0011。喂养期间自由摄食饮水,环境温度(24±3)℃、相对湿度40%~60%。

2 方法 2.1 大鼠模型的制备

实验大鼠适应性喂养1周后,给予高脂高糖食物(15%白砂糖,15%猪油,4.5%胆固醇,65.5%基础饲料)喂养4周,禁食12 h后,50 mg/kg剂量腹腔注射链脲佐菌素-柠檬酸缓冲溶液(pH4.5),给药48 h后,尾静脉采血,测定大鼠空腹血糖(FBG)、总胆固醇(TC)及甘油三酯(TG)含量。

2.2 分组及给药

选取造模成功大鼠50只,按随机数字表法随机分为5组,分为模型组,XKL低、中、高剂量组[分别以2、4、8 g/kg XKL作为低、中、高剂量灌胃]、阳性对照组(以0.8 g/kg盐酸二甲双胍灌胃),另取基础喂养大鼠10只,作为正常组。模型组及正常组给予同等体积生理盐水,给药期间全部大鼠基础饲料连续喂养28 d。

2.3 检测指标及方法 2.3.1 血液指标检测

末次给药后禁食12 h,1%戊巴比妥钠溶液40 mg/kg腹腔注射麻醉,腹主动脉取血,分离血清,TC、TG采用自动生化分析仪测定,放射免疫法测定FINS;生物试剂盒测定FBG、MDA、SOD。

2.3.2 JNK mRNA表达的检测

末次给药后禁食12 h,1%戊巴比妥钠溶液40 mg/kg腹腔注射麻醉,处死大鼠,分离胰腺组织,称取胰腺组织100 mg,加入RNAiso Plus试剂提取总mRNA;检测mRNA纯度及完整性,按照逆转录试剂盒操作说明,实验结果采用2-△△Ct法计算相对表达量。

2.3.3 JNK及PDX-1蛋白表达的检测

末次给药后禁食12 h,1%戊巴比妥钠溶液40 mg/kg腹腔注射麻醉,处死大鼠,分离胰腺组织,胰腺组织裂解、匀浆,12 000×g,4 ℃离心10 min分离上清液,应用BCA试剂盒操作进行蛋白含量测定,配制SDSPAGE分离胶、浓缩胶,进行电泳、转膜、封闭,分别将PVDF膜用稀释好的p-JNK、JNK、PDX-1一抗(1:3 000,5%脱脂奶粉稀释),进行孵育,4℃摇荡过夜,再用荧光二抗(1:5 000稀释)室温孵育1.5 h,ECL发光显色,凝胶成像仪曝光成像。Image J软件分析条带灰度,读取各条带校正积分光密度值,并进行半定量分析,以β-actin作为内参照,PDX-1蛋白含量用APDX-1/Aβ-actin表示;p-JNK蛋白含量用Ap-JNK/ AJNK表示。

2.4 数据处理

采用SPSS19.0统计软件对实验数据进行处理,数据以均数±标准差(x±s)表示,各组间比较采用单因素方差分析Oneway ANOVA检验,组间两两比较若方差齐用LSD法,若方差不齐采用Dunnett’s T3法,P<0.05表示差异具有统计学意义。

3 结果 3.1 模型大鼠血液指标变化情况

模型大鼠在经高糖高脂食物喂养4周后,与正常组大鼠比较,FBG、TC及TG含量均显著升高,FBG≥16.7 mmol/L,表明大鼠模型制备成功,见表 1

表 1 高糖高脂食物喂养4周后大鼠血液指标变化情况(x±s Tab. 1 Changes of blood indexes of rats after 4 weeks high-sugar and high-fat diet feeding (x±s) mmol/L
组别 动物数 FBG TC TC
第1周 第4周 第1周 第4周 第1周 第4周
正常组1004.27±0.5404.32±0.391.52±0.1801.48±0.211.31±0.211.29±0.19
模型组4010.35±4.7616.97±3.238.96±4.8712.85±5.772.17±0.932.95±1.22
3.2 XKL对大鼠血液各指标的影响

XKL可显著降低模型大鼠FBG、TC、TG水平,XKL对模型大鼠FBG水平变化的影响最为明显,XKL低、中、高剂量组与模型组比较,差异具有统计学意义(P<0.01);同时XKL对血清TC及TG含量也有较明显的调节作用,中、高剂量组与模型组比较,差异具有统计学意义(P<0.05,P<0.01),表明XKL可有效改善模型大鼠血糖血脂指标,结果见表 2

表 2 XKL对模型大鼠血糖血脂变化的影响情况(x±s Tab. 2 Effects of XKL on the changes of blood glucose and blood lipid in model rats (x±s)
mmol/L
组别 动物数 剂量 (g/kg) FBG TC TC
正常组 10 - 4.32±0.39** 1.48±0.21** 1.29±0.19*
模型组 10 - 16.97±3.23 12.85±5.77 2.95±1.22
XKL低剂量组 10 2 9.43±1.95** 11.43±4.79 2.43±1.03
XKL中剂量组 10 4 8.24±1.36** 6.24±2.86* 2.24±0.97*
XKL高剂量组 10 8 6.95±0.93** 2.95±2.72** 1.95±0.84*
阳性对照组 10 0.8 6.32±0.71 2.01±0.71 2.32±0.71
  注:与模型组比较,*P<0.05,**P<0.01。

XKL可显著降低模型大鼠MDA水平,提高FINS水平及SOD活性,中、高剂量组与模型组比较,差异具有统计学意义(P<0.05),XKL可降低MDA含量并提高SOD活性,XKL中、高剂量组可显著降低MDA含量,与模型组比较(P<0.05),表明XKL可有效降低模型大鼠体内氧化应激水平,结果见表 3

表 3 XKL对模型大鼠FBG、FINS、MDA、SOD指标变化的影响情况(x±s Tab. 3 Effects of XKL on the changes of FBG, FINS, MDA and SOD indexes in model rats (x±s)
组别 动物数 剂量 (g/kg) FINS (μU/mL) MDA (nmol/L) SOD (U/L)
正常组 10 - 11.43±1.24** 5.02±1.19** 85.23±9.74*
模型组 10 - 5.01±0.69 9.57±1.47 69.85±8.77
XKL低剂量组 10 2 6.13±0.78 8.21±1.25 72.76±6.89
XKL中剂量组 10 4 7.98±0.95* 7.61±1.06* 79.93±7.24
XKL高剂量组 10 8 9.42±0.99** 6.74±1.28** 82.11±8.47*
阳性对照组 10 0.8 9.14±0.91 8.42±1.13 71.72±8.41
  注:与模型组比较,*P<0.05,**P<0.01。
3.3 JNK mRNA表达情况

与正常组比较,模型组JNK mRNA相对表达量显著升高(P<0.01),表明JNK信号通路激活;与模型组比较,XKL及阳性对照组均可降低JNK mRNA的相对表达量,XKL中剂量与模型组差异有统计学意义(P<0.05),XKL高剂量组及阳性对照组与模型组差异同样具有统计学意义(P<0.01),表明XKL可有效降低JNK mRNA的相对表达量,抑制JNK信号通路的过度活化,实验结果见表 4

表 4 XKL对模型大鼠JNK mRNA相对表达量的影响(x±s Tab. 4 Effects of XKL on the relative expression of mRNA JNK in model rats (x±s)
组别 动物数 JNK平均CT值 β-actin平均CT值 相对表达量
正常组 10 22.38±0.44 16.73±0.22 1.02±0.14**
模型组 10 25.65±0.58 21.34±0.38 13.63±2.67
XKL低剂量组 10 24.71±0.26 17.37±0.15 10.34±1.73
XKL中剂量组 10 24.01±0.24 20.00±0.57 8.92±1.91*
XKL高剂量组 10 22.88±0.66 20.70±0.52 6.54±1.05**
阳性对照组 10 23.68±0.35 17.91±0.06 5.06±1.09**
  注:与模型组比较,*P<0.05,**P<0.01。
3.4 p-JNK及PDX-1蛋白表达情况

与正常组比较,模型组p-JNK蛋白表达量显著升高,表明JNK信号通路活化;与模型组比较,XKL可显著降低模型大鼠p-JNK蛋白的表达水平,XKL中、高剂量与模型组比较差异具有统计学意义(P<0.05,P<0.01),二甲双胍对p-JNK蛋白的表达无直接作用,与模型组比较无统计学意义(P>0.05);与正常组比较,模型组PDX-1蛋白表达量显著减少,XKL各剂量组均可增加PDX-1蛋白表达量,中、高剂量与模型组比较差异具有统计学意义(P<0.05,P<0.01);XKL对p-JNK及PDX-1蛋白表达的影响具有一定的剂量效应,见图 1-3

图 1 p-JNK及PDX-1蛋白表达电泳图 Fig. 1 Expression of p-JNK and PDX-1 protein electrophoresis
图 2 不同计量XKL对模型大鼠pJNK蛋白表达量的影响 Fig. 2 Effects of different doses of XKL on p-JNK protein expression in model rats 与模型组比较, *P<0.05,**P<0.01。
图 3 不同计量XKL对模型大鼠PDX-1蛋白表达量的影响 Fig. 3 Effects of different doses of XKL on PDX-1 protein expression in model rats 与模型组比较, *P<0.05,**P<0.01。
4 讨论

中药在治疗糖尿病方面拥有悠久历史,具有安全有效,毒副作用低,标本兼治的特点,糖尿病属于中医“消渴”范畴,“本虚标实为病机,气虚阴亏为其病本,血瘀痰湿之标贯穿其中”[4-5]。消渴灵片选用熟地黄、黄芪、麦门冬、黄连、牡丹皮等药材,其中熟地黄补阴益气、黄芪补气固表、麦门冬养阴生津、黄莲清热解毒、牡丹皮行气通瘀,上述诸药合用具有生津止渴、补阴益气、清热解毒、抗菌消炎等功效[6-7]。消渴灵片全方攻补兼施,标本同治,补阴益气,化瘀除湿,扶正祛邪,针对病机治疗糖尿病。

氧化应激被认为是糖尿病重要发病机制之一[8-9],氧化应激反应引起体内SOD活性降低,导致机体氧自由基大量产生,对本身缺乏抗氧化酶的胰岛B细胞更易造成氧损伤,引起胰岛B细胞功能受损,胰岛素分泌减少,血糖代谢紊乱[10]。JNK属于丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)家族,是信号传导过程中重要传递物质,可将机体信号由细胞表面传递细胞核内,使核内相应基因发生表达调节靶细胞功能[11]。JNK信号通路对氧自由基极为敏感,易被氧自由基激活,JNK信号转导通路对胰岛B细胞具有较强的调控作用,在JNK信号通路激活后,影响PDX-1转录因子功能,造成胰岛素及胰岛细胞特异基因无法正常表达,糖代谢紊乱引起血糖升高,导致糖尿病的发生[12-13]。同时有研究表明,JNK信号通路在受到抑制后,胰岛素抵抗作用降低,表明JNK信号通路的激活对胰岛素抵抗也发挥着重要作用[14-15]。氧化应激反应造成的氧自由基含量升高,可直接损伤胰岛细胞,同时氧自由基还可以激活JNK信号通路,进一步影响胰岛细胞功能,造成胰岛素分泌的减少。

本研究发现,与模型组比较,XKL可有效降低FBG及MDA含量,显著提高FINS水平及SOD活性,表明XKL具有良好降低血糖及氧化应激反应的作用,可有效促进胰岛素的分泌;XKL干预后模型大鼠PDX-1蛋白表达量显著升,p-JNK蛋白及JNK mRNA表达量显著下降,表明JNK蛋白通路过度激活的情况被抑制,XKL可以有效降低体内氧化应激水平及抑制JNK信号通路的过度激活。XKL在降血糖、增加胰岛素分泌、降低氧化应激反应、抑制JNK信号通路等方面具有较强的剂量效应。

综上所述,XKL降糖机制可能是通过降低氧化应激水平,抑制JNK信号通路活化,保证胰岛素的分泌及胰岛细胞的正常增殖分化,调节血糖水平,进而治疗糖尿病。

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Effects of Xiaokeling tablet on JNK signaling pathway with type 2 diabetic
WANG Shi-wei, XU Ning     
The First Teaching Hospital of Tianjin University of Traditional Chinese Medicine, Tianjin 300193, China
Abstract: [Objective] To study the effect of Xiaokeling tablets (XKL) on JNK signaling pathway in type 2 diabetic rats. [Method] Preparation of type 2 diabetic rat model by using high-sugar and high-fat food feeding combined with low-dose streptozotocin (STZ). Experimental animals were divided into normal control group, model group, XKL low, medium and high dose group (intragastric administration in low, medium and high dose group as 2, 4, 8 g/kg respectiely), positive control group (intragastric administration by 0.8 g/kg metformin hydrochloride). Fasting blood glucose (FBG), fasting insulin (FINS), malondialdehyde (MDA) level, superoxide dismutase (SOD) activity, phosphorylation of c-Jun N-terminal kinase (p-JNK), pancreas duodenal homeobox-1 (PDX-1) protein relative expression and JNK mRNA expressionrats were measured in each groups of rats. [Result] The level of FBG and MDA were effectively reduced and the level of FINS and SOD activity were improved in XKL each dose groups. The middle and high dose group had statistical significance compared with the model group (P < 0.05). The expression of p-JNK protein and JNK mRNA was significantly decreased in middle and high dose compared with the model group (P < 0.05). The expression of PDX-1 protein increased significantly in middle and high dose compared with the model group (P < 0.05). [Conclusion] The hypoglycemic effect of XKL may be related to inhibiting the activation of JNK signaling pathway.
Key words: Xiaokeling tablets     diabetic rats     JNK signaling pathway     PDX-1 protein