天津中医药  2025, Vol. 42 Issue (11): 1435-1443

文章信息

杨清, 刘亚鹭, 李志鹏, 等.
YANG Qing, LIU Yalu, LI Zhipeng, et al.
睡茄交酯类成分通过Akt/mTOR和Sirt3信号通路改善棕榈酸诱导的骨骼肌L6细胞胰岛素抵抗
Improvement of palmitic acid-induced insulin resistance in the L6 myoblast cells by withanolides through Akt/mTOR and Sirt 3 signal pathways
天津中医药, 2025, 42(11): 1435-1443
Tianjin Journal of Traditional Chinese Medicine, 2025, 42(11): 1435-1443
http://dx.doi.org/10.11656/j.issn.1672-1519.2025.11.12

文章历史

收稿日期: 2025-07-30
睡茄交酯类成分通过Akt/mTOR和Sirt3信号通路改善棕榈酸诱导的骨骼肌L6细胞胰岛素抵抗
杨清1 , 刘亚鹭1 , 李志鹏1 , 徐一方1 , 曹世杰2 , 康宁1     
1. 天津中医药大学医学技术学院, 天津 301617;
2. 天津中医药大学组分中药国家重点实验室, 天津 301617
摘要:[目的] 探讨酸浆属药用植物来源的睡茄交酯类成分改善大鼠骨骼肌胰岛素抵抗的作用机制。[方法] 利用棕榈酸(PA)作用于L6大鼠成肌细胞9 h建立胰岛素抵抗细胞模型;采用葡萄糖氧化酶法试剂盒和噻唑蓝法(MTT)法检测3种酸浆属药用植物来源的15种睡茄交酯类成分对骨骼肌细胞葡萄糖消耗和生存率的影响;采用流式细胞术分别结合2’,7’-二氯荧光素二乙酸酯(DCFH-DA)染色和丹酰尸胺(MDC)染色检测细胞中活性氧(ROS)含量和自噬阳性细胞比例;采用蛋白免疫印迹法(Western blot)检测磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)、沉默信息调节蛋白2同源的去乙酰化酶3(Sirt3)信号通路及自噬相关蛋白的表达水平。[结果] 与模型组比较,6种睡茄交酯类成分在10 μmol/L剂量下能够明显缓解PA诱导的L6细胞葡萄糖摄取减少,且对细胞的毒性较小;与空白对照组相比,模型组的ROS含量和自噬阳性染色明显增加,6种睡茄交酯类成分明显减少ROS含量和自噬阳性细胞数量;同时模型组的微管关联蛋白-轻链3 Ⅱ(LC3 Ⅱ)和肌球蛋白样BCL2结合蛋白(Beclin1)蛋白表达量明显增加,p-Akt/Akt蛋白表达比例和Sirt3的蛋白表达量明显减少;其中,ZM6、ZM11、XGY21、XGY24和XGY29能够抑制LC3Ⅱ的表达,ZM3、ZM6、XGY21和XGY29能够抑制Beclin1蛋白的表达;XGY21、XGY24和XGY29能够逆转p-Akt/Akt和p-mTOR/mTOR的下调;ZM3、XGY21和XGY24亦能够促进Sirt3的表达。[结论] 酸浆属药用植物来源的睡茄交酯类成分能够通过降低ROS和自噬缓解PA引起的L6细胞胰岛素抵抗,其调节机制可能与Akt/mTOR与Sirt3信号通路相关。
关键词酸浆属药用植物    睡茄交酯类成分    胰岛素抵抗    活性氧    自噬    Akt/mTOR信号通路    Sirt3信号通路    

近年来,中国糖尿病患病率增长迅速,患病人数约1.14亿,已经成为世界上糖尿病患者人数最多的国家。其中,2型糖尿病(T2DM)占糖尿病总数的90%~95%以上,最常见也最不易察觉,已成为糖尿病研究的重点。胰岛素抵抗(IR)是T2DM的主要特征,其发生的主要部位是依赖胰岛素的葡萄糖利用器官,如肝脏、骨骼肌等。胰岛素介导的葡萄糖摄75%由骨骼肌细胞负责,骨骼肌IR是T2DM的一个主要特征[1]。通过干预骨骼肌组织的IR治疗糖尿病,成为治疗T2DM的研究热点[2-3]

目前产生IR的机制尚未完全阐明,有研究表明在肥胖和T2DM患者中,发现高脂高糖导致骨骼肌中自由基产生,自由基促进线粒体改变,进而胰岛素功能受到抑制,出现IR现象[4]。已有研究表明,活性氧(ROS)对自噬至关重要[5-6]。线粒体既是细胞内ROS产生的主要来源,又是ROS的靶细胞,线粒体损伤可导致过多的ROS生成,诱导自噬。在T2DM病理过程中,形成了高血糖、氧化应激和线粒体自噬的恶性循环:高血糖刺激ROS的产生,损害线粒体,由此产生的氧化应激也会触发一系列的信号通路,导致线粒体分裂和自噬。线粒体自噬和功能障碍进一步加重了胰岛素抵抗,加剧高血糖风险[7]。在糖代谢的外周器官中,骨骼肌组织的线粒体功能发达,高糖环境下骨骼肌线粒体受损,发生自噬,导致线粒体功能障碍,诱导IR发生。

氧化应激和自噬的发生机制复杂,其中核因子NF-E2相关因子(Nrf2)/沉默信息调节蛋白2同源的去乙酰化酶3(Sirt3)信号通路在两者中发挥重要作用。Nrf2是一种重要的氧化还原敏感性转录因子,Nrf2诱导解毒和抗氧化酶的表达[8]。同时,Nrf2核易位的增加能够促进Sirt3的上调和氧化物歧化酶的活化,显著降低了ROS的表达水平和细胞自噬[9],并且高糖可能促进ROS的生成来调控Nrf2的增加,进而调控PI3K/Akt/mTOR,提高了细胞自噬水平,导致了细胞损伤[10]

本研究所涉及酸浆为中医传统用药,中国最早的医药著作《神农本草经》就已经将酸浆收录在内;《本草纲目》记载:“利湿除热”;《神农本草经》亦有记载:“主热烦满,定志益气,利水道”[11]。《民间常用草药汇编》记载其能清热解毒[12]。这正是针对了“消渴病”的病机。传统酸浆药用部位为带宿萼的果实,已有研究[11]表明酸浆宿萼具有多种活性化学成分,而酸浆果药食两用的历史悠久,且具有明确的降血糖等多种活性。有研究报道[13]发现酸浆的有效成分睡茄交酯类成分如酸浆苦素A能够有效促进IR-L6细胞和IR-3T3-L1细胞的葡萄糖摄取,增加胰岛素敏感性。本研究首先通过棕榈酸(PA)诱导的L6成肌细胞筛选了酸浆属药用植物来源的15种睡茄交酯类化合物对细胞葡萄糖摄取的影响,从锦灯笼中分离出QL-14、QL-15、QL-16、QL-17;从毛酸浆中分离出XGY-6、XGY-12、XGY-21、XGY-24、XGY-29;从小酸浆中分离出ZM-2、ZM-3、ZM-4、ZM-5、ZM-6、ZM-11,并且在细胞水平初步从ROS含量和自噬水平探讨了睡茄交酯类成分改善胰岛素抵抗的机制,为明确酸浆属药用植物降糖药效物质和作用机制提供实验依据。

1 材料 1.1 细胞

鼠骨骼肌细胞L6购于中国科学院细胞库。

1.2 试剂

DMEM培养基(Gibco);青链霉素混合液和胰酶(Solarbio);胎牛血清(TBD,货号:TBD21HY);胰岛素(丹麦诺和诺德公司);葡萄糖氧化试剂盒(北京普利莱公司);RIPA裂解液(Solarbio);BCA试剂盒(Solarbio);抗磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)、蛋白激酶B(AKT)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)、螯合体1(p62)和溶酶体相关膜蛋白(LAMP)抗体(Proteintech);抗微管关联蛋白-轻链3(LC3)、p-AKT、p-mTOR抗体(CST);抗p-PI3K抗体(Bioss);辣根过氧化物酶标记山羊抗鼠IgG及山羊抗兔IgG(中杉金桥公司);吡格列酮(上海源叶有限公司);酸浆药用植物睡茄交酯类成分由本课题组制备(见图 1),经高效液相色谱(HPLC)鉴定纯度≥95%。化合物均用二甲基亚砜(DMSO)在无菌环境中溶解,于-20 ℃储存。

图 1 3种酸浆属药用植物中睡茄交酯类成分的化学结构式 Fig. 1 Chemical structure of the withanolides from 3 medical herbs of Physalis genus
1.3 仪器

二氧化碳培养箱(上海力申有限公司);酶标仪(美国BioTek);倒置显微镜(尼康);全自动化学发光分析系统(Tanon);电泳仪及转膜仪(Bio-Rad Laboratories);台式离心机(Eppendorf)。

2 方法 2.1 L6大鼠成肌细胞的培养和诱导分化

L6大鼠成肌细胞培养至70%~80%时,换为含2%胎牛血清的高糖DMEM培养基进行诱导分化。诱导分化培养5~7 d,每隔2 d换液,直至80%的细胞生长出肌管,即得到分化成熟的骨骼肌细胞。采用考马斯亮蓝染色鉴定L6细胞。将诱导分化成熟的细胞用磷酸缓冲盐溶液(PBS)清洗,用4%甲醛固定30 min,PBS清洗3次;然后加入1% Triton X-100浸泡10 min,蒸馏水漂洗3次;再加入0.2%考马斯亮蓝溶液染色30 min后蒸馏水漂洗;倒置显微镜下观察并拍照。

2.2 PA建立胰岛素抵抗L6大鼠成肌细胞模型

待L6大鼠成肌细胞诱导分化成熟后,将空白对照组的培养液换为含有0.5% BSA的无血清DMEM高糖培养基,模型组换为加入0.1 mmol/L PA并含有0.5% BSA的无血清DMEM高糖培养基,于5% CO2培养箱37 ℃孵育9 h。最后,弃去原有培养基,用PBS清洗1次,将空白对照组和模型组换为无血清低糖DMEM培养基,空白对照加胰岛素组和模型加胰岛素组换为加入含有100 nmol/L胰岛素的无血清低糖DMEM培养基,15 min后吸取上清液,用葡萄糖氧化酶法试剂盒检测上清液中葡萄糖含量。根据表 1将标准品和样品加入96孔板,于室温反应30 min,反应平衡后颜色在60 min内稳定,在570 nm下用酶标仪测定吸光度值。

2.3 睡茄交酯类成分对IR-L6细胞葡萄糖消耗的影响

将待测组弃掉上清液,用PBS清洗2遍,按照组别要求加入无血清低糖DMEM培养基或者含有100 nmol/L胰岛素的无血清低糖DMEM培养基,15 min后吸取上清液,用葡萄糖氧化酶试剂盒检测上清液中葡萄糖含量。

2.4 噻唑蓝(MTT)法检测细胞生存率

将各组剩余上清液弃掉,每孔加入100 μL的5 mg/mL MTT溶液,在5% CO2培养箱37 ℃孵育2.5 h后,加入150 μL二甲基亚砜(DMSO)溶解,振荡10 min,于490 nm处测定吸光值,按此公式计算存活率:Cell viability(%)=[(A490,Sample-A490,Blank)/(A490,Control-A490,Blank)]×100。

2.5 流式细胞术检测ROS和自噬

取诱导分化好的细胞接种于6孔板中,PA作用9 h后加入待测化合物继续作用24 h后,将上清液收集至离心管中,每孔加入1 mL PBS洗1次,收集至离心管,每孔加入1 mL胰酶消化,将消化液收集至离心管,再加入1 mL PBS洗1次,收集至离心管,室温离心(离心半径8.2 cm)1 000 r/min,5 min。离心后,弃去上清液,加入1 mL PBS,吹匀后室温离心1 000 r/min,5 min。弃去上清液,将细胞样品悬浮于含有的2’,7’-二氯荧光素二乙酸酯(DCFH-DA,1∶1 200)和丹酰尸胺(MDC,1∶3 000)的1 mL PBS中,避光染色0.5~1 h后,上机检测。所得结果用FlowJo 7.6.1软件进行分析。

2.6 蛋白免疫印迹法(Western blot)检测蛋白表达

取诱导分化好的细胞接种于6孔板中,PA作用9 h后加入待测化合物继续作用24 h后收集细胞,提取总蛋白,用BCA试剂盒测定蛋白浓度。聚丙烯酰胺电泳(SDS-PAGE)分离蛋白后转移至PVDF膜,5%脱脂奶粉封闭。加入LC3(1∶1 000)、p62(1∶1 000)、LAMP(1∶1 000)、Beclin1(1∶800)、PI3K(1∶500)、p-PI3K(1∶600)、mTOR(1∶1 200)、p-mTOR(1∶1 000)等相关一抗4 ℃过夜,洗膜后加入辣根过氧化物酶标记的二抗(1∶3 000),室温1 h,充分洗涤后,用Imager进行拍照,最后用Image J软件进行灰度分析,目的蛋白的相对含量为样品组灰度/正常组灰度的值。

2.7 统计学方法

所有实验独立重复操作至少3次,实验结果以均数±标准差(x±s)表示。实验结果采用SPSS 21.0统计学软件进行单因素方差分析。P < 0.05认为差异具有统计学意义。

3 结果 3.1 L6大鼠成肌细胞形态学变化

考马斯亮蓝染色的方法主要是应用于细胞骨架染色方面,该方法也可以对分化后的L6大鼠成肌细胞染色,并可以观测到肌纤维的形成。诱导分化结果见图 2,考马斯亮蓝染色结果显示,80%以上的细胞出现肌纤维,呈现长梭形,提示本研究采用的诱导分化方法切实可行。

图 2 L6大鼠成肌细胞考马斯亮蓝染色图(×200) Fig. 2 Coomassie brilliant blue staining of L6 myoblast cells(×200)
3.2 PA对L6大鼠成肌细胞存活率及葡萄糖消耗的影响

本研究采用100 μmol/L的PA作用L6细胞9 h建立IR细胞模型。100 μmol/L的PA作用9 h后对L6大鼠成肌细胞的生长抑制无影响(图 3A)。在此条件下考察了PA对L6大鼠成肌细胞葡萄糖摄取的影响。与未加胰岛素的空白对照组相比,胰岛素刺激能够显著增加L6大鼠成肌细胞对葡萄糖的消耗。然而与加胰岛素空白对照组相比,胰岛素刺激并不能促进PA组细胞葡萄糖摄取(图 3B)。结果提示100 μmmol/L的PA刺激L6大鼠成肌细胞9 h可以建立体外胰岛素抵抗模型(IR-L6)。

注:图A为成肌细胞成活率;图B为葡萄糖消耗。与空白对照组比较,*P < 0.05;与模型组比较,##P < 0.01。 图 3 PA对L6大鼠成肌细胞存活率及葡萄糖消耗的影响 Fig. 3 Effect of PA on the cell viability and glucose consumption of L6 myoblast cells
3.3 睡茄交酯类成分对IR-L6细胞的葡萄糖摄取的影响

为了明确酸浆属化学成分对IR-L6细胞的葡萄糖摄取的影响,本研究采用葡萄糖氧化酶试剂盒法考察了15个待测化合物对IR-L6葡萄糖摄取的情况。前期根据2.5、5和10 μmol/L的浓度作用于IR-L6细胞,以吡格列酮(PI)为阳性对照药物进行考察,最终选取10 μmol/L的浓度进行活性筛选。结果发现10 μmol/L的ZM-3、ZM-6、ZM-11、XGY-21、XGY-24和XGY-29可以明显改善PA诱导的L6细胞葡萄糖摄取减少。见图 4。提示这6种化合物可以改善PA诱导的L6细胞胰岛素抵抗。

注:Con为空白组;M为模型组;PI为阳性药组。与空白对照组比较,**P < 0.01;与模型组比较,##P < 0.01。 图 4 睡茄交酯类成分对IR-L6细胞的葡萄糖摄取的影响 Fig. 4 Effect of the withanolides on the glucose uptake in the IR-L6 cells
3.4 睡茄交酯类成分对IR-L6细胞的生长抑制作用的影响

为了考察酸浆属化学成分对IR-L6细胞的生长抑制的影响,研究利用MTT法检测了10 μmol/L的睡茄交酯类成分对IR-L6细胞的细胞毒性影响。结果显示,与对照组相比,除ZM-2和QL-16之外其他化合物处理组细胞存活率均大于85%(图 5),说明10 μmol/L待测化合物对细胞无明显毒性。

注:Con为空白组;M为模型组;PI为阳性药组。 图 5 睡茄交酯类成分对IR-L6细胞生存率的影响 Fig. 5 Effect of the withanolides on glucose uptake in the IR-L6 cells
3.5 睡茄交酯类成分对IR-L6细胞ROS的产生和自噬的影响 3.5.1 睡茄交酯类成分能够抑制IR-L6细胞的ROS的产生

为了进一步考察酸浆降糖机制,研究应用流式细胞术和DCFH-DA染色法检测各组ROS含量,考察了睡茄交酯类成分对IR-L6细胞中的ROS的产生的影响。见图 6。与对照组比较,PA诱导的模型组DCFH-DA染色细胞数明显增加,说明模型组的ROS含量上升;而与模型组比较,睡茄交酯类成分干预的各组中ROS含量明显降低,说明这些化学成分能够降低PA引起的ROS的产生。

注:与空白对照组比较,***P < 0.001;与模型组比较,#P < 0.05,##P < 0.01。 图 6 睡茄交酯类成分对IR-L6细胞中ROS水平的影响 Fig. 6 Effect of the withanolides on the production of ROS in the IR-L6 cells
3.5.2 睡茄交酯类成分能够抑制IR-L6细胞中自噬的发生

为了进一步明确酸浆属活性化合物是否可以通过抑制自噬发挥降糖作用,研究应用MDC染色结合流式细胞术法检测睡茄交酯类成分对自噬的影响。结果见图 7。与对照组比较,模型组的MDC染色细胞数明显增加,说明模型组自噬表达增加;而与模型组比较,睡茄交酯类成分处理后下,MDC阳性细胞比例明显降低,说明这些化合物可以抑制自噬的发生。

注:与空白对照组比较,**P < 0.01;与模型组比较,#P < 0.05,##P < 0.01。 图 7 睡茄交酯类成分对IR-L6细胞中自噬比例的影响 Fig. 7 Effect of the withanolides on the rate of autophagy in the IR-L6 cells
3.5.3 睡茄交酯类成分体外对IR-L6细胞中自噬相关蛋白的表达

为了深入确定睡茄交酯类化学成分对IR-L6细胞发生自噬,研究运用Western blot法对自噬相关蛋白的表达情况进行了分析。结果见图 8。模型组LC3Ⅱ和Beclin 1的表达增加,多个睡茄交酯类化学成分可以下降两者的表达;另外,ZM-3和XGY-24可以明显增加P62的表达,而XGY-21、XGY-24、XGY-29可以明显抑制LAMP-1的表达。

注:与空白对照组比较,**P < 0.01;与模型组比较,#P < 0.05,##P < 0.01。 图 8 睡茄交酯类成分对IR-L6细胞中自噬相关蛋白表达的影响 Fig. 8 Effect of the withanolides on expression of autophagy-associated proteins in IR-L6 cells
3.5.4 睡茄交酯类成分对IR-L6成肌细胞PI3K/AKT/mTOR信号通路的影响

为了深入研究睡茄交酯类成分对IR-L6细胞中自噬的机制,研究运用Western blot法对自噬信号通路PI3K/AKT/mTOR相关蛋白的表达情况进行了分析。结果见图 9。睡茄交酯类成分不影响p-PI3K的表达,但是可以明显抑制AKT和mTOR的磷酸化,提示这些成分可能通过AKT/mTOR信号通路发挥降糖作用。

注:与空白对照组比较,*P < 0.05;与模型组比较,#P < 0.05,##P < 0.01。 图 9 睡茄交酯类成分对IR-L6细胞中PI3K/Akt/mTOR信号通路相关蛋白表达的影响 Fig. 9 Effect of the withanolides on the protein expression of PI3K/Akt/mTOR pathway in the IR-L6 cells
3.6 睡茄交酯类成分对IR-L6细胞Nrf2/Sirt3信号通路的影响

为了明确睡茄交酯类成分对IR-L6细胞中Nrf2/Sirt3信号通路的影响,研究运用Western blot法对Nrf2/Sirt3相关蛋白的表达情况进行了分析。结果见图 10。模型组Sirt3表达明显减少。XGY-21、XGY-24和ZM-3可以增加Sirt3的表达;XGY-29可以抑制Keap1的表达。

注:与空白对照组比较,**P < 0.01;与模型组比较,#P < 0.05,##P < 0.01。 图 10 睡茄交酯类成分对IR-L6细胞中Sirt3信号通路相关蛋白的表达 Fig. 10 Effect of the withanolides on protein expression of Sirt3 pathway in IR-L6 cells
4 讨论

T2DM患者胰岛素降糖能力下降,其中骨骼肌胰岛素抵抗是主要作用机制[1]。多种中药成分如大黄素、甲基莲心碱等可以通过缓解骨骼肌细胞胰岛素抵抗发挥降糖作用[13-14]。一些酸浆属植物中睡茄交酯类成分虽然被报道具有缓解胰岛素抵抗的效果,但其对骨骼肌胰岛素抵抗的作用尚不清楚。本研究首次利用PA刺激L6细胞建立胰岛素抵抗细胞模型,筛选了酸浆、毛酸浆和小酸浆中15种主要的睡茄交酯成分的对PA引起的葡萄糖摄取减少的影响,结果显示ZM-3、ZM-6、ZM-11、XGY-21、XGY-24和XGY-29等6种成分可以明显抑制PA诱导的大鼠骨骼肌胰岛素抵抗,其效果与阳性药吡格列酮类似。

糖脂超载引起骨骼肌产生过多的氧负离子,进而生成大量ROS。过多的ROS会引起骨骼肌氧化应激,导致胰岛素抵抗的发生[15]。通过运动或药物等手段干预骨骼肌内ROS的产生是糖尿病治疗的一个新方向。近期研究发现,二甲双胍发挥降糖作用的机制与抑制ROS产生缓解骨骼肌胰岛素抵抗相关[16]。本研究中也观察到,PA可以明显增加ROS产生,而睡茄交酯类成分组ROS的水平明显降低,提示这些成分可能通过降低ROS,保护线粒体损失发挥降糖作用。据报道,过量ROS刺激下,细胞内的线粒体发生去极化损伤,损伤的线粒体被特异性包裹进自噬体中,并与溶酶体融合,从而完成损伤线粒体的降解,维持细胞内环境的稳定[17]。本研究发现,睡茄交酯类成分可以明显抑制自噬细胞比例,并且降低自噬相关蛋白LC3Ⅱ和Beclin 1的表达。

有研究报道自噬参与了T2DM的发病进展[18],在糖尿病患者的β细胞中发现,自噬泡和自噬小体的密度体积明显增高,死亡的细胞明显多于对照组[19]。而且在糖尿病大鼠的胰腺和肾脏中,也发现了自噬相关蛋白Beclin-1、LC3-B的表达显著上调[20]。然后,特异性敲除小鼠骨骼肌中的编码自噬相关蛋白7(ATG 7),结果亦发现抑制自噬能够缓解胰岛素抵抗,并且降低脂肪含量[21]。除此之外,在离体的一些实验中也可以发现,无论是T2DM动物模型分离的胰岛细胞还是PA诱导的肝细胞中,自噬都是增强的[22-23]。其中PI3K/Akt/mTOR信号通路是调控细胞自噬的经典通路。本研究发现所应用的部分睡茄交酯类成分对Akt/mTOR信号通路存在一定影响,实验结果显示ZM-11、XGY-21、XGY-24和XGY-29能够促进mTOR磷酸化的活性表达,提示这几种睡茄交酯类成分能够抑制自噬的发生。

Sirt3是一种依赖于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的Ⅲ类去乙酰化酶,介导了大部分线粒体蛋白的去乙酰化作用[24-25]。据报道,Sirt3在不同的细胞和疾病中的自噬都能发挥不同的调节作用,Li等[26]已证明,Sirt3是自噬的负调控因子,机制研究发现,Sirt3过表达导致Mn-SOD去乙酰化和活化,使细胞内超氧化物含量减少,导致腺苷酸单磷酸活化蛋白激酶(AMPK)抑制,并成为哺乳动物雷帕霉素C1(mTORC1)活化的靶点,导致自噬抑制。相反,Sirt3 siRNA基因沉默增强自噬通量。在本研究中,亦发现ZM-3、XGY-21和XGY-24能够明显促进Sirt3蛋白的表达,这表明这3种睡茄交酯类成分对Sirt3信号通路有一定的影响。

综上所述,睡茄交酯类成分能够促进IR-L6细胞的葡萄糖摄取,通过减少ROS含量和抑制自噬的发生改善骨骼肌细胞胰岛素抵抗,并且部分睡茄交酯类成分对Akt/mTOR和Sirt3信号通路有一定影响。本研究初步阐明睡茄交酯类成分能够改善胰岛素抵抗作用机制,为其降血糖的临床应用奠定了坚实的理论基础。

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Improvement of palmitic acid-induced insulin resistance in the L6 myoblast cells by withanolides through Akt/mTOR and Sirt 3 signal pathways
YANG Qing1 , LIU Yalu1 , LI Zhipeng1 , XU Yifang1 , CAO Shijie2 , KANG Ning1     
1. School of Medical Technology, Tianjin University of Traditional Chinese Medicine, Tianjin 301617, China;
2. State Key Laboratory of Component-Based Chinese Medicine, Tianjin University of Traditional Chinese Medicine, Tianjin 301617, China
Abstract: [Objective] To investigate the mechanism of the effects of withanolides from the medicinal plants of Physalis genus on improving insulin resistance. [Methods] L6 rat myoblasts were incubated with palmitic acid (PA) for 9 h to build the insulin resistance cell model (IR-L6). The glucose oxidase assay and the Methylthiazolyldiphenyl-tetrazolium bromide (MTT) assay were used to measure the glucose consumption and cell viability of IR-L6 cells treated with 15 withanolides. Flow cytometry after stained with 2', 7'-Dichlorodihydrofluorescein diacetate (DCFH-DA) or Monodansylcadaverine (MDC) were used to test the production of Reactive oxygen species (ROS) and the proportion of autophagy cells, respectively. Western blot was used to measure the expression of the proteins related with phosphatidylinositol-3 kinase (PI3K)/protein kinase B (AKT)/the mammalian target of rapamycin (mTOR), Sirtuin 3 (Sirt3) signal pathways and autophagy-related proteins. [Results] The 6 active components at the concentration of 10 μmol/L significantly promoted glucose uptake in the IR-L6 cells with low toxic. Compared with the control group, the levels of ROS and the proportion of autophagic cells were higher, but 6 withanolides could reversed these changes. Meanwhile, the protein expression of microtubule-associated protein-light chain 3 Ⅱ (LC3Ⅱ) and coiled-coil, myosin-like BCL2-interacting protein (Beclin 1) were up-regulated in the model group, but the relative expression of p-Akt/Akt and Sirt3 were down-regulated. In addition, ZM6, ZM11, XGY21, XGY24 and XGY29 down-regulated the expression of LC3Ⅱ and Beclin1, while the ratio of the expression of p-p-Akt/Akt and p-mTOR/mTOR were reduced by XGY21, XGY24 and XGY29. Meanwhile, ZM3, XGY21 and XGY24 promoted the expression of Sirt3. [Conclusion] The withanolides from Physalis alleviated insulin resistance by reducing ROS and autophagy, which may be related to Akt/mTOR and Sirt3 signal pathway.
Key words: Physalis genus    withanolides    insulin resistance    ROS    autophagy    Akt/mTOR signal pathway    Sirt3 signal pathway