绿茶多酚对胰岛素抵抗大鼠左室肥厚的干预作用（可编辑）

绿茶多酚对胰岛素抵抗大鼠左室肥厚的干预作用（可编辑） 暨南大学硕士学位论文 绿茶多酚对胰岛素抵抗 大鼠左室肥厚的干预作用 中文摘要 目 的: 研究探讨绿茶多 酚对胰岛素抵抗大鼠左室肥厚的干预作用及机理, 为绿茶多酚开发 应用于早期防治胰岛素抵抗引起的左室肥厚的药物提供科学 实验依据。 方 法:SPF 级健康 SD 大鼠 56 只,雌雄各半, 随机抽取正常组 10 只,雌雄各半, 其余为 造 模 组 。 正 常 组采 用 普通 饲 料 喂 养 , 造模 组 给予 高 脂- 高糖- 高 盐 饲料喂 养 , 自 由 交 替饮 用 糖盐水 糖 4% 、盐 1% )和果糖水6% ,于 0 、4 、8、10、12 周末测定大鼠血压。 造模过 程中有 3 只大鼠死亡,8 周末剔除 2 只血压不合格 (BP120mmHg ) 、1 只体重 过低大鼠后, 按体重随机将大鼠分为 模型组、绿茶多酚高200mg/kg 、低50mg/kg 剂量组、和卡托普利 组25mg/kg ,每组 10 只,雌雄各半 。正常组、模型组采用蒸馏水 灌胃, 其余各组分别给 予相应剂量绿茶多酚和卡托普利灌胃 。于 12 周末测定 大鼠体重、体长、 心脏超声后腹主 动 脉 取 血 , 测 定 血 糖FSG 、 血脂、 血 清 胰 岛 素FINS 、 肿 瘤 坏 死 因 子-αTNF-α 、 转换生 长因子-β1TGF-β1 、 血管紧张素?Ang ? 、丙二醛MDA 、超氧 化物岐化酶SOD 活性 、 一氧化氮NO 、 一氧化 氮合酶NOS 等指标, 取 大鼠心脏 , 分离左心室, 称重后取部分 HE 染色,光镜观察。 结果: 与 正 常 组 比 较 , 模 型 组 大 鼠 体 重 、 肥 胖 指 数 、 心 脏 系 数 和 心 肌 增 殖 系 数 明 显 增 加 (P0.05 ) ,血压升高,血清胆固醇TC 、甘油三酯TG 、低密度脂 蛋 白LDL 含量增加, 高 密 度 脂 蛋 白HDL 含 量 下 降 (P0.05 ) ;FSG 和 FINS 升 高 , 胰 岛 素 抵 抗 指 数ISI 下降 (P0.05 ) ; 心脏超声显 示, 模型组大鼠左室后 壁增厚, 射血分数EF 升高、 短轴缩短率FS 下降 (P0.05) ; 心肌病 理学检查显示模型组大鼠心肌呈肥大增生等改变。 TNF-α 、 TGF-β1、 和 Ang ?水平升高 (P0.05 ) ;NO 和 MDA 含 量增加,NOS 活性增强, 血清 SOD 活性降 低(P0.05 ) 。 与 模 型 组 比 较 , 绿 茶 多 酚 各 剂 量 组 大 鼠 血 压 降 低 ,FSG 、FINS 显著降低 ,ISI 提高 P0.05 ; 心脏超声显 示 绿茶多酚组大鼠, 左室后壁增厚程度减轻 ,FS 升 高 (P0.05), 绿 茶多酚高剂量组 EF 降低 (P0.05 ) 。心肌病 理学检查显示 GTP 组 大鼠心肌肥大增生改变 较轻, 病理学改变程度介于正常组和模型组之间。 TNF-α 、 TGF- β1、和 Ang ?水平及 MDA 和 NO 含量降低, NOS 活性下降 , SOD 活性增强 (P0.05) 。 高剂量组血清 TC 、 TG 、 LDL-C 含量降低 (P0.05) , 低剂量组 TC 、LDL-C 含量降低 (P0.05) , 高低剂量组 HDL 含量 均 升高(P0.05)。 结论: 1.连续 12 周高脂- 高糖-高盐加糖盐水/果糖水饮食喂养建立的胰岛素抵抗-左室肥厚 I 暨南大学硕士学位论文 绿茶多酚对胰岛素抵抗 大鼠左室肥厚的干预作用 大鼠模型成功,成模率高,大鼠死亡率较低; 2.绿茶多酚具有降低胰岛素抵抗- 左室肥厚模型大鼠血压 , 调节血脂, 增加 胰岛素敏感 指数的作用; 3. 绿茶多酚对胰岛素抗性所致 左室肥厚具有逆转或抑制 其发展的作用,且高剂量效果 较佳; 4. 绿茶多酚逆转或抑 制左室肥厚 的 作 用 机 理 与 其 增 强 胰 岛 素 抵 抗 大 鼠 体 内 抗 氧 化 能 力,降低 Ang ?、TGF- β1 、TNF-α 水平,改 善胰岛素抵抗作用有关。 5. 研究结果提示, 高剂 量组 绿茶多酚对 胰岛素抵抗大鼠左室肥厚 和抗 氧化作用 干预效 果优于阳性药卡托普利组 ,确切作用有待临床进一步观察。 关 键词 :绿茶多酚;胰 岛素抵抗; 左室肥厚;抗氧化 II 暨南大学硕士学位论文 绿茶多酚对胰岛素抵抗 大鼠左室肥厚的干预 作用 Abstract Objectives: To observe the effects of green tea polyphenols on insulin sensitivity, glucose tolerance, blood pressure, serum lipid in model rats of insulin resistance and to study the mechanism produced by berberine Methods: SPF level 56 health SD rats were randomly selected group of 10 normal sham, the rest is in the model. Normal group was feed on normal diet, the others on high-fat-sugar-salt diet and free alternative to drink sugar-salt water 4% sugar, 1% salt and fructose water 6%. Blood th th th th th pressure were measured at the end of 0,4 , 8 , 10 12 week, and the end of 8 week, three rats died and removed two rats BP 120mmHg and one low weight rat of the model group. Then allocated the model group into 4 groups, such as model, GTP200mg/kg, GTP50mg/kg, and Captopril group25mg/kg,each group has 10 rats. Normal group and model group were given distilled water; other groups were given the different doses of green tea polyphenols or captopril orally. drugs were administered by intragastric administration respectively, once a day for 4 th weeks. At the end of 12 week, measure the weight, length and heart ultrasound of the rats; The levels of, serum glucose, serum lipid serum insulin, TNF-α, TGF- β1, Ang ?, NO, MDA, the activity of SOD, NOS were measured. The insulin-sensitivity index and obesity index were calculated at the end of the experiment. Whole heart and left ventricle was weighted respectively, and then index of cardiac weight and myocardium proliferation was calculated. Hearts were collected to observe the histological changesResults: Compared with normal rats, body weight, body mass index, index of cardiac weight and myocardium prolife ration of the model group was higher than the normal group P0.05, serum glucose, serum insulin levels were significantly increased insulin resistance index ISI P0.05; while cardiac ultrasound showed: model group left ventricular posterior wall thickening, ejection fraction EF increased fractional shortening FS decreased P0.05; myocardial pathological examination showed that the model group myocardial showed hypertrophy and hyperplasia and other changes. Compared with model group, Both GTP groups FSG, FINS significantly reduced, ISI increased P0.05, blood pressure increased P0.05 Compared with model group, green tea polyphenols reduce blood pressure of each dose group, III 暨南大学硕士学位论文 绿茶多酚对胰岛素抵抗 大鼠左室肥厚的干预 作用 FSG, FINS significantly reduced, ISI increased P 0.05; TNF-α, TGF- β1, and Ang ? levels and decreased MDA and NO levels, NOS activity Decreased, SOD activity was enhanced P 0.05. High dose of serum TC, TG, LDL-C decreased P 0.05, low dose group TC, LDL-C decreased P 0.05, HDL levels high and low dose group were higher P 0.05. Cardiac ultrasound showed green tea polyphenols group, left ventricular posterior wall thickening lessened, FS increased P 0.05, high dose green tea polyphenols reduced EF P 0.05. GTP cardiac pathology examination revealed proliferation of rat cardiac hypertrophy to change light, degree of pathological changes between the normal and model groupsConclusions: 1. For 12 weeks high fat-sugar-salt, sugar-salt water/ fructose water diet fructose established insulin resistance-left ventricular hypertrophy model in rats. The model has high success rate and low death rate; 2. Green tea polyphenols can low blood pressure, mediate lipids, increase the role of insulin sensitivity index of IR-LVH rats; 3. Green tea polyphenols can reverse or inhibit left ventricular hypertrophy which cause by insulin resistance, and the effect of high dose is better; 4. Mechanism of green tea polyphenols in rats of reversing LVH may increased antioxidant capacity, reduced Ang ?, TGF-β1, TNF-α levels, improved insulin resistanc; 5. The results suggest that high dose green tea polyphenols on left ventricular hypertrophy and insulin resistance antioxidant intervention is better than positive drug captopril group, but the exact role needs to be further clinical observationKeywords: green tea polyphenols; Insulin resistance; left ventricular hypertrophy; antioxidantIV 暨南大学硕士学位论文 绿茶多酚对 胰岛素抵抗 大鼠左室肥厚的干预作用 缩 略词 英文缩写 英文全称 中文全称 ACEI angiotensin converting enzyme inhibitor 血管紧张素转化酶抑制 剂 Ang ? angiotensin ? 血管紧张素? BP blood pressure 血压 Cap Captopril 卡托普利 CWI cardiac weight index 心脏重量指数 FINS fasting insulin 空腹血清胰岛素 FSG fasting serum glucose 空腹血清血糖 GTP green tea polyphenols 绿茶多酚 HDL-C high-density lipoproteir cholesterol 高密度脂蛋白胆固醇 HOMA-IR HOMA-insulin resistance index 胰岛素抵抗指数 IR insulin-resistance 胰岛素抵抗 IRS insulin-resistant syndrome 胰岛素抵抗综合症 ISI Insulin-sensitivity Index 胰岛素敏感指数 LDL low density lipoprotein 低密度脂蛋白 LVH left ventricular hypertrophy 左室肥厚 MDA Malondialdehyde 丙二醛 MPI myocardium proliferation index 心肌增殖指数 OI obesity index 肥胖指数 ROS reactive oxygen species 活性氧自由基 SOD superoxide dismutase 超氧化物岐化酶 TC total cholesterol 总胆固醇 TG Triglyceride 甘油三酯 TNF-α tumor necrosis factor-α 肿瘤坏死因子-α TGF-β1 transforming growth factor-β 转化生长因子-βV 暨南大学硕 士学位论文 绿茶多酚对胰岛素抵抗 大鼠左室肥厚的干预作用 目 录 中 文 摘 要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ ? 英文摘 要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ ? 缩 略 词 表„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ ? 目 录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ ? 1 前言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.1 胰 岛 素 抵 抗 综 合 征 概况„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.2 胰 岛 素 抵 抗 机 理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 1.3 左 室 肥 厚 发生机理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 1.4 左 室 肥 厚 药 物 治 疗 现状„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 1.5 绿 茶 多 酚研 究 概况„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.„9 1.6 本课题的研究 目 的和内容„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.12 1.7 本研究的独 创及 新颖之处„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12 2 实 验 材料 与方 法„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 2.1 实验材 料„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15 2.2 实验动物 造模、 分组及给药„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„..15 2.3 指标 测定方 法„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15 2.4 数据处 理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22 3 实验结 果„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„23 3.1 绿茶多酚 对 IR-LVH 模型大鼠体重、 肥胖指数、 心脏系数和心肌增殖系数的影响„..23 3.2 绿茶多酚对 IR-LVH 模型大鼠空腹血糖、 胰岛素水平和胰岛素敏感性的影响„„„24 3.3 绿茶多酚对 IR-LVH 模型大鼠血压的影响„„„„„„„„„„„„„„„„„..26 3.4 绿茶多酚对 IR-LVH 模型大鼠血脂的影响„„„„„„„„„„„„„„„„„..30 3.5 绿茶多酚对 IR-LVH 模型大鼠心脏超声的影响„„„„„„„„„„„„„„„32 3.6 绿茶多酚对 IR-LVH 模型大鼠心肌组织病理改变 的影响 „„„„„„„„„„35 3.7 绿茶多酚对 IR-LVH 模型大鼠血清 TNF-α 、 TGF-β1、 Ang ?水平的 影响„„„„„..35 3.8 绿茶多酚对 IR-LVH 模型大鼠氧化- 抗氧 化能力的影响„„„„„„„„„„„„37 3.9 绿茶多酚对 IR-LVH 模型大鼠 NO 含量和 NOS 活性的影响„„„„„„„„„„..39 VI 暨南大学硕士学位论文 绿茶多酚对胰岛素抵抗 大鼠左室肥厚的干预作用 4 讨论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„41 4.1 IR-LVH 大鼠模型 建立 的评价 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„41 4.2 绿茶多酚对 IR-LVH 大鼠胰岛素抵抗及左室肥厚的干预作 用„„„„„„„„„..43 4.3 绿茶多酚对 IR-LVH 模型大鼠左室肥厚干预作用 机理„„„„„„„„„„„„..45 4.4 本研究存在 的不 足及展望„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„48 5 结论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„49 参 考文 献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„50 附 图 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„58 附 录 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„62 致 谢 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„66 VII 暨南大学硕士学位论文 绿茶多酚对胰岛素抵抗 大鼠左室肥厚的干预作用 1 前言 1.1 胰岛 素抵抗 综合症 概况 胰岛素抵抗insulin-resistance, IR 是指胰岛素作 用的靶器官、组织(主要为肝脏、肌 肉、 脂肪组织) 对胰岛素生物学效应的 反应性降低或丧失, 因而产生一系列病理和临床表 现。 因胰岛素最主要的生物学作用是促进葡萄糖代谢, 故胰岛素抵抗即是指机体对胰岛素 促进葡萄糖摄取的作用发生了抵抗。 广义的胰 岛素抵抗还包括胰岛素糖代谢以外的作用发 [1] 挥受到损害,且分为受体前、受体水平、受体后抵抗 。 胰岛素抵抗综合症insulin-resistant syndrome, IRS (IRS ) 又叫 X 综合症或代谢综合征, 是以胰岛素抵抗(IR )为基础的一系列临床症候群。目前认为,糖代 谢紊乱、高血压、脂 代谢紊乱、 腹部性或内 脏性肥胖、 动脉粥样硬 化、 冠心病、 多囊卵 巢 综合症、纤维蛋白 原 增多、纤溶活性降低、微量白蛋白尿、高尿酸血症、高瘦素血症等均为本综合症的成员。 早在 1936 年 Himsworth 已经发现不同个体对胰岛素的反应性有很大差异,并首次提 出部分糖尿病患者有“胰岛素不敏感” ;1988 年 Reaven 在分析了肥 胖、 高血压、糖尿病、 糖耐量低减、 高血脂症等冠心病危险因素均与胰岛素抵抗相关后, 首先提出 X 综合征这一 概念, 文章发表后 IR 很 快成为临床和基础研究的热点。 1989 年 Kaplan 也提出类似的概念, 将躯干肥胖、IGT 、甘 油三酯(TG )升高和高血压称为“死亡四重奏” ;1991 年 Defronzo 从发病的角度又命名为“胰岛素抵抗综合症” ,认为糖尿病、高血压、心血管事件等 既是各自独立、 又是有内在联系的一组疾病, 这个内在联系就是胰岛素抵抗;1995 年 Stern 提出“共同土壤学说” ,认为胰岛素抵抗是上述疾病滋生的“共同土壤”即共同的危险因 素。 用共同土壤学说则较好的解释了一些血糖处于非糖尿病水平, 甚至正常血糖水平的患 者也发生心血管事件的现象。 由于 IRS 把过去 认为互不相关、 彼此分割的疾病及代谢紊乱 以胰岛素抵抗为其核心联系在一起, 使人们对 许多重要疾病机理的认识和处理发生了重大 [2] 变革,故自 90 年代以来 IRS 一直称为世界医 学界前沿研究的一大亮点 。 [3] 1999 年世界卫生组织(WHO )首次对代谢综合征进行定义 ,随 后 6 年来美国国家 胆固醇教育成人治疗指南 ? (NCEP ATP ?) 、 美国临床内分泌医师学会 (AACE)和 欧洲胰岛素抵抗工作组 (EGIR ) 等基于不 同的 出发点和适用目的, 对代谢综合征又做了各 自不同定义,2004 年中 华医学会糖尿病学会对代谢综合征也提出了中国人的定义, 即 CDS [4] 标准 。 2005 年 4 月 14 日, 国 际 糖 尿 病 联 盟 (IDF ) 在 综 合 了 上 述 各 项 原 因 与 来 自 世 界 各 - 1 - 暨南大学硕士学位论文 绿茶多酚对胰岛素抵抗 大鼠左室肥厚的干预作用 地专家的意见,颁 布 了新的 IRS 工 作 定 义 , 这 是 国 际 学 术 界 对 关 于 IRS 定 下 的 第 一 个 [5] 全球统一定义 。 ( 见 附 录 1 ) 随着现代经济的发展,人们生活水平的提高,IRS 发病率在全世界范 围内已有逐年升 高趋势,目前已被列为严重威胁人类健康的全球性疾病,是医学领域关注和研究的重点。 针对胰岛素抵抗综合症概念的提出, 美国进行了广泛的流行病学调查。Park 等对 12363 例 [6] 20 岁以上的美国人进行研究,IRS 患病率为 22.7% ,Alexander 等对美国第三次国家健康 [7] 及营养调查中 50 岁以上的人群分析发现,43.5% 符合 IRS 诊断定义 。美国医学 家 Bloom [8] garden 估计在美国人中 约有 7000~8000 万人有 IRS , 占美国总人口 的 1/3 。2005 年韩国 一 [9] 项流行病学调查,全国人群中 IRS 的患病率 约 13.0% 。 近年来, 随着我国人们生活水平的提高, 膳食结构转变,IRS 患病率 在中国有逐年增 加趋势, 部分省市研究资料显示,上海某社区 15 岁以上居民 2978 人,患病率为 17.3?; 北京 2003?2004 年东 城区居民 1570 人,年 龄 25?65 岁,发病率 为 14.6 ??23.1?; 青岛 市湛山社区 20?74 岁人群 2643 人, 其 IRS 的标准化患病率为 11.6 ?.中华医学会糖尿病学 分会曾在 “中国人代谢综合征和胰岛素抵抗综合症” 研讨会上报告了一个 惊人的数字: 中 国城市人口中每 8 个成年人中至少有 1 个患有 IRS 。2001 年研究资 料显示, 我国 35~74 岁 [10] 成年人中患有 IRS 的人 数已上升至 7700 万(16.5% ) , 如不及时控 制,IRS 将成为严重 危害中国人健康和生命的主要危险因素和公共卫生问题。 1.2 胰岛 素抵抗机理 随着 胰岛素抵抗综合症发病率的不断增加, 近年来, 世界各国对 胰岛素抵抗 (IR )病 因进行了深入广泛的研究。一致认为,IR 发生 机制是遗传因素 基因缺陷 和环境因素交互 作用的结果。 分子生物学研究进一步 证实, 大多数IR 是胰岛素和胰岛 素受体结合后信号传 [11] 导过程发生障碍的结果 。 研究发现,胰岛素信号转导途径主要有:磷脂酰肌醇-3激酶PI-3K 途 径和Ras- 丝裂酶 原激活蛋白激酶MAPK 途径。前者主要与胰岛素的代谢效应有关,后者主要与基因转录 调控有关。 胰岛素受体IR 上的β 亚 基通过自身和促使胰岛素受体底物磷酸化激活 PI-3K ,PI-3K 激 活下游分子Akt 即蛋白激酶B 、非经典蛋白激 酶C ,调控糖原、脂质及蛋白合成。活化的 Akt促使胞浆内的葡萄糖转运子4Gkut4 转位 至胞膜转运葡萄糖, 同时胰岛素通过c-Cbl 相关 [12] 蛋白CAP 途径促进葡萄糖转运 。 - 2 - 暨南大学硕士学位论文 绿茶多酚对胰岛素抵抗 大鼠左室肥厚的干预作用 以上任一环节发生障碍, 如: 胰岛素受体底物 家族异常、 葡萄糖转运体异常、 细胞内 葡萄糖酸化障碍、 糖原合成障碍等, 都可能诱发IR 。 继而引起高胰岛 素血症, 导致 胰岛素 受体数目减少、受体结合活性降低,加快IR 的 发展。 众多 有关环境因素在IR 形成中作用的研究一致认为,饮食结构失 衡、热量过度摄入、 体力活动减少所导致的肥胖是IR 发生发展的主 要环境因素。 研究证实, 肥胖 可导致脂肪组 [12] 织代谢紊乱,引起血浆游离脂肪FFA 水平增 高 ,而增高的FFA这可 通过活化蛋白激酶 使胰岛素受体底物的丝氨酸残基磷酸化作用增强, 引起胰岛素受体底 物功 能障碍进而影响 胰岛素介导的葡萄糖转运, 导致糖代谢碍, 同时,FFA 可抑制葡萄糖 刺激的胰岛β 细胞分泌 胰岛素; 并在胰岛素信号传导的多个位点 上抑制胰岛素信号传递, 降低骨骼肌对胰岛素的 敏感性,引起骨骼肌胰岛素抵抗和糖代谢障碍,如通过PKC 通路使IRS-1的丝/ 苏氨酸位 点 磷酸化,降低IRS-1相 关的PI3-K 活性;减 少GLUT-4的转位和/ 或与胞浆的融合等,抑制葡 [13] 萄糖转运而诱发胰岛素抵抗 。 近年研究 发现, 脂肪细胞 具有分泌大量肿瘤坏死因子α (TNF-α ) 、 白介素6、 诱导型一 氧化氮合酶、C 反应蛋白、脂联素、瘦素、 ?型纤溶酶原激活物抑制因子、血管紧张素原 以及胆固醇酯转移蛋白等一系列参与IR 发生发 展因子的 作用。其中,TNF-α 作为一种自身 调节因子,肥胖时脂肪组织分泌其增多,TNF-α 与脂肪细胞膜受体结合后 ,激活细胞膜上 的神经鞘磷酯酶 , 促使神经鞘磷酯水解成酰基鞘氨醇, 酰基鞘 氨醇可降低胰岛素受体的自 身磷酸化水平, 并诱导胰岛素受体底物-1IRS-1 在丝氨酸残端发生磷酸化。 而IRS-1的丝氨 酸和苏氨酸残端磷酸化可干扰IRS-1酪氨酸磷 酸化, 采用TNF-α 抗体 或敲除TNF-α 受体基因 , - 3 - 暨南大学硕士学位论文 绿茶多酚对胰岛素抵抗 大鼠左室肥厚的干预作用 [14-15] 降低TNF-α 的水平或作 用, 可使某些肥胖动物的胰岛素敏感性增加 。 研究发现 ,TNF-α 可通过刺激胰高血糖素、 可的松、 儿茶酚胺、生长激素等高血糖激素的分泌, 影响胰岛素 [16] 的作用 。更严重的是 ,TNF-α 表达水平升高, 能够直接或间接导致胰岛炎症和胰岛β 细胞 [17] 分泌胰岛素水平下降,乃至β 细胞破坏及死亡 。流行病学调查发现 ,血瘦素水平与人体 [18] BMI 呈高度正相关 , 大多数的肥胖者存在高瘦素血症,提示肥胖者普遍存在瘦素抵抗、 瘦素敏感性下降,使其对胰岛素分泌的抑制减轻,这是导致高胰岛素血症原因之一。 随着肥胖与慢性非传染性疾病相关性的深入研究, 人体和动物实验研究 均 证实, 氧化 [19] 应激是各种导致IR 因素 作用的最后通路,参与IR 的形成和发展 。推论可能与胰岛β 细胞 [20] 内抗氧化物水平明显低于其它组织, 对ROS 损伤更加敏感的特性有关 。 许多文献也证实, [21-22] 通过逆转ROS 和抗氧化水平的平衡失调可以改善小鼠和 人群的胰岛素抵抗状态 。 分子学研究证实,ROS 导致IR 发生发展的机制 主要通过四个途径:1. 对胰岛β 细胞 生 物膜结构的多不饱和脂肪酸进行氧化修饰, 生成过多的脂质过氧化物。 脂质过氧化物及其 降解产物如醛类、 酮类和烷烃类具有细胞毒作用, 使细胞膜流动性减小, 刚性增加, 通透 性增大, 导致细胞内钙超载, 细胞信号转导异常 , 引起细胞死亡或凋亡, 造成胰岛素分泌 - 减少;2. H 0 与O 自由穿过细胞膜及经离子通道出入细胞, 直接攻击胰岛β 细胞核酸中碱 2 2 2 基及核酸骨架结构,导致内源性DNA 的损伤修 复性突变,影响蛋白质的表达 ,诱导β 细胞 凋亡,减少β 细胞团块, 引发氧化损伤连锁反应。3. ROS 通过激活c-Jun 氨基末端激酶/ 应激激 活蛋白激酶c-Jun N-terminal kinase/Stress-activatedProtein Kinase,JNK/SAPK 途径、氨基己 糖途径、 核因子κB 及p38 丝裂原活化蛋白激酶等信号通路致β 细胞凋亡。4. 直接攻击胰岛素 靶器官细胞膜上蛋白质受体,引起蛋白质变性坏死、功能丧失,造成胰岛素敏感性下降, [23-24] 抗性增加 。 综述IR 发生发展机制的 研究成果, 目前一致认为, 肥胖、 遗传和环境 综合因素所导致 的IR 是引发高血脂、 高 血压、 糖耐量异常等一系列并发症, 最终导致动脉粥样硬化的重要 原因。其相关性如下图所示。 - 4 - 暨南大学硕士学位论文 绿茶多酚对胰岛素抵抗 大鼠左室肥厚的干预作用近年大量临床研究资料显示, 伴随IR 的进一步 发展,患者心脏呈现左室肥厚left ventricular hypertrophy, LVH 的病理学改变, 从 而使 冠心病发病率明显增加, 特别是心衰和猝 死的机率增大。 为探寻逆转或抑制LVH 有效方 法,降低心肌梗死和心衰发生率,提高IRS 患者生存质量,国外针对IRS 患者左室肥厚发 生原因进行了深入研究。 1.3 左室肥 厚发生机理 左心室肥厚left ventricular hypertrophy, LVH 是 指高血压时心脏因前后负荷或血液动力 学变化和伴随的神经体液因素、 内分泌代谢异 常所致的心脏解剖结构及组织学的适应性变 化, 其主要表现为伴有相应组织学改变的心壁肥厚和/ 或心腔扩。LVH 是高血压等病症的重 [25] 要病理生理过程,是多种心血管并发症的独立危险因素 。 近年国内外研究证实,IR 可通 过多种途径诱发LVH , 其主要机理 与IR 所致高 血压的间接作用及IR 状 态下产生的过量活性 氧损伤的直接作用密切相关。 1.3.1 IR 的间接作用 高血压是IR 常见、严重 的 并发症之一,也是导致 左室肥厚的主要原因。 研究证实,IR 可 通 过 如 下 机 制 诱 发 高 血 压 形 成 : 1 、IR 形成时 , 血浆胰 岛素水平升高, 导致交感神经过度兴奋, 使肾素- 血管紧张素系统 活动增强, 促进肾素分泌和Ang ?生成增加。 过多的Ang ?促进平滑 肌细胞肌球蛋白轻链磷 - 5 - 暨南大学硕士学位论文 绿茶多酚对胰岛素抵抗 大鼠左室肥厚的干预作用 酸化, 直接收缩血管; 刺激机体组织 产生过多的活性氧, 灭活内皮细胞释放 的舒张血管物 [26] [27-28] 质; 同时又增强交感神经的作用, 使外周循环阻力增加, 升高血压 ; 边延涛等 发现 STZ 糖尿病大鼠发病6 个月时心肌局部Ang ? 比对照组明显增高,差异有显著性 ,且组织Ang ?与心脏重量指数、HbA1c 呈正相关。治疗量 的血管紧张素 ?型受体拮抗剂氯沙坦可延缓 DC 大鼠心脏的超微结构改变 ,改善心功能。 + + + + 2 、IR 导 致 的 高 胰 岛 素 血 症 可 通 过 降 低Na -K -ATPase 活 性 、 增 强Na -H 泵 的 活 性 增 加 肾 + 小管对Na 的 重 吸 收 , 导 致 血 容 量 及 心 输 出 量 增 加 ; 同 时 高 胰 岛 素 血 症 影 响 跨 细 胞 膜 电 解 质 2+ [29-30] 平 衡 , 增 加 阻 力 血 管 平 滑 肌 细 胞 内Ca 积 累 , 至 血 管 收 缩 , 血 压 升 高 ; 3 、IR 状 态 下 内 皮 受 损 、TNF-α 和IL-6等 前 炎 症 细 胞 因 子 增 多 , 导 致 白 细 胞 附 壁 和 血 小 板 凝 集 , 同 时 升 高 血 中 纤 溶 酶 原 激 活 物 抑 制 物plasmiongen activated inhibitor, PAI 而 导 致 高 凝 状 态 , 又 由 于IR 作 用 于 脂 肪 代 谢 的 各 个 环 节 , 改 变 脂 蛋 白 的 数 量 及 构 成 , 造 成 高 甘 油 三 酯 、 [31] 高VLDL 及低HDL 血 症 , 从 而 促 进 了 动 脉 脂 质 沉 积 、 进 而 发 生 高 血 压 、 动 脉 粥 样 硬 化 等 。IR 通过引发高血 压导致心脏血流动力学负荷增加, 造成心肌细胞膜牵引敏感离子通道 或细胞形变转导等若干机制启动细胞内的信号转导通道,进而诱发核内基因重排、活化, [32-33] 引起心肌蛋白合成增加,细胞肥大,左室质量增加 。 1.3.2 IR 的直接作用研究发现,IR 除通过诱 发高血压导致 左室肥厚外, 也可通过IR 状态下 的脂肪酸代谢紊 乱、Ang ?分泌和氧化 应激损伤直接参与LVH 的发生和发展。 IR 状态下脂肪酸代谢明 显增加 ,超出了心脏的氧化能力 ,从而导致心脏的脂质堆积 , 脂质中间代谢产物如神经酰胺可能与脱氧核糖核酸deoxyribonucleic acid, DNA 片断断裂 有关, 促进心肌细胞凋亡 , 导致心功能不全。脂肪酸利用增加将增加心肌耗氧 , 导致心脏 效率降低 ,也加速了心功能不全的进展。 此外,IR 状态下过多的Ang ?能通过蛋白激酶C 和p38MAPKmitogen-activated protein kinase 依赖途径刺激转 化生长因子-β (TNF-β ) 基因活化 ,TNF-β 抑 制心肌细胞的有丝分裂 [34] 生长, 并刺激心肌肥大 , 使许多细胞如成纤维细胞等合成胶原蛋白、 纤维粘连蛋白、 蛋 白多糖等增加 ,加速胶原基因的表达,在心肌纤维化的发生发展中起重要作用 。 同时,IR 状态下产生的 过量活性氧参与脂质的过氧化,可造成DNA 链 的断裂、蛋白 质的修饰变性, 从而影响心肌细胞内的信号转导过程和基因表达; 还可引发 高胰岛素血症 通过胰岛素受体或胰岛素样生长因子受体 ?刺激心肌细胞增生增殖, 抑制心肌细胞蛋白分 [35] [36] 解,造成左室肥厚 。Pimentel 等 在牵张培 养心肌细胞模型上研究证实,牵张刺激能促 - 6 - 暨南大学硕士学位论文 绿茶多酚对胰岛素抵抗 大鼠左室肥厚的干预 作用 使心肌细胞肥大, 并伴有心肌细胞内超氧阴离子的产生增加, 提示活性氧参与了机械刺激 所引起的心肌肥大的信号传导过程。 实验表明,维生素E 治疗可使糖尿病大鼠心肌细胞凋 亡显著减少。维生素E 限制脂质和蛋白氧化 ,从而消除自由基产生的两个重要来源,使细胞 [37] 膜恢复至正常生理状态 , 胰岛素容易与细胞结合 。此外,维生素E 消耗可增加抗氧化酶 类如过氧化氢酶和超氧化物歧化酶。 超氧化物 歧化酶是机体抗氧化防御系统最重要的酶 之 一,其主要功能为催化超氧阴离子基团ROS 形成的第一个产物 转换为过氧化氢,从而 减 [38] 少自由基的毒性作用 。肥胖- 胰岛素抗性- 左 心室肥厚三者之间关系如 下图所示。 临床观察发现,LVH 的 程度与心功能和预后 密 切相关 ,逆转或抑制LVH ,对改善心肌 [39] 梗死、 高血压预后, 提 高患者生存质量具有重要的意义 。 因此研究 开发 早期遏制IR 诱发 LVH 发生发展的 药品具 有重要临床意义。 1.4 LVH 药物治疗现状 针对 LVH 形成机理, 目前国内外治疗 LVH 主要从 降低血压和改善 IR 两方面入手。 1.4.1 抗 高血 压药 物 一般认 为,抗高血压药物消退 LVH 的现象是 药物降低外周血管阻力和左室负荷所引 起。但一些有力的抗高血压药物如纯血管扩张剂、β 受体阻滞剂和利尿剂并不能使左室肥 厚逆转。 临床观察发现, 能达到逆转 LVH 的 抗高血压药物主要包括: 血管紧张素转化酶抑 制剂(ACEI ) 、血管紧 张素 ?受体拮抗剂(AT1 ) 和钙拮抗剂等。 - 7 - 暨南大学硕士学位论文 绿茶多酚对胰岛素抵抗 大鼠左室肥厚的干预作用 Yamazaki 等 在 一项 动物 试 验中 发现 , 心脏 的肾- 血 管紧 张素 系 统与过 度 压力 负荷 形 成 的肥厚 有关联 ,而 且血 管紧张 ?可增 加自 泌机 制导致 的心肌 生长 。ACEI 类药 物可以 减少 Ang ? 的 生 成 , 使 微血管 扩 张 ,加 快 骨 骼肌 的血 流 速 度和 增 加 血 流 量, 促 进 胰岛 素 和 葡 萄 [40] 糖进入骨骼肌细胞 ; 此外,ACEI 降低外周 交感神经的活动,降低 激肽酶 活性,增加循 环中缓激肽浓度, 降低肝脏糖原水解和葡萄糖异生, 促进心肌细胞低密度微粒体和滑面内 [41] 质网膜上 Glut4 向细胞膜转位,增强 Ins 敏感 性 。 AT1 类药物可以通过拮抗 AT1 受体,阻断循环和局部组织中 Ang ?所 致的血管收缩、 交 [42] 感神经兴奋和压力感受器敏感性增加等效应,抑制心肌细胞增生,抑制或逆转心肌肥厚 。 李玲娣 等认为钙离子拮抗剂逆转 LVH 的机制 可能与其增加钠盐排泄和抵消肾上腺素 [43] 能活性有关 。有学者 指出, 组织局部血管紧张素 ?的作用, 依赖细胞钙离子的浓度, 钙 [44] 离子作为信使而参与细胞活动 。 目前已证实 , 钙离子拮抗剂通过降低细胞内钙离子浓度 [45] 而达到阻滞血管紧张素 ? 作用,使左室肥厚逆转 。 尽管 WHO 推 荐 的 一 线 降 压 药 部 分 对 LVH 有 一 定 逆 转 作 用 , 其 中 以 ACEI 和 AT1 效果 较 好 , 但 该 类 药 物 不 同 程 度 的 存 在 呼 吸 系 统 ( 咳 嗽 ) 、 心 血 管 系 统 ( 高 血 钾 、 心 力 衰 竭 ) 、 泌 尿 系 统 ( 肾 功 能 改 变 ) 等 方 面 的 副 作 用 、 且 不 利 于 较 早 的 控 制 IR 诱 发的 LVH , 所以研究早 期遏制 IR 诱发 LVH 发 生发展的 药品仍具有重要临床意义。 1.4.2 改善IR 的药物 依据IR 形成机理,目前 改善IR 的药物主要有双 胍类、噻唑烷二酮类TZDs 、降脂药 物、胰岛素样生长因子-1IGF-1 、钒盐等。 二甲双胍可降低血清胰岛素及血糖水平, 提高机体对胰岛素的敏感性。 其作用机理与 [46] 其抑制肝葡萄糖输出和外周葡萄糖摄取,并增加细胞膜上Glut1 和Glut4 的表达有关 ,但 其有较明显的胃肠道反应等副作用。 噻唑烷二 酮类药物通过刺激过氧化物酶增殖活化受体 γ , 增强Ins 所致的Glut4 向细胞膜转位及其基因的表达, 减轻或解除α- 干扰素对Glut4 表达的 抑制和对胰岛素的抑制 作用。 其自身能够活化胰岛素受体酪氨酸激酶, 增强骨骼肌糖原合 成,抑制糖原分解。有研究表明,曲格列酮还可以可使升高的TNF-α 、降脂素以及血脂水 [47] 平恢复正常 。格列酮 类与二甲双胍合用是目前治疗2型糖尿病较理想的治疗,既降血 糖又不会增加胰腺负担,但应警惕心血管系统的副作用。 降脂药物如 Bezafibrate ,Clofibrate 等, 通过降 低 FFA 和甘油三脂、 降 低空腹血糖及胰 岛素水平而改善 IR 。 此外,还可通过降低脂肪细胞分泌细胞因子及调节下丘脑- 垂体- 肾上 [48] 腺轴,改善胰岛素敏感性 。 - 8 - 暨南大学硕士学位论文 绿茶多酚对胰岛素抵抗 大鼠左室肥厚的干预作用 胰岛素样生长因子-1 因其结构和功能均与胰岛素相似, 通过与其胰岛素受体特异性结 合而发挥类胰岛素作用。 研究报道短期静脉输注或皮下注射胰岛素样生长因子-1 具有类胰 [49] 岛素作用 。 钒盐对糖尿病或多种 IR 动物模型均表现出类似胰岛素的作用,能够增强胰岛素刺激 的胰岛素受体酪胺酸激酶活性、 加强酪胺酸残 基的自动磷酸化和抑制酪胺酸残基的脱磷酸 [50] 化,促进 G