积雪草醇提物对ZDF大鼠胰岛的保护功能及其机制研究

[目的]本研究采用自发性2型糖尿病ZDF大鼠为动物模型,探讨积雪草醇提取物对ZDF大鼠胰岛功能的影响,揭示积雪草醇提取物对ZDF大鼠肠道菌群、炎症状态及胰岛β细胞凋亡的调节作用机制。[方法]将自发性2型糖尿病ZDF大鼠24只按体重、血糖随机分为3组,每组8只：模型组,二甲双胍组,积雪草组。另以8只ZDF瘦型大鼠为正常组,实验周期6周。实验中检测随机血糖和空腹血糖水平；每2周进行一次眼眶取血,放免法检测血清胰岛素水平；每3周进行一次OGTT试验和胰岛素耐量试验,并计算曲线下面积和胰岛素敏感指数；取血清检测血脂、谷草转氨酶、谷丙转氨酶、肌酐、尿素氮以及TNF-α。实验结束时,取胰腺组织,行HE染色、TUNEL检测和Caspase-3免疫组化检测；取大鼠结肠粪便,进行高通量16S rDNA扩增子测序:Western blot测定胰腺组织中NADPH氧化酶Phox p22亚基、iNOS、Bcl-2、Caspase-3的表达；实时荧光定量PCR法检测NADPH氧化酶Phox p22亚基、Bcl-2、Caspase-3的表达。[结果]第6周时,与正常组相比,ZDF胖型大鼠体重、随机血糖、空腹血糖水平显著升高(P均<0.01)；与模型组比较,积雪草组及二甲双胍组体重、随机血糖和空腹血糖均显著降低(P均<0.05)；与正常组相比,模型组大鼠胰岛素水平极显著升高(P<0.01)；与模型组比较,积雪草组胰岛素水平显著升高(P<0.05)；胰岛素耐量结果显示,与模型组比较,积雪草组及二甲双胍组ITT AUC值极显著降低(P<0.01)；与正常组相比,模型组大鼠QUICK指数均极显著降低(P<0.01)；与模型组比较,二甲双胍组QUICK指数极显著升高(P<0.01),积雪草组QUICK指数显著升高(P<0.05)；与正常组相比,ZDF胖型大鼠TNF-α水平有显著升高(P<0.05)；与模型组比较,二甲双胍组及积雪草组TNF-α水平显著降低(P<0.05)；胰腺HE染色结果显示,积雪草醇提物能够改善胰腺毛细血管扩张、充血、胰岛细胞减少和炎细胞浸润：胰腺TUNEL结果显示,积雪草醇提物对胰岛细胞凋亡有所改善；胰腺免疫组化结果显示Caspase-3被染色成棕黄色颗粒,正常组见较少棕黄色颗粒,而模型组棕黄色颗粒显著增多,二甲双胍组和积雪草组棕黄色颗粒减少。高通量16S rDNA扩增子测序结果显示,与正常组相比,ZDF胖型大鼠肠道菌群普雷沃氏菌、拟杆菌、厚壁菌显著增多,而积雪草醇提物具有抑制普雷沃氏菌、拟杆菌、厚壁菌丰度的作用。Western blot及实时荧光定量PCR法检测显示,与正常组相比,ZDF胖型大鼠胰腺组织促凋亡因子NADPH氧化酶Phox p22亚基、iNOS、 Caspase-3的蛋白和基因表达显著升高(P均<0.05),抑制凋亡因子Bcl-2蛋白和基因表达显著降低(P<0.01),积雪草醇提取物能够显著抑制NADPH氧化酶Phox p22亚基、Caspase-3蛋白和基因表达(P均<0.05),促进抑凋亡因子Bcl-2蛋白和基因表达(P均<0.05)。[结论]主要得出以下结论：(1)积雪草醇提物能够改善ZDF大鼠血糖,升高胰岛素水平,改善炎症状态,提示具有通过改善炎症状态降低血糖的作用；(2)积雪草醇提取物具有改善胰岛组织炎症状态,抑制细胞凋亡的作用；(3)积雪草醇提物改善机体炎症状态抑制胰岛细胞凋亡的机制可能与抑制ZDF大鼠肠道普雷沃氏菌、拟杆菌、厚壁菌丰度,抑制胰腺组织NADPH氧化酶Phox p22亚基、iNOS、Caspase-3蛋白和基因表达,促进Bcl-2蛋白和基因表达等有关。本研究探讨了积雪草醇提物对DM大鼠的降糖作用,从调节肠道菌群抗炎抑制胰岛细胞凋亡的角度揭示了其可能的作用机制,为研究中药调节肠道菌群保护胰岛细胞的作用提供新的思路。