黄连解毒汤改善胰岛素抵抗的代谢组学研究

目的:胰岛素抵抗(insulin resistance,IR)是2型糖尿病的发病基础,也是代谢综合征的核心机制。资料显示我国糖尿病的发病率高达11.6%。糖尿病的发病率逐年递增,已成为继心血管疾病、癌症之后的严重威胁人类健康的第三大疾病。因此积极寻找治疗糖尿病的药物具有重要意义。西药由于其单一靶点易出现耐药性和多种不良反应,而中医药防治糖尿病有悠久的历史,其作用机制和途径表现为多向性、多层面、多靶点,具有化学药物所不可比拟的优势。临床实践表明黄连解毒汤(Huanglian Jiedu decoction,HJD)对糖尿病具有良好的治疗作用,能够改善胰岛素抵抗。本课题在中医药整体观指导下,应用基于核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)的代谢组学方法从整体上系统研究黄连解毒汤改善胰岛素抵抗的作用及其代谢调控机制,为黄连解毒汤治疗糖尿病的临床应用提供科学依据。方法:本实验采用基于NMR 1H的代谢组学方法,应用模式识别及统计分析技术,对正常组、高果糖诱导IR模型组(100 g/L高果糖水喂饲)、阿托伐他汀组(10 mg/kg)和黄连解毒汤组(3.175 g/kg)大鼠血浆、尿液、粪便及胰腺和棕色脂肪组织的代谢组进行研究,结合生化指标检测,从整体上评价黄连解毒汤改善胰岛素抵抗的作用,筛选其调控的代谢标志物,揭示黄连解毒汤改善胰岛素抵抗的代谢调控机制。结果:生化指标检测结果显示高果糖喂饲可引起大鼠胰岛素抵抗指数升高,给予黄连解毒汤治疗后其指数明显降低,具有统计学意义。黄连解毒汤对模型组大鼠体液、粪便和组织代谢组均有调控作用,使给药组的各代谢组特征明显靠近正常组,能够整体调节模型鼠的胰岛素抵抗状态下的代谢紊乱。(1)HJD可降低IR模型鼠血浆中脂质、牛磺酸、氧化三甲胺/甜菜碱和甘氨酸的含量,上调乳酸、丙氨酸、丙酮酸和甘油的含量。(2)HJD可抑制IR大鼠尿液氧化三甲胺/甜菜碱和肌酸/肌酸酐水平的升高,上调α-酮戊二酸、柠檬酸、胆碱、磷脂胆碱/甘油磷脂胆碱、牛磺酸和马尿酸的水平,使其趋向正常组。(3)HJD能够降低IR模型粪便提取物中的丙氨酸、n-丁酸和谷氨酸,增加丙酸、乙酸、异丁酸、琥珀酸盐、牛磺酸和甘油的含量。(4)HJD可抑制IR模型胰腺中甜菜碱/氧化三甲胺、牛磺酸、甘氨酸和肌醇水平的升高,提高乳酸、谷氨酸、胆碱和磷脂胆碱/甘油磷脂胆碱的水平,使之趋于正常组。(5)此外,HJD可逆转IR模型棕色脂肪中乳酸、丙氨酸、磷脂胆碱/甘油磷脂胆碱、牛磺酸、肌酸/肌酸酐和肌苷的升高,增加脂质的含量。结论:生化分析和代谢组学研究表明黄连解毒汤能够明显改善模型鼠胰岛素抵抗状态。黄连解毒汤能够调控胰岛素抵抗模型鼠血浆、尿液、粪便、胰腺及脂肪组织的代谢紊乱,涉及对糖脂代谢、氨基酸代谢以及肠道菌群代谢过程的调控,揭示了黄连解毒汤改善胰岛素抵抗的代谢调控机制。为黄连解毒汤治疗糖尿病的临床应用提供科学依据。