胰島素抵抗專題

—讀書報告報告人：韓春艷導(dǎo)師：李垚教授

2016年9月

目錄胰島素抵抗概述胰島素抵抗產(chǎn)生分子機(jī)制132脂肪細(xì)胞因子與胰島素抵抗4

IR實驗動物模型的建立1胰島素抵抗概述肝臟肌肉脂肪胰島素典型的效應(yīng)器官肝臟肌肉脂肪優(yōu)于其它靶組織首先發(fā)生胰島素抵抗最重要的靶組織對胰島素抵抗的發(fā)生發(fā)展起重要作用主要表現(xiàn)肥胖凝血功能異常動脈粥樣硬化高胰島素血癥血清甘油三酯升高和/或高密度脂蛋白膽固醇降低空腹血糖調(diào)節(jié)受損和/或糖耐量降低高尿酸血癥如何緩解胰島素抵抗、提高胰島素的敏感性己成為防治2型糖尿病、肥胖、高血糖癥等疾病的重要課題。糖原合成激酶-3β（GSK-3β）激活細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶活性降低磷脂酰肌醇-3-羥激酶（PI3K）/蛋白激酶B（PKB）胰島素信號通路受阻葡萄糖運載體4（GLUT4）易位異常胰島素抵抗的發(fā)生PI3K/PKB胰島素信號通路IR功能α亞基與胰島素結(jié)合β亞基的構(gòu)型酪氨酸蛋白激酶改變激活自我磷酸化胰島素受體底物磷酸化傳遞信號IRIRSPI3KPKBGSK3IRS結(jié)構(gòu)胰島素受體底物(insulinreceptorsubstrate，IRS)是指能夠被激活的胰島素受體酪氨酸激酶作用的底物，其上具有十幾個酪氨酸殘基，可被磷酸化。PI3K/PKB通路關(guān)鍵基因—IRSIRIRSPI3KPKBGSK3對傳入的信號進(jìn)行整合、放大IRS功能活化的IRS作為“停泊蛋白”發(fā)揮作用，與數(shù)種含有SH2結(jié)構(gòu)域的適配蛋白聚合，如PI3K，使得這些適配蛋白被活化。IRIRSPI3KPKBGSK3胰島素受體底物1（IRS-1）Shc胰島素受體底物2（IRS-2）IRS分類通過cDNA克隆篩選到的編碼SH結(jié)構(gòu)域的基因的蛋白產(chǎn)物主要對肌肉組織的葡萄糖代謝產(chǎn)生影響廣泛表達(dá)于胰島素的敏感組織中，如肌肉、脂肪、肝臟、胰島等PI3K結(jié)構(gòu)PI3K/PKB通路關(guān)鍵基因—PI3KIRIRSPI3KPKBGSK3磷脂酰肌醇-3-激酶（Phosphatidylinositol3-kinase，PI3K）是一種胞內(nèi)磷脂酰肌醇激酶，包含1個p110催化亞基和1個p85調(diào)節(jié)亞基。P110P85催化亞基調(diào)節(jié)亞基PI3K/PKB通路關(guān)鍵基因—PKB

PKB，也稱作Akt，是一種絲氨酸和蘇氨酸蛋白激酶，位于PI3K的下游，作為PI3K/PKB胰島素信號通路中的一個關(guān)鍵信號蛋白，參與調(diào)節(jié)葡萄糖的轉(zhuǎn)運和糖原的合成。IRIRSPI3KPKBGSK3PKB概念。

PI3K/PKB通路關(guān)鍵基因—PKBPKB功能PKBGSK3GLUT易位促進(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)運促進(jìn)糖原合成脂肪酸氧化和肝細(xì)胞糖異生血管內(nèi)皮細(xì)胞舒張抑制調(diào)控GSK-3功能(p-)

Ser9(p+)

Tyr216(p-)PKBGSK3抑制糖原合成IR/IRSSer9(p+)

Tyr216(p-)阻斷胰島素信號向下傳遞3脂肪細(xì)胞因子與胰島素抵抗1脂聯(lián)素

瘦素腫瘤壞死因子245分泌過多或不足，就會產(chǎn)生胰島素抵抗常見脂肪細(xì)胞因子游離脂肪酸3抵抗素

游離脂肪酸（Freefattyacid，F(xiàn)FA）是細(xì)胞膜脂質(zhì)結(jié)構(gòu)和前列腺素合成的供體，為脂肪代謝的中間產(chǎn)物，是機(jī)體主要供給能量的來源。3.1游離脂肪酸（FFA）FFA導(dǎo)致IR的機(jī)制0102FFA能加速肝臟糖異生1963年Randle等提出“葡萄糖-脂肪酸循環(huán)”學(xué)說，脂肪氧化的增加可以抑制葡萄糖的氧化；葡萄糖氧化的增加也可以抑制脂肪酸的氧化，兩者之間存在著代謝競爭增加肝臟葡萄糖的釋出，導(dǎo)致肝臟IR0304FFA受體的作用FFA骨骼肌內(nèi)氧化障礙中、長鏈游離脂肪酸（LCFA）的受體GPR40可能參與了FFAs對胰島β細(xì)胞脂毒性作用，致使高胰島素血癥和IR，目前此觀點仍存在爭議

骨骼肌內(nèi)FFA氧化障礙使IRS-1和Akt的活性降低和脂類沉積.FFA抑制葡萄糖氧化下丘腦的代謝調(diào)節(jié)中樞瘦素抑制食欲、減少能量攝取促進(jìn)能量消耗、抑制脂肪合成、促進(jìn)脂肪分解提高血清游離脂肪酸含量高血糖、肥胖高胰島素血癥和胰島素抵抗的發(fā)生瘦素導(dǎo)致IR的機(jī)制抵抗素（Resistin）主要由白色脂肪組織分泌的一種富含半胱氨酸的多肽類激素，因具有抵抗胰島素的作用而被命名，與胰島素抵抗呈正相關(guān)性。3.3抵抗素（Resistin）抑制胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)1使FFA水平增高2Clickheretoaddyourtitle抵抗素導(dǎo)致IR的機(jī)制抑制InR及IRS-1分子中酪氨酸殘基磷酸化，使PI3K和PKB的激活減少，從而引起脂肪細(xì)胞的IR過度表達(dá)抵抗素的動物體內(nèi)TG含量升高，HLD水平下調(diào)，F(xiàn)FA水平增高，引發(fā)IR3.4腫瘤壞死因子-α（TNF-α）

腫瘤壞死因子-α（TNF-α）由單核巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的一種跨膜蛋白，TNF-α作為一種典型的前炎癥細(xì)胞因子，在胰島素抵抗個體中高表達(dá)。

TNF-α誘發(fā)和加重IR的機(jī)制123直接作用于胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)使GLUT4的表達(dá)減少，從而抑制胰島素刺激的葡萄糖轉(zhuǎn)運增強(qiáng)IRS-1和IRS-2的絲氨酸磷酸化，引發(fā)胰島素受體酪氨酸自身磷酸化的減少及受體酪氨酸激酶活力的降低，引發(fā)胰島素抵抗刺激脂肪分解提高FFA水平，F(xiàn)FA水平增高是引起IR的重要代謝因素

脂聯(lián)素（Adiponectin）是成熟脂肪組織特異性分泌的蛋白質(zhì)，具有與瘦素相似的抗糖尿病特性，主要表達(dá)于脂肪組織。在機(jī)體內(nèi)作為一種胰島素增敏激素發(fā)揮作用，是與胰島素抵抗呈負(fù)相關(guān)性的脂肪細(xì)胞因子。

3.5脂聯(lián)素（Adiponectin）脂聯(lián)素抑制IR的機(jī)制1脂聯(lián)素能激活A(yù)MPK通路，促進(jìn)肝臟脂肪酸的氧化和骨骼肌葡萄糖的攝取，從而抑制胰島素抵抗2通過增加FFA氧化，降低TG儲存，使肌肉對胰島素敏感性上升3脂聯(lián)素還可通過降低FFA轉(zhuǎn)運子在細(xì)胞膜上的聚集，減少脂質(zhì)堆積，改善骨骼肌細(xì)胞胰島素敏感性4IR實驗動物模型的建立

遺傳型（自發(fā)型）轉(zhuǎn)基因型Yourtext高糖、高脂飲食誘發(fā)型、飲食加藥物誘發(fā)型、藥物誘發(fā)型*IR動物模型分類

誘導(dǎo)型

（實驗型）4.1高脂飲食誘發(fā)型4.2高糖飲食誘發(fā)型4.3高糖高脂飲食誘發(fā)型

4.4飲食加藥物誘發(fā)型4.5藥物誘發(fā)型

槲皮素對鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的高血糖肉雞的作用及機(jī)制學(xué)生：韓春艷導(dǎo)師：李垚教授目錄研究背景、目的及意義技術(shù)路線13試驗方案2預(yù)期效果45試驗進(jìn)程

槲皮素（Quercetin）是一種植源性黃酮類化合物。黃酮類化合物可以改善血液循環(huán)，具有降低血糖、血脂和膽固醇的作用。具有調(diào)節(jié)畜禽脂質(zhì)代謝的生物學(xué)作用，多種黃酮類化合物都能通過調(diào)節(jié)畜禽體內(nèi)脂肪沉積，改善胴體品質(zhì)。

1.1研究背景1.研究背景、目的及意義大規(guī)模集約化養(yǎng)殖高能量飼料添加劑的使用畜禽體脂含量增加肉品質(zhì)及加工性能明顯下降皮下、腹部脂肪大量沉積肉色淺淡、風(fēng)味缺乏、pH下降過快、肉嫩度和保水性較差過量脂肪不僅降低了感官品質(zhì)，同時降低了營養(yǎng)價值，不符合現(xiàn)代營養(yǎng)、安全、低脂肉食品消費的發(fā)展趨勢。前期試驗表明，黃酮類化合物具有降血脂、調(diào)節(jié)畜禽脂質(zhì)代謝等生物學(xué)作用；降低血清總膽固醇、甘油三酯水平以及肝組織中總膽固醇含量，并增加高密度脂蛋白含量，并且畜禽肉品質(zhì)得到良好改善；提示黃酮類物質(zhì)對畜禽體內(nèi)的脂肪沉積有一定影響，從而改善肉雞肉品質(zhì)。

鏈脲佐菌素（STZ）葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白GLUT2破壞胰島β細(xì)胞糖脂代謝紊亂誘發(fā)高血糖STZ對機(jī)體組織毒性相對較小，動物存活率高，是目國內(nèi)外使用較多的建立高血糖動物模型的最佳藥物。1.2研究目的及意義

為了解肉雞脂質(zhì)代謝和肉品質(zhì)與血糖關(guān)系，我們通過建立高血糖肉雞模型，以探討血糖控制對血脂變化的影響；并在飼糧中添加不同水平槲皮素進(jìn)行治療，通過檢測肌肉、脂肪和肝臟組織中脂質(zhì)代謝相關(guān)基因的表達(dá)，來研究槲皮素能否或是如何通過降低血糖來影響脂質(zhì)代謝，從而改善肉品質(zhì)的。2.技術(shù)路線

肉雞飼養(yǎng)空腹血糖（FPG）生長性能指標(biāo)肝組織化學(xué)染色檢測不同劑量STZ正式試驗檸檬酸緩沖液預(yù)試驗采血空腹胰島素(FINS)計算胰島素抵抗指數(shù)STZ+3水平槲皮素組空白對照組STZ組屠宰性能指標(biāo)血液生化指標(biāo)肉品質(zhì)分子指標(biāo)3水平槲皮素組判斷合適的STZ注射劑量2.技術(shù)路線生長性能指標(biāo)屠宰性能指標(biāo)肉品質(zhì)血液生化指標(biāo)分子指標(biāo)日增重、采食量、料重比活重、屠宰率、半凈堂率、全凈堂率、胸肌率、腿肌率、腹脂率、腿脂率

肉色、滴水損失、pH值（pH45min和pH24h）剪切力、肌肉粗脂肪含量FPG、FINS、IRI；TC、TG、LDL-C、HDL-C、FFA；MDA、FFA；Scr；脂肪細(xì)胞因子脂聯(lián)素、瘦素和TNF-α含量肌肉/脂肪InsR、IRS-1、PI3K、PKB、PKC、AMPK、GLUT2、GKmRNA及蛋白表達(dá)量；肝臟InsR、IRS-2、PI3K、PKB、GLUT2、GK、GS、GSK-3βmRNA及蛋白表達(dá)量；3.試驗方案3.1預(yù)試驗3.1.1試驗設(shè)計

選取1日齡健康、體重相近的AA肉仔雞120只，適應(yīng)一周后，隨機(jī)分為正常對照組（n=30只）和造模Ⅰ、Ⅱ、

Ⅲ組（n=30只），造模組設(shè)3個鏈脲佐菌素（STZ）劑量，分別為40、50、60mg/kg，每個劑量組30只肉雞。表3-1預(yù)試驗設(shè)計

造模組肉雞禁食不禁水12h后，將STZ溶于0.1mol/L無菌檸檬酸緩沖液（pH=4.5）中，冰浴條件下配制成2%STZ溶液，立即經(jīng)腹部皮下快速注射（30min內(nèi)完成），正常對照組注射檸檬酸緩沖液。注射完成72h、1W、2W、3W、4W、5W、6W，每周每組隨機(jī)選取6只肉雞翅靜脈采血，檢測空腹血糖（FPG）、空腹胰島素（FINS）含量，計算胰島素抵抗指數(shù)（insulinresistanceindex，HOMA-IR），公式為HOMA-IR=（FPG×FINS）/22.5，來判斷高血糖模型是否成功。觀察血糖與用量的關(guān)系，確定合適注射劑量。3.1.2試驗方法3.2正式試驗3.2.1試驗設(shè)計

選取1日齡健康、體重相近的AA肉仔雞（公）520只，適應(yīng)一周后（7日齡前自由采食和飲水），隨機(jī)分為8組，空白對照組、3水平槲皮素組和鏈脲佐菌素（STZ）組、STZ+3水平槲皮素組，每組6個重復(fù)，每個重復(fù)10只雞，每組5只備用，試驗期6周，試驗設(shè)計見表3-2。表3-2正式試驗設(shè)計3.2.2試驗方法

空白組飼喂基礎(chǔ)日糧，槲皮素Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組分別在基礎(chǔ)日糧基礎(chǔ)上添加0.02%、0.04%、0.06%槲皮素；所有STZ組肉雞在第7天適應(yīng)期結(jié)束后禁食不禁水12h，立即經(jīng)腹部皮下快速注射合適劑量的STZ；注射完成后72h以及每周每組隨機(jī)選取6只肉雞翅靜脈采血，檢測空腹血糖（FPG）、空腹胰島素（FINS）含量，計算胰島素抵抗指數(shù)（insulinresistanceindex，HOMA-IR），公式為HOMA-IR=（FPG×FINS）/22.5，來監(jiān)測血糖水平。注射一周后開始飼喂不同劑量的槲皮素。表3-3

基礎(chǔ)日糧組成及營養(yǎng)成分注：每kg飼糧中含：維生素A1500IU；維生素D3200IU；維生素E10IU；維生素K0.5mg；維生素B120.01mg；生物素0.15mg；葉酸0.55mg；尼克酸30mg；泛酸10mg；吡哆醇3.5mg；核黃素3.6mg；硫胺素1.8mg；銅8mg；碘0.35mg；鐵80mg；錳60mg；硒0.15mg；鋅40mg。3.2.3試驗日糧

3.2.4測定指標(biāo)及方法

(1)生長性能指標(biāo)檢測：試驗開始后每天記錄采食量，每周進(jìn)行一次稱重記錄，計算平均日增重、平均日采食量以及料重比。

(2)屠宰性能指標(biāo)：正試試驗開始第1天和試驗結(jié)束時，每個重復(fù)取2只雞進(jìn)行稱重后屠宰，宰前停飼12h，分別計算屠宰率、半凈膛率、全凈膛率、胸肌率、腿肌率、腹脂率、腿脂率。(3)血液生化指標(biāo)：試驗開始第1天和試驗結(jié)束時，每組每個重復(fù)取2只雞屠宰后取血樣10mL，分離血清后，用全自動生化分析儀測定各項血液生化指標(biāo)。(4)肉品質(zhì)：宰前停飼12h，每組每個重復(fù)取2只雞。

肉色：屠宰2h內(nèi)0~4℃保存24h后測定胸肌、腿肌肉色。

滴水損失：屠宰分割后取胸肌、腿肌于４℃冰箱保存48ｈ