全 文 ：·2580· 中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 46卷 第 17期 2015年 9月

• 药理与临床 •
绿原酸对高脂饲喂大鼠骨骼肌糖代谢的影响
彭冰洁，肖丽娟，伍 翔，朱 琪，许诗豪，王 征*
湖南农业大学生物科学技术学院，湖南 长沙 410128
摘 要：目的 研究绿原酸对高脂饲喂 SD大鼠骨骼肌糖代谢的调节机制。方法 40只雄性 SD大鼠随机分成 5组：对照组、
模型组，低、高剂量（20、90 mg/kg）绿原酸组，罗格列酮（阳性对照）组，其中对照组饲喂普通饲料，其余各组大鼠饲喂
高脂饲料。给药 12周后处死大鼠，取骨骼肌，用实时荧光定量-PCR方法测定骨骼肌糖代谢过程中相关基因蛋白激酶 B（PKB，
又名 Akt）、磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）、胰岛素受体底物-1（IRS-1）、葡萄糖转运蛋白 4（GLUT-4）、蛋白激酶 A（PKA）、
AMP依赖的蛋白激酶（AMPK-α2）、过氧化物酶体增殖物激活受体（PPARα、PPARβ、PPARγ）的表达。结果 与对照组比
较，模型组大鼠骨骼肌中 GLUT-4、AMPK-α2和 PPARβ mRNA表达量显著下降（P＜0.05、0.01）；与模型组相比，绿原酸
干预能提高糖代谢途径中相关基因的表达，其中绿原酸高剂量组 Akt、PI3K、IRS-1、GLUT-4、PKA、AMPK-α2、PPARα、
PPARβ mRNA的表达量显著上调（P＜0.05、0.01）。结论 高剂量绿原酸能显著减缓高脂饲喂 SD大鼠体质量增加，并通过
调节 PI3K/Akt途径、AMPK途径和胰岛素敏感性，改善骨骼肌中糖代谢。
关键词：绿原酸；骨骼肌；糖代谢；胰岛素；葡萄糖转运蛋白
中图分类号：R285.5 文献标志码：A 文章编号：0253 - 2670(2015)17 - 2580 - 06
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2015.17.013
Effect of chlorogenic acid on carbohydrate metabolism in skeletal muscle of rats
fed on high-fat diet
PENG Bing-jie, XIAO Li-juan, WU Xiang, ZHU Qi, XU Shi-hao, WANG Zheng
College of Bioscience & Biotechnology, Hunan Agriculture University, Changsha 410128, China
Abstract: Objective To investigate the mechanisms of chlorogenic acid (CGA) on regulating carbohydrate metabolism in skeletal
muscle of SD rats fed on high-fat diet. Methods Forty male SD rats were randomly divided into five groups: normal control (NC),
high-fat diet (HFD), HFD with low-dose-CGA (20 mg/kg, HFD-LC), HFD with high-dose-CGA (90 mg/kg, HFD-HC), and
Rosiglitazone (HFD-ROS) groups. NC rats were fed with normal chow diet, while the other rats were fed with HFD. The rats were killed
after 12 weeks, and the real-time PCR method was used to measure the expression levels of GLUT-4, PKA, Akt, AMPKα2, IRS-1, PI3K,
and PPARs mRNA in skeletal muscle. Results The expression levels of GLUT-4, AMPKα2, and PPARβ in HFD group were more
dramatically decreased than those in the NC group (P < 0.05); Compared with the HFD group, CGA increased genes involved in
carbohydrate metabolism, particularly Akt, PI3K, IRS-1, GLUT-4, PKA, AMPKα2, PPARα, and PPARβ in HFD-HC group (P < 0.05).
Conclusion High-dose CGA could significantly slow the weight gain induced by HFD, as well as improve carbohydrate metabolism in
skeletal muscle through regulating PI3K/Akt and AMPK signaling pathways, and insulin sensitivity.
Key words: chlorogenic acid; skeletal muscle; carbohydrate metabolism; insulin; glucose transporter

绿原酸（chlorogenic acid）是一类由奎尼酸和咖
啡酸缩合而成的缩酚酸，其中 5-咖啡酰奎尼酸
（5-caffeoylquinic acid，5-CQA）为最主要的异构体。
绿原酸是植物在有氧呼吸过程中经莽草酸代谢产生
的苯丙素类物质，是人们饮食中最丰富的多酚类化合
物之一，广泛存在于蔬果和中药材中，如苹果、蓝

收稿日期：2015-01-04
基金项目：国家自然科学基金资助项目（31071531）；湖南省教育厅重点项目（14A071）
作者简介：彭冰洁（1991—），女，硕士研究生，研究方向为天然产物的药理作用及其开发利用。Tel: 15111242774 E-mail: 746201019@qq.com
*通信作者 王 征（1967—），女，博士，博士生导师，教授，研究方向为天然产物的药理作用及其开发利用。
Tel: 13874856898 E-mail: wz8918@163.com
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 46卷 第 17期 2015年 9月 ·2581·


莓、金银花、杜仲等，同时也是咖啡的重要组成物
质，据报道，每天喝咖啡能摄入 0.5～1.0 g绿原酸[1]。
糖类是主要的供能物质，同时也是人体重要的
组成成分之一，糖代谢平衡对维持生物体的基本生
命活动至关重要，而骨骼肌在人体内维持糖代谢平
衡和稳态起着关键作用。骨骼肌占了全身质量的
50%[2]，是体内葡萄糖吸收的主要部位，在胰岛素
刺激下，大约 75%的血糖由骨骼肌处理[3]。骨骼肌
糖代谢途径中的任何损伤都有可能引起代谢疾病，
尤其是肥胖和 2型糖尿病。葡萄糖转运入质膜是糖
代谢过程中的一个限速步骤，是维持体内糖稳态的
关键。胰岛素和肌肉收缩都能通过增加细胞表面的
葡萄糖转运蛋白 4（glucose transporter 4，GLUT-4）
水平来促进骨骼肌中葡萄糖的转运[4-5]。
随着生活水平的提高，人们的饮食结构和生活
方式有所改变，在糖摄入过量的情况下，易发生代
谢紊乱，严重的情况下可能发展成 2型糖尿病。大
量研究表明绿原酸有抗菌、抗氧化、抗癌，尤其是
降糖和调血脂等药理作用[6-7]。据报道，每天饮用 3～
4 杯富含绿原酸的无咖啡因咖啡能显著降低患 2 型
糖尿病的风险[8]。王艳等[9]研究发现绿原酸能上调
链脲佐菌素（streptozotocin，STZ）诱导的糖尿病大
鼠骨骼肌中 GLUT-4 基因的表达量，提高胰岛素敏
感性，下调肝脏葡萄糖 -6-磷酸酶（ glucose-6-
phosphatase，G-6-pase）的表达，从而改善糖代谢。
目前尚无文献系统报道绿原酸对骨骼肌中糖代谢信
号通路及相关基因 mRNA表达的影响。本实验以绿
原酸干预高脂饲喂大鼠，用实时荧光定量 PCR的方
法测定骨骼肌中与糖代谢相关基因：蛋白激酶 B
（PKB，又名 Akt）、磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）、胰
岛素受体底物-1（IRS-1）、GLUT-4、蛋白激酶 A
（PKA）、AMP依赖的蛋白激酶（AMPK-α2）、过氧
化物酶体增殖物激活受体（PPARα、PPARβ、PPARγ）
的表达，以探究绿原酸对骨骼肌糖代谢的作用机制。
1 材料
1.1 实验动物
SPF级雄性 SD大鼠 40只，体质量 210～230 g，
购自湖南斯莱克景达实验动物有限公司，许可证编
号 SCXK（湘）2011-0003。
1.2 动物饲料
普通饲料及高脂饲料均由湖南斯莱克景达实验
动物有限公司生产。高脂饲料配方：普通饲料 65%、
猪油 15%、鸡蛋黄粉 13%、全脂奶粉 5%、白砂糖 2%。
1.3 药物与试剂
绿原酸（质量分数＞98%），Biosharp生物科技；
罗格列酮（批号 121008），成都恒瑞制药有限公司；
Trizol，美国 Invirtrogen公司；反转录试剂盒和荧光
定量 PCR试剂盒购自天根生化科技有限公司。
1.4 仪器
ABI2720PCR扩增仪，美国 ABI公司；ABI7300
实时荧光定量 PCR 仪，美国 ABI 公司；
Centrifuge5417R 离心机，德国 Eppencbrf 公司；
Nanodrop1000微量光度计，美国 Nanodrop公司。
2 方法
2.1 分组与给药
40只 SD雄性大鼠适应性饲养 1周后，随机分
成 5组：对照组，模型组，绿原酸高、低剂量组，
罗格列酮（阳性对照）组。对照组以普通饲料喂养，
其余各组以高脂饲料喂养。绿原酸高、低剂量组分
别 ig绿原酸 90、20 mg/kg；罗格列酮组 ig罗格列
酮 3 mg/kg；对照组和模型组则 ig等体积超纯水，
各组每天给药 1次。实验期间定期称量体质量，药
物干预 12周后，解剖分离骨骼肌组织于冻存管中，
经液氮快速冷冻后，保存在−80 ℃冰箱中备用。
2.2 实时荧光定量 PCR 法测定骨骼肌中相关基因
的 mRNA 表达
Trizol法提取骨骼肌组织中的 RNA，用微量光
度计检测 RNA 量和纯度，并通过琼脂糖凝胶电泳
鉴定 RNA是否降解；取 1 μg RNA模板，按照反转
录试剂盒说明书反转成 cDNA，总反应体积为 20
μL；在 Genebank中找到目的基因的 mRNA序列，
用 Primer Premier 5.0软件设计引物，由南京金斯瑞
生物科技公司合成，目的基因及引物序列见表 1。
以 GAPDH作为内参基因，进行实时荧光定量 PCR：
95 ℃预变性 15 min，95 ℃变性 10 s，60 ℃退火
20 s，72 ℃延伸 31 s，延伸步骤采集荧光信号，扩
增 40循环后进行溶解曲线分析。
2.3 统计学处理
数据以 ±x s表示，数据用 SPSS 19.0软件进行
统计学分析，组间差异比较采用单因素方差分析
（One-way ANOVA，LSD）。
3 结果
3.1 对高脂饲喂大鼠体质量的影响
由表 2可以看出，经过 12周的高脂饲喂，各组
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表 1 目的基因引物序列
Table 1 Gene primers sequences
基因 序列
Slc2a4 F：GGGAAGGAAAAGGGCTATG
R：TGAGGAACCGTCCGAGAATG
Pik3cg F：GAAACAAAGCCGAGAACCTAT
R：TTGACTTCGCCATCTACCAC
Ppara F：GACGCTGGGTCCTCTGGT
R：CAGTCTTGGCTCGCCTCTAA
Ppard F：TCATCCACGACATTGAGACG
R：GGACTGGCAGCGGTAGAAC
Pparg F：CTGGCCTCCCTGATGAATAAAG
R：AGGCTCCATAAAGTCACCAAAG
Prkaca F：AGGTGACAGACTTCGGTTTTG
R：TGTAGCCTTTGCTCAGGATAATC
Akt1 F：TGAGACCGACACCAGGTATTT
R：TGAGTAGGAGAACTGGGGAAAGT
Irs1 F：GGCAGAATGAAAGACCTAAATG
R：GGTTGTGAATCGTGAAAGAGTT
Prkab2 F：CATTTGTGCAAGGCCCCTAGT
GAPDH R：GACTGTTGGTATCTGCCTGTTTCC



大鼠体质量都有明显的增加。与对照组比较，模型
组大鼠体质量增加量有所上升，但差异不显著（P＞
0.05）；与模型组比较，绿原酸低剂量组大鼠体质
量有下降的趋势，且体质量增加量也有所降低；绿
原酸高剂量组大鼠最终体质量及体质量增加量均
显著降低（P＜0.05）；罗格列酮组大鼠体质量与
对照组的相近（P＞0.05）。说明绿原酸能有效减
缓大鼠因高脂饲料引起的体质量增加，且呈剂量
依赖性，高剂量绿原酸干预后效果显著。
3.2 对大鼠骨骼肌中 Akt、PI3K、IRS-1 mRNA
表达的影响
结果如图 1 所示，与对照组比较，模型组 Akt
mRNA 表达量有所下降，而绿原酸低、高剂量组
Akt mRNA 的表达量与对照组相比，分别上调了
1.76倍和 1.75倍，差异显著（P＜0.05），且与模型
组比较，上调非常显著（P＜0.01）。模型组 PI3K
mRNA比对照组上调了 1.1倍；绿原酸低剂量与对
照组比较，无统计学差异；而绿原酸高剂量组与对
表 2 绿原酸对高脂喂饲大鼠体质量的影响 ( x ±s, n = 8)
Table 2 Effect of chlorogenic acid on body weights of HFD rats ( x ±s, n = 8)
组别 剂量/(mg·kg−1) 初始体质量/g 最终体质量/g 体质量增加量/g
对照 — 216.64±12.18 590.31±45.70 373.68±41.49
模型 — 228.26± 5.78 656.03±22.96 427.77±26.11
绿原酸 20 219.50±10.70 566.57±41.98 347.06±33.36
90 214.91±12.71 525.74±28.49* 310.83±21.90*
罗格列酮 3 220.75±10.44 576.55±74.90 355.81±68.90
与模型组比较：*P＜0.05
*P < 0.05 vs model group
照组和模型组相比分别上调了 1.78倍和 1.60倍，差
异非常显著（P＜0.01）。与对照组相比，模型组 IRS-1
mRNA 表达量下调了 22%，绿原酸低剂量组 IRS-1
mRNA水平与模型组相比，虽有所上升，但差别不
大；绿原酸高剂量组与对照组和模型组相比，分别
上调了 1.32和 1.68倍，差异显著（P＜0.05）。
3.3 对大鼠骨骼肌中 GLUT-4、PKA、AMPK-α2
mRNA 表达的影响
结果如图 2 所示，与对照组相比，模型组
GLUT-4 mRNA 表达下调了 29%，差异显著（P＜
0.05）；而绿原酸对 GLUT-4 mRNA的作用呈剂量依
赖性上升，绿原酸高剂量组与对照组、模型组比较，
差异显著（P＜0.05）；罗格列酮组与对照组、绿原
酸低剂量组 GLUT-4 mRNA表达水平相当。模型组
PKA mRNA表达量稍有降低，但差别不大；绿原酸
低、高剂量组和罗格列酮组 PKA mRNA的表达量分
别是对照组的 1.1、2.0、1.75倍，其中绿原酸高剂量
组、罗格列酮组与对照组、模型组相比，差异显著
（P＜0.05）。模型组 AMPK-α2 mRNA与对照组相比
下调了 29%，差异非常显著（P＜0.01）；与模型组
相比，绿原酸低剂量组在转录水平上有所上调，且
与对照组、模型组比较，差异均显著（P＜0.05）；
绿原酸高剂量组和罗格列酮组表达水平相当，与模
型组相比，分别上调了 46%、51%，差异非常显著
（P＜0.01）。
3.4 对大鼠骨骼肌中 PPARα、PPARβ、PPARγ
mRNA 表达的影响
如图 3所示，模型组 PPARα mRNA 比对照组
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 46卷 第 17期 2015年 9月 ·2583·





与对照组比较：#P＜0.05 ##P＜0.01；与模型组比较：*P＜0.05
**P＜0.01，下同
#P < 0. 05 ##P < 0.01 vs control group; *P < 0.05 **P < 0.01 vs
HFD model group, same as below
图 1 绿原酸对骨骼肌中 Akt、PI3K、IRS-1 mRNA 表达的
影响 ( x ±s, n = 8)
Fig. 1 Effects of chlorogenic acid on expression of Akt,
PI3K, and IRS-1 mRNA in skeletal muscle ( x ±s, n = 8)


图 2 绿原酸对骨骼肌中 GLUT-4、PKA、AMPK-α2 mRNA
表达的影响 ( x ±s, n = 8)
Fig. 2 Effects of chlorogenic acid on expression of GLUT-4,
PKA, and AMPK-α2 mRNA in skeletal muscle ( x ±s, n = 8)
下调了 33%；绿原酸对 PPARα mRNA的影响呈剂
量依赖性，绿原酸低剂量组与对照组 PPARα mRNA
表达在同一水平，绿原酸高剂量组的表达量是模型
组的 2 倍，差异显著（P＜0.05）。模型组 PPARβ
mRNA 比对照组下调了 46%，差异非常显著（P＜
0.01）；绿原酸低剂量组与模型组相比，虽有所上调，
但与对照组比较差异显著（P＜0.01）；绿原酸高剂
量组比模型组上调了 2.28 倍，差异非常显著（P＜
0.01），与对照组比也有显著性的上调。模型组
PPARγ mRNA 表达量与对照组相比，有下降的趋



图 3 绿原酸对骨骼肌中 PPARα、PPARβ、PPARγ mRNA
表达的影响 ( x ±s, n = 8)
Fig. 3 Effects of chlorogenic acid on expression of PPARα,
PPARβ, and PPARγ mRNA in skeletal muscle ( x ±s, n = 8)
势，但差异不大；绿原酸低剂量组比模型组下调了
22%；而绿原酸高剂量组比模型组上调了 0.34%，
但差异不显著。
4 讨论
实验发现，经过 12周高脂的饲喂，模型组与对
照组相比，大鼠体质量增加更明显，但并未出现显
著性差异；且相比之下，模型组大鼠行动迟缓，毛
色暗淡，体型更肥大。绿原酸对高脂饲喂大鼠体质
量增长有一定的改善作用，且呈剂量依赖性，其中
绿原酸高剂量组大鼠最终体质量和体质量增加量与
模型组相比，出现显著性差异。
骨骼肌是胰岛素介导的葡萄糖代谢和产生外周
胰岛素抵抗的主要组织位点 [10]。胰岛素刺激
GLUT-4转位主要通过 PI3K/Akt这个经典的信号通
路调节。胰岛素与受体结合后，导致胰岛素受体自
身发生酪氨酸磷酸化，进而引起胰岛素受体蛋白的
酪氨酸发生磷酸化激活。IRS 作为锚定蛋白调节下
游信号分子 PI3K，PI3K催化肌醇 D3位置上 PI4,5-
二磷酸的磷酸化，和 PI3,4,5-三磷酸结合，激活更多
末端信号蛋白包括磷酸肌醇依赖性蛋白激酶-1 和
Akt。Akt已被证实是多种胰岛素作用的关键信号蛋
白，包括糖原合成、蛋白合成和 GLUT-4易位至细
胞表面，从而增加葡萄糖运输[11]。本研究发现，绿
原酸能大幅上调 IRS-1、PI3K和 Akt的 mRNA表达
量，进而促进 GLUT-4转位到细胞质膜上并融合，
进而转运更多的葡萄糖进入细胞。
PPAR 属于核激素受体超家族，有 α、β、γ 3
m
R
N
A
相
对
表
达
量

2.4
2.0
1.6
1.2
0.8
0.4
0
**#
**#
*
**##
# *#
*##
Akt PI3K IRS-1
对照
模型
绿原酸 20 mg·kg−1
绿原酸 90 mg·kg−1
罗格列酮
2.4
2.0
1.6
1.2
0.8
0.4
0
m
R
N
A
相
对
表
达
量

#
*#
*#
*#
##
*# **
**
对照
模型
绿原酸 20 mg·kg−1
绿原酸 90 mg·kg−1
罗格列酮
GLUT-4 PKA AMPK-α2
2.4
2.0
1.6
1.2
0.8
0.4
0
m
R
N
A
相
对
表
达
量

* **
##
##
**#
*



对照
模型
绿原酸 20 mg·kg−1
绿原酸 90 mg·kg−1
罗格列酮
PPARα PPARβ PPARγ




·2584· 中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 46卷 第 17期 2015年 9月

种亚型。PPARα在肝脏、肾脏、脂肪组织、肌肉组
织等中都有表达，PPARβ分布广泛，以肌肉组织和
脂肪组织中表达为主，而 PPARγ则主要分布在脂肪
组织和肝脏组织中，肌肉中有少量表达[12]。PPAR
在骨骼肌中主要通过提高胰岛素敏感性来促进糖代
谢。Ye 等[13]发现 PPARα 激动剂 WY14643 能改善
高脂饲喂大鼠肌肉的胰岛素抵抗。体外试验表明，
人的骨骼肌细胞置于 PPARβ 激动剂中能加强葡萄
糖的吸收[14]。本实验结果显示，高剂量绿原酸能大
幅提高因高脂饮食引起的 PPARα和 PPARβ mRNA
表达量的降低。PPARγ对糖代谢调节的机制尚未明
确，可能是 PPARγ 激活后，促进 PI3K/Akt 信号通
路中 PI3K 基因的表达，增强骨骼肌中 GLUT-4 的
表达，促进对葡萄糖的吸收，改善胰岛素抵抗，从
而调节糖代谢。有研究表明绿原酸能通过促进
GLUT-4和PPARγ转录来刺激肌管中葡萄糖转运[15]。
本实验结果表明高剂量绿原酸组 PPARγ mRNA 表
达量上升。
AMPK在骨骼肌中调节葡萄糖转运，被认为是
“代谢传感器”。能源耗尽（AMP/ATP比率增大）
和细胞内钙离子的增加引起肌肉收缩，促使 AMPK
激活[16]。哺乳动物基因组中 AMPK基因有 α、β、γ
3 种亚型[17]，其中 AMPK-α2 主要在心肌和骨骼肌
中表达。Lee 等[18]发现脂质灌注后的健康小鼠骨骼
肌中 AMPK-α2 活性降低，且全身胰岛素敏感性下
降。在本实验中发现，模型组 AMPK-α2 mRNA与
对照组相比下调了 29%。与模型组相比，高剂量绿
原酸极显著上调了 AMPK-α2 的表达，且与阳性对
照组在同一水平。Ong等[19]研究证实绿原酸能通过
激活AMPK来刺激 db/db小鼠骨骼肌中葡萄糖的转
运。与本实验结果一致。
糖原是贮存能量的、容易动员的多糖，机体贮
存糖原的器官主要是肝脏和肌肉。糖原磷酸化酶是
糖原降解必须的酶之一，PKA是催化磷酸化酶激酶
磷酸化的酶，受环 AMP（cyclic AMP，cAMP）的
活化[20]，PKA活化后可以促进糖原分解。试验结果
显示绿原酸能促进 PKA 的表达，催化磷酸化酶激
酶的磷酸化，进而增加肌细胞中葡萄糖浓度，调节
骨骼肌中的糖原代谢。
综上所述，高剂量绿原酸能有效降低因高脂饲
料引起的体质量增加，并通过 PI3K/Akt 途径和
AMPK途径促进 GLUT-4的转位来刺激骨骼肌中葡
萄糖的运输。骨骼肌中糖代谢主要是由胰岛素介导
的，另一方面绿原酸能上调 PPAR等基因的表达，
增强骨骼肌对胰岛素的敏感性，作用于 PI3K/Akt
途径，进而改善骨骼肌中糖的代谢。绿原酸在一定
程度上能改善骨骼肌中的糖代谢途径，但部分机制
尚未阐明，还有待进一步研究。
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