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Effect of ginsenoside Rb1 in ameliorating insulin resistance and ectopic fat deposition in obese mice induced by high fat diet

人参皂苷Rb1改善高脂喂养肥胖小鼠胰岛素抵抗和脂肪异位沉积



全 文 :·药理·
人参皂苷 Rb1改善高脂喂养肥胖小鼠
胰岛素抵抗和脂肪异位沉积
尚文斌,于希忠,王国强,赵娟
(南京中医药大学 第一临床医学院 临床医学实验中心,江苏 南京 210023)
  [摘要] 人参皂苷Rb1是人参的主要活性成分,前期体外实验显示人参皂苷 Rb1能够抑制脂肪细胞脂肪分解和促进葡
萄糖转运的作用。本研究利用高脂饮食诱导的肥胖小鼠,研究人参皂苷Rb1对胰岛素抵抗和脂肪异位沉积的影响及其作用的
分子机制。将高脂喂养的肥胖雄性C57/L小鼠,随机分为高脂组(DIO组),人参皂苷Rb1组(Rb1组)和罗格列酮组(Rog组),
继续给予高脂饲料喂养,另设立正常饲料喂养的C57/L小鼠为正常组(NC组);分别按20,10mg·kg-1体重给予Rb1组和Rog
组小鼠每天腹腔注射人参皂苷Rb1和罗格列酮,NC组和DIO组以等量的生理盐水腹腔注射。治疗2周后,进行腹腔注射葡萄
糖耐量试验(IPGTT),3d后,处死小鼠,留取血清,检测胰岛素、游离脂肪酸(FFA)及生化指标;称取肝脏质量,检测肝脏内甘
油三酯含量和病理检测;称取附睾脂肪质量,蛋白印迹检测 PDE3B,HSL,周脂素。结果显示人参 Rb1治疗2周明显改善肥胖
小鼠的葡萄糖耐量,除了0~120min,Rb1组葡萄糖耐量曲线下面积(0~30,0~60,0~90min)较DIO组均显著下降(P<005,
n=5),胰岛素抵抗指数(HOMAIR)显著下降(P<005,n=5);并且 Rb1显著降低了肥胖小鼠肝脏内的脂肪水平(P<005,
n=5),肝脏质量/体重也明显下降(P<005,n=8);Rb1治疗后,肥胖小鼠血中升高的FFA水平也明显下降(P<005,n=8);
附睾脂肪中周脂素表达水平得到部分恢复,但对PDE3B的表达以及HSL的表达和磷酸化激活未见明显影响。以上研究结果
表明人参皂苷Rb1能够通过上调脂肪组织周脂素的表达,减少游离脂肪酸的释放和甘油三酯的异位沉积,这可能是其改善机
体胰岛素抵抗和糖代谢异常的作用机制之一。
[关键词] 人参皂苷;胰岛素抵抗;脂肪分解;肝脏脂肪沉积
[收稿日期] 20130608
[基金项目] 国家自然科学基金项目(81073110);江苏省中药药效
与安全性评价重点实验室开放课题(P09014)
[通信作者] 尚文斌,副教授,Tel:(025)85811146,Email:wbs
hang@hotmail.com
  人参是中医临床常用的补益类中药,人参及其
多种有效成分具有抗糖尿病的作用[1],而人参皂苷
Rb1是人参的最主要的活性成分。作者的前期体外
研究发现人参皂苷 Rb1促进3T3L1前脂肪细胞向
脂肪细胞的分化并抑制脂肪分解,减少游离脂肪酸
(FFAs)的释放[23],并且通过激活胰岛素信号通路
促进脂肪和肌肉细胞的葡萄糖转运,表明其有胰岛
素样的作用[4],这些结果部分阐明了人参皂苷 Rb1
的抗糖尿病作用的分子机制,但是人参皂苷 Rb1对
于机体整体胰岛素敏感性的影响以及抑制脂肪酸溢
出的分子机制尚缺乏深入研究。本研究利用高脂喂
养的肥胖小鼠模型,观察人参皂苷 Rb1对机体胰岛
素敏感性和脂肪异位沉积的影响,并探索其可能的
机制。
1 材料
11 动物 6周龄健康雄性、体重20g左右C57/L
小鼠,购自上海斯莱克实验动物责任公司,动物许可
证号SCXK(沪)20070005。
12  试剂 普通饲料热量组成碳水化合物占
60%、蛋白质 22%、脂肪 10%、纤维素和其他成分
8%,高脂饲料:猪油20%、白糖4%、奶粉2%、胆固
醇1%、普通饲料73%,2种饲料均购自上海斯莱克
实验动物责任公司。人参皂苷Rb1及罗格列酮购自
中国食品药品检定研究院;小鼠游离脂肪酸试剂盒
购自日本 Wako公司;小鼠胰岛素 ELISA试剂盒购
自瑞典Mercodia公司;TG测定试剂盒购自美国Sig
ma公司;抗βactin抗体、抗 HSL抗体、PhosphoHSL
(Ser563)、抗 perilipin抗体和羊抗兔第二抗体均购
自美国CelSignalingtechnology;ECL化学发光检测
试剂盒、BCA蛋白检测试剂盒购自Pierce公司。
13 仪器 血糖仪(OneTouch UltraEasyTM)购
自强生(中国)医疗器械有限公司,酶标仪购自
BioTek公司,电泳仪、半干转膜系统均购自 Bio
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Rad公司。
2 方法
21 造模及给药 将38只小鼠分为2组,分别为
正常饲料组(NC,n=8)和高脂饲料组(n=30),高
脂饲料组喂养24周后,选取造模成功的肥胖小鼠随
机分为3组:模型组(DIO)、人参皂苷 Rb1组(Rb1)
和罗格列酮组(Rog),每组8只,继续给予高脂饲料
喂养。并分别按20,10mg·kg-1体重给予Rb1组和
Rog组小鼠每天腹腔注射人参皂苷 Rb1和罗格列
酮,NC组和 DIO组以等量的生理盐水腹腔注射。
治疗 2周后进行腹腔注射葡萄糖耐量试验
(IPGTT),IPGTT结束后3d,断头处死小鼠,取血,
3000r·min-1离心 10min,留取血清,-70℃保
存,并称取肝脏、附睾脂肪质量,迅速置于液氮中保
存,部分肝脏置于4%多聚甲醛中固定。小鼠自由
摄食饮水,每周称重2次。
22 IPGTT 小鼠禁食12h后,次日清晨50%葡萄
糖按2g·kg-1体重腹腔给药,分别在0,30,60,120
min取血针尾静脉采血,血糖仪测血糖值。
23 生化指标测定 游离脂肪酸(FFA)和血清胰
岛素均按照剂盒说明书操作;血清总胆固醇(Tch)、
甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDLC)、低
密度脂蛋白胆固醇(LDLC)由南京中医药大学附属
医院检验科以生化法检测。
24 胰岛素抵抗指数(HOMAIR) HOMAIR=空
腹血糖水平×空腹胰岛素水平/225。
25 肝脏内TG含量测定 参照文献方法[5],抽提
肝脏内TG,用TG试剂测定。
26 肝脏病理检测 多聚甲醛固定后的肝脏,浸蜡
包埋切片,常规HE(苏木精伊红)染色,显微镜下
观察并摄片。
27 附睾脂肪蛋白印记检测 将待测脂肪组织放
入预冷的玻璃匀浆器中,加入组织裂解液和蛋白酶
抑制剂的混合物充分研磨组织,研磨过程在冰上操
作。4℃,13000r·min-1离心30min,吸取上清,
用BCA法检测蛋白样品浓度。加入上样缓冲液,95
℃变性5min,用10% SDSPAGE分离蛋白,转膜后
用5%脱脂奶粉室温封闭2h,一抗4℃孵育过夜,
二抗室温杂交2h,洗膜后,压片显影检测蛋白。
28 统计学分析 所有数值以 珋x±s表示,采用
SPSS120软件进行统计分析,组间差异比较采用 t
检验,P<005为具有统计学显著意义。
3 结果
31 人参皂苷 Rb1改善肥胖小鼠的糖耐量和胰岛
素抵抗 腹腔注射葡萄糖耐量试验显示高脂喂养肥
胖小鼠与正常小鼠相比,葡萄糖耐量明显损伤,而经
人参皂苷Rb1治疗2周明显改善肥胖小鼠的葡萄糖
耐量(图1),除了0~120min,曲线下面积(0~30,
0~60,0~90min)较 DIO组均显著下降(图 1,
P<005);虽然空腹胰岛素水平没有明显改变,但
Rb1治疗组的空腹血糖显著降低,胰岛素抵抗指数
(HOMAIR)显著下降(表1,P<005)。
与NC组比较1)P<005;与DIO组比较2)P<005(图2,3同)。
图1 人参皂苷Rb1对肥胖小鼠葡萄糖耐量的影响
Fig1 EfectofginsenosideRb1onglucosetoleranceinobese
mice
表1 人参皂苷Rb1对高脂喂养小鼠血糖和胰岛素敏感性的
影响(珋x±s,n=5)
Table1 EfectofginsenosideRb1onbloodglucoseandinsulin
sensitivityinobesemice(珋x±s,n=5)
组别 FBG/mmol·L-1 胰岛素/μg·L-1 HOMAIR
NC 972±279 086±039 037±005
DIO 1540±3181) 089±043 062±0061)
Rb1 906±3102) 101±026 041±0042)
Rog 834±1222) 066±017 025±0022)
  注:与NC组比较1)P<005;与 DIO组比较2)P<005(表2~4
同)。
32 人参皂苷 Rb1减少肥胖小鼠肝脏 TG含量 
肥胖小鼠肝脏内甘油三酯含量明显高于正常组,出
现脂肪的蓄积,Rb1治疗后显著降低了肥胖小鼠肝
脏内的脂肪水平(图2,P<005),并且肥胖小鼠血
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中升高的游离脂肪酸水平也显示明显下降(表 2,
P<005),但是血中TG含量未见显著变化。
图2 人参皂苷 Rb1对肥胖小鼠肝脏甘油三酯含量的影响
(珋x±s,n=5;HE,×200)
Fig2 EfectofginsenosideRb1onliverTGcontentinobese
minc(珋x±s,n=5;HE,×200)
33 人参皂苷 Rb1上调脂肪组织周脂素表达 运
用蛋白免疫印迹方法检测小鼠脂肪组织中与脂肪分
解相关的蛋白的表达水平,结果显示(图3),肥胖小
鼠脂肪组织的周脂素、HSL以及PDE3B的表达水平
均有不同程度的下调(P<005),而 HSL磷酸化水
平上升(P<005);与DIO组相比,人参皂苷Rb1治
疗后周脂素的表达水平得到部分恢复(P<005),
对PDE3B的表达以及HSL的表达和磷酸化激活未
见明显影响。
34 人参皂苷Rb1对肥胖小鼠的体重、附睾脂肪含
量和肝脏质量的影响 高脂饲料喂养24周后,DIO
组小鼠的体重、附睾脂肪和肝脏质量均明显高于NC
组(P<005);治疗2周后,与 DIO组相比,体重和
附睾脂肪无明显变化(表3,4),但是肝脏质量明显
下降(P<005,表4)。
4 讨论
根据糖尿病发病的“溢出学说”(overflowhy
pothesis),脂肪异位沉积是糖尿病发病和发展的重
要机制[6]。肥胖和2型糖尿病患者体内脂解增加,
FFAs过多外溢,循环FFAs明显升高,可干扰胰岛素
的信号转导,导致胰岛素抵抗,减少肌肉葡萄糖摄取
氧化和糖原合成,增加肝脏糖异生和糖原分解,又可
导致脂肪异位沉积于肌肉和肝脏,引起和加重糖耐
量异常和糖尿病[6],而持续升高的FFA不仅降低肌
  
表2 人参皂苷Rb1对高脂喂养小鼠血脂和游离脂肪酸的影响(珋x±s,n=8)
Table2 EfectofginsenosideRb1onbloodlipidandFFAinobesemice(珋x±s,n=8)
组别 Tch/mmol·L-1 TG/mmol·L-1 HDLC/mmol·L-1 LDLC/mmol·L-1 FFA/mEq·L-1
NC 258±018 087±026 042±006 200±013 083±012
DIO 390±0371) 067±018 051±008 313±025 113±0211)
Rb1 393±037 080±025 049±007 307±020 091±0192)
Rog 360±0132) 061±010 050±008 290±0092) 080±0112)
肉、脂肪和肝脏对胰岛素的敏感性,而且影响胰腺 β
细胞胰岛素的分泌功能,即所谓的脂毒性(lipotoxic
ity)。所以,调节机体的脂解,防止游离脂肪酸的过
度外溢和异位沉积是维持机体能量代谢平衡、防治
胰岛素抵抗和代谢性疾病的重要手段[7]。
本研究发现人参皂苷Rb1可以显著改善肥胖小
鼠的葡萄糖耐量异常,降低胰岛素抵抗指数,胰岛素
敏感性得到显著提升;并且血液中的游离脂肪酸水
平下降,同时肝脏内的TG含量明显下降,虽然小鼠
体重和附睾脂肪质量均无显著变化,但是肝脏质量
明显下降。在前期的体外实验中发现,人参皂苷
Rb1能够抑制脂肪细胞的脂解,减少游离脂肪酸的
释放[2]。在胰岛素抵抗状态下,机体肝脏内的 TG
蓄积主要来自内脏脂肪组织的脂解增加,通过门静
脉进入肝脏,并且重新酯化而形成[8]。本研究结果
表明中人参 Rb1可以通过抑制肥胖小鼠的脂肪分
解,降低血中 FFA的水平,减轻了肝脏内的 TG沉
积,并且改善了胰岛素抵抗。
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图3 人参皂苷Rb1对肥胖小鼠脂肪组织脂解信号蛋白的影
响(珋x±s,n=3)
Fig3 EfectofginsenosideRb1onlipolysissignalmoleculesof
adiposetissuesignalinobesemice(珋x±s,n=3)
表3 人参皂苷 Rb1对高脂喂养小鼠体重的影响(珋x±s,
n=8)
Table3 EfectofginsenosideRb1onbodyweightinobesemice
(珋x±s,n=8) g
组别 治疗前 治疗后 差值
NC 3163±129 3029±151 134±061
DIO 3693±4431) 3354±3211) 339±1851)
Rb1 3648±2941) 3416±2161) 232±196
Rog 3638±2751) 3433±2061) 204±143
表4 人参皂苷Rb1对高脂喂养小鼠附睾脂肪和肝脏质量的
影响(珋x±s,n=8)
Table3 EfectofginsenosideRb1onweightofepididymaladi
posetissueandliverinobesemice(珋x±s,n=8) %
组别 附睾脂肪/体重 肝脏/体重
NC 165±070 441±026
DIO 309±0881) 489±0431)
Rb1 283±0811) 447±0222)
Rog 319±0501) 598±0421,2)
  脂肪组织内的脂肪分解主要激素敏感脂酶
(hormonesensitivelipase,HSL)和脂滴表面的周脂
素(perilipin)进行调控,在胰岛素作用下,通过胰岛
素信号通路 IRS/PI3K/Akt途径,抑制细胞内 HSL
磷酸化激活以及周脂素的转位,从而减少 TG的分
解[9]。肥胖状态下,脂肪组织的脂解增加与慢性炎
症状态密切相关。肥胖者体内升高的各种炎症因
子,如肿瘤坏死因子(tumornecrisisfactor,TNFα)
等,通过抑制周脂素的表达,促进 FFAs的释放和溢
出,这是其导致胰岛素抵抗的重要机制之一[910]。
作者已发现人参皂苷Rb1可能通过激活胰岛素信号
通路抑制基础状态下脂肪细胞的脂质分解[34]。本
研究进一步发现对于肥胖小鼠下调的周脂素水平有
一定的恢复作用,从而减少了脂肪组织 FFA的溢
出,这可能是人参抑制胰岛素抵抗状态下脂解增加
的另一分子机制。在前期的研究中,发现人参皂苷
Rb1具有激活脂肪细胞过氧化物酶增殖体激活受体
γ(peroxisomeproliferatoractivatedreceptorγ,PPARγ)
的作用[3],而研究发现PPARγ激动剂可以脂解上调
周脂素的表达,减少 FFAs的释放[11]。因此推测人
参皂苷 Rb1除了激活胰岛素信号通路,可能还直接
上调了肥胖小鼠脂肪组织的表达,从而抑制了炎症
因子导致的脂解增加。
总之,本研究表明人参皂苷 Rb1能够通过上调
脂肪组织周脂素的表达,减少游离脂肪酸的释放和
甘油三酯的异位沉积,这可能是其改善机体胰岛素
抵抗和糖代谢异常的作用机制之一。
[参考文献]
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depositioninobesemiceinducedbyhighfatdiet
SHANGWenbin,YUXizhong,WANGGuoqiang,ZHAOJuan
(ClinicalMedicalExperimentCenter,theFirstColegeofClinicalMedicineAfiliatedtoNanjing
UniversityofChineseMedicine,Nanjing210023,China)
[Abstract] GinsenosideRb1isanactivecomponentinginsengPreviousinvitroexperimentsshowedthatginsenosideRb1
couldinhibitlipolysisandpromoteglucosetransporterinadipocytesThisstudyfocusedontheefectofginsenosideRb1ininsulinre
sistanceandectopicfatdepositinobesemiceinducedbyhighfatdietanditsmolecularmechanismObesemaleC57/Lmiceinduced
byhighfatdietwererandomlydividedintothedietinducedobesitygroup(DIOgroup),theginsenosideRb1group(Rb1group)and
therosiglitazonegroup(Roggroup),andcontinuouslyfedwithhighfatdietInaddition,maleC57/Lmicefedwithnormaldietwere
selectedasthenormalgroup(NCgroup)MiceinRb1groupandRoggroupswereintraperitonealyinjectedwithginsenosideRb1and
rosiglitazonewiththedosageof20mg·kg-1and10mg·kg-1,respectivelyNCandDIOgroupswereintraperitonealyinjectedwith
thesameamountofsalineTwoweekslater,theintraperitonealglucosetolerancetest(IPGTT)wasperformedThreedayslater,the
micewerekiled,andtheirserumsampleswerecolectedtodetectinsulinandfreefatyacid(FFA)Theirliverswereweighedtoex
aminethetriglyceridecontent,andapathologicaldetectionwasperformedEpididymaladiposetissueswereweighed,andPDE3B,
HSLandperilipinweredetectedbyWesternblotingTheresultsshowedthatthetreatmentwithginsenosideRb1fortwoweekscould
improvetheglucosetoleranceofobesemiceExceptfor0120min,theareasundertheglucosetolerancecurve(030min,060min
and090min)intheRb1groupwerelessthanthatintheDIOgroup(P<005,n=5),withamuchlowerHOMAIR(P<005,
n=5)ThefatlevelofobesemicewassignificantlyreducedbyRb1(P<005,n=5),andsowereliverweight/weight(P<005,
n=8)TheincreasedserumFFAofobesemicedeclinedafterthetreatmentofRb1(P<005,n=8)Rb1couldpartialyrecoverthe
expressionofperilipininadiposetissues,butwithoutobviouschangeintheexpressionsofPDE3BandHSLandthephosphorylatedac
tivationTheabovefindingsindicatedthatginsenosideRb1couldreducethereleaseofFFAandaleviatetheectopicdepositoftriglycer
idebyupregulatingtheexpressionofperilipininadiposetissue,whichmaybeoneofitsmechanismsforimprovingtheinsulinresist
anceandabnormalglucosemetabolismoforganisms
[Keywords] ginsenosideRb1;perilipin;insulinresistance;liverfatdeposition
doi:10.4268/cjcmm20132326
[责任编辑 张宁宁]
·3214·
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