糖尿病大鼠VFN水平與GLUT1、GLUT4基因表達的相關性

馬彥 孫亞東 姜艷靜 楊樂 齊晨蕊 謝立凱 邢穎 鐘司宇

(吉林省人民醫院，吉林 長春 130021)

目前全球2型糖尿病(T2DM)的發病率逐年增加，已成為嚴重影響人類健康的世界公共衛生問題〔1,2〕，因此，積極開展T2DM及其并發癥的防治已成為目前內分泌代謝病學界研究的熱點。內臟型肥胖是導致T2DM的最主要原因之一。內臟脂肪素(VFN)是新近發現的一種脂肪細胞因子，主要在內臟脂肪組織表達，與內臟脂肪量呈正相關，具有胰島素(Ins)模擬效應，并與Ins受體(InsR)結合，通過Ins信號傳導途徑的活化發揮作用。本研究通過檢測T2DM大鼠VFN水平及葡萄糖轉運蛋白(GLUT)1、GLUT4基因表達，探討VFN對GLUT1、GLUT4活性的影響。

1 資料與方法

1.1實驗材料 鏈脲佐菌素(STZ)購自美國Sigma公司；血糖儀(德國拜耳公司)；Wistar雄性大鼠33只，體重180～220 g，由吉林大學白求恩醫學院實驗動物部提供，動物合格證號：SCXK-(吉)2011-0003。

1.2分組及T2DM動物模型制備〔3〕STZ溶于pH 4.4的0.1 mmol/L檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液中。33只Wistar大鼠隨機分為正常對照組(NC組)，T2DM模型組(DM組)，高脂飲食組(HF組)，分別為10只、13只、10只。單籠飼養，每籠5只，各組大鼠自由攝取食物及飲水，光照周期為12 h，室溫控制在18～28℃。各組大鼠均以基礎大鼠飼料適應性喂養1 w，測量體重及空腹血糖(FBG)前均需禁食12 h。此后，DM組及HF組大鼠飲食改為高脂飲食，NC組繼續喂養基礎大鼠飼料。6 w后，再次稱量各組大鼠體重(同樣需禁食12 h后)。DM組大鼠腹腔內注射STZ，劑量為30 mg/kg體重，其余各組腹腔內注射等體積檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液。72 h后，檢測DM組大鼠的隨機血糖，造模成功的標準為隨機血糖>16.7 mmol/L。此后繼續喂養大鼠4 w。DM組大鼠隨機血糖需每周固定時間監測一次。

1.3研究方法 檢測3組大鼠體重、FBG和空腹Ins(FINS)，用穩態模型評估法(HOMA)評價胰島素抵抗(IR)指數，采尾血以酶聯免疫吸附試驗(ELISA)測定VFN含量。處死大鼠，分離附睪、腸系膜、折返腹膜脂肪及腎臟脂肪墊，稱重，計為內臟脂肪重量，利用RT-PCR法分別檢測3組大鼠內臟脂肪中VFN的表達。取大鼠心肌組織，應用RT-PCR測定各組GLUT1、GLUT4 mRNA的表達。

1.4統計學處理 采用SPSS13.0軟件，多組間均數比較采用方差分析，進一步兩兩比較采用LSD-t檢驗，多因素相關分析采用Logistic多元回歸分析。

2 結 果

2.1各組各項指標比較 DM組造模均成功，無動物被剔除。DM組、HF組FBG、三酰甘油(TG)、游離脂肪酸(FFA)、HOMA-IR及VFN與NC組比較差異有統計學意義 (P<0.05)；DM組與HF組比較，FBG、TG、FFA、HOMA-IR及VFN差異有統計學意義(P<0.05)。見表1。

組別nFBG(mmol/L)TG(mmol/L)TC(mmol/L)FFA(mmol/L)HOMA-IRVFN(ng/ml)NC組105.23±0.551.05±0.462.51±0.320.25±0.591.42±0.5190.23±35.75HF組1013.91±1.231)2.31±0.541)2.75±0.150.53±0.381)5.43±0.951)140.31±47.981)DM組1326.13±3.781)2)2.35±0.511)2)2.63±0.270.81±0.321)2)9.64±1.481)2)203.75±100.561)2)

與NC組比較：1)P<0.05；與HF組比較：2)P<0.05

2.2各組VFN、GLUT1及GLUT4 mRNA的表達比較 DM組、HF組VFN mRNA表達水平(4.38±0.48，2.32±0.24)與NC組(1.00±0.00)比較明顯升高，差異有統計學意義(P<0.05)；DM組、HF組GLUT1(0.75±0.07，0.81±0.08)、GLUT4 mRNA(0.62±0.06，0.71±0.07)與NC組(1.00±0.00)比較明顯降低，差異有統計學意義(P<0.05)；DM組與HF組比較，VFN mRNA表達水平明顯升高，GLUT1及GLUT4 mRNA表達水平明顯降低(P<0.05)。

2.3VFN與GLUT1及GLUT4 mRNA表達的相關性分析 VFN mRNA表達與GLUT1及GLUT4 mRNA表達均呈負相關(r=-0.908，-0.882；均P<0.05)。

3 討 論

VFN是一種主要由內臟脂肪合成的脂肪因子，最初由Fukuhara等〔4〕在人和小鼠的內臟脂肪中提取出來，且主要在內臟脂肪組織中呈高表達。目前VFN在機體中的具體作用還不完全清楚。但已有文獻研究表明〔5，6〕，VFN在脂肪組織IR和T2DM的發病機制中占有重要地位。血液循環中的VFN可能受血糖水平調節，具有很好的類Ins活性，能夠通過與InsR結合激活Ins信號通道，從而降低血糖水平。人內臟脂肪的數量與皮下脂肪關系不大，但與血漿VFN濃度有很強的相關性。VFN-InsR的結合動力學的解離常數是4.4 nmol/L，而Ins-InsR是6.1 nmol/L，二者更為相近。基因突變可引起Ins親和系數發生改變，但VFN卻不受影響。VFN是一種具有結合并激活InsR、模擬Ins作用的激素。VFN的模擬Ins作用為T2DM研究提供了新的分子靶點〔7〕。葡萄糖轉運依賴于其相應轉運子，統稱為GLUTs，人類GLUTS 由429～524個氨基酸組成，人與大鼠GLUT1和GLUT4的氨基酸序列相同分別達97.3%和95.3%〔3〕。IR是引發疾病的始發因素，貫穿于T2DM發生發展的始終。其中GLUT1又稱為腦型，主要分布于心肌內皮細胞，保證心肌細胞基礎狀態下葡萄糖的攝入；GLUT4主要分布于心肌細胞膜，當心肌能量代謝增加時起到運轉葡萄糖的作用〔8，9〕，當兩者發生異常時，將會導致心肌細胞攝取和利用葡萄糖障礙，進而引起能量代謝紊亂，引發心臟病變。GLUT4為胰島素敏感組織的葡萄糖轉運蛋白之一，由GLUT4介導的葡萄糖轉運在肌肉和脂肪的糖代謝過程中起限速作用，因此，GLUT4的質或者量的改變都會減少外周組織對葡萄糖的利用，進而引發胰島素外周抵抗〔10〕。本研究證實VFN水平可影響GLUT1、GLUT4 mRNA的表達，且具有負相關性，為深入研究VFN在糖代謝中的作用提供了科學依據。