河南大学国家食用菌中心在黄花败酱木脂素类化合物改善胰岛素抵抗作用研究方面取得重要进展

信息来源: 发布日期:2023-04-10

该成果以Lignans from Patrinia scabiosaefolia improve insulin resistance by activating PI-3K/AKT pathway and promoting GLUT4 expression”为题发表于中科院一区Top期刊Food Science and Human WellnessIF 8.022)杂志。

胰岛素抵抗(IR)指胰岛素靶组织(肌肉、脂肪和肝)对胰岛素的敏感性降低,是2型糖尿病(T2DM)发病的主要环节。脂肪组织是T2DM发生的主要靶器官之一,在能量平衡和全身糖脂代谢中发挥重要的作用,脂肪细胞IR模型亦在研究药物改善糖尿病作用机制方面具有重要意义。黄花败酱为(Patrinia scabiosaefolia Fisch)败酱科(Valerianaceae)败酱属(Patrainia Juss.)多年生草本植物,其被应用于多种治疗糖尿病配方中。课题组前期研究发现P. scabiosaefolia乙醇提取物可促进IR 3T3-L1细胞吸收葡萄糖。其主要化学成分为环烯醚萜和木脂素类化合物,且环烯醚萜类化合物patrinosidepatrinoside A可显著促进IR脂肪细胞摄取葡萄糖。为了进一步明确木脂素类化合物是否具有降糖活性,对从中分离的4种不同结构类型的化合物(+)-异落叶松脂素(1)7R,7'R,8S,8'S-(+)-neo-olivil-4-O-β-D-glucopyranoside (2)4-O-methylcedrusin (3)patrinian B (4)进行降糖活性筛选及作用机制研究(图1)。



Fig. 1 Structures of compounds 14 from P. scabiosaefolia.



Results

1.化合物1-43T3-L1前脂肪细胞活力的影响

化合物1-4100 µM时对3T3-L1前脂肪细胞的活力无明显影响,不具有细胞毒性。因此,选择100-25 μM进行后续研究。

Fig. 2 Effects on viability of 3T3-L1 adipocytes of compounds 1 (A), 2 (B), 3 (C) and 4 (D).


2.成熟脂肪细胞的诱导分化与鉴定

采用油红O染色法检测3T3-L1前脂肪细胞是否分化为成熟的脂肪细胞。结果如图3所示,前脂肪细胞为长梭形(A),诱导分化后,油红O染色后可见细胞饱含脂滴,且呈现出戒环状,即分化成功(BC)。以上结果表明3T3-L1前脂肪细胞经“鸡尾酒”法诱导后成功分化为成熟的脂肪细胞。

Fig. 3 3T3-L1 preadipocytes (A: 20×). Adipose cellss Oil red O staining (B: 20×, C: 40×)


3.化合物1-4IR 3T3-L1细胞葡萄糖摄取的影响

采用GOD-POD法测定上清液中的葡萄糖含量变化,评价化合物1-4IR脂肪细胞的影响。加入Dex处理过后,模型组葡萄糖含量显著升高(P < 0.001),证明IR模型构建成功。与模型组相比,化合物1处理组的上清液没有显著变化;而经100-25 µM的化合物23100 µM的化合物4处理后可明显促进IR脂肪细胞吸收葡萄糖。表明化合物2-4均具有降糖活性,由于化合物3分离得到的量太少,因此选择化合物24进行后续研究。

Fig. 4 Glucose uptake effects of compounds 1 (A), 2 (B), 3 (C) and 4 (D) on IR adipocyte. ###P < 0.001 versus control group, ***P < 0.001, **P < 0.01 versus Model group.


4.化合物24IR脂肪细胞胰岛素信号通路的影响

为了进一步明确化合物24改善IR的作用机制,采用Western blot法检测其对脂肪细胞中胰岛素信号通路的影响,结果显示化合物24均可不同程度的增加p-IRS-1PI-3Kp-AKTGLUT4蛋白的表达。表明化合物24可通过激活PI-3K/AKT通路,促进脂肪组织对葡萄糖的吸收,继而降低血糖水平来改善IR

 

Fig. 5 Western blotting was used to detect the effect of Compounds 2 (A) and 4 (B) on the expression of PI-3K/AKT insulin signaling pathway-related proteins. ###P < 0.001 versus control group, ***P < 0.001, **P < 0.01 versus Model group.


5.化合物24IR脂肪细胞GLUT mRNA的影响

GLUT4作为关键的葡萄糖转运蛋白,在脂肪组织进行葡萄糖转运时起重要作用,因此进一步检测了化合物24对其mRNA转录的影响。结果表明,化合物24100 µM时均可促进GLUT4 mRNA的转录,

Fig. 6 The effect of Compounds 2 (A) and 4 (B) on GLUT4 mRNA transcription. ###P < 0.001,##P < 0.01 versus control group, ***P < 0.001, *P < 0.05 versus Model group.


Conclusion

P. scabiosaefolia中分离鉴定了4种木脂素类化合物,其中化合物2-4均可增加IR脂肪细胞的葡萄糖摄取,且化合物24可通过激活胰岛素信号通路及提高GLUT4的转录水平来改善IR


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