α硫辛酸对STZ诱导的糖尿病大鼠血糖、血脂及氧化应激水平的

1、硫辛酸对STZ诱导的糖尿病大鼠血糖、血脂及氧化应激水平的调节作用         10-09-05 16:48:00     作者：李艳英 耿厚法 班博    编辑：studa20【摘要】  目的 探讨抗氧化剂硫辛酸对糖尿病大鼠血脂、血糖及氧化应激水平的调节作用。方法 50只Wistar大鼠随机分为对照组、糖尿病组、硫辛酸治疗低剂量组（LLA）、中剂量组（MLA）、高剂量组（HLA）。应用链脲佐菌素（STZ）单次腹腔注射造模。

2、对照组、糖尿病组每只给予生理盐水2 ml/d，LA干预组分别给予LA 30、60、120 mg·kg-1·d-1腹腔注射共4 w。测定各组的体重、血糖、糖化血红蛋白（HbA1c）、血脂及肝脏内的丙二醛（MDA）、总抗氧化能力（TAOC）的水平。结果 糖尿病组甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）、低密度脂蛋白（LDL）、HbA1c及肝脏内MDA水平显著高于对照组，而高密度脂蛋白（HDL）、TAOC显著降低；硫辛酸干预各亚组大鼠血浆TG、TC、LDL、HbA1c及肝脏内MDA水平均较糖尿病组显著下降，而HDL、TAOC显著升高，差异有统计学意义（P0.05）；HLA和MLA组大鼠

3、血糖较糖尿病组显著下降（P<0.05）。结论 硫辛酸可以显著改善糖尿病状态下的“糖脂毒性”及氧化应激水平。 【关键词】  硫辛酸；2型糖尿病；血脂异常；氧化应激；Wistar大鼠糖尿病患者发生糖代谢紊乱的同时常合并脂代谢紊乱，研究证实脂质代谢障碍及体内过氧化脂质的增多与动脉粥样硬化的形成密切相关1。硫辛酸是线粒体酶系复合物的一种辅助因子，能够清除自由基，恢复和增加体内其他抗氧化剂水平，降低炎性标志物水平和改善内皮细胞功能2，有研究报道3，4其对糖尿病肾病及糖尿病周围神经病变均有一定的改善作用，但尚未见其对机体能量代谢作用的相关报道。本研究通过动物模型实验观察硫辛酸对2型糖尿病机

4、体糖脂质代谢紊乱以及组织氧化应激状态的改善作用，并探讨其作用机制。1  材料与方法1.1  主要试验仪器与药品 微量血糖仪（One Touch 型,美国强生公司）及相应型号试纸，糖化血红蛋白（HbAlc）测定仪（美国伯乐公司BIORAD REF 2200101）、全自动生化分析仪（日本日立HITACHI 7600120）、电子天平（上海良平YP6001）、722型分光光度计（上海分析仪器厂）、37及95恒温水浴箱（北京市医疗设备厂）；链脲佐菌素(STZ) 购自美国Sigma公司，硫辛酸（LA；产品批号 2574）购自德国STADA公司，丙二醛（MDA）及总抗氧化能

5、力（TAOC）测定试剂盒购自南京建成生物工程研究所。1.2  实验动物 健康雄性Wistar大鼠50只，体重180200 g，购自山东省新华鲁抗动物实验中心（许可证号为：SCXK鲁20080002），饲养温度(22±1)，湿度40%60%，光暗周期12 h。用普通饲料适应性喂养7 d后随机分为对照组8只，和实验组42只，对照组继续普通饲料喂养，实验组改用高脂饲料喂养，基础饲料购自山东省新华鲁抗动物实验中心，高脂饲料是在60%的基础饲料中加入5%蛋黄粉、20%蔗糖和15%猪油混合而成。1.3  方法 实验组大鼠高脂饲养4 w后，禁食12 h，将S

6、TZ溶于0.1 mol/L枸橼酸枸橼酸钠缓冲液(pH4.2)溶液中，配成浓度为1%的溶液，单次腹腔注射30 mg/kg，对照组(8只)给予等量的枸橼酸枸橼酸钠缓冲液腹腔注射，72 h后尾静脉测血糖，血糖16.7 mmol/L为造摸成功，共成模32只，成模者纳入本实验，继续高脂饮食4 w后随机分为4组，即硫辛酸低剂量组（LLA）、中剂量组（MLA）、高剂量组（HLA）、糖尿病组(DC)，每组各8只，分别给予硫辛酸30、60、120 mg·kg-1·d-1，生理盐水2 ml/d 4 w，实验期间，动物自由摄食和饮水。每周测一次血糖和体重。1.4  标本收集与检测

7、60;用药4 w后，禁食12 h，戊巴比妥钠腹腔麻醉，开胸，胸主动脉抽血检测HbA1c、血糖、血脂，取出肝脏80冰箱冻存备用测MDA、TAOC。亲和层析微柱法测HbA1c，血糖血脂由全自动生化分析仪检测，MDA、TAOC应用比色法测定。1.5  统计学处理 采用SPSS13.0软件进行统计处理，数据用x±s表示，两组间比较采用独立样本t检验，多组间比较采用单因素方差分析，相关性采用Pearson相关分析。2  结  果2.1  体重 分组时各组间体重无差异，至造模1 w后即在饲养5 w后对照组与实验组相比差异有统计学意义（P

8、0.05），实验组各亚组间体重无差异（P0.05），见表1。表1  各组大鼠体重变化（略）2.2  各组大鼠血糖及糖化血红蛋白比较至造模后正常组与其他各组比较血糖差异有统计学意义（P0.01）；用药后MLA组及HLA组与DC组比较血糖显著降低（P0.05）；而LLA与DC组比较差异无统计学意义；不同剂量组之间比较无差异（P0.05）；各组大鼠HbA1c水平比较 ，与血糖变化趋势一致，见表2。表2  硫辛酸对大鼠血糖的影响（略）2.3  各组大鼠血脂水平比较 与对照组相比较，对照组、LLA组、MLA组甘油三酯（TG）、胆固醇（TC）、低密度脂蛋白

9、（LDL）均升高，高密度脂蛋白（HDL）下降，差异有统计学意义（P0.01），HLA组TG、TC、LDL、HDL无明显差异（P0.05）；与对照组相比较LLA、MLA、HLA组TG、TC、LDL均有下降，HDL有明显升高，差异有统计学意义（P0.05，P0.01），见表3。表3  硫辛酸对大鼠血脂的影响（略）2.4  各组大鼠肝脏内MDA、TAOC的比较 与对照组比较，糖尿病组、硫辛酸干预各亚组大鼠肝脏内MDA含量均有升高，而TAOC具有下降，差异有统计学意义（P0.05或者P0.01）；与对照组比较，磷辛酸干预各亚组大鼠肝组织中MDA含量均下降，TAOC均有升高

10、，差异有统计学意义（P0.05，P0.01），见表4。表4  硫辛酸对大鼠肝脏内MDA的影响（略）     10-09-05 16:48:00     作者：李艳英 耿厚法 班博    编辑：studa202.5  相关性分析 肝脏内MDA与血糖、TG、TC、LDL水平呈正相关，与HDL水平呈负相关；而肝脏内TAOC与血糖、TG、TC、LDL水平呈负相关，与HDL水平呈正相关。3  讨  论   

11、 本实验中的糖尿病组及硫辛酸治疗各组均存在持续高血糖状态，慢性高血糖导致线粒体能量代谢障碍，生成大量的氧自由基，影响细胞内的信号传导途径，引起胰岛素抵抗5。本实验显示，糖尿病组肝脏中TAOC的水平较正常对照组明显降低，而反映脂质过氧化物的MDA水平明显升高，硫辛酸治疗各组明显地降低了MDA水平，同时升高了TAOC的水平，表明2型糖尿病机体和组织存在明显的氧化应激状态，由此导致脂质过氧化和抗氧化能力降低，作为强抗氧化剂的硫辛酸显著改善氧化应激状态，增强机体的抗氧化能力。同时本实验研究表明硫辛酸治疗组中的中、高剂量亚组用药后血糖较前下降；用药各亚组HbAlc较糖尿病组明显下降，表明硫辛酸有降糖作用

12、，结果与Balkis等6的报道相一致，但其具体作用机制尚不明确，可能与硫辛酸可以通过改善氧化应激状态，增加胰岛素敏感性、改善胰岛素抵抗、增加骨骼肌对葡萄糖的摄取和利用有关7。    本实验研究显示硫辛酸可以降低TG、TC及LDL，并可以升高HDL，这与国外的研究8结果一致，其作用机制可能是通过抑制肝脏内关脂肪合成酶的基因表达（3磷酸甘油酰基转移酶和二酰甘油酰基转移酶2），降低肝脏TG的分泌，刺激富含TG脂蛋白的清除，而不是通过厌食作用。另有研究9表明其降脂作用机制为使肝脏的内的与氧化及自由基清除的过氧化氢酶相关的基因表达上调，而TC合成相关的基因表达下调，进而增加

13、脂肪酸氧化、减少TC合成阻止高脂饮食引起的血脂异常。也有文献10报到其降脂作用机制与其改变肝脏内磷酸腺苷激活的蛋白激酶（AMPK）活性有关。Yang等的研究11表明硫辛酸通过提高血清脂蛋白脂酶(LPL)、肝脂酶(HL)的活性降低高脂饮食诱导的高脂血症大鼠模型的血清TG及LDL的水平，并可以升高HDL。另外，本研究还显示肝脏内MDA与TG、TC、LDL水平呈正相关，与HDL水平呈负相关；而肝脏内TAOC与TG、TC、LDL水平呈负相关，与HDL水平呈正相关，说明氧化应激与糖尿病脂代谢异常关系密切，其间作用机制尚未明确。有研究表明硫辛酸可通过抗氧化应激作用，进而改善胰岛素抵抗，从而降低脂质水平12

14、。    总之，本研究证实硫辛酸可显著改善糖尿病大鼠的糖脂代谢紊乱，减轻脂质过氧化，改善氧化应激水平，提示硫辛酸对糖尿病及其慢性并发症可能具有较好的预防作用，为其在临床上的推广应用奠定了理论基础。【参考文献】  1 Klatt P，Esterbauer H.Oxidative hypothesis of artherogenesisJ.J Cardiovasc Risk，1996;3(4):34651.2 Ziegler D,Schatz H，Conrad F,et al.Effects of treatment with the antioxidant

15、 lipoic acid on cardiac autonomic neuropathy in NIDDM patients.A4month randomized controlled multicenter trial (DEKAN Study). Deutsche Kardiale Autonome NeuropathieJ.Diabetes Care,1997;20(3):36973.3 Melhem MF，Craven PA，Derubertis FR.Effects of dietary supplementation of alipoic acid on early glomeru

16、lar injury in diabetes mellitusJ.J Am Soc Nephrol，2001；12(1):12433.4 Sola S，Mir MQ，Cheema FA,et al.Irbesartan and lipoic acid improve endothelial function and reduce markers of inflammation in the metabolic syndrome: results of the Irbesartan and Lipoic Acid in Endothelial Dysfunction (ISLAND) study

17、J.Circulation，2005;111(3):3438.5 Evans JL，Goldfine ID，Maddux BA,et al.Are oxidative stressactivated signaling pathways mediators of insulin resistance and betacell dysfunctionJ?Diabetes，2003；52(1):18.6 Balkis BS，Othman F，Louis SR，et al.Effect of alpha lipoic acid on oxidative stress and vascular wal

18、l of diabetic ratsJ.Rom Morphol Embryol，2009；50(1): 2330.7 Vinayagamoorthi R，Bobby Z，Sridhar MG.Antioxidants preserve redox balance and inhibit cJunNterminal kinase pathway while improving insulin signaling in fatfed rats: evidence for the role of oxidative stress on IRS1 serine phosphorylation and

19、insulin resistanceJ.J Endocrinol，2008;197(2):28796.8 Butler JA，Hagen TM，Moreau R.Lipoic acid improves hypertriglyceridemia by stimulating triacylglycerol clearance and downregulating liver triacylglycerol secretionJ.Arch Biochem Biophys，2009；485(1): 6371.9 Yang RL，Li W，Shi YH,et al.Lipoic acid preve

20、nts highfat dietinduced dyslipidemia and oxidative stress: a microarray analysisJ.Nutrition，2008；24(6): 5828.10 Lee WJ,Lee IK,Kim HS,et al.Lipoic acid prevents endothelial dysfunction in obese rats via activation of AMPActivated protein kinaseJ. Arterioscler Thromb Vasc Biol，2005；25(12): 248894.11 Y

21、ang RL，Le G，Li A,et al.Effect of antioxidant capacity on blood lipid metabolism and lipoprotein lipase activity of rats fed a highfat dietJ. Nutrition，2006；22(11     10-09-05 16:48:00     作者：李艳英 耿厚法 班博    编辑：studa202.5  相关性分析 肝脏内M

22、DA与血糖、TG、TC、LDL水平呈正相关，与HDL水平呈负相关；而肝脏内TAOC与血糖、TG、TC、LDL水平呈负相关，与HDL水平呈正相关。3  讨  论    本实验中的糖尿病组及硫辛酸治疗各组均存在持续高血糖状态，慢性高血糖导致线粒体能量代谢障碍，生成大量的氧自由基，影响细胞内的信号传导途径，引起胰岛素抵抗5。本实验显示，糖尿病组肝脏中TAOC的水平较正常对照组明显降低，而反映脂质过氧化物的MDA水平明显升高，硫辛酸治疗各组明显地降低了MDA水平，同时升高了TAOC的水平，表明2型糖尿病机体和组织存在明显的氧化应激状态，由此导致脂质过氧

23、化和抗氧化能力降低，作为强抗氧化剂的硫辛酸显著改善氧化应激状态，增强机体的抗氧化能力。同时本实验研究表明硫辛酸治疗组中的中、高剂量亚组用药后血糖较前下降；用药各亚组HbAlc较糖尿病组明显下降，表明硫辛酸有降糖作用，结果与Balkis等6的报道相一致，但其具体作用机制尚不明确，可能与硫辛酸可以通过改善氧化应激状态，增加胰岛素敏感性、改善胰岛素抵抗、增加骨骼肌对葡萄糖的摄取和利用有关7。    本实验研究显示硫辛酸可以降低TG、TC及LDL，并可以升高HDL，这与国外的研究8结果一致，其作用机制可能是通过抑制肝脏内关脂肪合成酶的基因表达（3磷酸甘油酰基转移酶和二酰甘

24、油酰基转移酶2），降低肝脏TG的分泌，刺激富含TG脂蛋白的清除，而不是通过厌食作用。另有研究9表明其降脂作用机制为使肝脏的内的与氧化及自由基清除的过氧化氢酶相关的基因表达上调，而TC合成相关的基因表达下调，进而增加脂肪酸氧化、减少TC合成阻止高脂饮食引起的血脂异常。也有文献10报到其降脂作用机制与其改变肝脏内磷酸腺苷激活的蛋白激酶（AMPK）活性有关。Yang等的研究11表明硫辛酸通过提高血清脂蛋白脂酶(LPL)、肝脂酶(HL)的活性降低高脂饮食诱导的高脂血症大鼠模型的血清TG及LDL的水平，并可以升高HDL。另外，本研究还显示肝脏内MDA与TG、TC、LDL水平呈正相关，与HDL水平呈负相关

25、；而肝脏内TAOC与TG、TC、LDL水平呈负相关，与HDL水平呈正相关，说明氧化应激与糖尿病脂代谢异常关系密切，其间作用机制尚未明确。有研究表明硫辛酸可通过抗氧化应激作用，进而改善胰岛素抵抗，从而降低脂质水平12。    总之，本研究证实硫辛酸可显著改善糖尿病大鼠的糖脂代谢紊乱，减轻脂质过氧化，改善氧化应激水平，提示硫辛酸对糖尿病及其慢性并发症可能具有较好的预防作用，为其在临床上的推广应用奠定了理论基础。【参考文献】  1 Klatt P，Esterbauer H.Oxidative hypothesis of artherogenesisJ.J Ca

26、rdiovasc Risk，1996;3(4):34651.2 Ziegler D,Schatz H，Conrad F,et al.Effects of treatment with the antioxidant lipoic acid on cardiac autonomic neuropathy in NIDDM patients.A4month randomized controlled multicenter trial (DEKAN Study). Deutsche Kardiale Autonome NeuropathieJ.Diabetes Care,1997;20(3):36

27、973.3 Melhem MF，Craven PA，Derubertis FR.Effects of dietary supplementation of alipoic acid on early glomerular injury in diabetes mellitusJ.J Am Soc Nephrol，2001；12(1):12433.4 Sola S，Mir MQ，Cheema FA,et al.Irbesartan and lipoic acid improve endothelial function and reduce markers of inflammation in

28、the metabolic syndrome: results of the Irbesartan and Lipoic Acid in Endothelial Dysfunction (ISLAND) studyJ.Circulation，2005;111(3):3438.5 Evans JL，Goldfine ID，Maddux BA,et al.Are oxidative stressactivated signaling pathways mediators of insulin resistance and betacell dysfunctionJ?Diabetes，2003；52(1):18.6 Balkis BS，Othman F，Louis SR，et al.Effect of alpha lipoic acid on oxidative stress and vascular wall of diabetic ratsJ.Rom Morphol Embryol，2009；50(1): 2330.7 Vinayagamoorthi R，Bobby Z，Sridhar MG.Antioxidan