替米沙坦与二甲双胍下调2型糖尿病大鼠模型骨骼肌中肌生成抑制素基因表达并增强胰岛素敏感性的比较

Telmisartan versus metformin in downregulating myostatin gene expression and enhancing insulin sensitivity in the skeletal muscles of type 2 diabetic rat model.

作者信息Ahmed Abd-Eltawab Tammam, Waleed Y Rizg, Amy Fakhry Boushra, Maha Alhelf, Mohammed Alissa, Ghada F Soliman, Ghada Nady Ouais, Khaled M Hosny, Hala M Alkhalidi, Ahmed Magdy Elebiary
PMID37576807
发布时间2023-07-28
DOI10.3389/fphar.2023.1228525

实验完整度

高

包含动物模型(HFD+STZ诱导T2DM大鼠)、生化检测(OGTT、HOMA-IR、细胞因子、氧化应激)、基因表达分析(RT-qPCR)、组织学及免疫组化等多层级验证。

主要模型

HFD+STZ诱导的2型糖尿病大鼠模型(雄性白化大鼠) 离体骨骼肌(腓肠肌)孵育体系

重点核对

T2DM模型建立:高脂饮食14天+单次腹腔注射STZ(45 mg/kg) 给药剂量:替米沙坦8 mg/kg/天,二甲双胍250 mg/kg/天,口服灌胃4周 样本量:每组8只大鼠 检测指标:OGTT、HOMA-IR、肌肉葡萄糖摄取、肌生成抑制素及胰岛素信号基因表达

摘要

目的:替米沙坦是一种血管紧张素受体阻滞剂(ARB),特异性阻断血管紧张素II 1型受体(AT1R)。替米沙坦已被证明通过多种机制具有抗糖尿病作用,可用于某些糖尿病患者,因为它对伴有2型糖尿病(T2DM)的高血压患者具有双重益处,且当其他口服降糖药物不耐受或禁忌时也可使用。然而,其确切的降糖机制仍不明确。工作目标:我们试图建立替米沙坦给药与T2DM大鼠模型骨骼肌中肌生成抑制素表达之间的联系,作为替米沙坦潜在的降糖机制。材料与方法:研究纳入32只雄性白化大鼠;8只作为对照组(I组)。其余24只大鼠诱导T2DM,然后随机分为3组(每组8只):(II组)糖尿病组,(III组和IV组)分别通过口服灌胃给予替米沙坦(8 mg/kg/天)或二甲双胍(250 mg/kg/天),持续4周。结果:与糖尿病组相比,替米沙坦组给予替米沙坦后OGTT、HOMA-IR、葡萄糖摄取和肌肉质量/体重比显著改善(p < 0.05)。此外,与糖尿病大鼠相比,替米沙坦组血清脂联素和IL-10水平显著升高,TNF-α和IL-6水平显著降低(p < 0.05)。此外,替米沙坦显著提高骨骼肌中SOD和GSH水平,降低MDA水平。此外,在替米沙坦组骨骼肌中检测到肌生成抑制素显著下调,胰岛素受体、IRS-1和IRS-3基因显著上调。组织学上,与糖尿病大鼠相比,替米沙坦减轻了骨骼肌纤维的形态损伤,表现为胶原沉积面积百分比显著减少和肌肉组织中NF-kB表达减少(III组)。结论:替米沙坦给药显著降低骨骼肌中肌生成抑制素和NF-kB的表达,从而改善这些肌肉中的胰岛素抵抗和葡萄糖摄取,突出了替米沙坦治疗T2DM的一种新的抗糖尿病机制。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
替米沙坦是否通过下调骨骼肌中肌生成抑制素表达来改善2型糖尿病大鼠的胰岛素敏感性,并与二甲双胍进行比较?
核心机制
替米沙坦下调骨骼肌肌生成抑制素表达,上调胰岛素受体、IRS-1和IRS-3基因表达,激活胰岛素信号通路,从而增加骨骼肌葡萄糖摄取,改善胰岛素抵抗。
主要证据
HFD+STZ诱导的T2DM大鼠模型显示,替米沙坦治疗显著降低肌生成抑制素表达,增加胰岛素受体、IRS-1和IRS-3表达,改善OGTT、HOMA-IR和肌肉葡萄糖摄取,并减轻肌肉纤维形态损伤和NF-kB表达。
研究意义
本研究首次揭示替米沙坦通过下调骨骼肌肌生成抑制素表达发挥降糖作用,为其治疗T2DM提供新的潜在机制,并可能作为高血压合并T2DM患者的优选药物。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

T2DM大鼠模型建立与分组

建立2型糖尿病大鼠模型并随机分组,以评估替米沙坦和二甲双胍的干预效果。

32只雄性白化大鼠,8只作为对照组,其余24只通过高脂饮食14天+单次腹腔注射STZ(45 mg/kg)诱导T2DM,然后随机分为糖尿病组、替米沙坦组和二甲双胍组。

2

药物干预

比较替米沙坦和二甲双胍对糖尿病大鼠的影响。

替米沙坦组(III组)给予替米沙坦8 mg/kg/天溶于0.5%羧甲基纤维素,二甲双胍组(IV组)给予二甲双胍250 mg/kg/天,均通过口服灌胃,持续4周。

3

口服葡萄糖耐量测试(OGTT)与血清生化分析

评估药物干预对全身葡萄糖代谢和炎症状态的影响。

实验结束时,进行OGTT,收集血清检测胰岛素、脂联素、TNF-α、IL-6、IL-10水平,并计算HOMA-IR。

4

骨骼肌氧化应激指标检测

评估药物干预对骨骼肌氧化应激水平的影响。

取左腓肠肌匀浆,测定MDA、GSH和SOD水平。

5

骨骼肌葡萄糖摄取测定

检测药物干预对骨骼肌胰岛素刺激的葡萄糖摄取能力的影响。

分离左腓肠肌,置于含有胰岛素和葡萄糖的Krebs Henseleit溶液中孵育1小时,测定葡萄糖摄取量。

6

骨骼肌基因表达分析

检测药物干预对肌生成抑制素及胰岛素信号通路相关基因表达的影响。

提取左腓肠肌总RNA,通过RT-qPCR检测肌生成抑制素、胰岛素受体、IRS-1和IRS-3 mRNA的表达。

7

组织学与免疫组化分析

评估药物干预对骨骼肌形态、胶原沉积和NF-kB表达的影响。

取右腓肠肌进行H&E染色、Masson三色染色和NF-kB免疫组化染色,并进行形态计量分析。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
链脲佐菌素Sigma Chemical Company--
替米沙坦40mg片剂Boehringer Ingelheim Pharma GmbH & Co. KG--
葡萄糖比色检测试剂盒InvitrogenEIAGLUC
大鼠胰岛素ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R3034
脂联素ELISA试剂盒CUSABIOCSB-E07271r
TNF-α ELISA试剂盒CUSABIOCSB-E11987r
IL-6 ELISA试剂盒CUSABIOCSB-E04640r
IL-10 ELISA试剂盒CUSABIOCSB-E04595r
脂质过氧化(MDA)检测试剂盒Biodiagnostic--
还原型谷胱甘肽比色试剂盒Biodiagnostic--
超氧化物歧化酶活性比色检测试剂盒Abcamab65354
RNeasy小型试剂盒Qiagen--
高容量cDNA逆转录试剂盒Fermentas--
Applied Biosystem StepOne实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems--
光学显微镜BX53Olympus--
ImageJ----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型建立
大鼠品系、性别、年龄、体重;高脂饮食配方及持续时间;STZ剂量、注射途径;空腹血糖判定标准
阅读提示:见Materials and Methods 2.2和2.3
药物干预
替米沙坦剂量和溶剂;二甲双胍剂量;给药途径和持续时间
阅读提示:见Materials and Methods 2.3
OGTT
葡萄糖负荷剂量;采血时间点;血糖测定方法
阅读提示:见Materials and Methods 2.5
血清生化检测
ELISA试剂盒品牌和货号;操作步骤
阅读提示:见Materials and Methods 2.6
骨骼肌葡萄糖摄取
孵育液组成;胰岛素浓度;孵育时间和温度;葡萄糖测定方法
阅读提示:见Materials and Methods 2.9
基因表达分析
引物序列;内参基因;RT-qPCR条件;数据分析方法
阅读提示:见Materials and Methods 2.11和Table 1
组织学与免疫组化
组织固定和切片厚度;染色方法;抗体类型;图像采集和分析参数
阅读提示:见Materials and Methods 2.12-2.14