山药糊单独及与二甲双胍联合通过激活AMPK/ACC/CPT-1通路调节糖尿病大鼠肝脏脂质代谢紊乱

Yam Gruel alone and in combination with metformin regulates hepatic lipid metabolism disorders in a diabetic rat model by activating the AMPK/ACC/CPT-1 pathway.

作者信息Yanling Dai, Chen Qiu, Diandian Zhang, Mianli Li, Weinan Liu
PMID38273354
发布时间2024-01-25
DOI10.1186/s12944-024-02014-2

实验完整度

包含高脂饮食联合STZ诱导的糖尿病大鼠模型、油红O染色、q-PCR和western blot,两个独立证据层级且含功能与机制验证。

主要模型

高脂饮食联合STZ诱导的T2DM Wistar大鼠模型 肝组织样本

重点核对

糖尿病模型:高脂饮食6周后腹腔注射STZ(25 mg/kg+m2)两次,间隔72小时 分组与干预:正常组(生理盐水10 mL/kg/d)、模型组(生理盐水10 mL/kg/d)、山药糊组(12 g/kg/d)、二甲双胍组(100 mg/kg/d)、联合组(同剂量),持续6周

摘要

背景:作为独立且可纠正的危险因素,脂质代谢紊乱与2型糖尿病(T2DM)显著相关。本研究探讨了山药糊对糖尿病大鼠降脂作用的机制。方法:首先,对照组大鼠给予正常饮食,通过饮食富含脂肪和糖六周,然后腹腔注射链脲佐菌素(STZ)建立糖尿病大鼠模型。模型建立后,将大鼠分为五个不同的组:对照组、模型组、山药糊(SYZ)组、二甲双胍(MET)组和联合组;每种治疗持续六周。测定大鼠空腹血糖(FBG)、体重、肝重及肝指数。测定总胆固醇(TC)、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)、天冬氨酸转氨酶(AST)、丙氨酸转氨酶(ALT)和非酯化脂肪酸(NEFA)水平。使用油红O染色评估肝脏脂肪变性。此外,通过实时PCR(q-PCR)和蛋白质印迹检测肝组织中磷酸化乙酰辅酶A羧化酶(p-ACC)、乙酰辅酶A羧化酶(ACC)、AMP活化蛋白激酶(AMPK)、磷酸化AMPK(p-AMPK)、肉碱棕榈酰转移酶I(CPT-1)和丙二酰辅酶A脱羧酶(MLYCD)的水平。结果:治疗6周后,山药糊单独或与二甲双胍联合显著降低FBG水平、肝重和肝指数。在用山药糊(加或不加二甲双胍)治疗的糖尿病大鼠中,脂质指标(TG、TC、NEFA和LDL-C)浓度、肝功能指标(ALT和AST)水平以及肝脂肪变性程度均得到改善。此外,山药糊增加了p-ACC/ACC、p-AMPK/AMPK、MLYCD和CPT-1的蛋白水平,这与观察到的基因表达变化一致。此外,两种药物联合在上调AMPK通路相关基因和蛋白表达方面显著更有效。结论:这些结果表明,山药糊可能是改善T2DM患者脂质代谢的潜在饮食疗法,其可能通过激活AMPK/ACC/CPT-1通路发挥作用。在某些方面,山药糊与二甲双胍联合比山药糊单独使用产生更多有益效果。

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
山药糊单独或与二甲双胍联合能否通过AMPK/ACC/CPT-1通路改善T2DM大鼠的肝脏脂质代谢紊乱?
核心机制
山药糊通过激活AMPK/ACC/CPT-1通路,增加p-ACC/ACC、p-AMPK/AMPK、MLYCD和CPT-1的表达,促进脂肪酸氧化,减少脂质积累。
主要证据
在T2DM大鼠模型中,山药糊降低FBG、血脂(TC、TG、LDL-C、NEFA)和肝酶(ALT、AST)水平,减轻肝脏脂肪变性;q-PCR和western blot显示通路基因和蛋白表达上调。
研究意义
山药糊可作为改善T2DM患者脂质代谢的潜在饮食疗法,联合二甲双胍可能提供更多益处。

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T2DM模型并随机分组,评估山药糊干预效果

大鼠高脂饮食6周后注射STZ建立模型,随后分为对照组、模型组、山药糊组、二甲双胍组和联合组,给予相应干预6周。

2

血清生化与肝指数分析

评估山药糊对血糖、血脂和肝功能的影响

检测空腹血糖、体重、肝重、肝指数,以及血清TC、TG、HDL-C、LDL-C、NEFA、ALT、AST水平。

3

肝脏组织油红O染色

评估肝脏脂肪变性程度

采用油红O染色观察肝组织冰冻切片中的脂滴,定量阳性染色面积。

4

AMPK通路基因表达检测

验证山药糊对AMPK通路基因表达的影响

利用q-PCR检测肝组织中Prkaa2、Acaca、MLYCD、CPT1A的mRNA表达,以Actb为内参。

5

AMPK通路蛋白表达检测

验证山药糊对AMPK通路蛋白表达的影响

利用western blot检测肝组织中p-AMPK/AMPK、p-ACC/ACC、MLYCD、CPT-1的蛋白水平。

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。

组织学染色
基因表达检测
蛋白表达检测

产品清单

实验环节名称品牌货号
链脲佐菌素----
NEFA比色法试剂盒Elabscience--
TC、TG、HDL-C、LDL-C、ALT、AST生化分析试剂盒Rayto--
Chemray800全自动生化分析仪Rayto--
油红OSigma-Aldrich--
徕卡倒置荧光显微镜DM IL LEDLeica--
RIPA裂解液MeilunbioMA0151
AMPK和ACC抗体试剂盒Cell Signaling Technology#9957
DCMC兔多抗ImmunoWay Biotechnology CompanyYN4175
CPT1A兔多抗ImmunoWay Biotechnology CompanyYN3388
抗β-肌动蛋白小鼠单抗Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd.GB12001
RNA试剂TIANGEN BIOTECH (BEIJING) Co., Ltd.--
NovoScript®第一链cDNA合成预混液(gDNA去除)Novoprotein Scientific, Inc.--
ABI Step One Plus实时PCR系统Thermo Fisher Scientific--
NovoStart® SYBR qPCR预混液Novoprotein Scientific, Inc.--

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;高脂饮食组成和持续时间;STZ剂量、注射途径、次数、间隔;模型成功标准
阅读提示:Methods部分“Animals and the T2DM rat model”
动物分组与干预
分组数目、每组样本量;干预物、剂量、给药途径、持续时间;对照组处理
阅读提示:Methods部分“Animal regrouping and interventions”
生化指标检测
血清样本采集、离心条件;检测试剂盒和仪器;检测指标
阅读提示:Methods部分“Serum biochemical analysis”和“Tissue processing”
肝脏病理评估
冰冻切片厚度;油红O染色步骤;阳性染色面积定量方法
阅读提示:Methods部分“Oil Red O staining of liver tissues”
基因表达分析
RNA提取和逆转录试剂;引物序列;PCR循环条件;内参基因;数据处理方法
阅读提示:Methods部分“Real-time PCR analysis”和表1
蛋白表达分析
蛋白提取方法;抗体信息;二抗稀释倍数;曝光和定量方法
阅读提示:Methods部分“Extraction of proteins and western blotting”