硫化氢对胰岛素抵抗的作用及其机制

硫化氢对胰岛素抵抗的作用及其机制

作者:师大云端图书馆 时间:2016-02-13 分类:期刊论文 喜欢:3607
师大云端图书馆

【摘要】硫化氢(H2S)是一种无色有臭鸡蛋味的气体,大量吸入会导致中毒。然而,很多种哺乳动物细胞自身能产生H2S,在正常大鼠的血液中H2S浓度达到46μmol/L。体内的H2S主要通过含硫氨基酸的代谢产生,胱硫醚-β-合酶(cystathionineβ-synthase,CBS)和胱硫醚-γ-裂解酶(cystathionineγ-lyase,CSE)是两个能分解L-半胱氨酸产生硫化氢的酶。内源性H2S已被证实与心血管系统、神经系统、胃溃疡和感染等的发病相关,最近的研究提示H2S与糖尿病有一定的相关性。研究发现,在STZ诱导的糖尿病大鼠中,胰腺中内源性H2S的产量显著增加。但也有文献报道非肥胖糖尿病小鼠(NOD)体内H2S的生物合成随着病情进展而逐渐减少。最新研究提示H2S可以通过开放ATP敏感的钾离子(KATP)通道影响胰岛素的释放。但到目前为止,还没有文献证实H2S是否对葡萄糖代谢以及胰岛素抵抗有影响。胰岛素抵抗是2型糖尿病重要的病理生理特征,主要表现为胰岛素的靶组织(肝脏、肌肉、脂肪组织)对胰岛素敏感性及反应性降低。胰岛素抵抗是糖尿病及其并发症发病的中心环节,因而,改善胰岛素抵抗具有重要的临床意义。目前已经有报道H2S可能参与糖尿病的病理过程,那么H2S是否对胰岛素抵抗有影响呢?我们通过研究H2S与胰岛素抵抗的关系可以更全面的了解这个新型气体信号分子。本课题选用L6骨骼肌细胞和3T3-L1脂肪细胞进行相关研究。MTT结果表明高浓度(500-1000μmol/L)的H2S供体硫氢化钠(NaHS)使细胞活力显著下降,而低浓度(10-200μmol/L)则对细胞活力没有影响,说明高浓度的H2S可能存在细胞毒性。所以在之后的葡萄糖消耗和葡萄糖摄取实验中NaHS给药浓度都在此范围内(≤200μmol/L)。我们选用葡萄糖消耗和葡萄糖摄取的方法来评价细胞对葡萄糖的摄取和利用能力。葡萄糖消耗结果显示,对于脂肪细胞和骨骼肌细胞,低浓度(10-100μmol/L)的H2S供体硫氢化钠(NaHS)可以在胰岛素刺激下增加培养基中葡萄糖的消耗,但对于基础状态的葡萄糖消耗没有影响。葡萄糖摄取实验可以准确的评价细胞对胰岛素的敏感性。为了全面了解H2S对正常和病理状态下脂肪细胞和骨骼肌细胞的葡萄糖摄取,我们参照文献中的方法建立了胰岛素抵抗细胞模型(IR模型)。我们检测了H2S对正常细胞和胰岛素抵抗模型细胞(IR模型)中基础状态和胰岛素刺激情况下的葡萄糖摄取的作用。结果表明,低浓度(10-100μmol/L)的H2S供体硫氢化钠(NaHS)可以显著提高骨骼肌细胞和脂肪细胞在胰岛素刺激作用下的葡萄糖摄取,且这种作用在正常细胞和IR模型细胞中都存在。说明H2S可以在一定剂量范围内增加这两种细胞的葡萄糖摄取,且这种作用依赖于胰岛素的存在。在此基础上,我们进一步探讨了H2S促进葡萄糖摄取的机制。葡萄糖摄取实验结果表明H2S只有在胰岛素刺激下才能增加两种细胞的葡萄糖摄取,提示H2S的作用可能与胰岛素的信号通路有关。我们检测了H2S对胰岛素信号通路关键蛋白的磷酸化的影响。Westernblot方法显示H2S能促进胰岛素信号转导通路的胰岛素受体、PI3K、Akt的磷酸化,并具有时间和浓度依赖性。预先给予骨骼肌细胞和脂肪细胞PI3K的阻断剂LY294002后,H2S在胰岛素刺激下的促进葡萄糖摄取的效应被完全阻断。说明H2S增加葡糖摄取的作用可能通过IR/PI3K/Akt通路。对于另外两条通路中的关键蛋白,Cb1、ERK、P38和IJNK,H2S未能促进其磷酸化。胰岛素受体信号通路转导促使葡萄糖转运蛋白4(glucosetransporter,GLUT4)从细胞浆内转位至细胞膜,将葡萄糖从胞外摄入细胞内,协助维持机体血糖的稳定。可见,GLUT4在葡萄糖的转运和摄取中起着很关键的作用。H2S可以增加IR/PI3K/Akt通路的信号转导,那么H2S是否可以影响GLUT4的表达及转位呢?我们发现H2S确实可以增加胰岛素刺激引起的GLUT4的转位,但对其表达没有影响。最后,在整体水平观察H2S对2型糖尿病GK大鼠体内胰岛素抵抗的影响。不同浓度NaHS(30,60以及120μmol/kg/d)通过腹腔注射给药,持续8周。我们发现低剂量NaHS(30μmol·kg-1·d-1)可以改善GK大鼠的胰岛素抵抗,降低空腹血糖(FBG),增加葡萄糖耐量和胰岛素敏感性。而高剂量NaHS(120μmol·kg-1·d-1)给药后则加重了GK大鼠的胰岛素抵抗,空腹血糖升高,葡萄糖耐量降低。与文献报导不同的是,NaHS对GK大鼠的胰岛素分泌没有影响。以上结果说明H2S在不同剂量时对于体内的胰岛素抵抗有双重调节作用。总之,我们在实验中发现H2S能增加脂肪细胞和骨骼肌细胞的葡萄糖摄取,这种作用可能与IR/PI3K/Akt信号通路相关。整体水平的实验表明小剂量H2S可以改善糖尿病GK大鼠体内的胰岛素抵抗。
【作者】薛蓉;
【导师】朱依纯;
【作者基本信息】复旦大学,生理学,2009,博士
【关键词】硫化氢;硫氢化钠;胰岛素抵抗;脂肪细胞;骨骼肌细胞;葡萄糖摄取;胰岛素受体;PI3KAkt;葡萄糖转运蛋白4;

【参考文献】
[1]张宁.地面跨尺度运动基座的运动控制[D].吉林大学,控制工程,2014,硕士.
[2]李海山,杨午阳,田军,吴国忱.匹配追踪煤层强反射分离方法[J].石油地球物理勘探,2014,05:866-870+818.
[3]林晓星.建筑物外立面泛光照明光污染防治[D].华侨大学,建筑与土木工程(专业学位),2014,硕士.
[4]安小雪.国际信用评级业的利益冲突及其规制研究[D].西北师范大学,政治经济学,2014,硕士.
[5]严君.基于职业能力模型的职业资格制度建设研究[D].浙江大学,2005.
[6]张晓雨.质量安全导向的农产品诚信交易协同机制研究[D].山东财经大学,企业管理,2014,硕士.
[7]李深.基于视觉的仿人机器人自定位研究[D].浙江大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[8]宋振华.合同解除溯及力研究[D].吉林大学,法律,2012,硕士.
[9]张赫.我国未成年学生学校体育伤害事故的法律责任认定研究[D].北京体育大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[10]宦坚.髌股关节排列关系的动态CT研究[D].苏州大学,影像医学与核医学,2003,硕士.
[11]康建莉.西南油气田分公司拓展川渝地区CNG市场的对策研究[D].西南财经大学,工商管理,2004,硕士.
[12]李健.从洛佩斯的具象绘画看艺术真实观的改变[D].中国美术学院,美术学,2014,博士.
[13]王洪荣.嵌入式操作系统在智能电梯控制系统中的应用[D].武汉理工大学,控制理论与控制工程,2004,硕士.
[14]申剑.Java可视虚拟机的研究与实现[D].广东工业大学,计算机应用,2004,硕士.
[15]李洪安.论婚内侵权民事责任制度的立法构建[D].吉林大学,法律,2013,硕士.
[16]邓国琳.产品内分工对高新技术产业的生产率效应研究[D].湖南师范大学,产业经济学,2013,硕士.
[17]李伟民.淮阴苜蓿耐热的蛋白质组学研究[D].扬州大学,草业科学,2013,博士.
[18]敖日其楞.蒙语授课寄宿制小学寄宿问题及对策研究[D].内蒙古师范大学,小学教育(专业学位),2012,硕士.
[19]朱光明,李桂花,张文波.VTI介质三分量井间地震观测波场数值模拟[J].石油地球物理勘探,2008,02:201-206+126+246.
[20]张悦怡.信用卡消费者权益保护法律问题研究[D].华东政法大学,经济法,2012,硕士.
[21]马贺.法国比较法两百年[D].华东政法学院,法律史,2004,硕士.
[22]邓晓东.核心蛋白聚糖及相关炎症因子在血管痉挛患者中浓度的动态变化及临床意义[D].第二军医大学,外科学(专业学位),2013,硕士.
[23]李青.济南市机构养老问题与对策研究[D].山东财经大学,社会保障学,2014,硕士.
[24]沈洁.新公共管理视野下的县级国土资源部门电子政务建设[D].浙江工商大学,行政管理,2013,硕士.
[25]许强.基于确定有限状态自动机的正则表达式引擎的设计与实现[D].西安电子科技大学,软件工程,2012,硕士.
[26]董高霞.基于组合方法的短期电力负荷预测[D].郑州大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[27]张曦文.C2C网上交易平台法律责任问题研究[D].沈阳师范大学,民商法学,2013,硕士.
[28]范晓屏.产品创新信息源的挖掘方法体系研究[J].科学学研究,2003,S1:261-265.
[29]胡美云.新生代农民工培训意愿及影响因素研究[D].重庆大学,行政管理,2014,硕士.
[30]曾维顺.蒙古—鄂霍茨克洋俯冲的记录:额尔古纳地区八大关变质杂岩的证据[D].吉林大学,构造地质学,2014,硕士.
[31]陈春蕊.均衡结果的随机稳定性及其在内生网络对策模型中的研究[D].青岛大学,应用数学,2013,硕士.
[32]余伶俐,唐小林,唐琎.基于自学习采样粒子滤波器的不完备故障空间交互诊断方法[J].控制与决策,2012,09:1331-1336.
[33]丁敏.宁夏H公司牛羊肉营销现状及对策研究[D].宁夏大学,工商管理(专业学位),2014,硕士.
[34]周瑞雪.无线蜂窝系统中的干扰对齐研究[D].北京邮电大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[35]罗伟玲.基于H.264的视频水印的研究与应用[D].西安电子科技大学,计算机系统结构,2011,硕士.
[36]张佳.聚类时延复杂网络动力学同步控制的研究[D].燕山大学,信号与信息处理,2014,硕士.
[37]王柄凯.小学摄影艺术教学实验与推广[D].沈阳师范大学,美术,2014,硕士.
[38]张萱.网络女性言情小说初探[D].河北师范大学,中国现当代文学,2012,硕士.
[39]魏晓慧,殷东生,祝宁.自然条件下风箱果的克隆构型[J].植物生态学报,2007,04:625-629.
[40]魏斌.草地管理措施对高寒草甸有毒植物的影响[D].兰州大学,作物栽培学与耕作学,2013,硕士.
[41]侯小艳.基于微粒群算法的伸缩式臂架优化与有限元分析研究[D].太原科技大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[42]刘心芝.英文合同的文本特征及汉译方法研究[D].北京交通大学,2014.
[43]周培岚.噻喏啡对平滑肌功能的影响[D].中国人民解放军军事医学科学院,药理学,2004,硕士.
[44]潘观连.臭氧投加量及进水水质对臭氧消毒特性的影响研究[D].东华大学,环境工程(专业学位),2014,硕士.
[45]刘龙飞.基于H.264的网络视频监控客户端设计与实现[D].杭州电子科技大学,电子与通信工程,2011,硕士.
[46]冀友丽.《文学》月刊上的小说研究[D].河北师范大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[47]王庆华.DCS500变流装置编码器测速通道的一种特殊应用[J].有色冶金设计与研究.2003(S1)
[48]董宏.高校学生住宿体制的改革探索[D].浙江大学,2003.
[49]凌绮雪.城市滨河景观设计研究[D].西南交通大学,艺术设计,2014,硕士.
[50]付小凤.大理州高中生健康危险行为调查[D].大理学院,流行病与卫生统计学,2013,硕士.