脱落酸对果糖诱导的胰岛素抵抗小鼠的影响

韩佳彤，丁传波，顾效瑜，李 爽，蔡华君，郑毅男，刘文丛

（吉林农业大学中药材学院，吉林 长春 130118）

脱落酸对果糖诱导的胰岛素抵抗小鼠的影响

韩佳彤，丁传波，顾效瑜，李 爽，蔡华君，郑毅男*，刘文丛*

（吉林农业大学中药材学院，吉林 长春 130118）

目的：研究脱落酸（abscisic acid，ABA）对果糖诱导的胰岛素抵抗小鼠的影响。方法：将60 只雄性ICR小鼠随机分成6 组，每组10 只，分别为正常对照组、模型组、阳性对照组（盐酸吡格列酮15 mg/（kg·d））和ABA低剂量组（0.75 mg/（kg·d））、ABA中剂量组（1.5 mg/（kg·d））、ABA高剂量组（3 mg/（kg·d）），除正常对照组外，其余各组均给予10%果糖溶液（质量分数）作为饮用水，连续灌胃给药30 d，实验结束后处死小鼠，收集血液后离心，取血清用于测定血糖、胰岛素、血脂水平。取肝脏、肌肉称质量，用于测定肌糖原、肝糖原含量。结果：果糖可显著增加小鼠空腹 血糖及胰岛素水平。给药30 d后，ABA高、中、低剂量组均能显著降低小鼠血糖水平及胰岛素水平，提高小鼠肌糖原、肝糖原含量，ABA中、高剂量组能显著降低小鼠血清中甘油三酯、胆固醇水平，增加高密度脂蛋白胆固醇水平。结论：ABA中、高剂量组能显著提高小鼠对胰岛素的敏感性，较好地干预胰岛素抵抗，且高剂量ABA的胰岛素增敏效果优于盐酸吡格列酮。

脱落酸；果糖；胰岛素抵抗

胰岛素抵抗（insulin resistance，IR）是近些年来学术界争相探讨的热点问题之一，由于研究的不断升温，有关胰岛素抵抗的研究领域逐渐从内分泌学科扩展到心血管病学科、肾病学科和神经病学科等多个交叉学科之中［1］。胰岛素抵抗是指正常剂量的胰岛素产生低于正常生物学效应的一种状态，亦称胰岛素不敏感，指单位浓度胰岛素的细胞效应减弱，即组织对胰岛素的敏感性下降，代偿性地引起胰岛β细胞分泌胰岛素增加，从而产生高胰岛素血症，其实质为胰岛素介导的细胞糖代谢能力的降低。在胰岛素抵抗发生初期，机体通过代偿性胰岛素分泌增多可以维持血糖的正常水平，但随着胰岛β细胞功能的减退，当其不能再产生足够的胰岛素以增强胰岛素敏感性时，葡萄糖稳态遭到破坏，就会出现葡萄糖耐受量减低，以致Ⅱ型糖尿病的发生。发生胰岛素抵抗的主要部位是依赖胰岛素的葡萄糖利用器官，如骨骼肌、肝脏、脂肪组织等［2］。

小鼠胰岛素抵抗可以通过高果糖饮食诱发［3］。据报道，烷二酮类是一种治疗胰岛素抵抗最有效的药物。如盐酸吡格列酮是一种具有高度选择性和高效的过氧化物酶体增殖物激活受体-γ（peroxisome proliferator activated receptor-γ，PPAR-γ）的激动剂，通过直接与PPAR-γ受体结合并使之激活发挥胰岛素增敏剂的作用［4］，可改善Ⅱ型糖尿病患者肌肉、脂肪、肝脏的胰岛素抵抗，从而保护β细胞功能［5］。但烷二酮类药物也具有一定的副作用［6］，因此，寻找高效、低副作用的防治胰岛素抵抗的天然化合物具有重要意义。

脱落酸（abscisic acid，ABA）是一种与烷二酮类结构相似的植物激素，在植物的生命周期中起着重要作用，包括调节植物生长、发育与休眠，调节植物对低温、干旱、盐碱及病原菌等多种逆境的抗性反应［7-8］。近年来的研究表明，ABA广泛存在于动物和人的组织细胞中，在真菌［9］等微生物、低等的海绵动物［10-11］和哺乳动物体内都发现有ABA的存在和对ABA的反应。Bodrato等［12］指出，ABA是一种诱导自分泌型微胶质激活的促盐激素，可能具有抗炎治疗的新功能。Sturla等［13］也指出，ABA通过人颗粒细胞膜上的LANCL2将信号传入细胞内，产生系列特异性免疫反应。研究表明，ABA对免疫系统、心血管细胞、干细胞和糖尿病等有广泛的调节作用［14］，ABA对SMMC-7721人肝癌细胞具有抗增殖、促分化作用［15］。Sheth等［16］指出，ABA对果糖诱导的胰岛素抵抗大鼠有调节改善的作用。研究显示，胰岛素抵抗和代偿性高胰岛素血症往往引起患者并发多种疾病，如Ⅱ型糖尿病、糖耐量减退、高甘油三酯血症、低高密度脂蛋白胆固醇（high density lipoprotein cholesterol，HDL-C）血症、肥胖、高血压、动脉粥样硬化、冠心病、脑血管疾病、高尿酸血症等［17-18］，故对胰岛素抵抗的研究有其一定的实际意义，改善患者胰岛素抵抗状况将有利于糖尿病、心血管等疾病的防治。本研究旨在通过小鼠实验来探讨ABA在改善胰岛素抵抗方面的作用，从而为ABA在保健食品领域的应用提供一定的理论依据。

1　材料与方法

1.1材料、试剂与动物

ABA标准品（纯度≥98%） 美国Sigma公司。

盐酸吡格列酮分散片（30 mg×7 片/盒） 贵州天安药业股份有限公司；Mouse INS酶联免疫吸附分析（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）试剂盒、葡萄糖测定试剂盒、考马斯亮蓝试剂盒、肝/肌糖原试剂盒、总胆固醇（total cholesterol，TC）测定试剂盒，甘油三酯（triglyceride，TG）测定试剂盒、HDL-C测定试剂盒 南京建成生物工程有限公司。

雄性ICR小鼠，体质量18～23 g，购自长春市亿斯实验动物技术有限责任公司，许可证号：SCXK（吉）-2011-0004。饲养温度（23±3） ℃，相对湿度（50±3）%，适应性饲养7 d，适应期间饲料为普通饲料，小鼠自由摄食、饮水。

1.2仪器与设备

Sartorious BP211D型电子分析天平 德国Sartorious公司；SpectraMax Plus384连续光谱扫描式酶标仪 美国分子仪器公司；FS-2组织匀浆机 江苏金坛金城国胜实验仪器厂；HC2517高速离心机 安徽中科中佳科学仪器有限公司；DK-98-1型电热恒温水浴锅 天津泰斯特仪器有限公司；96 孔酶标板 美国康宁公司。

1.3方法

1.3.1动物分组与处理

雄性ICR小鼠随机分为6 组（n=10）：正常对照组（纯净水和普通饲料）、模型组（10%果糖溶液（质量分数，下同）和普通饲料）、阳性对照组（10%果糖溶液和普通饲料，灌胃给药15 mg/（kg·d）的盐酸吡格列酮），ABA低剂量组（10%果糖溶液和普通饲料，灌胃给药0.75 mg/（kg·d）ABA）、ABA中剂量组（10%果糖溶液和普通饲料，灌胃给药1.5 mg/（kg·d）ABA）、ABA高剂量组（10%果糖溶液和普通饲料，灌胃给药3 mg/（kg·d）ABA）。饲养条件为12 h光照/12 h黑暗周期，温度24 ℃，相对湿度35%～60%，每天记录小鼠体质量、采食量和饮水量，30 d后进行血液和组织采集。

1.3.2小鼠空腹血糖、胰岛素水平和空腹胰岛素抵抗指数的测定

各组小鼠给药30 d后，禁食不禁水12 h，眼眶后静脉丛取血，3 500 r/min离心10 min，分离血清，使用葡萄糖测定试剂盒测定小鼠空腹血糖水平，使用Mouse INS ELISA试剂盒测定小鼠空腹胰岛素水平。根据下式计算小鼠空腹胰岛素抵抗指数（fasting insulin resistance index，FIRI）。

FIRI=空腹血清血糖含量/（mg/dL）×空腹血清胰岛素含量（μU/mL）/25

1.3.3小鼠血脂水平测定

各组小鼠给药30 d后，禁食不禁水12 h，眼眶后静脉丛取血，3 500 r/min离心10 min，分离血清，按照试剂盒说明书方法使用连续光谱扫描式酶标仪测定TC、TG、HDL-C水平。

1.3.4小鼠肝糖原和肌糖原含量测定

将小鼠处死后取出肝脏和大腿肌肉组织，用生理盐水洗净并用滤纸去除残留血液，称质量，按照肝/肌糖原试剂盒说明书方法，使用连续光谱扫描式酶标仪测定小鼠肝糖原和肌糖原水平。

1.4数据统计分析

2　结果与分析

2.1ABA对胰岛素抵抗小鼠空腹血糖、胰岛素水平和FIRI的影响

表1　ABA对胰岛素抵抗小鼠空腹血糖、胰岛素水平和FIRI的影响Table 1 Effect of ABA on blood glucose， serum insulin and FIRI in mice with insulin resistance

经过30 d的10%果糖溶液喂养后，检测小鼠血清参数。根据Mouse INS ELISA试剂盒说明书方法分别于96 孔板中加样，做出标准曲线方程：Y=0.016 1X+ 0.086 2（R2=0.999）。根据标准曲线方程得到各组小鼠的血清相关指标。由表1可知，果糖可增加模型组小鼠空腹血糖、胰岛素水平和FIRI（P＜0.001）。与模型组相比，阳性对照组（盐酸吡格列酮10 mg/kg）和ABA各剂量组（0.75、1.5、3 mg/kg）均可降低小鼠空腹血糖水平，其中，阳性对照组和ABA低、高剂量组作用显著（P＜0.05），ABA中剂量组作用极显著（P＜0.01），因此，ABA能够降低胰岛素抵抗小鼠的空腹血糖水平。与模型组相比，其他组小鼠的空腹胰岛素水平均有降低趋势，其中，阳性对照组和ABA低、高剂量组作用极显著（P＜0.01），ABA中剂量组作用高度显著（P＜0.001），因此，ABA能够降低胰岛素抵抗小鼠的空腹胰岛素水平。与模型组相比，其他组小鼠的FIRI值均降低，且达到高度显著水平（P＜0.001）。

2.2ABA对胰岛素抵抗小鼠血脂水平的影响

表2　ABA对胰岛素抵抗小鼠血脂水平的影响Table 2 Effect of ABA on lipids in mice with insulin resistance mmol/L

由表2可知，与正常对照组相比，模型组小鼠的TC、TG水平极显著升高（P＜0.01），HDL-C水平显著降低（P＜0.05）。与模型组相比，ABA高剂量组小鼠的TC、TG水平显著降低（P＜0.05），效果与阳性对照组相似，表明盐酸吡格列酮和ABA均能很好地降低胰岛素抵抗小鼠的TC、TG水平。与模型组相比，ABA中、高剂量组小鼠的HDL-C水平显著升高（P＜0.05），说明ABA能够在一定程度上改善胰岛素抵抗小鼠血清中的HDL-C水平。

2.3ABA对胰岛素抵抗小鼠肝糖原、肌糖原含量的影响

表3　ABA对胰岛素抵抗小鼠肝糖原、肌糖原含量的影响Table 3 Effect of ABA on muscle glycogen and liver glycogen in mice with insulin resistance

由表3可知，与正常对照组相比，模型组小鼠的肝糖原含量降低，差异达到高度显著的水平（P＜0.001），肌糖原含量极显著降低（P＜0.01）。与模型组相比，ABA中、高剂量小鼠的肝糖原含量显著增加（P＜0.05），ABA高剂量小鼠的肌糖原含量显著增加（P＜0.05），其效果与阳性对照组（盐酸吡格列酮）相似，表明中剂量的ABA能够改善胰岛素抵抗小鼠肌糖原水平，高剂量的ABA可以同时改善胰岛素抵抗小鼠的肌糖原和肝糖原水平。

3　讨 论

胰岛素抵抗的发生机制十分复杂，不仅与遗传因素高度相关，而且与某些细胞因子表达失常、物质代谢异常、胰岛素信号传导缺陷等因素有关［19］。近年来，胰岛素抵抗和Ⅱ型糖尿病的发病率逐年上升［20］。胰岛素抵抗作为Ⅱ型糖尿病的主要病理生理特征之一，在Ⅱ型糖尿病发生发展中起着重要作用［21］。高剂量果糖喂养可改变小鼠的消化、吸收能力，改变血液中激素水平，降低食欲和肝脏代谢能力，导致胰岛素抵抗、糖尿病、肥胖以及心血管疾病的发生［22-23］。胰岛素是参与机体血糖稳态调节的重要激素之一，它能促进肌肉、脂肪组织摄取和利用葡萄糖，抑制肝脏的葡萄糖异生，是机体具有降血糖作用的主要激素。胰岛素由胰岛β细胞合成和分泌，β细胞数目减少或其胰岛素分泌障碍均可导致体内胰岛素的分泌不足，严重时可引发糖尿病。β细胞在血糖调控中具备双重身份，它既是产生胰岛素的主体，又是接受胰岛素调控的客体［24］。因此，降低血糖水平、改善胰岛素分泌状况，可以修护胰岛β细胞，提高其敏感度，改善胰岛素抵抗。

本实验结果显示，成功利用果糖诱导建立胰岛素抵抗小鼠模型后，高、中、低剂量的ABA均能明显地降低胰岛素抵抗小鼠的空腹血糖及胰岛素水平，但只有高剂量的ABA不仅降低了空腹血糖和胰岛素水平，而且能够显著降低小鼠血清中TG、TC水平，升高HDL-C水平，而且还增加了肝糖原和肌糖原含量。从降低血糖水平、调节血脂和改善机体微循环等方面更全面、有效地调整机体的病理状况，干预胰岛素抵抗的发展，其功效可能优于盐酸吡格列酮。ABA保护胰岛β细胞的功能可能源于其PPAR-γ激动剂的作用，从而起到防治胰岛素抵抗的发生发展，改善胰岛素分泌的作用。然而，ABA确切的作用机制尚待进一步研究。

［1］ KIM B， FELDMAN E L. Insulin resistance in the nervous system［J］. Trends in Endocrinology & Metabolism， 2012， 23（3）： 133-141.

［2］ 窦梅， 马爱国. 胰岛素抵抗主要原因及机制的研究进展［J］. 国外医学： 卫生学分册， 2009， 36（3）： 174-179.

［3］ 吴晨方， 柴湘平， 罗玉梅. 高果糖饮食与胰岛素抵抗关系的探讨［J］.海南医学院学报， 2014， 20（3）： 297-301.

［4］ SPIEGELMAN B M. PPAR-gamma： adipogenic regulator and thiazolidinedione receptor［J］. Diabetes， 1998， 47（4）： 507-514.

［5］ 单利珍， 任跃忠. 吡格列酮的临床研究进展［J］. 实用糖尿病杂志，2005（4）： 58-59.

［6］ 张士勇. 噻唑烷二酮类药物致不良反应文献分析［J］. 中国药物评价，2014， 31（4）： 223-225.

［7］ CUTLER S R， RODRIGUEZ P L， FINKELSTEIN R R， et al. Abscisic acid： emergence of a core signaling network［J］. Annual Reviews Plant Biology， 2010， 61： 651-679.

［8］ KIM T H， MAIK B Ć. Guard cell signal transduction network：advances in understanding abscisic acid， CO2， and Ca2+signaling［J］. Annual Review of Plant Biology， 2010， 61： 561-591.

［9］ TSAVKELOVA E A， KLIMOVA S Y， CHERDYNTSEVA T A， et al. Hormones and hormone-like substances of microorganisms： a review［J］. Applied Biochemistry and Microbiology， 2006， 42（3）： 229-235.

［10］ ZOCCHI E， CARPANETO A， CERRANO C， et al. The temperaturesignaling cascade in sponges involves a heat-gated cation channel，abscisic acid， and cyclic ADP-ribose［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences， 2001， 98（26）： 14859-14864.

［11］ ZOCCHI E， BASILE G， CERRANO C， et al. ABA-and cADPR-mediated effects on respiration and filtration downstream of the temperature-signaling cascade in sponges［J］. Journal of Cell Science，2003， 116（4）： 629-636.

［12］ BODRATO N， FRANCO L， FRESIA C， et al. Abscisic acid activates the murine microglial cell line N9 through the second messenger cyclic ADP-ribose［J］. Journal of Biological Chemistry， 2009， 284（22）：14777-14787.

［13］ STURLA L， FRESIA C， GUIDA L， et al. LANCL2 is necessary for abscisic acid binding and signaling in human granulocytes and in rat insulinoma cells［J］. Journal of Biological Chemistry， 2009， 284（41）：28045-28057.

［14］ 李海航， 林佳， 曾广翔， 等. 植物激素脱落酸的药理作用与药用前景［J］.华南师范大学学报： 自然科学版， 2011（2）： 7-12.

［15］ 马秋野， 武步强， 卢永刚， 等. 脱落酸对SMMC-7721人肝癌细胞诱导分化作用的研究［J］. 昆明医学院学报， 2006， 27（3）： 14-18.

［16］ SHETH D B， SHAH K V， CHAVDA J R， et al. Effect of abscisic acid on dyslipidemia in fructose induced insulin resistant rats［J］. IJPI's Journal of Pharmacology and Toxicology， 2012， 2： 140-146.

［17］ 张刚. 中医药纠正胰岛素抵抗机制研究的进展［J］. 中华现代中西医杂志， 2005， 3（11）： 978-980.

［18］ 沈利亚. 胰岛素抵抗与心血管疾病［J］. 江汉大学学报： 自然科学版，2003， 31（3）： 70-73.

［19］ 李金良. 胰岛素抵抗与心血管病的临床和药理学研究： 冠心病患者胰岛素抵抗状况及他汀对内皮功能的直接作用的研究［D］. 长春： 吉林大学， 2012： 3-15.

［20］ 华仙， 彭哲， 蒋慧莲. 胰岛素抵抗研究现状［J］. 河南中医， 2012，32（5）： 650-653.

［21］ 柯红林. 2型糖尿病中胰岛素抵抗发生机制的研究进展［J］. 国外医学： 老年医学分册， 2003， 24（3）： 100-102.

［22］ 王方杰， 王吉昕. 胰岛素抵抗与糖尿病， 肥胖， 冠心病， 脂代谢异常的相关性［J］. 实用心脑肺血管病杂志， 2005， 13（1）： 53-55.

［23］ 王兴安， 巫冠中. 果糖的代谢及其对健康的影响［J］. 药学与临床研究， 2011， 19（3）： 244-246.

［24］ ROPER M G， QIAN W， ZHANG B B， et al. Effect of the insulin mimetic L-783， 281 on intracellular ［Ca2+］ and insulin secretion from pancreatic β-cells［J］. Diabetes， 2002， 51（Suppl 1）： 43-49.

Effect of Abscisic Acid in Fructose-Induced Insulin Resistant Mice

HAN Jiatong， DING Chuanbo， GU Xiaoyu， LI Shuang， CAI Huajun， ZHENG Yinan*， LIU Wencong*
（College of Chinese Medicinal Materials， Jilin Agricultural University， Changchun 130118， China）

Objective： To study the effect of abscisic acid （ABA） in fructose-induced insulin resistant mice. Methods： All male mice were divided randomly into six groups， including normal control， model， positive control （pioglitazone hydrochloride，15 mg/（kg·d）， and high-dose （3 mg/（kg·d））， medium-dose （1.5 mg/（kg·d）） and low-dose （0.75 mg/（kg·d）） ABA groups（n =10）. Except for the control group， the mice from all the groups were administrated with 10% fructose in drinking water for 30 consecutive days. At the end of the experiment， all mice were sacrificed. Blood samples were collected to evaluate glucose， insulin and blood lipid. The contents of muscle glycogen and liver glycogen were determined as well. Results：Fructose could significantly increase fasting serum glucose concentration and serum insulin concentration. After 30 days of administration， high-dose， medium-dose and low-dose ABA could significantly reduce serum glucose and insulin concentrations， and increase muscle glycogen and liver glycogen contents； medium- and high-dose ABA could significantly reduce serum triglyceride and cholesterol levels， and improve high-density lipoprotein cholesterol level. Conclusion： The middle-dose and high-dose ABA can significantly improve insulin sensitivity in mice， implying a good intervention effect on insulin resistance. Its effect is better than that of pioglitazone.

abscisic acid； fructose； insulin resistance

R965

A

1002-6630（2015）15-0195-04

10.7506/spkx1002-6630-201515036

2014-09-23

吉林省科技发展计划项目（YYZX201135）

韩佳彤（1986—），女，硕士研究生，主要从事天然药物研究与开发。E-mail：412137666@qq.com

郑毅男（1945—），男，教授，博士，主要从事中药新药研究与开发。E-mail：zhenyinan@tom.com刘文丛（1968—），男，教授，博士，主要从事天然药物研究与开发。E-mail：jwlw6803@126.com