膳食补充亮氨酸对血糖的影响及一种作用机制

闫阳　杨帆

摘 要：奶制品、黑木耳和大蒜中亮氨酸含量丰富，膳食中补充亮氨酸或者亮氨酸缺乏对脂肪代谢产生影响的作用机制涉及到酶、基因表达和中枢神经系统的调节，且存在明显的差异。本研究旨在探讨膳食补充亮氨酸和大鼠血糖浓度之间的关联性和一种可能机制，寻找预防和治疗Ⅱ型糖尿病的潜在靶点。本研究将健康雄性大鼠均分成三组（亮氨酸低剂量组、亮氨酸高剂量组、对照组），用不同浓度的亮氨酸溶液灌胃。通过对不同时期大鼠血糖浓度的检测，可以发现不同浓度亮氨酸溶液对大鼠糖耐量的影响；通过ELISA法可以分别检测出血液中胰岛素、胰高血糖素的表达量变化。进而推断亮氨酸发挥作用的一种可能机制。

关键词：亮氨酸；血糖；糖耐量；激素表达

1 研究背景和目的

随着人类生活水平普遍提高，糖尿病的发病率及患病人数增长迅速。饮食中存在一些能控制体重、改善血糖及脂代谢的有益物质，其中亮氨酸与糖尿病的关系正受到广泛关注。许多国内外的报道都表明：机体摄入等热量的高碳水化合物与高蛋白的食物相比，后者可以减少脂肪的蓄积，从而控制血糖血脂的水平。我们猜测这可能与蛋白质中的亮氨酸的含量和摄入有关。本题目主要意义在于研究亮氨酸的摄入与血糖浓度之间是否有关联，同时研究其可能的作用机制。

2 主要内容

1、大量的体内和体外试验研究表明，亮氨酸可以调节哺乳动物的脂肪代谢，主要表现在降低脂肪合成，促进脂肪分解。而添加亮氨酸或者亮氨酸缺乏对脂肪代谢产生影响的作用机制涉及到酶、基因表达和中枢神经系统的调节，且存在明显的差异。从而可以看出亮氨酸可能对机体血糖浓度的控制有相关联的地方。亮氨酸属必需氨基酸，为婴儿正常生长及成人维持正常氮平衡所必需。该品作为营养增补剂，配制氨基酸输液，植物生长促进剂。按我国GB 2760-86规定，该品可用作香料。

2、血糖浓度能维持相对恒定是由于机体内存在一整套高效率的调节机制，精细地控制着血糖的来源与去路，使之达到动态平衡，是糖类、脂肪、氨基酸代谢协调的结果。

2.1、神经系统对血糖浓度的调节作用主要通过以下丘脑和自主神经系统对所控制激素的分泌，后者再通过影响血糖来源与去路关键酶的活性，最终通过细胞水平的调节来达到目的。

2.2、肝内糖代谢的途径很多，有些代谢途径为肝所特有。

2.3、激素的调节作用。胰岛素是胰岛β细胞分泌的一种由51个氨基酸组成的蛋白类激素。胰岛素使肌肉和脂肪组织细胞膜对葡萄糖的通透性增加，利于血糖进入这些组织进行代谢；还能诱导葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的合成，加速细胞内葡萄糖的分解利用；也通过使细胞内cAMP含量减少，激活糖原合成酶和丙酮酸脱氢酶系，抑制磷酸化酶和糖异生关键酶等，使血糖去路增快；使糖原分解和糖异生减少，使血糖来源减少。胰高血糖素是胰岛α细胞合成和分泌的由29个氨基酸组成的肽类激素。主要通过提高靶细胞内cAMP含量达到调节血糖浓度的目的。细胞内的cAMP可激活依赖cAMP的蛋白激酶，后者通过酶蛋白的共价修饰改变细胞内酶的活性，抑制糖原合成和糖氧化的关键酶，使血糖升高。正常血浆中的基础浓度为50-100ng/L。

酶联免疫吸附剂测定法，简称ELISA法。即让抗体与酶复合物结合，然后通过显色来检测。基本原理： 使抗原或抗体结合到某种固相载体表面，并保持其免疫活性。?使抗原或抗体与某种酶连接成酶标抗原或抗体，这种酶标抗原或抗体既保留其免疫活性，又保留酶的活性。?在测定时，把受检标本（测定其中的抗体或抗原）和酶标抗原或抗体按不同的步骤与固相载体表面的抗原或抗体起反应。用洗涤的方法使固相载体上形成的抗原抗体复合物与其他物质分开，最后结合在固相载体上的酶量与标本中受检物质的量成一定的比例。加入酶反应的底物后，底物被酶催化变为有色产物，可根据颜色反应的深浅来进行定性或定量分析。由于酶的催化频率很高，故可极大地放大反应效果，从而使测定方法达到很高的敏感度。

3 实验设计的方案及进度

第一阶段：取30只健康雄性大鼠均分为3组，空腹16h后，进行尾静脉取血，记为血样一。接着，组一：亮氨酸低剂量组（空腹灌胃1g/kg亮氨酸、3g/kg葡萄糖）；组二：亮氨酸高剂量（空腹灌胃2g/kg亮氨酸、3g/kg葡萄糖）；对照组：空腹灌胃3g/kg葡萄糖。每天一次，连续三天。第三次灌胃结束后，紧接着隔0.5h，1h，3h分别对大鼠进行进行断尾取血。

第二阶段：用血糖仪测定血样一和血样二中血糖浓度，并进行横向纵向比较。

第三阶段：用ELISA法对大鼠血液进行胰岛素、胰高血糖素浓度的测定。

4 实验结果及结论分析

通过前期氨基酸糖耐量筛查（步骤二中对实验组和对照组大鼠血样二的血糖浓度测定），并与血样一的比较，可发现不同剂量亮氨酸对小鼠糖耐量的影响。同时期血糖浓度：对照组 > 低剂量亮氨酸组 > 高剂量亮氨酸组，可以初步判断亮氨酸与大鼠血糖浓度之间具有关联性。

通过第三阶段中对血液的ELISA法检测，可预测亮氨酸对小鼠胰岛素和胰高血糖素分泌的影响。与对照组相比，摄入低剂量亮氨酸后虽血糖显著降低，但胰岛素和胰高血糖素未见明显改变；摄入高剂量亮氨酸后不仅血糖显著降低，而且伴有同时血液胰岛素含量明显升高，胰高血糖素含量下降。

5 综合分析后得出结论

亮氨酸能够改善机体的糖耐量，其中一种机制是通过促进胰岛素及抑制胰高血糖素的分泌进行联合控制的。膳食补充亮氨酸或含大量亮氨酸的蛋白质后能刺激胰岛素分泌的同时，又抑制胰高血糖素的分泌。

6 对作用机制的其他猜测

线粒体代谢酶缺陷可导致线立体糖尿病（MIDD），推断一种可能作用机制，即亮氨酸改善糖代謝还有可能与其调节线粒体功能相关基因表达有关。这有待于通过此基础上的慢性实验来进一步探究。