人参皂苷Rg5分子尺度调控胰岛素敏感性改善II型糖尿病糖代谢机制

Type II diabetes (T2DM) is one of the major chronic diseases threatening human health. Improvement of the insulin sensitivity is an important target for prevention and control of T2DM. Ginsenosides, as a kind of the sugar chain triterpene compounds, have many biological functions. Our pilot study found that the thermal modified-ginseng saponin Rg5 can improve the insulin sensitivity by activation of SIRT1 protein, thereby alleviating T2DM glucose metabolic disorder in mice, however, the underlined mechanism is not clear. In this study, we examine the effective dose and action time of Rg5 for improving IS using 3T3-L1 or HepG2 cell models. Meanwhile, to verify the mechanism of thermodynamics and kinetics between Rg5 and SIRT1, we investigated the activation of SIRT1 by Rg5 using chemistry and molecular biology methods such as mass spectrometry, spectrum, ITC, quantitative PCR, RNA interference and immune coprecipitation. Furthermore, we will study the role of Rg5 targeting SIRT1 in regulation of the insulin sensitivity using T2DM mice model to reveal Rg5 regulatory mechanism of glucose metabolism disorder caused by T2DM. Taken together, our findings will be critical for broadening the fundamental research of the ginseng saponin to improve T2MD glucose metabolic disorder, and providing a new idea to explore and design hypoglycemic drugs.

II型糖尿病（T2DM）是威胁人体健康的主要慢性病之一，改善胰岛素敏感性是目前防控T2DM的重要靶点。人参皂苷作为一类接有糖链的三萜类化合物具有许多生物学功能。我们前期的研究发现，热改性的人参皂苷Rg5可通过激活SIRT1蛋白改善胰岛素敏感性，进而缓解T2DM小鼠糖代谢紊乱，但作用机制不清楚。本项目拟以3T3-L1或HepG2细胞为模型，通过量-效、时-效关系及交互作用优化Rg5提高胰岛素敏感性的有效剂量和作用时间；通过质谱、光谱、滴定量热、定量PCR、RNA干扰、免疫共沉淀等化学及分子生物学手段研究Rg5对SIRT1的激活机制，探明二者互作热力学及动力学规律；利用T2DM小鼠模型研究Rg5靶向SIRT1在胰岛素增敏中的作用机制，揭示Rg5对T2DM引起的糖代谢紊乱的调控机制。研究成果不仅从分子尺度拓展了人参皂苷改善T2MD糖代谢紊乱的新机制，也为新型降血糖药物的设计和研发提供了新思路。

II型糖尿病（T2DM）是威胁人体健康的主要慢性病之一，改善胰岛素敏感性是目前防控T2DM的重要靶点。人参皂苷作为一类接有糖链的三萜类化合物具有许多生物学功能。我们前期的研究发现，热改性的人参皂苷Rg5可通过激活Sirt1蛋白改善胰岛素敏感性，进而缓解T2DM小鼠糖代谢紊乱，但作用机制不清楚。本项目以瘦素缺陷型db/db小鼠及高脂饮食（HFD）/链脲佐菌素（STZ）诱导的小鼠为T2DM模型结合高糖诱导的胰岛素抵抗HepG2 (IR-HepG2) 模型，旨在探究人参皂苷Rg5干预对T2DM糖脂代谢紊乱、胰岛素代谢失调、线粒体功能障碍及其代谢综合症糖尿病肾病（DN）的缓解作用及其潜在的作用机制。通过检测db/db小鼠葡萄糖耐量、胰岛素耐量和血清胰岛素，发现Rg5可以调节db/db小鼠肝脏胰岛素敏感性和IR，改善糖尿病引起的肝脏损伤；通过流式细胞仪检测IR-HepG2的葡萄糖摄取，发现Rg5可以调节IR-HepG2细胞葡萄糖摄取能力，改善糖原合成水平；通过db/db小鼠肝脏组织DHE染色、蛋白质免疫印迹和免疫组化分析等，发现Rg5可以调节db/db小鼠肝脏氧化应激和炎症反应，改善IR引起的线粒体功能障碍；通过检测IR-HepG2细胞活性氧及线粒体超微结构，发现Rg5可以缓解IR-HepG2细胞线粒体功能异常；通过蛋白质免疫印迹免疫荧光分析，发现人参皂苷Rg5可以调节Sirt1/PGC-1α/Mfn2线粒体生物合成途径的表达；通过H＆E染色、TUNEL染色和DHE染色等，发现Rg5可以改善DN小鼠的肾损伤、肾脏氧化应激和炎症反应，同时也发现Rg5可通过抑制DN小鼠肾脏组织中NLRP3炎症小体和NF-κB相关信号通路缓解T2DM引起的肾脏损伤。本项目研究成果不仅从分子尺度阐明了人参皂苷Rg5改善T2MD糖代谢紊乱的新机制，也为新型天然降血糖药物的设计和研发提供了新思路。