胡芦巴二苯乙烯类化合物改善胰岛素抵抗作用及线粒体调控机制研究

Fenugreek (Trigonella foenum-graecum L.) is a traditional Chinese medicine which were used as a food and drug. Traditional Chinese medicine clinical and modern pharmacological studies have shown that fenugreek exhibit significant hypoglycemic effects while the active components responsible for the blood glucose lowering property are still not sure and the mechanism of action are not clear. Some pathological changes associated with type 2 diabetes, such as oxidative stress, insulin resistance, and βcell disorders were all caused by mitochondrial dysfunction, therefore, the regulation of mitochondrial function is expected to become a potential therapeutic targets of type 2 diabetes. Our previous work have proved that the traditional herb Fenugreek seeds contain a variety of stilbene compounds, which could significantly protect the oxidative damage of mitochondria, promote the Sugar consumption and reduce the accumulation of adipose cell, meanwhile, these stilbene compounds obviously improve the symptom of the diabetic mice. In this project，we separated and prepared some kinds of stilbene compounds，and employ molecular biology techniques and detection methods, for example, RT-PCR, Western blotting and Flow cytometry, and carry out the insulin resistance experiment to determine the structure-activity relationship of these compounds to improve insulin resistance, and to clarify the mechanism of improvement mitochondrial function of these compounds. This study will provide new ideas and scientific basis for the prevention and control of type 2 diabetes mellitus. It is of great significance for finding new dietary treatment strategies and effective molecular targets.

胡芦巴为药食两用资源，具有明确的降血糖作用，但其活性物质基础和生物学机制仍未阐明。近年发现，线粒体结构功能紊乱是糖尿病氧化应激、胰岛素抵抗和β细胞凋亡的共同病理基础，维护线粒体稳态已成为糖尿病防治新策略。课题组前期研究发现胡芦巴种子富含二苯乙烯类化合物，能够显著改善糖尿病小鼠线粒体功能，抑制游离线粒体的氧化损伤，促进胰岛素抵抗脂肪细胞的葡萄糖消耗，降低糖尿病小鼠血糖。本项目利用现代色谱分离方法从胡芦巴制备得到多种二苯乙烯类单体化合物，采用游离线粒体、体外培养肌细胞、肝细胞和脂肪细胞及2型糖尿病大鼠模型，研究二苯乙烯类化合物改善胰岛素抵抗的作用及构效关系；进一步采用RT-PCR、Western blotting和流式细胞术等检测手段，从促进线粒体生物发生，维护线粒体稳态和改善线粒体功能的角度研究二苯乙烯类化合物作用机制。本研究结果将为二苯乙烯类化合物用于2型糖尿病防治提供新的思路。

糖尿病是一种由于胰岛素合成或功能受损而引起的以高血糖为主要特征的一系列代谢紊乱综合症，已有的研究发现糖尿病的发生与胰岛素抵抗（IR）有着密切的关系。胡芦巴为药食两用资源，民间应用和实验研究已经证实其具有明确的降血糖作用，但其活性物质基础和生物学机制仍未阐明。近年发现，线粒体结构功能紊乱是糖尿病氧化应激、胰岛素抵抗和β细胞凋亡的共同病理基础，维护线粒体稳态已成为糖尿病防治新靶位。课题组前期研究发现胡芦巴种子富含二苯乙烯类化合物，能够显著改善糖尿病小鼠线粒体功能，抑制游离线粒体的氧化损伤，促进胰岛素抵抗脂肪细胞的葡萄糖消耗，降低糖尿病小鼠血糖。. 在此基础上，本项目进一步展开系统和深入的研究。我们利用现代色谱分离方法从胡芦巴种子中最终得到二苯乙烯苷部位41.6g、黄酮部位123g，并得到7个单体化合物，其中含有3种二苯乙烯苷类单体化合物和4种黄酮类化合物。首先利用高脂饮食+腹腔注射小剂量链脲佐菌素诱导C57BL/6野生型小鼠建立T2DM小鼠模型，验证了胡芦巴2个活性部位在动物实验中具有明显的降血糖功效。采用 “经典鸡尾酒法”对3T3-Ll前脂肪细胞进行诱导为成熟脂肪细胞，进而建立IR体外模型，研究了胡芦巴化合物调节糖脂代谢、改善胰岛素抵抗作用及其构效关系；采用RT-PCR、Western blotting 和流式细胞术等检测手段，从线粒体功能和结构紊乱角度研究了胡芦巴化合物改善胰岛素抵抗的作用机理。研究结果发现异荭草素和土大黄苷在胡芦巴调节糖脂代谢、改善胰岛素抵抗中起到了关键作用。利用C57BL/6小鼠T2DM模型，分别对4种单体化合物的有效性进行体内验证，结果发现4种单体化合物具有不同程度的活性，其中尤以土大黄苷和荭草素的效果更显著一些。. 综上，本项目分别利用动物实验和细胞实验从体内外对胡芦巴调节糖脂代谢进行了比较系统的研究。进一步从线粒体调控的角度明确了胡芦巴改善Ⅱ型糖尿病的物质基础和作用机制，为胡芦巴防治Ⅱ型糖尿病的研究和产品开发提供了理论依据和研究思路。