维生素D3通过NF--κB/PPARγ通路对2型糖尿病大鼠脂肪组织炎症的影响

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目的:  本研究通过高脂高糖饲料喂养结合腹腔注射链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)方法构建2型糖尿病(type2diabetes mellitus,T2DM)大鼠模型,随机分组后给予不同剂量1,25二羟基维生素D3[1,25-(OH)2D3]灌胃干预,并观察维生素D3(vitamin D3,VD3)对T2DM大鼠一般状况、糖脂代谢、空腹血清胰岛素(fasting serum lisulin,FINS)水平、血浆炎症因子水平和脂肪组织核转录因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)、过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator-activated receptorγ,PPARγ)以及白细胞介素-1β(interleukin1beta,IL-1β)mRNA和蛋白表达的影响,探讨VD3对T2DM大鼠炎症状态的影响及对胰岛素抵抗的改善作用。  方法:  4周龄SPF级SD雄性大鼠120只,适应性喂养1周后随机挑选15只作为正常对照组(Control组)以普通饲料喂养,其余大鼠以高脂高糖饲料喂养,于5周后腹腔小剂量(35mg/kg)注射1%STZ溶液建立T2DM模型。定义连续3次(分别于注射STZ后24小时、72小时、1周时)测得大鼠空腹血糖(fasting blood glucose,FBG)≥11.1mmol/L,并伴有多饮、多食、多尿症状为造模成功。将糖尿病大鼠依据体重及血糖水平随机分为T2DM模型组(n=20),低剂量VD组(n=20,0.075μg/kg·d-1),中剂量VD组(n=20,0.15μg/kg·d-1)和高剂量VD组(n=20,0.3μg/kg·d-1)并进行灌胃干预,Control组和T2DM模型组大鼠给予溶剂(花生油)灌胃。分别于-1周(高脂高糖喂养5周)、0周(判断成模)行眼眶采血术收集血液标本,于VD干预4周和12周后分批处死大鼠并取腹主动脉血液标本及内脏周围脂肪组织和胰腺组织备用。使用全自动生化分析仪测定血清FBG、血清甘油三酯(triglyceride,TG)、胆固醇(total cholesterol,TC)、高密度脂蛋白胆固醇(high-density lipoprotein cholesterol,HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(low-density lipoprotein cholesterol,LDL-C);双抗体夹心法酶联免疫吸附试验测定血清空腹胰岛素(fasting insulin,FINS)和血浆炎症因子水平。制作脂肪和胰腺组织病理切片观察形态。以免疫沉淀及蛋白印迹法(Western blot)、逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)法分别测定NF-κB、PPARγ、IL-1βmRNA和蛋白表达情况。使用SPSS25.0对实验数据进行统计分析,实验结果以均值±标准差((x)±s)表示,同批次多组间比较采用单因素方差分析,两组间均值比较比较使用t-LSD检验法,检验水准α=0.05。  结果:  (1)大鼠一般状况:T2DM模型组大鼠精神状况较正常对照组差,尿量增加,体重增长较缓慢。  (2)大鼠糖脂代谢状况:T2DM大鼠血清FBG水平较正常对照组显著升高(P<0.05)。干预4周后,VD干预组大鼠血糖水平得到控制,低剂量干预组血糖水平显著低于T2DM组(P<0.05);干预12周后,各干预组大鼠血糖水平明显低于T2DM组(P<0.05)。0周时T2DM组大鼠血清TC、TG、LDL-C水平高于正常对照组,HDL-C水平低于正常对照组;VD干预12周后,高剂量干预组大鼠血清TC、TG、LDL-C水平明显低于T2DM组,HDL-C水平高于T2DM组(P<0.05)。  (3)大鼠FINS水平:0周时,与正常对照组相比,T2DM大鼠血清胰岛素水平升高;干预4周后,高、低剂量干预组大鼠血清胰岛素水平显著高于T2DM模型组(P<0.05);干预12周后,正常对照组和各干预组胰岛素水平明显高于T2DM模型组(P<0.05)。  (4)大鼠血浆炎性指标水平:干预4周后,T2DM模型组肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白细胞介素-6(interleukin6,IL-6)及大鼠趋化素(chemerin)水平明显高于正常对照组,高剂量和中剂量VD组的TNF-α、IL-6和chemerin水平较T2DM组低(P<0.05);干预12周后,各VD干预组炎性因子水平较T2DM组明显降低,且差异有统计学意义(P<0.05)。  (5)大鼠脂肪、胰腺组织病理形态观察:T2DM组大鼠脂肪细胞结构被破坏,存在炎症浸润现象。中、高剂量干预组脂肪组织损伤改善较为明显。与正常组相比,T2DM模型组大鼠胰腺组织损伤严重、边界模糊、胰岛细胞排列紊乱,并有炎性细胞浸润现象。与T2DM模型组相比,各VD干预组大鼠胰岛情况有一定改善,胰岛损伤有一定恢复,高、中剂量组比较明显。  (6)大鼠脂肪组织NF-κB(P65)、PPARγ、IL-1βmRNA和蛋白表达量:T2DM模型组大鼠脂肪组织P65mRNA和蛋白表达量,及IL-1β蛋白表达量明显高于其余各组,中剂量VD干预对P65及IL-1β表达的抑制效应最为明显(P<0.05);各VD干预组PPARγ表达显著高于T2DM组,中剂量组PPARγ表达量最高(P<0.05)。  结论:  (1)T2DM模型大鼠会出现明显的糖脂代谢紊乱,血浆炎症因子水平升高,胰岛素抵抗,脂肪组织P65及IL-1βmRNA和蛋白表达量升高,PPARγ表达量降低。  (2)维生素D3干预可降低T2DM大鼠空腹血糖和血浆炎症因子水平,改善脂代谢紊乱及炎症状态。  (3)维生素D3干预可缓解胰腺和脂肪组织病理改变,减少P65及IL-1βmRNA和蛋白表达,激活PPARγ,进而抑制胰岛素抵抗。
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