Nrf2-HO-1途徑對高脂飲食誘導的大鼠胰島素抵抗的保護作用和機制研究.pdf

1、背景
　　非酒精性脂肪性肝?。╪on-alcoholicfattyliverdisease，NAFLD）已成為一種較為常見的肝病。它是一種無過量飲酒史，以肝細胞脂肪儲積和脂肪變性為主要特征的臨床病理綜合征。其疾病譜隨著病情的進展而表現(xiàn)不同，主要包括單純性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎（non-alcoholicsteatohepatitis，NASH）、脂肪性肝纖維化和肝硬化。其中NASH是NAFLD發(fā)病過程中由單純性脂肪肝向肝硬化甚

2、至肝癌進展的一個關鍵環(huán)節(jié)。NASH主要以脂肪浸潤、肝細胞損害、炎癥和纖維化為特征。近年來隨著我國人民生活水平的提高，飲食結構及生活方式均出現(xiàn)明顯改變，由此帶來NASH的發(fā)病率大幅提高。同時NASH在全球的發(fā)病率也呈現(xiàn)上升的趨勢。因此其越來越受到人們的重視。但是，NASH的發(fā)病機制至今仍未完全明確。目前較為成熟及完善的理論為―二次打擊‖學說。此學說認為脂質過氧化、氧化應激及胰島素抵抗（insuinresistance，IR)在NASH的發(fā)

3、生和發(fā)展中起到重要作用。
　　NASH的發(fā)病與多種因素相關，IR、氧化應激、脂質過氧化、遺傳等因素均參與其發(fā)病過程。研究證實，IR常存在于NASH患者，IR是NASH的始動因素而不是結果。IR狀態(tài)下，一方面產(chǎn)生大量的游離脂肪酸，且肝臟對脂肪酸的β-氧化作用減弱，合成極低密度脂蛋白的能力下降，導致大量脂質沉積于肝細胞。另一方面肝細胞內ATP儲備減少，氧化應激反應增強，共同導致肝臟損傷的形成。而氧化應激又是引起IR的重要因素。氧化應激

4、通過激活多種氧化還原敏感性激酶引起IR，如junN-末端激酶（junN-terminalkinase，JNK）通路活化可增加胰島素受體底物1（insulinreceptorsubstrate1，IRS-1）的絲氨酸磷酸化、進而抑制胰島素信號通路轉導產(chǎn)生IR。
　　Nrf2-Keap1系統(tǒng)在機體對抗氧化應激反應過程中具有重要作用。其中轉錄因子NF-E2相關因子2（NF-E2-relatedfactor2，Nrf2）是一種非常重要的轉

5、錄因子，具有對抗氧化應激的作用。當受到外來氧化應激刺激時它可以與抗氧化反應元件(antioxidant-responseelement,ARE)相結合，從而上調Ⅱ相抗氧化酶尤其是血紅素氧合酶1（hemeoxygenase-1，HO-1）的表達對抗細胞氧化應激。研究表明，HO-1對IR具有保護作用。HO-1通過其催化產(chǎn)物一氧化碳(carbonmonoxide，CO)、自由鐵(Fe)、膽綠素（(biliverdin，BV）和膽紅素(bili

6、mbin，BR)的抗氧化、抗炎活性改善IR。既往研究證實，在高脂飲食誘導的IR大鼠模型中，誘導HO-1的表達能顯著降低IR大鼠體內的氧化損傷，改善IR水平。
　　我們前期的研究已證實姜黃素能夠促進肝細胞Nrf2核轉位，對肝細胞氧化應激具有保護作用。本實驗利用姜黃素誘導Nrf2活化，增加Nrf2/HO-1途徑的活力，通過降低氧化應激水平，觀察改善IR及對NASH的保護作用。
　　目的
　　本實驗采用高脂飲食誘導的IR大鼠

7、模型及肝細胞LO2氧化應激模型，通過Nrf2誘導劑進行干預，觀察上調Nrf2/HO-1途徑對肝臟功能、病理、氧化應激及IR相關指標的影響，研究上調Nrf2/HO-1途徑能否對大鼠肝臟及肝細胞LO2的IR起到保護作用，為以Nrf2/HO-1途徑為靶點進行NASH的防治提供實驗基礎和理論依據(jù)。
　　方法
　　1.通過高脂飲食構建IR大鼠模型。將大鼠隨機分為對照組、模型組及姜黃素干預組。對照組正常飲食，模型組及姜黃素干預組給予髙脂

8、飲食6wk。此后對照組及模型組繼續(xù)同前飲食，干預組給予髙脂飲食及姜黃素200mg/kg/d灌胃共4wk。10wk末westernblot法檢測Nrf2、HO-1及胰島素信號通路的表達，生化分析儀檢測肝功能，分光光度法檢測氧化應激水平。
　　2.將人肝細胞LO2分為對照組、模型組、姜黃素干預組和抑制劑組。正常培養(yǎng)的肝細胞為對照組；通過100U/L的GO干預2h后的肝細胞為氧化應激模型組；通過姜黃素30μM干預12h后再同模型組處理的

9、肝細胞為姜黃素干預組；通過抑制劑wortmannin作用1h后再同干預組處理的肝細胞為抑制劑組。Westernblot法觀察Nrf2、HO-1及胰島素信號通路的表達，分光光度法檢測細胞氧化應激水平，速率法檢測細胞培養(yǎng)液中AST、ALT水平。葡萄糖氧化酶-過氧化物酶方法對細胞培養(yǎng)液中葡萄糖含量進行檢測。
　　結果
　　1.通過髙脂飲食成功建立了IR大鼠模型。采用胰島素-正常血糖鉗夾試驗表明模型組大鼠葡萄糖輸注速率（GIR）顯著

10、低于對照組大鼠(P＜0.01)。
　　2.分光光度法檢測各組大鼠氧化應激指標結果示：大鼠肝臟MDA水平模型組較對照組增高（P＜0.01），姜黃素干預組較模型組降低（P＜0.01）；大鼠肝臟GSH水平模型組較對照組降低（P＜0.01），姜黃素干預組較模型組顯著增高（P＜0.01）。生化分析儀檢測肝功能指標示：大鼠血清ALT、AST水平模型組較對照組增高（P＜0.01），姜黃素干預組較模型組降低（P＜0.01）。
　　3.Wes

11、ternblot結果顯示對照組大鼠Nrf2核轉位及HO-1表達較少，模型組其表達較對照組增加，姜黃素干預組Nrf2核轉位及HO-1表達較對照組及模型組均明顯增加；大鼠肝臟中p-JNK表達水平模型組較對照組增加，姜黃素干預組較模型組減少；JNK表達水平各組間未見明顯變化；大鼠肝臟中p-IRS-1水平的表達模型組較對照組減少，姜黃素干預組較模型組增加；IRS-1表達水平各組間未見明顯變化。
　　4.人肝細胞LO2中ALT、AST及MD

12、A水平模型組均較對照組增高（P＜0.01），姜黃素干預組較模型組降低（P＜0.01），抑制劑組較干預組增高（P＜0.01）；GSH水平模型組較對照組降低（P＜0.01），姜黃素干預組較模型組增高（P＜0.01），抑制劑組較干預組降低（P＜0.01）。葡萄糖氧化酶-過氧化物酶方法檢測細胞培養(yǎng)液中葡萄糖含量結果示：模型組較對照組增高（P＜0.01），姜黃素干預組較模型組降低（P＜0.01），抑制劑組較干預組增高（P＜0.01）。
　　

13、5.Westernblot結果顯示肝細胞Nrf2核轉位及HO-1的表達模型組較對照組輕度增加，姜黃素干預組較模型組明顯增加，抑制劑組較干預組減少；模型組肝細胞中p-JNK表達水平較對照組增加，姜黃素干預組較模型組減少，抑制劑組介于模型組和干預組之間；JNK表達水平各組間未見明顯變化；模型組肝細胞中p-IRS-1表達水平較對照組減少，姜黃素干預組較模型組增加，抑制劑組介于模型組和干預組之間；IRS-1表達水平各組間未見明顯變化。
　

14、　結論
　　本實驗通過觀察Nrf2誘導劑姜黃素對高脂飲食誘導的大鼠IR模型的影響，發(fā)現(xiàn)誘導Nrf2核轉位能夠上調肝臟HO-1的表達，進而改善高脂飲食引起的肝功損害、氧化應激及IR。并利用肝細胞氧化應激模型，通過誘導或阻斷Nrf2核轉位，發(fā)現(xiàn)阻斷Nrf2核轉位后，部分逆轉了誘導其核轉位時改善肝細胞功能及胰島素抵抗的效應，證實誘導Nrf2/HO-1途徑能夠降低氧化應激導致的IR，其效應可能是通過降低JNK磷酸化水平、增加IRS-1磷酸