槟榔碱对2型糖尿病大鼠胰腺细胞的保护作用

槟榔碱对2型糖尿病大鼠胰腺细胞的保护作用

陈浩

南华大学附属第一医院湖南衡阳421001

关键词：槟榔碱；2型糖尿病；大鼠；胰腺

糖尿病是威胁人类健康的重要疾病之一，其全球的发病率都呈上升趋势。2型糖尿病的病因极为复杂，目前尚未完全清楚，但其发病的中心环节是胰岛素抵抗和胰岛素的分泌缺陷，胰岛素分泌缺陷在从NGT到IGT和IGT到糖尿病的过程，起了决定性的作用。长期高血糖、高血脂是胰岛素分泌缺陷发生的始动因素，也是糖尿病的重要特征。因而如何保护β细胞，阻止其功能衰退，增加胰岛素的分泌是2型糖尿病治疗中的关键问题。

1操作性理论

槟榔碱是从天然植物槟榔中的提取的生物碱。研究发现槟榔碱体外给药能抑制口腔角质细胞内白介素和肿瘤坏死因子的表达，下调氧化低密度脂蛋白和高糖致血管内皮细胞或巨噬细胞中炎症因子的表达，具有抗动脉粥样硬化的作用。推测槟榔碱可以保护β细胞，从而改善糖尿病。

葡萄糖不仅是胰岛素β细胞刺激物，同时又是潜在的影响β细胞功能的有害物质。长期高葡萄糖水平可以引起β细胞的凋亡。

β细胞凋亡可能是通过凋亡相关BCL基因家族中的平衡、白介素（IL）-1B等引起。Bcl2家族是最受关注的细胞凋亡调控基因，包括Bcl2、BclX、Bax、Bad等。其中，Bcl2为抑凋亡基因，Bax为促凋亡基因，二者具有21％的氨基酸同源性，可以结合形成异二聚体。有研究认为Bcl2的抑制凋亡作用可能是通过与Bax结合，中和Bax活性实现的，当Bax的活性强于Bcl2是表现为促凋亡，二者的相对之比（Bcl2/Bax）可以代表细胞对凋亡的调节。长期高糖水平调控Bcl基因家族平衡，引起β细胞凋亡，细胞数量减少，胰岛素分泌功能下降，最终导致2型糖尿病的发生。但是研究提示长期葡萄糖水平对β细胞的毒性可能是在胰岛素分泌异常后才起作用的。

2方法

我们以高果糖诱导的2型糖尿病模型大鼠作为研究对象，利用根据相关文献设置不同剂量的槟榔碱对其进行干预，对糖尿病各项关键指标进行检测。所得结果提示：对各组大鼠胰腺切片进行常规HE染色。胰腺组织HE染色切片显示与对照组相比，糖尿病模型组大鼠胰腺的胰岛中β细胞形态发生变化，排布不均，且在胰岛边缘有较多量的细胞聚集；0.5、1mg/kg槟榔碱处理组中β细胞排列较糖尿病模型组整齐，但仍有少量细胞聚集；5mg/kg槟榔碱处理组细胞排布均匀，基本不存在细胞聚集；10、20、50mg/kg槟榔碱处理组中存在细胞形态改变，细胞核排布聚集，且随剂量增大，出现胰岛边界模糊现象。

3结果

槟榔碱对2型糖尿病大鼠胰腺PDX-1，InsulinmRNA表达的影响与正常组相比，糖尿病模型组大鼠胰腺PDX-1，InsulinmRNA表达水平显著降低（P<0.01）。1，5mg/kg槟榔碱处理后，糖尿病模型组大鼠胰腺PDX-1，InsulinmRNA表达水平的降低被有效逆转（P<0.01或P<0.05），10mg/kg槟榔碱处理组与糖尿病模型组大鼠胰腺PDX-1，InsulinmRNA表达水平无统计学差异（P﹥0.05）。槟榔碱不影响正常大鼠胰腺PDX-1，InsulinmRNA表达（P﹥0.05）。

3讨论

糖脂毒性学说认为长期高血糖、高血脂可以导致胰岛素分泌缺陷，胰岛素分泌减少又进一步加重了糖尿病的糖脂代谢紊乱。糖脂毒性导致的胰岛素分泌减少主要是通过降低胰腺十二指肠同源盒（pancreaticduodenalhomeoboxfactor-1，PDX-1）的表达及降低PDX-1与胰岛素基因的结合活性来实现的。

PDX-1有维持胰腺β细胞的正常形态和正常的激素分泌功能的作用。它能够调控胰腺的分化发育、胰岛素基因的转录、胰岛素颗粒成熟和分泌。PDX-1与胰岛素基因5′端的启动子A（5′-CCCTAATGGG-3′）结合后，启动胰岛素基因的转录，PDX-l与葡萄糖转运蛋白2的TATA盒结合后，启动其转录，此外还能调节葡萄糖激酶及胰岛素样淀粉多肽基因表达，其中葡萄糖激酶和葡萄糖转运蛋白2又称为“葡萄糖感受器”，在葡萄糖刺激的胰岛素分泌过程中具有重要的作用，PDX-1增强胰岛素及葡萄糖感受器的基因表达，从而促进胰岛素分泌，维持胰岛β细胞的正常功能。在成体胰岛β细胞，短期高血糖环境可提高胰岛素mRNA的水平；但在长期高血糖对β细胞毒性作用下，PDX-1基因的表达下调，胰岛素水平下降，分泌减少，导致β细胞功能损伤。提高胰腺中PDX-1的表达，不仅可以增加胰岛素的分泌，还可以使胰岛β细胞的量增加。因而在2型糖尿病中研究PDX-1表达的变化，寻求调控PDX-1表达，保护β细胞功能的药物是十分重要的。

胰岛素受体底物（IRS，在β细胞主要是IRS1，IRS2），是β细胞的关键信号蛋白。研究发现敲除小鼠β细胞IRS1，胰岛素刺激的细胞内钙离子浓度变化和胰岛素分泌均消失，而高表达IRS1的β细胞瘤细胞中，胞内钙离子浓度增加，胰岛素分泌也增加，且加入PI3K抑制剂可阻断IRS1，增加β细胞胞内钙离子浓度、刺激胰岛素分泌，说明IRS-1主要通过PI3K激活途径调控胰岛素分泌。IRS2是维护β细胞功能的重要信号蛋白，敲除小鼠IRS2基因，其β细胞数量显著减少，并最终发展为2型糖尿病，而高表达IRS2则可以促进β细胞生长、存活和改善胰岛素分泌功能。实验证明IRS2主要通过PI3K和MAPK两条通路调控β细胞的生长、存活和有丝分裂。

PI3K激活下游的AKT/PKB通路，通过磷酸化不同的下游底物调节β细胞大小、数量及胞内的基因转录。敲除AKT2基因的小鼠表现为严重的糖尿病，伴有β细胞功能衰竭。而提高AKT1的表达，可使小鼠β细胞数量和胰岛体积均增加，并明显改善其糖耐量。AKT下游可能的通路为FOXO1磷酸化和凋亡相关因子的磷酸化的调控，进而影响β细胞功能，调节胰岛素分泌。

槟榔碱是槟榔果中含量最为丰富的生物碱之一，具有驱虫、杀菌、促消化、抗血栓形成、抗动脉粥样硬化等作用。目前，槟榔碱对整体水平血糖影响的报道较少，且结果不一致。已有研究发现槟榔碱有降低胆固醇的作用，而槟榔碱自身具有拟胆碱受体，可以兴奋胆碱M受体，调节体液与细胞信号转导。

4结论

面对糖尿病对人类健康的严重威胁，糖尿病的治疗受到越来越多的关注，但目前临床使用最广泛的磺酰脲类、双胍类、α-葡糖苷酶抑制剂都有极大的副作用，因而寻求安全有效的治疗药物是当前糖尿病治疗的关键。我们的研究结果提示，槟榔碱可能通过保护β细胞，增强胰岛素分泌治疗糖尿病，对于新药物的开发有重要意义。而我国又是槟榔的主产地，槟榔碱来源极其广泛，倘若能够明确槟榔碱治疗糖尿病的机制，将会产生极大经的经济和社会价值。

参考文献：

[1]亓竹青.槟榔碱对2型糖尿病大鼠胰腺细胞的保护作用及其机制[D].南华大学硕士学位论文，2010.