穗花杉双黄酮口服胶束对KKAy糖尿病小鼠的治疗效果和机制研究

来源 :郑州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xushihuinuaa
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目的:本研究针对AF难溶于水的理化性质,开展利于AF体内吸收的口服制剂—(P(NVP-MGAM))/AF口服胶束的研究,在KKAy自发性糖尿病小鼠模型考察了该胶束对糖脂代谢紊乱的改善效果,并通过炎症信号通路、PI3K/AKT和PPARγ信号通路阐述了(P(NVP-MGAM))/AF胶束对KKAy糖尿病小鼠IR改善的可能作用机制,主要研究内容分以下4个方面:  1.P(NVP-MGAM)/AF口服胶束的制备和性能考察  在制备胶束时,注重对新材料的开发和应用,采用本实验室合成的新型聚合物乙烯基吡咯烷酮(NVP)-马来酸格尔伯特二十烷醇单酯共聚物(P(NVP-MGAM))作为制备胶束的载体材料。  方法:主药AF和载体P(NVP-MGAM)以1∶5的比例投料,采用透析法,制备穗花杉双黄酮口服胶束(P(NVP-MGAM)/AF)。(1)对制备的胶束开展了小鼠急性毒性试验和三项遗传毒性试验(包括小鼠精子畸形试验、沙门氏菌回复突变试验(Ames试验)和小鼠骨髓细胞微核试验),进行安全毒理学评价,考察其安全性;(2)进行了胶束的粒径和电位测定、原子力显微镜(AFM)形态观察及胶束的包封率和载药量考察;(3)建立测定胶束中AF的高效液相色谱(HPLC)分析方法,进行胶束在模拟胃液、模拟肠液中的稳定性和体外释放研究;(4)以木犀草素为内标,建立测定生物样本中AF的超高效液相色谱-三重四级杆串联质谱(UPLC-MS/MS)分析方法,进行胶束的药物动力学及体内组织分布研究。  结果:(1)急性毒性试验证明P(NVP-MGAM)/AF胶束属无毒级,三项遗传毒性试验结果均为阴性,未见致突变作用;(2)胶束表征结果为粒径58.44±2.21nm,PDI0.137,包封率和载药量分别为86%和15%;(3)稳定性考察证明在模拟胃液、模拟肠液中,P(NVP-MGAM)/AF胶束在胃、肠的有效吸收时间内相对稳定,24h内累计释放率不超过12%;(4)药动学试验表明胶束中AF的生物利用度比原型药明显提高,半衰期明显延长,峰浓度(Cmax)由10.6μg/mL升至16.83μg/mL,达峰浓度时间(Tmax)由20min缓释为40min,半衰期(t1/2)由5小时缓释为18小时;组织分布考察证明胶束中AF在各组织中分布浓度明显高于AF混悬液组,随着时间延长,到3h~6h时,胶束组中AF在小肠、脾脏和胰腺浓度明显增高,而AF混悬液在胰腺、胃和肺组织分布相对较多,但小肠和脾脏组织中浓度很低。  结论:制备的胶束生物安全性好,其粒径、包封率和载药量能满足胶束制剂的要求,具有抗酸碱性和缓控释的长循环效应,其生物利用度明显提高,并有明显的靶向性,能明显增强AF的治疗效果。  2.P(NVP-MGAM)/AF对KKAy糖尿病小鼠糖脂代谢及IR的改善作用  首次选择KKAy自发性糖尿病小鼠作为模型动物对(P(NVP-MGAM))/AF胶束开展降糖效果评价,KKAy自发性糖尿病小鼠是目前较理想的自发性2型糖尿病模型,该动物模型在KK小鼠的基础上转入突变毛色基因(ay),其基因突变的遗传因素使该糖尿病小鼠易引发糖尿病,外加高脂饮食后发病率明显增加,其发病是遗传因素合并环境因素诱发,与人类2型糖尿病的病因非常相似。  方法:(1)给药前及给药期间每周进行模型鼠一般症状观察,每周测定1次小鼠体重、饮水量和摄食量;(2)给药后第1-4、6周,眼眶后静脉丛采血(第6周摘眼球采血),取100μL抗凝全血用微纳芯生化分析仪测定模型鼠的糖脂生化指标,包括血清空腹血糖(FBG)、糖化血清蛋白(GSP)、甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、低密度性脂蛋白(LDL)、高密度性脂蛋白(HDL);(3)给药后第5周,做口服葡萄糖糖耐量试验(OGTT),模型鼠尾部取血用血糖仪测糖负荷后30min、60min、120min的血糖值(Glu),计算曲线下面积(AUC);  结果:(1)胶束制剂给药2周后,模型鼠动作迟缓,精神萎靡,皮毛失去光泽,饮水量、体重、摄食量持续增加的症状均有不同程度的减轻;(2)胶束制剂给药1周后,TG显著降低,2周后,FBG、GSP、TG显著降低,3周后CHOL显著降低,4周后HDL-C显著升高,6周后LDL-C显著降低、CHOL/LDL-C比值明显升高;(3)OGTT试验显示胶束组的AUC显著低于DM组;(4)胶束组TNF-a、hs-CRP、FFA及GHb均显著降低,QUICKI明显升高;(5)胶束组肝糖原及肌糖原均显著增加;(6)光镜观察,胶束组的胰岛数量和形态均较空白模型组有明显改善,肝细胞炎症和脂肪变性也有明显改善;(7)TEM超微结构观察,胶束组明显增加胰腺细胞和肝脏细胞的胞浆线粒体密度,修复损伤的内质网结构。  结论:P(NVP-MGAM)/AF胶束可下调血糖和血脂水平,下调FFA和炎症因子水平,从而减轻脂毒性和炎症反应,改善糖脂代谢紊乱,增加对胰岛素的敏感性,改善胰岛素抵抗。  3.P(NVP-MGAM)/AF胶束对KKAy糖尿病小鼠过氧化物酶体增殖体激活受体γ(PPARγ)分子水平相关信号通路的影响  PPARγ是脂类代谢的重要调节因子,激活后,可以降低血脂、血糖水平,还能抑制慢性炎症的发生,提高外周组织的胰岛素敏感性,从而改善IR。近年来,PPARγ作为重要的糖尿病药物作用靶点,已逐渐成为研究热点。本研究首次选择PPARγ为靶点,考察P(NVP-MGAM)/AF胶束对PPARγ分子水平相关信号通路的影响,探讨其抗糖尿病的可能分子机制。  方法:(1)制作模型鼠肝脏组织的组织芯片(TMA),免疫组化法测PPARγ及其下游调控靶基因葡萄糖转运蛋白2(GLUT2)的蛋白表达;(2)提取模型鼠肝脏和骨骼肌的总RNA,反转录后用设计的PPARγ、GLUT2和GLUT4引物进行实时荧光定量聚合酶链式反应(qPCR),检测模型鼠肝脏PPARγ、GLUT2和骨骼肌PPARγ及其下游调控基因GLUT4的mRNA表达。  结果:P(NVP-MGAM)/AF胶束对模型鼠肝脏中PPARγ和GLUT2的蛋白和mRNA均明显上调,胶束组对模型鼠骨骼肌中PPARγ和GLUT4的mRNA表达也明显上调,证明胶束能一定程度上激活PPARγ的活性,从PPARγ信号通路促进GLUT2和GLUT4蛋白合成,下调肝脏中葡萄糖(GS)的输出,增加GS向骨骼肌的转运。  结论:P(NVP-MGAM)/AF胶束能通过PPARγ信号通路降低血糖,增强胰岛素敏感性,改善胰岛素抵抗。  4.P(NVP-MGAM)/AF胶束对KKAy自发性糖尿病小鼠磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKt)胰岛素信号转导通路的影响  PI3K/Akt信号通路是胰岛素的主要信号转导通路。胰岛素受体底物(IRS)是该信号通路的信号接头蛋白,其中IRS-1是胰岛素受体(InsR)的蛋白激酶活性的主要底物;PI3K是处于IRS后的胰岛素信号分子;Akt是PI3K激活后的下游的主要信号物质,Ser473属于Aktl的一种,发生磷酸化后发挥调节糖脂代谢、蛋白合成及细胞生长等生物学效应;叉头状转录因子FOXO1是胰岛素PI3K/Akt信号转导通路下游调节糖异生的关键调控因子。本研究考察胶束对模型鼠肝脏、骨骼肌中IRS、PI3K、Ser473和FOXO1的表达水平的影响,探讨胶束通过PI3K/AKt胰岛素信号通路改善胰岛素抵抗的可能机制。  方法:将各实验组分为两组,一组注射胰岛素,一组不进行胰岛素处理。(1)采用蛋白免疫印记法(westenblotting,WB法)考察模型鼠肝脏和骨骼肌中IRS-1、PI3K、Akt磷酸化水平(P-Akt)及FOXOl蛋白表达情况;(2)制作模型鼠肝脏组织的组织芯片,用免疫组化法分析IRS-1、P-Akt的蛋白表达。  结果:(1)WB法试验证明P(NVP-MGAM)/AF胶束明显上调肝脏和骨骼肌中IRS-1、P-Akt、PI3K蛋白表达,下调FOXO1蛋白表达;(2)组织芯片免疫组化试验进一步证明胶束上调模型鼠肝脏中IRS-1、P-Akt的蛋白表达。通过促进IRS-1的表达,提高肝脏、骨骼肌对胰岛素敏感性,增加激活的PI3K的含量,从而增强胰岛素介导的PI3K信号转导,通过上调P-Akt的表达,增强对下游靶信号分子的调节,抑制FOXO1的表达,减少糖异生。  结论:P(NVP-MGAM)/AF胶束对胰岛素PI3K/Akt信号通路有明显的干预作用,从而提高胰岛素敏感性,改善胰岛素抵抗。  总之,以上试验证实了P(NVP-MGAM)/AF在糖尿病治疗中的疗效及其对炎症信号通路、PPARγ信号通路、PI3K/Akt信号通路的调节作用。证明它通过多通路、多靶点的调节来改善糖脂代谢紊乱和胰岛素抵抗。制成胶束后,更有利于吸收,提高了生物利用度,使其治疗效果更显著,本研究对新剂型的开发和评价为糖尿病的防治开辟了一个新途径,制备的P(NVP-MGAM)/AF胶束对2型糖尿病动物模型有明显的治疗效果,使其有可能成为治疗糖尿病的一个极具潜能的新药。
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