簡(jiǎn)介:與不健康的生活方式和新陳代謝引起的疾病相關(guān)的2型糖尿病,肥胖癥和心血管疾病在全球范圍內已迅速發(fā)展。與肥胖和高血糖相關(guān)的疾病正成為導致死亡的主要原因。二甲雙胍是治療2型糖尿病的常用藥物之一。二甲雙胍不依賴(lài)胰島素,通過(guò)降低血糖發(fā)揮作用。二甲雙胍還通過(guò)T細胞浸潤影響免疫系統,同時(shí)減輕炎癥。水飛薊素是一種黃酮類(lèi)化合物;類(lèi)黃酮是多種植物營(yíng)養素的植物化學(xué)物質(zhì),可以在許多水果和蔬菜中找到。水飛薊素有一種叫做水飛薊素的結構,可以保護肝臟。水飛薊素已被報道為2型糖尿病患者的有效化合物。斑馬魚(yú)是脊椎動(dòng)物中與人類(lèi)遺傳相似性超過(guò)85%的動(dòng)物模型。斑馬魚(yú)作為代謝疾病和高血糖研究的模型建立了強大的平臺,,是糖尿病研究的前沿。斑馬魚(yú)作為2型糖尿病的模型已經(jīng)被證明是一個(gè)很有前途的平臺,用于研究飲食誘導、血糖水平和胰島素抵抗的機制、治療和健康管理研究。斑馬魚(yú)被認為是一種很有前景的高血糖模型,對高糖治療有顯著(zhù)反應,胰島素反應明顯可用于抗糖尿病藥物的研究。有研究表明使用二甲雙胍可以顯著(zhù)增加β細胞的數量。在糖尿病和肥胖個(gè)體中發(fā)現了炎癥生物標志物基因,這些生物標志物可以預測2型糖尿病的進(jìn)展。在本研究中,我們探討了化學(xué)藥物(二甲雙胍)和中藥(水飛薊素)單獨或聯(lián)合用藥跟蹤2型糖尿病誘導斑馬魚(yú)腸道炎癥反應及TNF-α、IFN-γ和IL-1β基因表達的可能性。引入一種新的草藥和化學(xué)復合物來(lái)減輕斑馬魚(yú)因高濃度葡萄糖攝取而引起的炎癥。這種新的聯(lián)合療法可以減少炎癥引起的組織損傷,改善2型糖尿病患者的血糖水平。
實(shí)驗設計和魚(yú)群定義:隨機選取7月齡成年魚(yú),,并將其分為兩個(gè)主要組和四個(gè)亞組。使用了八個(gè)水箱,每2升水有15條魚(yú)。所有8個(gè)魚(yú)缸保持在恒定的溶解氧下,pH值保持在7左右,溫度為28±1℃。 每條魚(yú)的平均重量為3克。每組重復3次。兩個(gè)主要實(shí)驗組為葡萄糖誘導組(G+)和(不含葡萄糖組??G-),每個(gè)主要組包括4個(gè)亞組(對照組?=?CTRL),(水飛薊素?=?Si),(二甲雙胍?Me),(水飛薊素和二甲雙胍)。????
試驗組準備。魚(yú)被分為兩組,分別為葡萄糖誘導組和(無(wú)葡萄糖組)。每一個(gè)都包含四個(gè)子組:CTRL、Si、Me、SiMe。每個(gè)魚(yú)缸有2升水含15條魚(yú),魚(yú)缸在28±?1°C的恒定溫度下通過(guò)氧氣和過(guò)濾進(jìn)行充氣。每隔一天更換一次水。
制備誘導性高血糖斑馬魚(yú):在本研究中,我們將斑馬魚(yú)作為一個(gè)高血糖模型,增加其水箱中的葡萄糖濃度。經(jīng)過(guò)5天的馴化(葡萄糖誘導),逐漸將水合葡萄糖添加到水箱中來(lái)誘導魚(yú)。用濃度為50 mM的葡萄糖開(kāi)始初始誘導。我們將魚(yú)飼養在該葡萄糖濃度下4天,并監測健康和死亡率,然后每天換水。在第5天,將葡萄糖濃度提高到100 mM,為了防止死亡,將魚(yú)再飼養3天,同時(shí)不斷監測情況。魚(yú)適應新的葡萄糖濃度,然后再次提高葡萄糖水平(葡萄糖誘導),,以進(jìn)一步用200 mM葡萄糖誘導魚(yú)。
二甲雙胍和水飛薊素治療:制備水飛薊素液體儲備液,并在4°C下儲存。將10滴(濃度為10 mM)添加到2 L水箱中,水箱內裝有15條魚(yú):(G+Si)、(G+SiMe)、(G-Si)、(G-SiMe)。為了制備二甲雙胍儲備溶液,將1片500 mg 二甲雙胍片搗碎形成細粉。 輕輕收集粉末,并將其溶于10 mL RO水中,以達到精細混合。1片相當于濃度為20μL的片劑,溶于2 L水中(250 ppm),將2 ml的上述原液添加到(G + Me),(G + SiMe),(G-Me)和(G-SiMe)組,分別含15條魚(yú)的2 L魚(yú)缸中。
斑馬魚(yú)生物特征分析:為了測量生物特征參數,隨機從每個(gè)魚(yú)缸中取出三條魚(yú)。為了避免應激效應,然后讓魚(yú)靜息1分鐘,然后在50ml RO水中用3滴丁香酚將其安樂(lè )死。測量并記錄魚(yú)的長(cháng)度和重量,然后剪鰭以進(jìn)行進(jìn)一步的基因分析,然后立即準備進(jìn)行血糖測量。用數字卡尺測量魚(yú)的長(cháng)度,用微量天平測量重量。
血糖測量和酶測定:一式兩份地進(jìn)行樣品收集。采血實(shí)驗前,從每個(gè)魚(yú)缸中隨機抽取3條魚(yú),在正常反滲透水中禁食12h,溫度和溶解氧與其他實(shí)驗魚(yú)缸相同。按照上述程序對這些魚(yú)實(shí)施安樂(lè )死。切尾,直接滴血于血糖儀上,記錄血糖。然后立即對魚(yú)進(jìn)行解剖,以收集腸道樣本。分離魚(yú)器官并使用均質(zhì)器均質(zhì)。然后將樣品在微管中以2500 rpm(4°C)離心15分鐘。 離心后,取可溶性上清液用于測量天冬氨酸轉氨酶(AST),丙氨酸轉氨酶(ALT),鏈烷磷酸酶(ALP)。
魚(yú)解剖。 在進(jìn)行生物特征記錄和血糖測量后立即解剖同一條魚(yú)。 b完整的腸已被移出并立即保存在10%福爾馬林中,并在4°C下保存以進(jìn)行組織學(xué)檢查
結果:體重:在肥胖的非糖尿病成人中使用二甲雙胍會(huì )導致食物攝入減少和體重減輕,同時(shí)降低空腹血糖和胰島素水平。在含葡萄糖的對照組中觀(guān)察到最高體重(BW),而在二甲雙胍組中觀(guān)察到最低體重。接受含葡萄糖誘導的對照組的體重明顯高于其他組。
血糖測量:血糖升高會(huì )導致體重增加,血脂水平升高,胰島素抵抗和胰島素分泌受損。 此外,糖尿病患者血糖的升高還涉及從脂肪組織和其他人體組織釋放某些肽類(lèi)激素,例如細胞因子。因此,降低血糖,減少副作用將對2型糖尿病患者有益。水飛薊素治療可降低血糖和胰島素分泌,對2型糖尿病合并高胰島素血癥的治療有積極作用。類(lèi)黃酮是水飛薊素中的一類(lèi)化合物,它除了具有很強的抗氧化性能外,還能穩定細胞膜,增加細胞谷胱甘肽,已被證明能降低血糖和改善肝臟代謝。二甲雙胍對血糖有顯著(zhù)控制作用,降低血漿胰島素水平而不增加體重。二甲雙胍和胰島素聯(lián)合應用有助于肥胖的2型糖尿病患者,并能改善血糖控制,減少大約30%的外源性胰島素需求。在本研究中,觀(guān)察到含葡萄糖對照組在實(shí)驗開(kāi)始和結束時(shí)的最高血糖水平,明顯高于其他組。在試驗期結束時(shí)(第20天),在用二甲雙胍,水飛薊素和二甲雙胍-水飛薊素治療的葡萄糖誘導組中觀(guān)察到最低的血糖水平。
酶分析:在許多疾病中,藥物引起的肝酶的變化以劑量依賴(lài)的方式迅速發(fā)生,在肝臟炎癥中也起著(zhù)重要作用。血液參數也被用作魚(yú)類(lèi)生理應激的指標,以響應內源性或外源性變化。不同類(lèi)型的糖尿病,特別是2型糖尿病,通常與脂蛋白和脂質(zhì)血漿異常有關(guān)。這些脂質(zhì)異常與不同的酶有關(guān),如天冬氨酸氨基轉移酶(AST)和丙氨酸氨基轉移酶(ALT),這些酶存在于肝臟、心臟、骨骼肌、腎臟、胰腺、脾臟、紅細胞和魚(yú)鰓中。這些酶對于檢查魚(yú)類(lèi)的健康狀況也很重要。結果表明在含葡萄糖的對照組中觀(guān)察到最高水平的肝酶AST。 在含有和沒(méi)有葡萄糖的兩個(gè)對照組中,實(shí)驗開(kāi)始和結束時(shí)肝酶ALT的最高水平。實(shí)驗結束時(shí),含葡萄糖二甲雙胍治療組的(ALT)酶水平最低。在實(shí)驗開(kāi)始和結束時(shí),在含葡萄糖的對照組中也發(fā)現了最高水平的肝酶堿性磷酸酶(ALP)。在實(shí)驗結束時(shí),在含葡萄糖的二甲雙胍治療組和二甲雙胍組中發(fā)現該酶的最低水平。
腸組織分析:在發(fā)育過(guò)程中,小腸絨毛的高度在出生后增加。研究表明,糖尿病患者絨毛高度與腸道吸收能力有直接關(guān)系。水飛薊素聯(lián)合二甲雙胍組絨毛高度最大,明顯高于其他組??梢缘贸鼋Y論,水飛薊素和二甲雙胍通過(guò)腸粘膜愈合中描述的機制參與改善血液供應,并且能夠使粘膜粘附恢復到以前的狀態(tài)。絨毛寬度以水飛薊素組最高,含葡萄糖二甲雙胍組最低。水飛薊素治療組與對照組比較差異有顯著(zhù)性。研究組之間的粘膜下直徑評估均未發(fā)現任何顯著(zhù)差異。分泌的粘液類(lèi)型根據魚(yú)的種類(lèi)和胃腸道的不同途徑而不同,并且腸粘膜的質(zhì)量與環(huán)境條件以及進(jìn)食通道功能的類(lèi)型完全相關(guān)。含葡萄糖水飛薊素組肌肉直徑最大,與其他組比較有顯著(zhù)性差異。
結論:魚(yú)類(lèi)空腹血糖和胰島素抵抗增加,斑馬魚(yú)是研究2型糖尿病炎癥、毒性和基因表達的一種很有前途的動(dòng)物模型。研究結果表明,在使用二甲雙胍和水飛薊素治療的20天中,血糖和高濃度葡萄糖引起的炎癥有顯著(zhù)改善。與其他哺乳動(dòng)物模型相比,我們的斑馬魚(yú)模型提供了快速的T2DM模型。本研究開(kāi)發(fā)的新的治療T2DM的聯(lián)合療法有效、快速,可用于T2DM的早期研究。為進(jìn)一步研究糖尿病藥物的發(fā)現和毒性研究提供了一個(gè)新的有用的工具。
原文出自:https://link.springer.com/article/10.1007/s40200-020-00637-7