維生素D對二型糖尿病大鼠預(yù)防作用及其機制的代謝組學(xué)研究.pdf

1、2型糖尿病是一種由于機體對胰島素敏感性降低或者胰島素分泌相對不足引起的一種代謝綜合征。2型糖尿病患者具有高血糖、高血脂等典型表現(xiàn)，而且高血糖早期進展緩慢，所以2型糖尿病早期常常癥狀不明顯，直到出現(xiàn)嚴重并發(fā)癥才得到重視和治療。隨著2型糖尿病在全世界的發(fā)病率越來越高，若能在早期采取有效的預(yù)防措施將能大大改善2型糖尿病。維生素D作為一種激素前體，主要由皮膚經(jīng)過紫外線照射后進行光化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變，在鈣、磷代謝和骨代謝過程中有重要作用。大量人群研究和

2、動物實驗發(fā)現(xiàn)維生素D缺乏與代謝綜合征、2型糖尿病的發(fā)病密切相關(guān)。代謝組學(xué)是近十幾年發(fā)展起來的，它是從系統(tǒng)的角度出發(fā)，對機體受到擾動后的生理、病理進行全面系統(tǒng)分析的一門學(xué)科。目前，代謝組學(xué)已廣泛應(yīng)用于糖尿病研究中。本研究分別采用普通飼料和高脂飼料喂養(yǎng)Wistar大鼠，補充不同劑量維生素D，觀察不同劑量維生素D對大鼠糖脂代謝的影響（第一部分）。研究的第二部分主要是運用尿液代謝組學(xué)方法研究高劑量維生素D對2型糖尿病大鼠的預(yù)防作用及其相關(guān)機制。

3、
　　第一部分、不同劑量維生素D對普通飼料和高脂飼料喂養(yǎng)老鼠基礎(chǔ)指標(biāo)的影響
　　目的：通過補充低、中、高三種劑量的維生素D，觀察每日補充維生素D是否能夠安全預(yù)防2型糖尿病。
　　方法：體重為150-180g的雄性Wistar大鼠70只，在適應(yīng)性喂養(yǎng)一周后，隨機分為以下10組：普通飼料組（A），普通飼料+40 IU/kgVD3組（B），普通飼料+160IU/kgVD3組（C）,普通飼料+800IU/kgVD3組（D）；高

4、脂對照組（E），糖尿病對照組（F），糖尿病+40IU/kgVD3組（G），糖尿病+160IU/kgVD3組（H），糖尿病+800IU/kgVD3組（I），配對喂養(yǎng)組（J），每組7只。糖尿病組大鼠均為高脂飼料喂養(yǎng)2個月后，注射40 mg/kg STZ。大鼠連續(xù)干預(yù)至15周齡，記錄每日攝食量、飲水量、尿液體積，每周記錄一次體重。在干預(yù)0周、11和15周齡時候進行糖耐量實驗，15周齡處死老鼠，收集血液樣品，分離血清和血漿，測定胰島素、血糖、血

5、清TG和TC水平、血漿LDL-C和HDL-C水平、血漿1,25（OH）VD3含量；精確稱取心臟、肝臟、脾臟、腎臟、睪周脂肪和腎周脂肪含量，計算各臟體系數(shù)。
　　結(jié)果：普通飼料喂養(yǎng)各組老鼠均無死亡、無異常生命現(xiàn)象，四組普通飼料喂養(yǎng)各組老鼠內(nèi)臟系數(shù)、體重增重和血糖脂指標(biāo)之間均無顯著性差異（P>0.05）。高脂喂養(yǎng)組大鼠的體脂系數(shù)高于普通飼料喂養(yǎng)老鼠（P<0.05）。注射STZ后，糖尿病組老鼠血糖值均高于16.70mmol/L，G和H組

6、老鼠血糖值與F組無顯著性差異（P>0.05），I組老鼠血糖值明顯低于F組（P<0.05），而且I組胰島素水平也增加了。在15周齡時，F(xiàn)組LDL-C水平明顯高于E組（P<0.05），補充維生素D后，G和H組老鼠血漿LDL-C水平與F組無顯著性差異（P>0.05），I組老鼠血漿LDL-C水平明顯低于F組（P<0.05），并且I組HDL-C水平明顯高于F組（P<0.05）。補充維生素D后，G和H組老鼠血清TC和TG水平與F組無顯著性差異（P>

7、0.05），而I組血清TG和TC水平均明顯低于F組（P<0.05）。與高劑量維生素D組（I）相比，配對喂養(yǎng)組（J）老鼠各指標(biāo)均無顯著性差異,補充維生素D后引起的效應(yīng)是由于維生素D引起的，不是由于飲食量引起的。
　　結(jié)論：補充維生素 D對老鼠沒有副作用，并且在老鼠生命早期補充高劑量維生素D能有效預(yù)防2型糖尿病，改善糖尿病老鼠糖脂代謝紊亂。
　　第二部分、生命早期補充高劑量維生素D對2型糖尿病大鼠的預(yù)防作用及其機制的代謝組學(xué)研究

8、
　　目的：通過第一部分研究發(fā)現(xiàn)生命早期補充高劑量維生素D能夠明顯改善2型糖尿病老鼠的糖脂代謝，所以本部分研究將利用基于高效液相-飛行時間質(zhì)譜（LC-QTOF）的尿液代謝組學(xué)方法探索高劑量維生素D預(yù)防2型糖尿病的可能機制。
　　方法：糖尿病老鼠每日補充高劑量維生素D至15周齡后，收集老鼠的尿液。采用LC-QTOF檢測E、F和I組老鼠尿液中的小分子代謝產(chǎn)物，經(jīng)過ANOVA檢驗，并進行主成分分析（PCA）和最小二乘分析（PLS-

9、DA），篩選出三組間表達有顯著性差異（P<0.05）的代謝產(chǎn)物，并對其進行鑒定。
　　結(jié)果：本研究最終篩選出7個與維生素D對2型糖尿病預(yù)防機制相關(guān)的代謝物：酪胺、亞麻酸、多巴胺、煙酰胺、脯氨酸、胱硫醚和脫氧胞苷。與健康正常組相比，糖尿病老鼠體內(nèi)代謝產(chǎn)物酪胺、亞麻酸和多巴胺經(jīng)尿液代謝的水平下降，補充高維生素D后，酪胺、亞麻酸和多巴胺經(jīng)尿液代謝的水平顯著性升高（P<0.05）。糖尿病老鼠體內(nèi)代謝產(chǎn)物煙酰胺、脯氨酸、胱硫醚和脫氧胞苷經(jīng)尿

10、液代謝的水平升高，補充維生素D后，煙酰胺、脯氨酸、胱硫醚和脫氧胞苷經(jīng)尿液代謝的水平顯著性降低（P<0.05）。
　　結(jié)論：酪胺、亞麻酸、多巴胺、煙酰胺、脯氨酸、胱硫醚和脫氧胞苷可能是與維生素D預(yù)防2型糖尿病機制相關(guān)的生物標(biāo)志物。補充維生素D后，糖尿病老鼠經(jīng)尿液代謝的酪胺、亞麻酸和多巴胺顯著性升高說明維生素D能夠調(diào)節(jié)脂肪酸和胺類物質(zhì)代謝；煙酰胺、脯氨酸、胱硫醚和脫氧胞苷經(jīng)尿液代謝的水平顯著性降低說明維生素D能夠改善糖尿病老鼠的氨基酸