罗格列酮对2型糖尿病大鼠骨骼肌UCP3、CPTI mRNA的表达及糖脂代谢的影响

　　作者：武革，杨璐，胡桂芳，吴美芬，陈玉华 作者单位：(1.广东医学院附属医院内分泌科，广东湛江524001;2.浙江省杭州市第二医院，浙江杭州 310015;3.广东省深圳市龙岗区医院，广东深圳 518100)

　　【摘要】 目的 观察罗格列酮对2型糖尿病大鼠骨骼肌解偶联蛋白3(UCP3)、肉碱棕榈酰转移酶I(CPTI)mRNA表达及疗效的影响。方法 58只SD大鼠随机分为普通饲养组(NC组，n=15)、高脂饲养组(HF组，n=15)和糖尿病组。糖尿病组大鼠在高脂饲料喂养至8周末时，腹腔注射链唑霉素(25 mg/kg)制作糖尿病模型;再随机分为糖尿病治疗组(DMT组，n=14)和糖尿病未治疗组(DMC组，n=14)，分别给予罗格列酮(3mg·kg-1·d-1)和灭菌生理盐水灌胃，持续8周。UCP3、CPTI mRNA表达采用RTPCR测定。结果 HF与DMC组骨骼肌UCP3、CPTI mRNA表达明显低于NC组(P<0.05)。与DMC组比较，DMT组血糖和游离脂肪酸降低，而胰岛素敏感性和骨骼肌UCP3、CPTI mRNA表达增加(P<0.05)。结论 2型糖尿病大鼠骨骼肌UCP3、CPTI mRNA表达降低;而罗格列酮可上调UCP3、CPTI mRNA的表达，降低血糖、FFA水平。

　　【关键词】 2型糖尿病;罗格列酮;解偶联蛋白;肉碱棕榈酰转移酶I

　　Effect of rosiglitazone on UCP3,CPTI mRNA expression of skeletal muscle and metabolisms of lipoids and glocus in rats with type 2 diabetes mellitus

　　WU Ge1, YANG Lu2,HU Guifang1,WU Meifen1, CHENG Yuhua3 (1. Department of Endocrinology, Affiliated Hospital of Guangdong Medical College, Zhanjiang 524001, China)

　　Abstract: Objective To investigate the effect of rosiglitazone on skeletal muscle expression of uncoupling protein 3 (UCP3)， carnitine palmitoyl transferase I (CPTI)and metabolisms of lipoids and glocus in type 2 diabetic rats.Methods Fiftyeight SD rats were randomly divided into normal control group (NC group, n=15), high fat diet group (HF group,n=15)and diabetic group. The diabetic group were fed with high fat diet for 8 weeks and then injected intraperitoneally with streptozocin (25 mg/kg). Thereafter, the diabetic group were again allocated to DMT group (n=14)and DMC group (n=14), receiving intragastric administration of rosiglitazone (3 mg·kg-1·d-1)or normal saline for 8 weeks. UCP3 and CPTI mRNA expression was measured by RTPCR.Results UCP3 and CPTI mRNA expression of skeletal muscle in HF and DMC groups was lower than that in NC group (P<0.05). Blood glucose and free fatty acid levels decreased, but insulin sensitivity and UCP3 and CPTI mRNA expression of skeletal muscle increased in DMT group compared with DMC group (P<0.05).Conclusion UCP3 and CPTI mRNA expression of skeletal muscle is downregulated in type 2 diabetic rats, but it can be reversed by the administration of rosiglitazone.

　　Key words: type 2 diabetes mellitus; rosiglitazone; uncoupling protein; carnitine palmitoyl transferase I

　　解偶联蛋白3(uncoupling protein 3，UCP3)是线粒体内膜的质子载体，近年研究认为UCP3对转运脂肪酸阴离子和减少线粒体过氧化物的产生有着重要作用[12]。位于线粒体外膜上的肉碱棕榈酰转移酶(carnitine palmitoyl transferaseI，CPTI)是长链脂肪酸进入线粒体基质进行β氧化第一个限速酶，参与线粒体的脂肪酸氧化,而FFA又调节UCP3基因的表达。本文通过制备2型糖尿病(T2DM)大鼠模型对UCP3和CPTI基因的表达与T2DM的关系，以及UCP3对FFA代谢的影响,并通过罗格列酮(rosiglitazone,RSG)治疗观察其对骨骼肌UCP3、CPTImRNA表达及糖脂代谢的影响作了观察，现将结果报道如下。

　　1 材料与方法

　　1.1 动物分组与方法

　　8周龄雄性SD大鼠58只随机分为4组：普通饲养组(NC组，n=15),高脂饲养组(HF组，n=15),余大鼠高脂饲料喂养至8周末于腹腔注射链唑霉素25 mg/kg。将成模大鼠(血糖≥16.7mmol/L)再随机分为糖尿病治疗组(DMT组,n=14)给予RSG 3mg·kg-1·d-1灌胃和糖尿病未治疗组(DMC组,n=14)，每天灭菌生理盐水灌胃持续8周,至16周末实验结束。

　　1.2 检测指标

　　1.2.1 血糖、TC、TG、HDLc、LDLc、FFA及血清胰岛素测定 分别采用酶学和放射免疫方法。

　　1.2.2 UCP3和CPTImRNA表达的检测 采用RTPCR法:总RNA质量浓度为1.80～2.7mg/L，纯度为1.8～2.1。UCP3上游引物：5'GAGGCGAGAGGAAATAC3'，下游引物：5'ATCCCAGACGCAGAAAG3'，产物393BP;内参照是βactin，CPTI引物序列：5'CAGAAACGAACGCCCT3',下游：5'GCCACCACCCTAACCT3',产物347BP;βactin为内参照。UCP3、CPTI循环参数为94℃×60s变性，55℃×60s退火。72℃×60s延伸，35个循环后72℃延伸10min。扩增产物10μL经1.5%琼脂糖凝胶电泳，用凝胶成像分析系统扫描，计算各样本的UCP3/βactin和CPTI/βactin灰度比值作为其mRNA表达相对量。

　　1.3 统计学处理

　　采用SPSS12.0软件包进行数据处理;正态分布的连续性资料描述用均数±标准差(±s)表示，单因素方差分析方差齐同时，各组间两两比较采用LSD检验;方差不齐时，各组间两两比较采用Tamhane's T2检验;相关分析用Bivariate correlation检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

　　2 结果

　　2.1 血糖、血脂、FFA、INS 及胰岛素敏感指数 (ISI)变化及RSG的作用

　　与NC组比较，DM组血糖、TG、TC、LDLc、FFA、胰岛素水平升高、HDLc、ISI降低(P<0.05)，RSG治疗后,与DMC组比较，DMT组TG、HDLc、 LDLc、FFA、FPG及ISI均得到改善(P<0.05或0.01)。详见表1。 广 东 医 学 院 学 报 2009年第27卷 表1 各组大鼠血糖、血脂、FFA、INS 、ISI结果的比较及RSG作用的影响

　　2.2 T2DM大鼠UCP3mRNA、CPTI mRNA的表达及RSG的干预作用

　　与NC组比较，HF组UCP3mRNA表达量减少25%和DMC组表达量减少35%;CPTI表达明显下调。与DMC组比较DMT组UCP3mRNA表达增加25%(P<0.05)，详见图1。CPTI的表达上调增高15%(P<0.05)，详见图2。

　　2.3 UCP3mRNA表达与FFA水平的相关分析

　　血清FFA含量与骨骼肌UCP3mRNA表达成中度负相关，r=-0.632，P<0.01。

　　3 讨论

　　脂肪酸超出骨骼肌线粒体氧化能力时，脂肪酸在线粒体内膜堆积。有研究发现[3]UCP3通过将脂肪酸阴离子转运出线粒体内膜、解偶联作用减少ROS产生、将脂质过氧化物转运出线粒体内膜作用避免线粒体损伤。当UCP3表达增加时， ROS的产生明显减少，同时参与脂肪酸代谢关键酶的表达同步增加,骨骼肌中脂质含量减少，表明UCP3表达增加的小鼠脂肪酸氧化能力增加[2，4]。血液中FFA的降解主要是在线粒体内进行β氧化。脂肪酸活化后生成的脂酰基进入线粒体内膜是整个氧化的第一步，其第一个限速酶是CPTI，CPTImRNA表达水平与其活性呈平行关系。UCP3可协同线粒体硫脂酶一起通过传递更多的CoA进入柠檬酸循环和β氧化,从而加快脂肪酸代谢避免线粒体损伤[5]。

　　本文结果显示：DM组UCP3和CPTI mRAN的表达较HF组更进一步降低，UCP3mRNA表达的下降与DM大鼠血浆FFA水平升高呈现出中等度的负相关关系，表明长期高脂高糖环境对线粒体UCP3、CPTI呈抑制作用，而UCP3、CPTI活性的降低削弱了线粒体脂肪酸的氧化作用,使骨骼肌细胞中FFA等脂质堆积被ROS过氧化修饰后直接对线粒体功能产生抑制作用。模型鼠经RSG治疗后血脂紊乱改善，血糖降低，但仍高于FH组 ，而DMT组大鼠比DMC组骨骼肌中UCP3mRAN表达增加25%，CPTI mRAN表达增加15%，血浆FFA含量下降，这表明UCP3和CPTⅠmRAN的表达增加使脂肪酸向线粒体内膜转运增加、线粒体的脂肪酸β氧化功能增强[6],而该作用可能独立于其降糖作用之外。

　　【参考文献】

　　[1] Brand M D, Pamplona R, PorteroOtin M, et al. Oxidative damage and phospholipid fatty acyl composition in skeletal muscle mitochondria from mice underexpressing or overexpressing uncoupling protein 3 [J]. Biochem J, 2002, 368(Pt 2):597603.

　　[2] MacLellan J D, Gerrits M F, Gowing A , et al. Physiological increases in uncoupling protein 3 augment fatty acid oxidation and decrease reactive oxygen species production without uncoupling respiration in muscle cells [J]. Diabetes ,2005,54(8):23432350.

　　[3] Schrauwen P, Hesselink M K. Oxidative capacity, lipotoxicity and mitochondrial damage in type 2 diabetes [J]. Diabetes, 2004,53(6):14121417.

　　[4] Bezaire V, Spriet L L, Campbell S , et al. Constitutive UCP3 overexpression at physiological levels increases mouse skeletal muscle capacity for fatty acid transport and oxidation [J]. FASEB J ,2005,19 (8):977979.

　　[5] Teruel T, Hernandez R, Rial E, et al . Rosiglitazone upregulates lipoprotein lipase, hormonesensitive lipase and uncoupling protein1, and downregulates insulininduced fatty acid synthase gene expression in brown adipocytes of Wistar rats [J]. Diabetologia,2005,48(6):11801188.

　　[6] Foretz M, Taleux N, Guigas B, et al. Regulation of energy metabolism by AMPK: a novel therapeutic approach for the treatment of metabolic and cardiovascular diseases [J]. Med Sci (Paris), 2006,22(4):381388.