2型糖尿病大鼠海马胰岛素样生长因子-1表达变化及丝胶的干预作用

王芳芳 王 枫 宋成军 陈志宏

(承德医学院附属医院神经内科，河北 承德 067000)

2型糖尿病大鼠海马胰岛素样生长因子-1表达变化及丝胶的干预作用

王芳芳 王 枫 宋成军1陈志宏1

(承德医学院附属医院神经内科，河北 承德 067000)

目的 探讨2型糖尿病模型大鼠海马胰岛素样生长因子(IGF)-1表达的变化以及丝胶的干预作用。方法 取健康雄性SD大鼠，以25 mg/kg的链脲佐菌素连续(1次/d，注射3 d)腹腔注射的方法建立2型糖尿病大鼠模型，模型成功建立后给予模型大鼠丝胶(2.4 g·kg-1·d-1)灌胃35 d作为治疗药物，同时以二甲双胍(55.33 mg·kg-1·d-1)作为阳性对照药物。采用逆转录PCR法检测大鼠海马IGF-1 mRNA表达。结果 与模型组大鼠比较，丝胶治疗组大鼠海马IGF-1 mRNA的表达明显升高(P<0.05)。结论 丝胶可上调糖尿病模型大鼠海马IGF-1的表达，这可能是丝胶保护糖尿病海马损伤的机制之一。

丝胶；2型糖尿病；海马；胰岛素样生长因子(IGF)-1

胰岛素样生长因子(IGF)，也被称为“类胰岛素生长因子”或“生长激素介质”，是生长激素发挥生理作用必需的一种活性蛋白多肽物质，已知包括IGF-1和IGF-2两种。糖尿病神经系统损伤是糖尿病晚期并发症之一，以获得性认知和行为缺陷为特征，患者主要表现为学习记忆能力下降，而海马与学习记忆功能密切相关〔1〕。本研究拟探讨彩色蚕茧水提物丝胶可否通过影响海马IGF-1的表达改善糖尿病时神经系统的损伤。

1 材料与方法

1.1 实验动物的选择、分组和给药 SPF级健康成年雄性SD大鼠48只，由河北医科大学实验动物中心提供(大鼠合格证号：712024)。根据随机原则分为空白对照组、模型组、丝胶治疗组和阳性对照组，每组12只。采用链脲佐菌素(美国Sigma，用pH4.4的柠檬酸钠-柠檬酸缓冲液临用时配制成2%的溶液，用量25 mg/kg，连续注射3 d)腹腔注射法建立2型糖尿病大鼠模型，成模标准是注射链脲佐菌素7 d后大鼠的空腹血糖≥16.7 mmol/L。成功建模后，分别给予丝胶治疗组和阳性对照组大鼠2.4 g·kg-1·d-1丝胶和55.33 mg·kg-1·d-1二甲双胍灌胃35 d；模型组大鼠不予其他任何处理。

1.2 丝胶的获取 取承德医学院蚕业研究所提供的彩色蚕茧，蒸馏水浸泡24 h后水煎2次，合并滤液，过滤、浓缩，即得。

1.3 大鼠取材和检测血糖 大鼠使用4%水合氯醛腹腔注射麻醉，用毛细玻璃管经内眦刺入大鼠眶后静脉丛并采集静脉血，4℃、3 000 r/min离心，收集血清，使用全自动生化分析仪采用葡萄糖氧化酶法检测血糖。然后断头处死大鼠，在冰盘上迅速取脑并分离双侧海马入液氮保存。

1.4 逆转录PCR法检测海马IGF-1 mRNA的表达 加入Trizol(美国Invitrogen公司)提取海马总RNA(100 mg海马，液氮保存)逆转录为cDNA，进行PCR反应。反应条件：94℃、2 min，94℃、30 s，50℃～65℃、30 s，72℃，1 min，第2步起循环。引物序列(上海生工生物工程技术服务有限公司合成)：①IGF-1，正义:5′-CTGGTGGACGCTCTTCAGTTCG-3′，反义:5’-TCCTTCTCCTTTGCAGCTTCC-3′；②β-actin，正义:5′-GAGGGAAATCGTGCGTGAC-3′，反义:5′-CTGGAAGGTGGACAGTGAG-3′。退火温度：IGF-1 59℃、β-actin 55℃，循环次数：IGF-1 31次，β-actin 29次，产物大小：IGF-1 280 bp、β-actin 445 bp。取5 μl扩增产物和5 μl DNA Ladder(北京泰格美科技有限公司)进行2%琼脂糖凝胶电泳，使用ZF型紫外透射反射分析仪摄像。应用Quantity One-4.6.2软件进行定量分析，以IGF-1条带光密度/β-actin条带光密度作为IGF-1 mRNA表达的相对水平。

1.5 统计学方法 应用SPSS19.0软件进行单因素方差分析，两两比较采用q检验。

2 结 果

2.1 各组大鼠血糖水平检测结果 与空白对照组〔(10.83±2.03)mmol/L〕大鼠比较，模型组大鼠的血糖水平〔(29.45±4.82)mmol/L〕明显升高(P<0.05)；与模型组大鼠比较，丝胶治疗组〔(13.20±4.09)mmol/L〕、阳性对照组〔(13.18±2.30)mmol/L〕大鼠的血糖水平明显降低(P<0.05)。

2.2 各组大鼠海马IGF-1 mRNA表达结果 与空白对照组(1.502 0±0.027 6)大鼠比较，模型组(0.543 7±0.026 7)大鼠海马IGF-1 mRNA的表达明显降低(P<0.05)；与模型组大鼠比较，丝胶治疗组(1.032 3±0.022 4)、阳性对照组(1.052 1±0.016 1)大鼠海马IGF-1 mRNA的表达明显升高(P<0.05)。见图1。

1.空白对照组；2.模型组；3.丝胶治疗组；4.阳性对照组图1 逆转录PCR法检测大鼠海马IGF-1 mRNA的表达

3 讨 论

目前，临床治疗糖尿病仍以服用化学合成的药物为主(如经典降糖药物二甲双胍等)，各种药物虽能明显降低血糖，但不能有效改善胰岛素抵抗，且长期服用容易产生各种比较严重的副作用，造成肝、肾损害〔2〕。因此，有必要探讨降糖效果可靠、毒副作用少的天然物质。

丝胶约占蚕茧的25%～30%，在提取丝素(用于制作衣料)的过程中被丢弃，不但浪费了丝胶也造成了环境污染。根据民间蚕茧泡水降血糖的验方，结合《本草纲目》关于蚕茧的记载：蚕茧，性甘、温，无毒，具有滋阴润燥、生精止渴的作用〔3〕，本课题组采用水煎的方法提取蚕茧中的水溶性蛋白——丝胶，前期研究发现，丝胶能明显降低糖尿病模型大鼠的血糖，保护糖尿病时大鼠肝脏损伤〔4,5〕。

IGF-1是一种在分子结构上与胰岛素类似的多肽蛋白物质，是人体内肝、肾、脾、脑等多种脏器自分泌和旁分泌的产物，具有降血糖、降血脂、舒张血管、促进骨的合成代谢、促生长、促进细胞分化和创伤修复等多种功能。由于胰岛素不能通过血脑屏障，传统观点认为胰岛素对中枢神经系统没有影响，但近年的研究发现，胰岛素与认知功能有关，在脑内存在胰岛素和IGF-1，它们有类似神经营养因子的功能，作用于神经细胞〔6,7〕；同时有研究发现，嗅球、脉络丛、下丘脑、海马、大脑皮质等脑内的多个部位存在有IGF-1受体〔8〕。在中枢神经系统，IGF-1有促进细胞增殖、分化、成熟等类似神经营养支持的作用，能抑制神经细胞凋亡，调节突触的可塑性以及神经递质的合成和释放，同时能调节钙通道的活性等；另外，IGF-1还具有神经保护、神经再生、髓鞘化、突触再生和树突分支形成等中枢神经系统损伤后修复等作用〔6，9,10〕。上述研究均提示，IGF-1在细胞增殖、凋亡、机体生长发育等各方面均有重要作用，决定了其将在疾病治疗中占有重要的地位〔11,12〕。

本研究结果提示丝胶可上调糖尿病模型大鼠海马IGF-1的表达，这可能是丝胶保护糖尿病时海马损伤的机制之一。

1 Chen H,Iinuma M,Onozuka M,etal.Chewing maintains hippocampus-dependent cognitive function〔J〕.Int J Med Sci,2015;12(6):502-9.

2 Bonsignore A,Pozzi F,Fraternali Orcioni G,etal.Fatal metformin overdose:case report and postmortem biochemistry contribution〔J〕.Int J Legal Med,2014;128(3):483-92.

3 李时珍.本草纲目〔M〕.北京：人民卫生出版社，1985:1045-52.

4 付秀美，钟美蓉，付文亮，等.丝胶对2型糖尿病大鼠血糖和血脂的影响〔J〕.中国老年学杂志，2011;31(1):103-5.

5 刘东慧，王小杰，宋成军，等.2型糖尿病大鼠肝脏肿瘤坏死因子-α表达变化及丝胶的保护作用〔J〕.中国老年学杂志，2015;35(21):6011-3.

6 王蓬文，杨 芳，盛树力，等.胰岛素样生长因子受体-1在糖尿病小鼠脑内的分布〔J〕.神经解剖学杂志，2002;18(2):127-30.

7 Supeno NE,Pati S,Hadi RA,etal.IGF-1 acts as controlling switch for long-term proliferation and maintenance of EGF/FGF-responsive striatal neural stem cells〔J〕.Int J Med Sci,2013;10(5):522-31.

8 吴晓宇.生长激素-胰岛素样生长因子轴与结直肠癌〔J〕.肠外与肠内营养，2007;14(5):374-7.

9 Mangiola A,Vigo V,Anile C,etal.Role and importance of IGF-1 in traumatic brain injuries〔J〕.Biomed Res Int,2015;2015:736104.

10 Joshi Y,Sória MG,Quadrato G,etal.The MDM4/MDM2-p53-IGF1 axis controls axonal regeneration,sprouting and functional recovery after CNS injury〔J〕.Brain,2015;138(Pt 7):1843-62.

11 Ekström K,Salemyr J,Zachrisson I,etal.Normalization of the IGF-IGFBP axis by sustained nightly insulinization in type 1 diabetes〔J〕.Diabetes Care,2007;30(6):1357-63.

12 Trojan E,Glombik K,Slusarczyk J,etal.The beneficial impact of antidepressant drugs on prenatal stress-evoked malfunction of the insulin-like growth factor-1 (IGF-1) protein family in the ol factory bulbs of adult rats〔J〕.Neurotox Res,2016;29(2):288-98.

〔2016-05-31修回〕

(编辑 郭 菁)

The expression of insulin-like growth factors-1 in hippocampus of type 2 diabetic rats and intervention effects of sericin

WANG Fang-Fang, WANG Feng, SONG Cheng-Jun,etal.

Department of Neurology, the Affiliated Hospital of Chengde Medical College, Chengde 067000, Hebei, China

Objective To investigate the changes of insulin-like growth factors (IGF) -1 in hippocampus of type 2 diabetic rats and intervention effects of sericin.Methods Healthy male SD rats were used to establish type 2 diabetes model rats by intraperitoneally injecting streptozotocin (25 mg/kg, 1 time a day, 3 days).Then the model rats were lavaged with sericin (2.4 g·kg-1·d-1) for 35 days.The metformin (55.33 mg·kg-1·d-1) was used as positive control drug.RT-PCR was used to detect the expression of IGF-1 mRNA in hippocampus.Results Compared with type 2 diabetes model rats, the expression of IGF-1 mRNA in hippocampus of rats in experimental group was increased obviously (P<0.05).Conclusions Sericin could down regulate the expression of IGF-1 in hippocampus, this maybe one of the mechanisms that sericin protects hippocampus injury during diabetes.

Sericin; Type 2 diabetes mellitus; Hippocampus; Insulin-like growth factors(IGF)-1

国家自然科学基金项目(81441133)；河北省自然科学基金项目(H2012406018)；河北省高校重点发展学科“人体解剖与组织胚胎学”建设项目资助

1 承德医学院人体解剖学教研室

陈志宏(1971-)，女，博士，教授，硕士生导师，主要从事糖尿病及其并发症的中医药防治方面的研究。 宋成军(1972-)，男，硕士，研究员，硕士生导师，主要从事糖尿病及其并发症的中医药防治方面的研究。

王芳芳(1964-)，女，主要从事神经内科方面的研究。

R587

A

1005-9202(2017)07-1574-02；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.07.005