乳清蛋白改善胰岛素抵抗的机制研究

论文摘要

近年来,2型糖尿病的发病率在全球范围内呈快速增长。目前认为包括饮食因素在内的生活方式的改变是预防和治疗2型糖尿病的首要手段。另一方面,改善2型糖尿病的始动因素-胰岛素抵抗是预防2型糖尿病发生的关键所在。近几年关于牛奶和乳制品,牛奶中的乳清蛋白（whey protein, WP）以及乳清蛋白富含的亮氨酸（leucine, Leu）的摄入与2型糖尿病和胰岛素抵抗之间关系的研究备受关注。目的:综合评价乳制品的摄入与2型糖尿病发生的相关性,并探索乳清蛋白及其富含的亮氨酸改善胰岛素抵抗的机制。方法:1. Meta分析:检索1990.1-2010.12年间英文发表的有关乳制品摄入与2型糖尿病的队列研究资料。利用meta分析计算乳制品和2型糖尿病发病之间的合并相对危险度（Relative risk, RR）及95%可信区间（confidence interval, CI）。2.乳清蛋白干预胰岛素抵抗模型大鼠的研究:（1）胰岛素抵抗大鼠模型的制备:雄性Wistar大鼠随机分为两组,对照组以普通饲料喂养16周,高脂组以脂肪热量比38.5%的饲料喂养12周,再以脂肪热量比51.3%的饲料喂养4周。实验结束时,测定空腹血糖（FBG）、空腹血浆胰岛素（FINS）并计算胰岛素敏感指数（ISI）和胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）,另外进行口服葡萄糖耐量试验（OGTT）计算血糖曲线下面积（AUC）。（2）乳清蛋白干预研究:将模型大鼠随机分为0%乳清蛋白组（0% WP）、5%乳清蛋白组（5% WP）和15%乳清蛋白组（15% WP）,另设以普通饲料喂养的非模型大鼠的正常组,每组10只,喂养8周,期间称重和称量摄食量。实验结束时测定大鼠FBG、FINS,进行OGTT试验并计算葡萄糖AUC,测定肝糖原、腓肠肌葡萄糖转运蛋白4（Glut4）蛋白表达、血浆脂代谢指标以及血浆抗氧化指标。3.亮氨酸的干预研究:（1）亮氨酸对正常大鼠糖耐量和胰岛素水平的影响:将Wistar大鼠随机分为4组:对照组、葡萄糖组（2g/kg）、亮氨酸组（1.35g/kg）和葡萄糖+亮氨酸组。用这4种溶液一次性灌胃,分别测定血糖、胰岛素水平,并计算血糖和胰岛素AUC。（2）亮氨酸对正常大鼠胰岛细胞胰岛素分泌的影响:胶原酶Ⅴ消化大鼠胰腺,收集胰岛细胞进行孵育。分别在含有胰岛细胞悬液的低糖（5.6mmol/L）和高糖（25mmol/L）DMEM培养基中加入0 mmol/L亮氨酸（对照）、10 mmol/L亮氨酸和20 mmol/L亮氨酸。作用120min后吸取上清检测胰岛素水平。（3）亮氨酸干预胰岛素抵抗大鼠的研究:将模型大鼠随机分为0%亮氨酸组（0% Leu）和2.16%亮氨酸组（2.16% Leu）,持续饲养8周,测定FBG、FINS,进行OGTT试验,测定腓肠肌Glut4蛋白表达、血浆脂代谢指标和抗氧化指标。结果:（1）根据纳入和排除标准,最终有7篇队列研究进入meta分析,随机效应模型计算显示,乳制品摄入与2型糖尿病发生的合并RR值为0.86 （95% CI, 0.79-0.92）。按脂肪含量高低分类,低脂乳制品和高脂乳制品的合并RR值分别为0.82 （95% CI, 0.74-0.90）和1.00 （95% CI, 0.89-1.10）;按产品类别分类,全脂牛奶的合并RR值为0.95 （95%CI, 0.86-1.05）,酸奶的合并RR值为0.83 （95%CI, 0.74-0.93）。剂量-反应分析显示,每天增加一份乳制品的摄入能够降低5%患2型糖尿病的风险,而每天增加一份低脂乳制品的摄入能够显著降低10%患2型糖尿病的风险。（2）高脂饲料喂养大鼠16周后,ISI显著下降,HOMA-IR显著增高,血糖AUC显著升高,提示高脂饲料诱导了大鼠的胰岛素抵抗;乳清蛋白干预8周后,模型大鼠的FBG和葡萄糖AUC无显著变化。15% WP组大鼠血浆FINS水平和HOMA-IR显著低于0% WP组。15%WP组肝糖原含量显著高于0%WP组;脂代谢指标中,15%WP组HDL-C浓度明显升高。抗氧化指标中,15% WP组大鼠血浆T-AOC、SOD和GSH水平显著高于0% WP组。胰岛素抵抗大鼠腓肠肌Glut4蛋白表达明显低于对照组,5%WP和15%WP喂养增加了Glut4蛋白的表达。（3）单独亮氨酸灌胃对正常大鼠血糖和胰岛素水平无明显影响。和葡萄糖组比较,亮氨酸和葡萄糖同时灌胃后显著降低了60min和120min的血糖,同时显著增加了30min时胰岛素的分泌;收集正常大鼠的胰岛细胞,在高糖环境下20 mmol/L亮氨酸促进了胰岛素的分泌;亮氨酸干预胰岛素抵抗大鼠8周后,2.16%Leu组的FINS水平和HOMA-IR均显著性降低,ISI显著上升。另外,2.16%Leu组肝糖原含量、腓肠肌Glut4蛋白表达显著升高。2.16%Leu组大鼠血浆中HDL-C、T-AOC、SOD水平显著升高,MDA含量显著下降。结论:1.综合乳制品与2型糖尿病关系的流行病学研究并进行meta分析,发现摄食乳制品降低了2型糖尿病发生的危险,说明乳制品对其有预防作用。2.乳制品预防2型糖尿病可能与乳制品中所含的乳清蛋白有关。胰岛素抵抗模型大鼠补充乳清蛋白8周后,乳清蛋白通过改善高胰岛素血症、降低HOMA-IR、提高机体抗氧化水平以及增加腓肠肌Glut4蛋白表达等作用改善了模型大鼠的胰岛素抵抗。3.体内、体外急性实验均证实亮氨酸可提高胰岛细胞敏感性。与乳清蛋白相似,亮氨酸同样能改善胰岛素抵抗模型大鼠的高胰岛素血症,提高胰岛素敏感性和机体抗氧化能力,增加腓肠肌Glut4蛋白表达。4.因此,乳清蛋白改善胰岛素抵抗是乳制品预防2型糖尿病的可能因素之一,其机制可能与富含的亮氨酸促进胰岛素分泌,提高胰岛素敏感性、机体抗氧化能力以及葡萄糖转运能力有关。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 引言
• 第一部分： 乳制品摄入与2 型糖尿病关系的Meta 分析
• 1. 材料与方法
• 2. 结果
• 3. 讨论
• 第二部分： 乳清蛋白对胰岛素抵抗模型大鼠的干预作用
• 1. 材料与方法
• 2 结果
• 3 讨论
• 第三部分： 亮氨酸改善胰岛素敏感性的作用研究
• 1 材料与方法
• 2 结果
• 3 讨论
• 结论
• 参考文献
• 综述
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的文章及科研经历
• 英文缩略词表
• 致谢