基本信息
- 项目名称：
- 灵芝多糖对3T3-L1胰岛素抵抗细胞模型蛋白表达的影响
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本实验使用3T3-L1前脂肪细胞，经1-甲基-3-异丁基-黄嘌呤、地塞米松、胰岛素诱导分化后，以葡萄糖氧化酶法测定培养液中残余的葡萄糖含量，建立胰岛素抵抗模型。并用灵芝多糖对照二甲双胍进行干扰，通过检测培养液中葡萄糖含量及使用Western blot法检测用药前后抵抗组细胞PI-3K p85和GLUT4蛋白表达变化。发现灵芝多糖可以改善胰岛素抵抗状态下细胞的葡萄糖代谢，使抵抗后下降的蛋白表达量上升
- 详细介绍：
- 本实验旨在通过研究灵芝多糖对3T3-L1胰岛素抵抗细胞模型PI-3K p85和GLUT4蛋白表达的影响，探讨灵芝多糖改善胰岛素抵抗的分子机制。 实验参考Anil Kumar分化前脂肪细胞的方法对细胞进行诱导分化。将3T3-L1前脂肪细胞置于含10％FCS的DMEM高糖培养基中，经1-甲基-3-异丁基-黄嘌呤、地塞米松、胰岛素诱导分化成3T3-L1脂肪细胞。并对分化好的细胞分组进行处理，通过葡萄糖氧化酶法测定培养液中残余的葡萄糖含量，观察地塞米松对脂肪细胞糖摄取的影响，建立细胞的胰岛素抵抗模型。 造模成功后，将实验组细胞分为正常组、模型组、生理盐水对照组、胰岛素增敏剂(二甲双胍)对照组和灵芝多糖对照组，通过检测培养液中葡萄糖的含量，来探讨灵芝多糖是否能够改善细胞的胰岛素抵抗。同时，用Western blot法检测用药前后抵抗组细胞PI-3K p85和GLUT4蛋白的表达变化，进行分析。 实验结果显示，地塞米松联合胰岛素能够诱导3T3-L1脂肪细胞产生胰岛素抵抗，此时细胞对葡萄糖的摄取量减少。而已形成胰岛素抵抗的细胞经灵芝多糖作用后，培养基中的葡萄糖含量明显下降，但不如胰岛素增敏剂组下降明显。说明灵芝多糖可以改善胰岛素抵抗，但作用效果不如二甲双胍。同时，Western blot结果显示，细胞产生胰岛素抵抗后PI-3K p85和GLUT4蛋白的表达被明显抑制；而应用灵芝多糖可逆转细胞的胰岛素抵抗，使蛋白表达量增加，虽然其作用效果不如二甲双胍明显，但仍具有统计学差异。 本实验表明，灵芝多糖可以改善胰岛素抵抗状态下3T3-L1细胞的葡萄糖代谢，其作用机制可能与灵芝多糖作用于葡萄糖代谢通路，通过提高PI-3K p85和GLUT4蛋白的表达量有关。目前，我们已经在蛋白水平对此结果得到验证，接下来，我们将在基因水平上对其进一步检验，并对此通路上其他相关基因进行更深入的探讨研究。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 研究灵芝多糖对3T3-L1胰岛素抵抗细胞模型PI-3K p85和GLUT4蛋白表达的影响，探讨灵芝多糖改善胰岛素抵抗的分子机制。利用药物单一阻断两条胰岛素信号转导通路中的一条，建立胰岛素抵抗细胞模型，并用灵芝多糖作用于已建模成功的脂肪细胞，根据细胞上清液中葡萄糖含量的变化判断灵芝多糖是否能够改善胰岛素抵抗，同时用Western blot 检测用药前后抵抗组细胞蛋白的表达变化来探讨灵芝多糖的作用机制
科学性、先进性及独特之处
- 灵芝是中医药宝库中特有的一味珍贵药材，在我国有着悠久的药用历史。灵芝多糖是灵芝中除三萜类外研究最深入最广泛的一类化合物，具有抗肿瘤、免疫调节等作用。最近有研究表明灵芝多有改善胰岛素抵抗的作用，但其分子作用机制尚不明确。本作品验证了灵芝多糖能够改善胰岛素抵抗，并通过检测用药前后抵抗组细胞蛋白的表达变化表明了灵芝多糖可能通过提高PI-3K p85和GLUT4蛋白的表达量来改善胰岛素抵抗。
应用价值和现实意义
- 天然降糖药物相对于广泛应用的西药来讲，作用温和持久，毒副作用小，并且具有综合治疗作用，可有效地延缓并发症的发生和发展。本作品论证了灵芝多糖能够改善胰岛素抵抗，并探讨了其作用机制，为灵芝多糖应用于降血糖，改善胰岛素抵抗和糖尿病“食疗”方法探讨等提供了一定的理论依据。
学术论文摘要
- 【目的】研究灵芝多糖对胰岛素抵抗细胞模型PI-3K p85和GLUT4蛋白表达的影响，探讨其改善胰岛素抵抗的分子机制。【方法】3T3-L1前脂肪细胞经药物诱导分化成3T3-L1脂肪细胞。用灵芝多糖对照二甲双胍进行干扰，并检测培养液中葡萄糖含量探讨灵芝多糖是否改善胰岛素抵抗，同时用Western blot检测用药前后抵抗组细胞蛋白的表达变化。【结果】灵芝多糖使葡萄糖含量明显下降。细胞产生胰岛素抵抗后以上蛋白的表达量减少，灵芝多糖可逆转其胰岛素抵抗使蛋白表达量增加。【结论】灵芝多糖可以改善胰岛素抵抗状态下3T3-L1细胞的葡萄糖代谢，其作用机制可能与其作用于葡萄糖代谢通路，通过提高以上两种蛋白的表达量有关
获奖情况
- 2011年4月，获大连医科大学第五届大学生课外学术科技作品大赛三等奖
鉴定结果
- 本实验研究证明，灵芝多糖可能通过作用于葡萄糖代谢通路，改善胰岛素抵抗状态下3T3-L1细胞的葡萄糖代谢，使葡萄糖含量明显下降，其作用机制可能与其提高PI-3K p85和GLUT4蛋白的表达量有关。
参考文献
- 【1】曹慧, 郭秀珍.灵芝多糖对2型糖尿病大鼠模型的治疗作用[J]现代生物医学进展,2010,(12). 【2】Balázs A. Role of phytotherapy in the prevention and treatment of obesity. Orv Hetil. 2010.3.9;151(19):763-73. 【3】Wang, J., et al., Enhancement of antitumor activities in sulfated and carboxymethylated polysaccharides of Ganoderma lucidum. J Agric Food Chem, 2009. 57(22): p. 10565-72. 【4】Ma, C., et al., Differential protein expression in mouse splenic mononuclear cells treated with polysaccharides from spores of Ganoderma lucidum. Phytomedicine, 2008. 15(4): p. 268-76. 【5】M. Lundgren, M. Svensson, S. Lindmark, F. Renström, T. Ruge, J. W. Eriksson. Fat cell enlargement is an independent marker of insulin resistance and‘hyperleptinaemia’[J] Diabetologia, 2007, 50, (3). 【6】T. Ferre, E. Riu, S. Franckhauser, J. Agudo, F. Bosch. Long-term overexpression of glucokinase in the liver of transgenic mice leads to insulin resistance [J] Diabetologia, 2003, 46, (12). 【7】张玲芝. 灵芝多糖降血糖的机理探讨[D]浙江大学，2002. （等）
同类课题研究水平概述
- 糖尿病是一种常见的代谢紊乱疾病,病因和发病机理目前尚未完全清楚。糖尿病治疗上除注射胰岛素外,主要口服磺脲类和双胍类降血糖药物,但存在许多副作用,人们正在积极探索既能治疗糖尿病,又无毒副作用的保健品。灵芝作为药用真菌,是人们最早认识的保健品,它的有效成分非常丰富,主要有灵芝多糖、三萜类化合物、灵芝酸、腺苷,其中灵芝多糖是最有效的活性成分之一,灵芝的药理活性大多和灵芝多糖有关,因此灵芝多糖特别受到医药科技工作者的重视,研究报道也最多。现知灵芝多糖有广泛的药理活性,能提高机体免疫力,提高机体耐缺氧能力,消除自由基,抑制肿瘤,抗辐射,提高机体合成DNA、RNA和蛋白质能力等，但对它的降血糖作用很少报道。新近有研究表明灵芝多糖有改善胰岛素抵抗(Insulin resistance，IR)、降低血糖、纠正脂质紊乱的作用。IR是正常水平的胰岛素调节机体的器官、组织和细胞摄取和利用葡萄糖能力低于正常效应的一种代谢状态。是II型糖尿病、肥胖、动脉粥样硬化等疾病的共同发病基础，研究IR发生机制已经成为当今国内外的重要课题。糖皮质激素是重要的胰岛素拮抗激素，临床上的过量应用会导致糖耐量异常甚至导致糖尿病的发生。在细胞水平，IR是指胰岛素信号转导能力的减低，这种信号转导从胰岛素受体向下到达胰岛素作用的终未底物，涉及到细胞功能的多种代谢和促有丝分裂方面。 胰岛素(Insulin)通过胰岛素信号转导路径发挥其促进合成代谢、稳定血糖的生理作用，其中，磷脂酰肌醇-3激酶(PI-3K)和葡萄糖转运蛋白酶4(GLUT4)是胰岛素信号转导中的关键因子。有研究表明地塞米松(Dexamethasone)是PI-3K 抑制剂，而且其可能有直接干扰GLUT4转运葡萄糖的能力。目前国内外研究中，尚未出现关于灵芝多糖对3T3-L1胰岛素抵抗细胞PI-3K p85和GLUT4蛋白表达的影响的相关报道。
