2型糖尿病蛋白质组学研究进展

2型糖尿病占糖尿病总数的90％以上,是威胁人类健康的重大疾病。蛋白质组学作为一种新兴的研究手段,它的发展以及在糖尿病研究领域的应用,对了解2型糖尿病的病理生理学分子基础及其治疗有着非常重要的价值。本文主要从2型糖尿病、肥胖、胰岛素抵抗、糖尿病并发症等几个方面,对近年蛋白质组学在2型糖尿病领域取得的一些研究进展进行简要的介绍,并对其目前研究情况和未来的发展方向进行初步探讨。     

槟榔碱对2型糖尿病大鼠肝脏胰岛素抵抗的作用

目的：探讨槟榔碱对2型糖尿病大鼠肝脏胰岛素抵抗的影响及其机制。方法：采用高果糖饲料饲养Wistar大鼠12周制备2型糖尿病大鼠模型,实验动物随机分为5组（n=8）：对照组、模型组、模型＋不同浓度的槟榔碱（0,0．5,1,5mg／kg）组。4周后通过检测血糖、血脂、胰岛素、RT-PCR检测肝脏组成型雄甾烷受体（CAR）、孕甾烷x受体（PXR）、糖代谢相关基因：葡萄糖-6-磷酸酶（G6Pase）、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PEPCK）和炎症相关因子：白细胞介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）mRNA表达,Western blot检测大鼠肝内p-AKT和葡萄糖转运体4（GLUT4）蛋白表达。结果：1,5mg／kg槟榔碱显著降低糖尿病大鼠体重、空腹血糖、空腹胰岛素、血脂和糖代谢相关基因及炎症相关因子mRNA水平,提高CAR、PXR mRNA水平及p-AKT、GLUT4蛋白水平。结论：槟榔碱可能通过提高CAR和PXR的表达,导致肝脏糖代谢关键酶PEPCK、G6Pase基因表达或者炎性因子肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白介素-6（n-6）表达降低,改善2型糖尿病大鼠肝脏胰岛素抵抗。     

MLD-STZ诱导1型糖尿病小鼠胰腺比较蛋白质组学研究

目的：通过对小剂量多次链脲佐菌素（multiple low doses of streptozotocin MLD-STZ）诱导的1型糖尿病模型小鼠胰腺与正常小鼠胰腺蛋白的比较分析,拟从蛋白水平上对1型糖尿病发病机制进行探讨。方法：将20只雄性昆明鼠,按体重随机分为MLD-STE模型组和正常对照组（n=10）,应用二维凝胶电泳技术获得胰腺的二维电泳图谱,经ImageMaster2D 5．0软件分析获得差异蛋白,结合质谱（MALDI-TOF-MS）与MASCOT网络数据库进行匹配鉴定蛋白。结果：与正常对照组比较,模型组胰腺中有23个蛋白表达改变,其中15个蛋白表达下调,8个蛋白表达上调。经肽质量指纹图谱分析及蛋白数据库检索,最终鉴定出15个差异蛋白,根据其功能可分为：①代谢相关蛋白;②氧化应激相关蛋白;③催化酶类;④细胞骨架蛋白;⑤伴侣蛋白;⑥免疫相关蛋白;⑦其他蛋白。结论：研究结果表明模型组胰腺蛋白表达存在明显改变,提示1型糖尿病的发生是多途径多靶点的共同作用,同时这些改变蛋白为研究和治疗糖尿病等相关疾病提供了新靶标。     

定量蛋白质组学研究的技术体系

从蛋白质组水平上对基因表达进行准确的定量分析,是比较蛋白质组学的重要内容,是研究重大疾病致病机制以及药理控制机制的必要手段。定量分析蛋白质组的方法主要包括:2DE结合串联质谱技术,稳定同位素标记技术等。     

口服活性AdipoRon对2型糖尿病小鼠肝脏氧化应激的干预作用

目的：研究口服活性AdipoRon对2型糖尿病小鼠肝脏氧化应激是否有干预作用,为临床应用提供基础资料。方法：将健康雄性C57BL/6小鼠分为正常组（n=8）,糖尿病组（n=8）,AdipoRon高剂量治疗组（n=8）,Adi-poRon低剂量治疗组（n=8）,以高脂饲料喂养6周后腹腔注射40 mg/kg链脲佐菌素（STZ）诱导2型糖尿病模型,用高、低剂量的口服活性AdipoRon分别对治疗组灌胃治疗10 d后,检测相关生化指标,Western-blot法检测肝脏组织中IRS-1蛋白的表达;实时荧光定量PCR检测胰腺组织中PDX-1 mRNA的表达。结果：DM组小鼠血糖值明显高于NC组（P < 0.05）,DM+L组和DM+H组小鼠血糖值显著低于DM组。DM组小鼠肝脏组织中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性显著低于NC组（P < 0.05）,丙二醛（MDA）及一氧化氮合酶（NOS）活性显著高于NC组（P <0.05）;DM+L组和DM+H组SOD、CAT活性明显高于DM组（P < 0.05）,MDA及NOS活性显著低于DM组（P <0.05）。肝脏组织中IRS-1的蛋白表达及胰腺PDX-1 mRNA表达显著升高,存在统计学意义（P < 0.05）。结论：口服活性AdipoRon对糖尿病小鼠肝脏组织氧化应激有一定的干预作用,能降低小鼠的血糖水平。     

马齿苋不同部位提取物改善2型糖尿病大鼠糖脂代谢紊乱的比较研究

目的观察马齿苋及其不同提取部位对改善2型糖尿病大鼠胰岛素抵抗糖脂代谢紊乱的影响。方法应用小剂量链脲佐菌素加高热量饲养的方法建立实验性2型糖尿病大鼠模型,随机分为模型组、马齿苋组、马齿苋MH部位组、马齿苋MS部位组及多烯康对照组,并设正常对照组,各组大鼠相应地给与灌胃治疗12周;检测各组糖代谢及脂代谢血生化指标。结果糖代谢方面,马齿苋组能明显改善实验性2型糖尿病大鼠糖耐量异常,FINS明显低于模型组,相应地ISI显著提高;马齿苋MH部位具有改善实验性2型糖尿病大鼠糖耐量异常的趋势,FINS水平有所下降,ISI有所增加,与模型组比较接近统计学意义;而马齿苋MS部位对2型糖尿病大鼠糖耐量异常影响不大,改善胰岛素作用不明显。脂代谢方面,马齿苋组与模型组比较,显著升高血清HDL-C水平,同时降低血清TC、TG和FFA水平。马齿苋MH部位与模型组比较,显著降低血清TG水平,同时降低血清TC和FFA水平,但升高血清HDL-C水平不明显。马齿苋MS部位与模型组比较,显著降低血清FFA水平,降低血清TG接近统计学意义,但对血清TC和HDL-C水平无明显影响。结论马齿苋能明显改善2型糖尿病大鼠胰岛素抵抗糖代谢异常。马齿苋MH部位具有改善糖代谢的趋势,而马齿苋MS部位对糖代谢的影响不明显。马齿苋及其马齿苋MH部位、马齿苋MS部位对2型糖尿病大鼠胰岛素抵抗脂代谢异常均有明显的改善作用,但其侧重点各有不同,可能与其作用环节和机制不同有关。     

2型糖尿病模型大鼠肝脏脂代谢相关基因的筛选及生物信息学分析

肝的脂肪代谢异常和胰岛素抵抗（insulin resistance,IR）对促进2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus,T2DM）的发生与发展具有显著影响。但此过程复杂,参与调控基因目前尚未完全清楚。有研究表明,脂肪酸分解、氨基酸代谢、肝糖原合成等生物过程对糖尿病的形成具有促进作用。为了阐明这一调控机制,本文通过基因芯片技术研究GK（Goto-Kakizaki）大鼠和WKY（Wistar-Kyoto）大鼠肝差异基因对肝的脂肪代谢和胰岛素抵抗的影响,探讨可引起2型糖尿病发病的分子机制。从基因表达数据库（GEO）获取GSE13271基因表达谱,并对原始数据进行标准化处理。通过GO（Gene Ontology）、KEGG（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes enrichment）、String和Cytoscape软件对差异表达基因进行功能分析。结果从GK和WKY大鼠中分别获得179和278个差异基因,同时从排名前10的路径中筛选出21个差异基因(Aldh1a1, Cyp2c22, bp2,Fabp7,Cyp4a3, Acot1, Acot2,Hsd17b2, Ech1, Hmgcl,Bdh1, Crot, Pex11a, Cpt1a, Hadhb, Gda, Elovl2, Prodh, Agpat3, Sardh, Pigu),将这些基因与前10个的GO term取交集。最终得到10个显著差异基因(Aldh1a1, Fabp2, Acot1, Acot2, Ech1, Hmgcl, Bdh1, Crot, Cpt1a, Hadhb),功能分析结果显示,肝组织相关基因通过一系列生物过程对肝的脂肪代谢和胰岛素抵抗产生调节作用,从而也为临床糖尿病的治疗以及新作用靶点的发现提供更多参考依据。     

青春双歧杆菌对2型糖尿病模型大鼠肠道菌群和脂质代谢的影响

目的通过观察青春双歧杆菌对2型糖尿病模型大鼠肠道菌群的变化,和血清中总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白（HDL-C）、超氧化物歧化酶（SOD）和丙二醛（MDA）的水平,探讨青春双歧杆菌对2型糖尿病模型大鼠肠道功能和脂质代谢的影响。方法采用青春双歧杆菌灌胃2型糖尿病模型大鼠,取粪便检查正常菌群,取血和脏器检测TC、TG、HDL-C、SOD和MDA含量。结果青春双歧杆菌导致肠道内双歧杆菌、乳杆菌的数量增加,而肠杆菌、肠球菌数量下降;TC、TG和MDA水平下降,而HDL-C和SOD水平升高。结论青春双歧杆菌具有改善2型糖尿病模型大鼠肠道功能和降血脂作用,与二甲双胍联合应用效果更佳。     

2型糖尿病鼠类模型的研究进展

小鼠、大鼠糖尿病模型对基础与临床防治研究十分重要,不同的研究目标对应不同的动物模型载体。本文就目前常用的2型糖尿病鼠类模型的构建、主要疾病特征及应用等进行评述,为研究者了解、选择适合的动物模型提供参考。     

2型糖尿病伴发高血压大鼠模型的建立

目的：建立一种2型糖尿病伴发高血压大鼠的模型。方法：65只SD雄性大鼠,随机分为正常对照组、1% NaCl饮水组、20 mg/kg STZ-1% NaCl组、30 mg/kg STZ-1% NaCl组、40 mg/kg STZ-1% NaCl组（n=13）。除正常对照组大鼠普通饮食喂养外,其余各组大鼠以高脂饲料4周+普通饲料结合1% NaCl饮水9周喂养。第4周末链脲霉素（STZ）组大鼠分别腹腔注射STZ （20 mg/kg、30 mg/kg、40 mg/kg）。实验周期13周。检测大鼠一般状况、体重、平均摄食量、血糖、血压、血脂和血浆胰岛素水平。结果：与正常对照组和1% NaCl饮水组比较,在STZ注射后仅30 mg/kg STZ-1% NaCl组、40 mg/kg STZ-1% NaCl组大鼠体重减少（P<0.05）、平均食量、空腹和随机血糖均增加（P<0.05）;第4周起血压显著升高（P<0.05）,收缩压均值达到150 mmHg进入高血压期,并在其后5周（实验结束前）稳定于150~170 mmHg;第9周血浆胰岛素水平升高（P<0.05）,血浆甘油三酯（TG）水平下降（P<0.05）。结论：高脂饲料喂养4周+腹腔注射STZ 30~40 mg/kg结合1% NaCl饮水喂养,能诱导出2型糖尿病伴发高血压的大鼠模型。     

相对定量分析异烟肼、链霉素单耐药与多耐药结核分枝杆菌临床分离株的蛋白质组差异

【目的】探讨异烟肼(isoniazid,INH)、链霉素(streptomycin,SM)单耐药结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,MTB)与INH/SM多耐药MTB蛋白质组差异。【方法】应用i TRAQ结合Nano LC-MS/MS定量蛋白质组学技术,分析临床分离INH、SM或INH/SM耐药MTB与H37Rv标准株间均表达差异蛋白;并以INH/SM耐药MTB与H37Rv比值为对照,相对定量分析单耐药与多耐药MTB蛋白表达差异倍数;运用DAVID 6.7分析差异蛋白生物功能;STITCH 5.0分析差异蛋白与INH和SM相互作用。【结果】与H37Rv标准株比较,58个蛋白在INH、SM耐药与INH/SM耐药MTB间均有表达差异,共同差异蛋白生物功能主要为氧化还原酶活性和转移酶活性;主要参与丙酸代谢信号通路。共同差异蛋白中,与INH/SM耐药MTB比较,Rv2986c和Rv1908c在INH、SM耐药MTB均表达上调1.25倍;Rv3133c和Rv0577则均表达下调0.7倍;生物信息学预测发现以上4种蛋白可直接或间接与INH、SM进行相互作用。【结论】INH、SM单耐药和INH/SM多耐药MTB蛋白表达谱有较大差异,蛋白Rv2986c、Rv1908c、Rv3133c和Rv0577表达水平及相互作用可能与INH和SM耐药有关。     

利用蛋白质组学研究新德里金属b-内酰胺酶1对鲍曼不动杆菌的影响

【目的】比较临床分离的亲缘关系近的多药耐药鲍曼不动杆菌MDR-ZJ06(blaNDM-1–)和ABC3229(blaNDM-1+)的差异蛋白质组,以期发现新德里金属?-内酰胺酶1(New Delhimetallo-β-lactamase-1,NDM-1)对鲍曼不动杆菌生长代谢的影响。【方法】利用2-DE联合MALDI-TOF MS/MS技术鉴定差异表达蛋白,并在GO注析的基础上,对差异蛋白进行通路分析、功能分类和富集分析,并作出蛋白与蛋白相互作用网络。【结果】发现ABC3299相对于MDR-ZJ06有51个差异表达蛋白,其中11个蛋白表达上调,40个蛋白表达下调,并且这些差异蛋白主要涉及降低碳代谢、氨基酸代谢、脂肪酸代谢和细胞壁合成,增加铁离子转运系统形成。【结论】这个结果揭示了NDM-1可能是通过减缓细菌自身的代谢,增加自身铁的摄取使细菌机体系统地抵抗抗生素从而达到耐药。     

应用iTRAQ定量蛋白质组学研究海分枝杆菌mkl的基因功能

【目的】通过分离海分枝杆菌野生株和mkl突变株的全菌蛋白,并进行差异蛋白质组分析,以期为探索分枝杆菌重要毒力基因mkl的功能提供新思路。【方法】以海分枝杆菌野生株和mkl突变株为研究材料,提取全菌蛋白,i TRAQ试剂标记后进行质谱鉴定和定量分析,并利用Uni Prot数据库对差异蛋白进行生物信息学分析。【结果】共鉴定出在野生株和mkl突变株中差异表达蛋白566个,其中在突变株中上调表达蛋白232个(比值≥1.4),下调表达蛋白334个(比值≤0.7)。生物信息学预测这些蛋白主要参与细菌脂质代谢、细胞壁和细胞进程、中间代谢、呼吸作用等生物学功能。其中Des A3下调最显著,其功能为脂肪酸去饱和酶,与油酸合成相关,进一步验证发现mkl突变株在不含油酸的固体培养基中生长受限,提示mkl可能在油酸的生物合成通路中发挥功能。【结论】通过i TRAQ分析了海分枝杆菌mkl突变株和野生株的差异表达蛋白谱,发现可能影响分枝杆菌油酸、脂质等合成代谢通路,为进一步研究mkl基因在分枝杆菌致病中发挥作用的相关机制奠定了基础。     

In vivo therapeutic exploring for Mori folium extract against type 2 diabetes mellitus in rats

Background: The study was aimed to investigate the potential therapeutic effect of Mori folium aqueous extracts (MFAE) on type 2 diabetes mellitus (T2DM) in vivo.Methods and results: A rat model of T2DM was established with the combination of high sugar and high-fat diet (HSFD) and streptozotocin (STZ). The T2DM rats were administrated with low (2 g.kg⁻¹) and high (5 g.kg⁻¹) doses of MFAE for 60 consecutive days. The biochemical indices of glucose metabolism disorders, insulin resistance and oxidative stress were observed. The results indicated that MFAE significantly promoted the synthesis of hepatic glycogen, reduced the levels of fasting blood glucose and fasting blood insulin, and improved the insulin sensitivity index (ISI). MFAE administration also remarkably increased the levels of superoxide dismutase (SOD) and reduced the levels of malondialdehyde (MDA).Conclusion: MFAE showed a therapeutic effect on T2DM with the bioative effect of improve glucose metabolism disorders, decrease insulin resistance, and ameliorate the antioxidative ability.     

葛根素对2型糖尿病大鼠的治疗作用*

目的:观察葛根素对2型糖尿病(T2DM)大鼠的治疗作用。方法:采用高糖高脂饲料喂养加一次性腹腔注射60 mg/kg链脲佐菌素的方法建立T2DM 大鼠模型,随机分为正常组,模型组,二甲双胍(40 mg/kg)组,葛根素低、中、高剂量(40,80,160 mg/kg)组,每组10只大鼠;造模成功后,灌胃给药4周,每周测量大鼠体重和空腹血糖(FBG),末次给药24 h后取血,收集血清,检测各组大鼠的血糖、血清甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC) 、低密度脂蛋白-胆固醇(LDL-C)水平、高密度脂蛋白-胆固醇(HDL-C),血清天门冬氨酸氨基转移酶(AST)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)活性,血清尿素氮(BUN)、肌酐(SCr)、尿酸(UA)水平。结果:干预4周后,与正常组比较,模型组大鼠体重显著降低(P＜0.01),FBG,TC,TG,LDL-C,ALT,AST,BUN,SCr,UA均显著升高(P＜0.01),而HDL-C 显著降低(P＜0.01);与模型组比较,二甲双胍组和葛根素各剂量组大鼠体重均显著增加(P＜0.01),FBG,TC,TG,LDL-C,ALT,AST,BUN,SCr,UA均显著降低(P＜0.01),而HDL-C显著升高(P＜0.01)。结论:葛根素能够减少T2DM大鼠体重降低幅度,降低血脂、血糖水平,可用于T2DM的治疗。     

Comparative understanding of UTS2 and UTS2R genes for their involvement in type 2 diabetes mellitus

Several reports have shown that urotensin 2 (UTS2) and its receptor (UTS2R) are involved in glucose metabolism and insulin resistance, which lead to development of type 2 diabetes mellitus (T2DM) in humans. In the present study, we annotated both bovine UTS2 and UTS2R genes and identified 5 single nucleotide polymorphisms (SNPs) for the former gene and 14 mutations for the latter gene. Four mutations were genotyped on a Wagyu x Limousin reference population, including 6 F₁ bulls, 113 F₁ dams and ~250 F₂ progeny. Among 12 phenotypes related to fat deposition and fatty acid composition, we observed that the UTS2 gene was significantly associated with the amount of skeletal saturated fatty acids, while its receptor (UTS2R) gene had significant effects on amounts of saturated and monounsaturated fatty acids, Δ⁹ desaturase activity for converting 16:0 into 16:1, muscle fat (marbling) score and Longissimus Dorsi muscle area. However, in this population, these markers were not associated with subcutaneous fat depth or percent kidney, pelvic and heart fat. We also found that mutations in the promoter regions altered the promoter activities in both genes and coding SNPs might affect the mRNA stability in the UTS2R gene. Overall, our present study provides the first evidence that both UTS2 and UTS2R genes regulate skeletal muscle fat accumulation and fatty acid metabolism, thus indicating their potential pathological functions related to obesity and T2DM in humans.     

Association of polymorphic markers of the lipid metabolism genes with diabetic polyneuropathy in type 1 diabetes mellitus

A possible association of the polymorphic markers 2/3/4 of the apolipoprotein E gene (APOE) and I /D of the apolipoprotein B gene (APOB) with diabetic polyneuropathy (DPN) was analyzed in patients with type 1 diabetes mellitus (T1DM) with (N=86) or without (N=94) clinical signs of DPN. The two groups did not differ significantly in allele and genotype frequencies of the 2/3/4 polymorphic marker of the APOE gene. Analysis of the allele and genotype frequency distributions of the I/D polymorphic marker of the APOB gene showed that risk of DPN is higher in carriers of allele I or genotype I/I (OR=1.66 and 2.01, respectively) and lower in carriers of allele D (OR=0.60). The results implicate the APOB gene, which codes for one of the major components of the lipid metabolism system, in DPN development in patients with T1DM.__________Translated from Molekulyarnaya Biologiya, Vol. 39, No. 2, 2005, pp. 230–234.Original Russian Text Copyright © 2005 by Voronko, Yakunina, Strokov, Lavrova, Nosikov.     

2型糖尿病环境因素与DNA甲基化的研究进展

2 型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus, T2DM)是由于遗传与环境因素共同作用而引起葡萄糖代谢紊乱的疾病。DNA甲基化修饰的研究发现环境因素可以通过影响DNA甲基化修饰, 显著地增加T2DM的患病风险。目前, T2DM环境相关基因的DNA甲基化修饰研究已在人及动物的不同组织中取得进展。此外, T2DM相关基因的甲基化研究主要集中在糖代谢、能量代谢、炎症等。文章系统地综述了目前T2DM致病环境因素与DNA甲基化研究进展。     

高糖高脂饮食联合注射STZ制备2型糖尿病大鼠缺血性心脏病模型

目的：制备2型糖尿病缺血性心脏病大鼠模型。方法：雄性Wistar大鼠20只,随机分为正常组和糖尿病模型组（n=10）。糖尿病模型组给予高糖高脂饮食饲喂4周后,一次性腹腔注射链脲佐菌素40mg/kg,制备糖尿病大鼠模型。每周常规监测血糖、血清胰岛素、体重的变化。糖尿病模型组与正常组大鼠,使用BL-41O生物机能试验系统,每周测定肢体2导联心电图。最后检测血清中的肌酸激酶和乳酸脱氢酶的含量。结果：高糖高脂饲料饲喂4周后胰岛素升高至4．05ng/ml,糖尿病模型组注射SIZ后空腹血糖迅速升高,达到17．9mmol/L。在第14周,糖尿病模型组出现S-T段抬高,并且与正常组比较,血清肌酸激酶（creatine kinase,CK）和乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase,LDH）均升高。结论：本实验成功建立的2型糖尿病缺血性心脏病大鼠模型,为研究糖尿病缺血性心脏病提供理想的动物模型。