钒酸盐治疗糖尿病作用机制的探讨
都健 张峻 孙茜 刘国良
摘 要 目的：探讨钒酸盐治疗糖尿病作用机制。 方法：链脲霉素(Streptozocin, STZ)诱导糖尿病大白鼠动物模型，2周后测定STZ大白鼠脂肪、肝脏、肌肉组织6-磷酸葡萄糖(G-6-P)水平。钒酸盐治疗3 d，待血糖正常后再次测定脂肪、肝脏、肌肉组织G-6-P的含量并同健康对照组大白鼠比较。结果：STZ诱导大白鼠脂肪、肝脏及肌肉组织中G-6-P的含量明显降低(P<0.05、 P<0.01、P<0.01)。钒酸盐治疗可使血糖正常化，并恢复上述组织G-6-P水平，同健康对照大白鼠相比，分别增加145%、93%及101%。结论：G-6-P可能是糖尿病的一个主要损伤因子，钒酸盐在体内以不同于胰岛素的作用机制治疗糖尿病。
关键词：钒酸盐 6-磷酸葡萄糖 糖尿病
钒酸盐在体外模仿胰岛素的作用[1]，在体内能明显恢复外周组织代谢葡萄糖及对胰岛素应答的能力，使糖尿病动物模型血糖正常化[2] 。钒酸盐不增加胰岛素受体数目及其敏感性，不增加受体或其底物酪氨酸磷酸化，也不增加低水平状态下的葡萄糖转运蛋白[2, 3]。所以，我们设想钒酸盐以不同于其在体外胰岛素作用的机制发挥作用。这个作用可能位于内源性酪氨酸磷酸化和葡萄糖转运活性之间。既往实验表明，动物脂肪组织脂肪合成酶基因表达增加与葡萄糖代谢物6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate, G-6-P) 相关[4]，因此考虑G-6-P可能在糖尿病钒酸盐治疗中发挥作用。本研究拟阐述此作用机制。
, http://www.100md.com
1 材料与方法
1. 1材料 G-6-P为SIGMA公司产品。钒酸盐(NaVO3)为BDH Chemicals Ltd Poole England产品。其它所有化学试剂均为分析纯。
1. 2 方法
1.2.1 链脲霉素(streptozocin，STZ)诱导糖尿病：选择180～200 g雄性Wistar大白鼠，通过一次性静脉注射新鲜制备的STZ溶液(55 mg/kg体重)诱导糖尿病，每天监测血糖水平[3]。糖尿病模型建立2周后开始实验。
1.2.2 组织处理：STZ诱导糖尿病大白鼠2周后，每日上午10时接受NaVO3皮下注射治疗(0.1mmol/kg体重)，血糖恢复正常3 d后断头处死动物。取出新鲜脂肪、肝脏及肌肉组织测定G-6-P。
, 百拇医药
1.2.3 G-6-P测定：采用Land和Michal方法测定[5]。
2 结果
2.1 STZ诱导糖尿病大白鼠胰岛素应答组织G-6-P水平
健康大白鼠脂肪、肝脏及肌肉组织的G-6-P水平分别为(8.9±0.4)，(370±20)，(950±30) nmol/g组织(n＝3)；STZ诱导糖尿病大白鼠，分别为(6.85±0.3)，(180±10)，(300±20) nmol/g组织(n＝5)。高血糖使G-6-P水平明显降低，在脂肪、肝脏及肌肉组织分别降低至77%、49%及32%。两组比较差别显著(分别为P<0.05、P<0.01、P<0.01)。
2.2 STZ诱导糖尿病大白鼠钒酸盐治疗后胰岛素应答组织G-6-P水平
大白鼠血糖正常3 d后测定外周组织G-6-P水平。脂肪、肝脏及肌肉组织G-6-P水平分别为(12.2±1.0)、(345±30)及(960±30) nmol/g组织(n＝5)。与对照组相比，钒酸盐治疗恢复G-6-P水平分别至145%、93%及101%。
, 百拇医药
3 讨论
既往实验研究已观察到，钒酸盐治疗停止后，糖尿病大白鼠的血糖可以保持正常几天甚至几个星期[6]，推测钒酸盐对糖尿病大白鼠的治疗作用不同于其在体外胰岛素的快速代谢作用机制。而且内源性酪氨酸磷酸化及肌肉或脂肪组织促进葡萄糖流入都不受钒酸盐疗法的影响[2，6]。所以，我们进一步设想, 钒酸盐治疗作用的基础可能是促进在糖尿病时受抑制的碳水化合物及脂肪代谢关键酶的合成[7]。哺乳大白鼠脂肪组织在体外20 mmol/L葡萄糖中37℃温育5 h，脂肪酸合成酶及乙酰辅酶A羧化酶水平提高5～7倍[4], 增加的脂肪酸合成酶基因表达认为与葡萄糖代谢物G-6-P相关，因此，我们考虑G-6-P可能是糖尿病中的一个限速代谢物。本实验结果表明，STZ诱导糖尿病大白鼠体内脂肪、肝脏及肌肉组织G-6-P水平明显降低，钒酸盐治疗后STZ诱导糖尿病大白鼠的血糖水平正常化，并且恢复脂肪、肝脏及肌肉组织的G-6-P水平，据此推测，高血糖是抑制STZ诱导糖尿病大鼠胰岛素应答组织G-6-P水平的关键因素。本实验结果也向我们提供这样一个信息：G-6-P的降低是糖尿病的主要损伤因子，为钒酸盐治疗糖尿病提供了一些证据。
, 百拇医药
都健(中国医科大学第一临床学院内分泌科，沈阳110001)
张峻(沈阳市红十字会医院内分泌科)
孙茜(辽宁省基础医学研究所生化教研室)
刘国良(中国医科大学第一临床学院内分泌科，沈阳110001)
参考文献
1，Dubyak GR, Kleinzeller A. The insulin-mimetic effects of vanadate in isolated rat adipocytes: Dissociation from effects of vanadate as a Na-K ATPase inhibitor. J Biol Chem, 1980,255(11):5306—5312
, http://www.100md.com
2，Brichard SM, Assimacopoulos-Jeannet F, Jeanrenaud B. Vanadate treatment markedly increase glucose utilization in muscle of insulin resistant fa/fa rats without modifying glucose-transporter expression. Endocrinology, 1992, 131(1):311—317
3，Meyerovitch J, Farfel Z, Sack J, et al. Oral administration of vanadate normalized blood glucose levels in streptozotocin-treated rats: Characterization and mode of action. J Biol Chem, 1987, 262(14):6658—6662
, http://www.100md.com
4，Foufelle F, Gouhot B, Degorier JP, et al. Glucose stimulation of lipogenic enzyme gene expression in cultured white adipose tissue. A role for glucose 6-phosphate. J Biol Chem, 1992, 267(29): 20543—20546
5，Lang G, Michal G. D-glucose-6-phosphate and D-fructose-6-phosphate. In: Methods of Enzymatic Analysis, Academic Press, New York. Bergmeyer HV. 1974, 3:1238—1242
6，Meyerovitch J, Rothenberg P, Shechter Y, et al. Vanadate normalizes hyperglycemia in two mouse models of non-insulin dependent diabetes mellitus. J Clin Invest, 1991,87(4):1286—1294
7，Sibrowski W, Seitz HJ. Rapid action of insulin and cyclic AMP in the regulation of functional messenger RNA coding for glucokinase in rat liver. J Biol Chem, 1984, 259(1):343—346, 百拇医药
摘 要 目的：探讨钒酸盐治疗糖尿病作用机制。 方法：链脲霉素(Streptozocin, STZ)诱导糖尿病大白鼠动物模型，2周后测定STZ大白鼠脂肪、肝脏、肌肉组织6-磷酸葡萄糖(G-6-P)水平。钒酸盐治疗3 d，待血糖正常后再次测定脂肪、肝脏、肌肉组织G-6-P的含量并同健康对照组大白鼠比较。结果：STZ诱导大白鼠脂肪、肝脏及肌肉组织中G-6-P的含量明显降低(P<0.05、 P<0.01、P<0.01)。钒酸盐治疗可使血糖正常化，并恢复上述组织G-6-P水平，同健康对照大白鼠相比，分别增加145%、93%及101%。结论：G-6-P可能是糖尿病的一个主要损伤因子，钒酸盐在体内以不同于胰岛素的作用机制治疗糖尿病。
关键词：钒酸盐 6-磷酸葡萄糖 糖尿病
钒酸盐在体外模仿胰岛素的作用[1]，在体内能明显恢复外周组织代谢葡萄糖及对胰岛素应答的能力，使糖尿病动物模型血糖正常化[2] 。钒酸盐不增加胰岛素受体数目及其敏感性，不增加受体或其底物酪氨酸磷酸化，也不增加低水平状态下的葡萄糖转运蛋白[2, 3]。所以，我们设想钒酸盐以不同于其在体外胰岛素作用的机制发挥作用。这个作用可能位于内源性酪氨酸磷酸化和葡萄糖转运活性之间。既往实验表明，动物脂肪组织脂肪合成酶基因表达增加与葡萄糖代谢物6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate, G-6-P) 相关[4]，因此考虑G-6-P可能在糖尿病钒酸盐治疗中发挥作用。本研究拟阐述此作用机制。
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1 材料与方法
1. 1材料 G-6-P为SIGMA公司产品。钒酸盐(NaVO3)为BDH Chemicals Ltd Poole England产品。其它所有化学试剂均为分析纯。
1. 2 方法
1.2.1 链脲霉素(streptozocin，STZ)诱导糖尿病：选择180～200 g雄性Wistar大白鼠，通过一次性静脉注射新鲜制备的STZ溶液(55 mg/kg体重)诱导糖尿病，每天监测血糖水平[3]。糖尿病模型建立2周后开始实验。
1.2.2 组织处理：STZ诱导糖尿病大白鼠2周后，每日上午10时接受NaVO3皮下注射治疗(0.1mmol/kg体重)，血糖恢复正常3 d后断头处死动物。取出新鲜脂肪、肝脏及肌肉组织测定G-6-P。
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1.2.3 G-6-P测定：采用Land和Michal方法测定[5]。
2 结果
2.1 STZ诱导糖尿病大白鼠胰岛素应答组织G-6-P水平
健康大白鼠脂肪、肝脏及肌肉组织的G-6-P水平分别为(8.9±0.4)，(370±20)，(950±30) nmol/g组织(n＝3)；STZ诱导糖尿病大白鼠，分别为(6.85±0.3)，(180±10)，(300±20) nmol/g组织(n＝5)。高血糖使G-6-P水平明显降低，在脂肪、肝脏及肌肉组织分别降低至77%、49%及32%。两组比较差别显著(分别为P<0.05、P<0.01、P<0.01)。
2.2 STZ诱导糖尿病大白鼠钒酸盐治疗后胰岛素应答组织G-6-P水平
大白鼠血糖正常3 d后测定外周组织G-6-P水平。脂肪、肝脏及肌肉组织G-6-P水平分别为(12.2±1.0)、(345±30)及(960±30) nmol/g组织(n＝5)。与对照组相比，钒酸盐治疗恢复G-6-P水平分别至145%、93%及101%。
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3 讨论
既往实验研究已观察到，钒酸盐治疗停止后，糖尿病大白鼠的血糖可以保持正常几天甚至几个星期[6]，推测钒酸盐对糖尿病大白鼠的治疗作用不同于其在体外胰岛素的快速代谢作用机制。而且内源性酪氨酸磷酸化及肌肉或脂肪组织促进葡萄糖流入都不受钒酸盐疗法的影响[2，6]。所以，我们进一步设想, 钒酸盐治疗作用的基础可能是促进在糖尿病时受抑制的碳水化合物及脂肪代谢关键酶的合成[7]。哺乳大白鼠脂肪组织在体外20 mmol/L葡萄糖中37℃温育5 h，脂肪酸合成酶及乙酰辅酶A羧化酶水平提高5～7倍[4], 增加的脂肪酸合成酶基因表达认为与葡萄糖代谢物G-6-P相关，因此，我们考虑G-6-P可能是糖尿病中的一个限速代谢物。本实验结果表明，STZ诱导糖尿病大白鼠体内脂肪、肝脏及肌肉组织G-6-P水平明显降低，钒酸盐治疗后STZ诱导糖尿病大白鼠的血糖水平正常化，并且恢复脂肪、肝脏及肌肉组织的G-6-P水平，据此推测，高血糖是抑制STZ诱导糖尿病大鼠胰岛素应答组织G-6-P水平的关键因素。本实验结果也向我们提供这样一个信息：G-6-P的降低是糖尿病的主要损伤因子，为钒酸盐治疗糖尿病提供了一些证据。
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都健(中国医科大学第一临床学院内分泌科，沈阳110001)
张峻(沈阳市红十字会医院内分泌科)
孙茜(辽宁省基础医学研究所生化教研室)
刘国良(中国医科大学第一临床学院内分泌科，沈阳110001)
参考文献
1，Dubyak GR, Kleinzeller A. The insulin-mimetic effects of vanadate in isolated rat adipocytes: Dissociation from effects of vanadate as a Na-K ATPase inhibitor. J Biol Chem, 1980,255(11):5306—5312
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2，Brichard SM, Assimacopoulos-Jeannet F, Jeanrenaud B. Vanadate treatment markedly increase glucose utilization in muscle of insulin resistant fa/fa rats without modifying glucose-transporter expression. Endocrinology, 1992, 131(1):311—317
3，Meyerovitch J, Farfel Z, Sack J, et al. Oral administration of vanadate normalized blood glucose levels in streptozotocin-treated rats: Characterization and mode of action. J Biol Chem, 1987, 262(14):6658—6662
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4，Foufelle F, Gouhot B, Degorier JP, et al. Glucose stimulation of lipogenic enzyme gene expression in cultured white adipose tissue. A role for glucose 6-phosphate. J Biol Chem, 1992, 267(29): 20543—20546
5，Lang G, Michal G. D-glucose-6-phosphate and D-fructose-6-phosphate. In: Methods of Enzymatic Analysis, Academic Press, New York. Bergmeyer HV. 1974, 3:1238—1242
6，Meyerovitch J, Rothenberg P, Shechter Y, et al. Vanadate normalizes hyperglycemia in two mouse models of non-insulin dependent diabetes mellitus. J Clin Invest, 1991,87(4):1286—1294
7，Sibrowski W, Seitz HJ. Rapid action of insulin and cyclic AMP in the regulation of functional messenger RNA coding for glucokinase in rat liver. J Biol Chem, 1984, 259(1):343—346, 百拇医药