人参皂苷Rh4对胰岛β细胞的修复及降糖机理研究

Non-Independent Diabetes Mellitus (NIDDM) is one of the major chronic diseases threatening human health. Islet beta cell dysfunction is the core of NIDDM, therefore, the protection and recovery of islet beta cell function is the key to the treatment of type 2 diabetes. Ginsenosides, as a kind of the sugar chain triterpene compounds, have many biological functions. Our pilot study found that the thermal modified-ginseng saponin Rh4 play an important role in the recovery of damaged islet beta cell, thereby alleviating NIDDM glucose metabolic disorder in mice, however, the underlined mechanism is not clear. In this study, the diabetic rats induced by STZ is used as a model to examing the source of recovery pancreatic islet cell when the damage occourred with the intervention of ginsenoside Rh4. The effect of PI3K/Akt/Foxo1 signaling pathway on the transformation of other cells into islet beta cells is also revealed in this research. The result of the examination may provide a new idea to explore and design hypoglycemic drugs.

Ⅱ型糖尿病（NIDDM）是威胁人体健康的主要慢性病之一，胰岛β细胞功能障碍是NIDDM发病的核心，保护和恢复胰岛β细胞功能成为治疗2型糖尿病的关键，也成为目前降糖药物研究的重要方向。人参皂苷作为一类接有糖链的三萜类化合物具有许多生物学功能。我们前期的研究发现，热改性的人参皂苷Rh4可显著修复受损失的胰岛β细胞，进而缓解NIDDM小鼠糖代谢紊乱，但作用机制不清楚。本项目以STZ诱导糖尿病大鼠为模型，将分子生物学和化学研究手段有机结合，在分子水平上探明了胰岛细胞的损伤修复中人参皂苷Rh4干预后大鼠再生胰岛β细胞的来源，而且揭示其通过PI3K/Akt/Foxo1信号通路促进其他细胞转化成为胰岛β细胞的作用机制，为新型降糖药物的筛选和研发提供了新思路。

Ⅱ型糖尿病是一种代谢性疾病，特征是持续的高血糖。机体持续高血糖会加重患者病情，进而演变成糖尿病并发症，对人体健康和生活质量造成严重的损害。研究表明，人参皂苷Rh4具有降低血糖，改善T2DM的作用，且几乎无毒副作用，但其对T2DM的作用机制尚不清晰。本研究通过建立T2DM小鼠模型及体外细胞模型，分别在体内和体外探究了人参皂苷Rh4对T2DM的作用效果及机制。分别给予HFD/STZ诱导的T2DM小鼠人参皂苷Rh4（20 mg/kg bw）和（40 mg/kg bw）连续4周，治疗结束后检测各组小鼠血清水平发现高剂量Rh4可以显著降低T2DM小鼠FBG水平，改善血脂异常。通过高通量测序、qPCR、透射电镜、免疫荧光染色和蛋白免疫印迹实验验证了Rh4可以显著增加T2DM小鼠胰腺组织抗氧化能力，并改善胰岛β细胞功能，促进胰岛素分泌。为了进一步从氧化应激和胰岛素信号转导层面探讨Rh4改善T2DM的作用机制，通过建立四氧嘧啶诱导的氧化损伤的INS-1细胞模型，利用免疫组化、GSIS和蛋白免疫印迹实验验证Rh4促进了Nrf2核易位，上调了HO-1、NQO1和GCLC的表达。此外，本研究还发现Rh4通过激活PDX-1、Glut2和GCK表达而增加了胰岛素分泌。更重要的是，Rh4对四氧嘧啶诱导的Nrf2及抗氧化基因的上调和胰岛素分泌的保护作用通过Nrf2siRNA沉默Nrf2而被消除。最后，为了探索Rh4对Nrf2激活相关的上游信号靶点，发现Akt缺失抑制了Rh4介导的Nrf2核易位。因此，研究推测Rh4激活Nrf2信号通路对胰岛β细胞的保护作用可能是通过调节p-Akt水平来实现的。这为人参皂苷Rh4在临床上治疗T2DM提供了重要参考。