小檗碱调控“胰岛素受体-Akt-eNOS”减轻糖尿病血管功能损害及其机制

Diabetes are characterized by both insulin resistance and endothelial dysfunction that lead to substantial increases in cardiovascular morbidity and mortality. Studies demonstrate beneficial metabolic and cardiovascular health effects for berberine, an isoquinoline alkaloid used in Chinese medicine, exerts anti-diabetic effect by lowering blood glucose and regulating lipid metabolism. However, the molecular mechanisms of berberine beneficial effects are incompletely understood. Our previous findings demonstrate that berberine exerts anti-apoptotic effect and improves cardiac functional recovery following myocardial ischemia/reperfusion in diabetic rats via activating AMPK and Akt signaling.And the preliminary data showed that treatment of diabetic rats with berberine for 4 weeks dramatically restored the endothelium-dependent vasodilation and significantly improved insulin vasodilator actions. In addition, berberine elicited dose-dependent vasodilation in isolated conronay arteries, and this vasodilating effect of berberine was significantly enhanced combinded with insulin. More importantly, co-treatment of insulin, berberine significantly induced higher phosphorylation level of insulin receptor, Akt and eNOS in HUVECs. However, precise molecular mechanisms of action for berberine enhances insulin sensitivity and insulin-mediated coronary artery endothelial vasodilatation through activation of insulin receptor-Akt-eNOS signaling in diabetic rats are largely unknown.We aimed to investigate whether berberine has beneficial effects against endothelial dysfunction in diabetic rats and the underlying mechanisms.

"胰岛素受体-Akt-eNOS" 信号通路受损导致糖尿病血管功能损害。以往研究表明小檗碱降糖、降脂、抗炎与激活AMPK有关，但小檗碱改善糖尿病血管功能机制不清。我们前期研究表明小檗碱抗糖尿病大鼠心脏缺血再灌注损伤、减轻心肌细胞凋亡与激活AMPK以及Akt-eNOS有关。且新近发现小檗碱减轻糖尿病血管胰岛素抵抗、抑制血管内皮细胞凋亡、增加内皮细胞胰岛素受体、Akt和eNOS磷酸化。但小檗碱调控"胰岛素受体-Akt-eNOS"信号系统的关键靶点不清。据此提出问题：1）小檗碱能否调控"胰岛素受体-Akt-eNOS"减轻糖尿病血管功能损害？2）调控机制和关键靶点？拟通过血管功能测定、RNA干扰技术及血管内皮胰岛素受体基因敲除（VEIRKO）小鼠，探讨小檗碱对"胰岛素受体-Akt-eNOS"信号系统的调控及关键靶点，揭示小檗碱改善糖尿病血管功能的新机制。为小檗碱防治糖尿病血管并发症提供新资料。

小檗碱是一种从中药黄连中获得的小分子异喹啉类的生物碱。以往研究认为小檗碱具有显著降低血糖降低血脂的作用。临床研究也认为小檗碱对代谢综合征患者具有降低血压和增加系统胰岛素敏感性的作用，然而机制依然不清。我们利用糖尿病大鼠模型进行了小檗碱是否具有增加机体血管胰岛素敏感性及其机制的研究。糖尿病大鼠模型采用了高脂饮食合并小剂量链脲佐菌素诱导糖尿病动物模型。其中糖尿病动物给予4周的小檗碱灌胃处理（200mg/Kg/day）。血管的舒张功能采用了肠系膜动脉的血管环实验。小檗碱对于胰岛素受体及其下游的信号系统的影响采用了高糖高脂培养的人脐静脉血管内皮细胞培养的实验方式。实验发现，给予糖尿病动物4周的小檗碱灌胃处理后，血管对于乙酰胆碱诱导的血管舒张功能较单纯糖尿病组有显著的改善。在分离的血管环上，小檗碱可以剂量以来的改善糖尿病动物肠系膜动脉的血管舒张，并且还可增加血管环对于胰岛素诱导的血管舒张。进一步的研究表明，小檗碱上调胰岛素受体及其下游的信号蛋白，诸如AMPK、AKT、eNOS。与此同时小檗碱还可以增加血管内皮细胞的生存，增加细胞的自噬。如果使用siRNA技术下调胰岛素受体，我们发现小檗碱对于AMPK的磷酸化将降低。这些结果都提示小檗碱改善糖尿病血管功能的损害、增加糖尿病血管的胰岛素敏感性与其上调胰岛素受体及其信号通路有关。不仅如此，我们还对长期小檗碱治疗糖尿病性心肌重塑及其机制做了研究。研究发现小檗碱治疗糖尿病大鼠8周后可以显著改善糖尿病大鼠心脏功能、降低心脏的纤维化。使用在体和体外实验都提示糖尿病动物心脏IGF-1R表达上调，而小檗碱8周处理后可以显著降低IGF-1R的过度表达及成纤维细胞的生长于分化。与心脏重塑、胶原合成密切相关的基因及蛋白的表达都随着小檗碱的使用有显著性的减低。研究提示小檗碱可能成为治疗与心脏纤维化密切相关的糖尿病性心肌病的治疗或者辅助治疗的强有力的药物之一。