基因组规模代谢网络重构的研究进展及其在中医药研究中应用的展望

系统生物学是从一个整体水平入手研究生物系统的一门新兴科学,其方法较多是利用建立网络的方法来诠释生命系统各组分的关系,而随着全基因组测序技术迅速发展和基因注释工作的完成,从基因注释出发建立的“基因组尺度代谢网络”因其跨学科地综合了生化和生物信息等技术,又具备了稳定性及其可运算性,使其成为当前研究最广泛而深入的研究项目,并且在代谢疾病研究、基因预测研究、生物工程等方面得到了广泛应用。当前中医药也处于继承与发展的关键时代,中医辨证思维和个性化医疗的传承和探究是中医药继承者一项大课题,基因组代谢网络恰好为中医药现代化提供了研究新思路和技术平台,其前景广阔而影响深远。如何结合现代生物信息技术,剖析中医本质内涵,是现代中医研究的主要内容。基因组代谢网络以其整体性和网络可联系性,与中医辨证观和整体观相通,这为用生物信息语言解读中医中药提供可能。本文将概述基因组规模代谢网络进展,并对其在中医药方面可能的应用进行分析展望。     

黄芪提取物对结肠腺癌Caco-2细胞葡萄糖吸收的影响

目的:探讨黄芪提取物对Caco-2细胞葡萄糖吸收的影响,并探讨其作用机制。方法:采用系统溶剂法提取黄芪各部位,以Caco-2细胞为研究对象,设立空白组和黄芪各提取部位组(乙醇、石油醚、乙酸乙酯、正丁醇4个部位组)。以荧光标记2-脱氧葡萄糖(2-NBDG)做为光学探针检测黄芪各提取部位对Caco-2细胞葡萄糖吸收能力的影响。筛选出黄芪中促进Caco-2细胞葡萄糖吸收的药效部位后,对这一药效部位有效作用浓度进行考察。采用蛋白免疫印迹法(Western blot)法测定Caco-2细胞钠依赖葡萄糖转运蛋白(SGLT1)和2型葡萄糖转运蛋白(GLUT2)蛋白表达。结果:黄芪正丁醇提取部位可以促进Caco-2细胞葡萄糖的吸收,与空白组比较,黄芪正丁醇提取部位100,150 mg·L-1组Caco-2细胞葡萄糖含量升高(P0.05,P0.01);且黄芪正丁醇部位可以上调Caco-2细胞GLUT2和SGLT1蛋白的表达(P0.05,P0.01)。结论:黄芪正丁醇萃取部位可以促进Caco-2细胞葡萄糖的吸收,这一作用机制可能与SGLT1和GLUT2蛋白的调节有关。     

黄芪六一汤对2型糖尿病大鼠降糖作用的机制研究

目的:探讨黄芪六一汤对糖尿病大鼠的降糖作用及其机制。方法:采用高脂高糖饲养合并腹腔注射链脲佐菌素(30 mg/kg)建立糖尿病大鼠模型。造模成功的大鼠随机分为模型组、达格列净阳性对照组及黄芪六一汤低、中、高剂量组。实验期间每周称体质量,尾静脉采血测量空腹血糖、糖化血红蛋白及胰岛素的含量;蛋白免疫印迹法(Western blot)测定2型葡萄糖转运蛋白(GLUT2)和钠-葡萄糖转运蛋白(SGLT2)的表达;荧光定量PCR分别检测GLUT2、SGLT2 mRNA表达。结果:与正常对照组比较,模型组大鼠体质量显著降低,血糖、糖化血红蛋白水平及SGLT2、GLUT2蛋白表达显著升高(P<0.01);与模型组比较,黄芪六一汤各组糖化血红蛋白、SGLT2蛋白表达均显著降低,GLUT2蛋白表达显著升高(P<0.05或P<0.01)。黄芪六一汤对模型大鼠体质量及GLUT2、SGLT2 mRNA表达无明显影响。结论:黄芪六一汤对高脂高糖饲养合并腹腔注射STZ致糖尿病大鼠具有降糖作用,治疗效果与达格列净相似,其作用机制与抑制SGLT2蛋白功能有关。     

黄芪六一汤对2型糖尿病模型大鼠肾小管上皮葡萄糖重吸收的作用

目的:观察黄芪六一汤对糖尿病大鼠血糖、糖化血红蛋白、血脂及肾小管上皮钠-葡萄糖共转运蛋白2(SGLT2)的作用,探讨该方治疗糖尿病的疗效及其可能的作用机制。方法:将77只SPF级SD大鼠按体重随机分为6组,分别为正常组,模型组,二甲双胍组(0.15 g·kg~(-1)),黄芪六一汤低、中、高剂量组(3.15,6.30,12.60 g·kg~(-1));糖尿病模型复制方法采用高脂高糖喂养28 d后,40 mg·kg~(-1)体重剂量链脲佐菌素(STZ)腹腔注射造模。STZ注射后第7天开始分别给予相应治疗药物灌胃,正常组、模型组同法灌胃相应体积的水。连续灌胃给药治疗6周,每周1次,禁食6 h后尾静脉取血测血糖,末次给药后禁食12 h后,给大鼠进行尾静脉取血测血糖,然后麻醉大鼠,腹腔静脉取血,处死动物后留取取肾、胰腺做病理切片苏木素-伊红(HE)染色检查。观察血糖、糖化血红蛋白、血脂四项、体重、进食量、肾组织SGLT2蛋白表达等指标。结果:各造模组的血糖均高于正常组(P0.01),血糖13.0 mmol·L~(-1)。经过6周自行恢复后,模型组血糖仍显著高于正常组(P0.01);二甲双胍组、黄芪六一汤中、高剂量组血糖均明显低于模型组(P0.05)。模型组的糖化血红蛋白升高,高于正常组(P0.01),与模型组比较,二甲双胍、黄芪六一汤高剂量组糖化血红蛋白明显低于模型组(P0.05)。造模组大鼠胰腺病理切片HE染色可见胰岛结构完整,说明本实验中并未造成胰岛的完全破坏。肾脏病理切片可见,各组大鼠肾脏肾小球、集合小管、近端及远端小管的结构完整,未见明显病理损害。各给药组大鼠肾组织SGLT2蛋白表达均有所降低(P0.05,P0.01)。结论:高糖高脂饮食合并腹腔注射STZ致糖尿病大鼠模型肾组织SGLT2蛋白表达增高,黄芪六一汤能降低实验性糖尿病模型大鼠血糖、糖化血红蛋白,有降低模型大鼠肾组织中SGLT2蛋白表达的作用。部分抑制肾小管上皮葡萄糖重吸收可能是黄芪六一汤治疗糖尿病的作用之一。     

黄芪对脾虚模型大鼠肠道粘膜经由SGLT1/GLUT2的葡萄糖吸收的影响

摘要 目的：探讨黄芪对脾虚证模型大鼠小肠粘膜葡萄糖吸收的影响，并研究其可能通过调控SGLT1/GLUT2的作用机制。方法：采用注射利血平方法建立脾虚症模型大鼠，用在体灌流技术观察黄芪对大鼠小肠粘膜的葡萄糖吸收影响并收集小肠粘膜，检测钠依赖葡萄糖转运蛋白（SGLT1）和2型葡萄糖转运蛋白（GLUT2）转运蛋白和mRNA的表达变化。结果：与正常组对比，模型组大鼠体重及尿D-木糖排泄率明显降低（P<0.01），同时葡萄糖吸收量、SGLT1和GLUT2的蛋白及mRNA表达均下降（P<0.01），与模型组相比，通过黄芪水煎液的干预治疗，各指标有得到明显的改善。结论：黄芪能够改善利血平致气虚的模型大鼠小肠对葡萄糖吸收的功能。