滋肾丸对db/db糖尿病模型小鼠肠道屏障功能及骨骼肌转录组的影响

吴悠; 陈源; 胡耀木; 孙伯菊; 郭晓媛; 秦灵灵; 刘铜华; 吴丽丽

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20230501

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滋肾丸对db/db糖尿病模型小鼠肠道屏障功能及骨骼肌转录组的影响

经典名方 | 更新时间：2023-07-18

- 滋肾丸对db/db糖尿病模型小鼠肠道屏障功能及骨骼肌转录组的影响
- Effect of Zishenwan on Intestinal Barrier and Transcriptome of Skeletal Muscle of db/db Diabetic Mice
- 中国实验方剂学杂志 2023年29卷第16期页码：22-32
- 作者机构：
  
  1.北京中医药大学教育部中医养生学重点实验室，中医养生学北京市重点实验室，北京 100029
  2.北京中医药大学生命科学学院，北京 102488
  3.北京中医药大学东方医院，北京 100078
  4.甘肃中医药大学中医临床学院，兰州 730101
  5.丰台区中医医院，北京 100076
- 作者简介：
  
  吴悠，博士，博士后，从事中医药防治内分泌代谢疾病的临床与实验研究，E-mail：wuyou5456@163.com
  吴丽丽，博士，副研究员，硕士生导师，从事中医药防治内分泌代谢疾病的临床与实验研究，E-mail：qingniao_566@163.com
- 基金信息：
  
  中医药防治糖尿病及其并发症学科创新引智基地项目(B20055);科技部中医药防治糖尿病国际联合研究中心（国家级国际联合研究中心）项目(2015B01022)
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20230501
  中图分类号： R2-0;R22;R285.5;R289;R33
- 收稿日期：2022-10-10，
  
  网络出版日期：2023-02-13，
  
  纸质出版日期：2023-08-20
- 稿件说明：
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吴悠,陈源,胡耀木等.滋肾丸对db/db糖尿病模型小鼠肠道屏障功能及骨骼肌转录组的影响[J].中国实验方剂学杂志,2023,29(16):22-32.

WU You,CHEN Yuan,HU Yaomu,et al.Effect of Zishenwan on Intestinal Barrier and Transcriptome of Skeletal Muscle of db/db Diabetic Mice[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2023,29(16):22-32.
吴悠,陈源,胡耀木等.滋肾丸对db/db糖尿病模型小鼠肠道屏障功能及骨骼肌转录组的影响[J].中国实验方剂学杂志,2023,29(16):22-32. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20230501.

WU You,CHEN Yuan,HU Yaomu,et al.Effect of Zishenwan on Intestinal Barrier and Transcriptome of Skeletal Muscle of db/db Diabetic Mice[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2023,29(16):22-32. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20230501.

摘要

目的

探索滋肾丸对自发型糖尿病模型db/db小鼠糖脂代谢的作用，并基于肠道屏障功能和骨骼肌转录组测序结果，探索其在体内改善糖尿病作用的可能机制。

方法

使用液相色谱-质谱联用技术（LC-MS/MS）对滋肾丸进行成分分析。将6周龄db/db小鼠16只分为模型组、滋肾丸组，将野生型小鼠8只作为正常组。滋肾丸灌胃给药共6周，期间测量小鼠空腹血糖、体质量、进食量。检测小鼠血清总胆固醇（TC）及甘油三酯（TG）水平，检测小鼠空腹胰岛素水平并计算胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）。给药结束后，取小鼠骨骼肌、回肠组织，行苏木素-伊红（HE）染色，同时使用免疫组化法检测回肠紧密连接蛋白闭合蛋白（Occludin）和闭锁连接蛋白-1（ZO-1）的表达。使用转录组学测序检测小鼠骨骼肌转录本，并对差异表达基因进行富集分析。

结果

从滋肾丸中识别出多种中药活性成分。与正常组比较，模型组小鼠空腹血糖、体质量、TC、TG和HOMA-IR显著升高（

0.01）；与模型组比较，滋肾丸给药显著降低db/db小鼠的空腹血糖、体质量、TC、TG、HOMA-IR（

0.01），而对进食量差异无统计学意义。与正常组比较，模型组小鼠的骨骼肌出现脂质沉积，同时回肠结构改变，肠道Occludin和ZO-1的蛋白表达水平显著降低（

0.01）；与模型组比较，滋肾丸改善了小鼠骨骼肌和回肠的病理改变，显著升高回肠Occludin和ZO-1的蛋白表达（

0.01）。转录组提示，滋肾丸可能改善了小鼠骨骼肌的代谢，并增加了胰岛素敏感性。

结论

滋肾丸可以改善db/db小鼠的糖脂代谢，此作用可能和其对肠道屏障功能的保护和对骨骼肌代谢相关基因的转录调控有关。

Abstract

Objective

To explore the effect of Zishenwan on glucose and lipid metabolism in spontaneous type 2 diabetes （db/db） mice and investigate the underlying mechanism for improving diabetes based on intestinal barrier function and skeletal muscle transcriptome sequencing results.

Method

Liquid chromatography-tandem mass spectrometry （LC-MS/MS） was used to analyze the components of Zishenwan. Sixteen 6-week-old db/db mice were divided into a model group and a Zishenwan group， while eight wild-type mice were assigned to the normal group. The Zishenwan group received oral administration of drugs for six weeks， during which fasting blood glucose， body weight， and food intake were measured. Serum total cholesterol （TC） and triglyceride （TG） levels were determined， and fasting insulin levels were measured to calculate the homeostatic model assessment of insulin resistance （HOMA-IR）. After the treatment， skeletal muscle and ileum tissues were collected， followed by hematoxylin-eosin （HE） staining. Immunohistochemistry was used to detect the expression of tight junction proteins occludin and zonula occludens-1 （ZO-1） in the ileum. Transcriptome sequencing was performed to detect the skeletal muscle transcriptome， and enrichment analysis was conducted for differentially expressed genes.

Result

Multiple active components were identified in Zishenwan. Compared with the normal group， the model group showed increased fasting blood glucose， body weight， TC， TG， and HOMA-IR （

0.01）. Compared with the model group， Zishenwan significantly reduced fasting blood glucose， body weight， TC， TG， and HOMA-IR in db/db mice （

0.01）， while there was no statistically significant difference in food intake. Compared with the normal group， the model group exhibited lipid deposition in skeletal muscle， as well as structural changes in the ileum， with significant decreases in the protein expression levels of intestinal occludin and ZO-1 （

0.01）. Compared with the model group， Zishenwan improved the pathological changes in skeletal muscle and ileum， and increased the protein expression of occludin and ZO-1 in the ileum （

0.01）. Transcriptome analysis suggested that Zishenwan might improve skeletal muscle metabolism and increase insulin sensitivity in mice.

Conclusion

Zishenwan can improve glucose and lipid metabolism in db/db mice， and this effect may be related to its protection of intestinal barrier function and transcriptional regulation of skeletal muscle metabolism-related genes.

关键词

Keywords

references

中华医学会糖尿病学分会代谢综合征研究协作组 . 中华医学会糖尿病学分会关于代谢综合征的建议［J］. 中华糖尿病杂志， 2004 ， 12 （ 3 ）： 156 - 161 .

SAEEDI P ， PETERSOHN I ， SALPEA P ， et al . Global and regional diabetes prevalence estimates for 2019 and projections for 2030 and 2045： Results from the International Diabetes Federation Diabetes Atlas， 9（th） edition ［J］. Diabetes Res Clin Pract ， 2019 ， 157 ： 107843 .

PETERSEN M C ， SHULMAN G I . Mechanisms of insulin action and insulin resistance ［J］. Physiol Rev ， 2018 ， 98 （ 4 ）： 2133 - 2223 .

HIMSWORTH H P . Diabetes mellitus：Its differentiation into insulin-sensitive and insulin-insensitive types. 1936 ［J］. Int J Epidemiol ， 2013 ， 42 （ 6 ）： 1594 - 1598 .

OLEFSKY J M ， KOLTERMAN O G ， SCARLETT J A . Insulin action and resistance in obesity and noninsulin-dependent type Ⅱ diabetes mellitus ［J］. Am J Physiol ， 1982 ， 243 （ 1 ）： E15 - E30 .

ZURLO F ， LARSON K ， BOGARDUS C ， et al . Skeletal muscle metabolism is a major determinant of resting energy expenditure ［J］. J Clin Invest ， 1990 ， 86 （ 5 ）： 1423 - 1427 .

GALLAGHER D ， BELMONTE D ， DEURENBERG P ， et al . Organ-tissue mass measurement allows modeling of REE and metabolically active tissue mass ［J］. Am J Physiol ， 1998 ， 275 （ 2 ）： E249 - E258 .

HONG S ， CHANG Y ， JUNG H S ， et al . Relative muscle mass and the risk of incident type 2 diabetes： A cohort study ［J］. PLoS One ， 2017 ， 12 （ 11 ）： e0188650 .

PETERSON M D ， ZHANG P ， CHOKSI P ， et al . Muscle weakness thresholds for prediction of diabetes in adults ［J］. Sports Med ， 2016 ， 46 （ 5 ）： 619 - 628 .

PASINI E ， CORSETTI G ， ASSANELLI D ， et al . Effects of chronic exercise on gut microbiota and intestinal barrier in human with type 2 diabetes ［J］. Minerva Med ， 2019 ， 110 （ 1 ）： 3 - 11 .

THAISS C A ， LEVY M ， GROSHEVA I ， et al . Hyperglycemia drives intestinal barrier dysfunction and risk for enteric infection ［J］. Science ， 2018 ， 359 （ 6382 ）： 1376 - 1383 .

BAKER L A ， MARTIN N ， KIMBER M C ， et al . Resolvin E1 （R（v） E（1）） attenuates LPS induced inflammation and subsequent atrophy in C2C12 myotubes ［J］. J Cell Biochem ， 2018 ， 119 （ 7 ）： 6094 - 6103 .

WANG X H ， MITCH W E . Mechanisms of muscle wasting in chronic kidney disease ［J］. Nat Rev Nephrol ， 2014 ， 10 （ 9 ）： 504 - 516 .

TANG G ， DU Y ， GUAN H ， et al . Butyrate ameliorates skeletal muscle atrophy in diabetic nephropathy by enhancing gut barrier function and FFA2-mediated PI3K/Akt/mTOR signals ［J］. Br J Pharmacol ， 2022 ， 179 （ 1 ）： 159 - 178 .

TICINESI A ， LAURETANI F ， MILANI C ， et al . Aging Gut microbiota at the cross-road between nutrition， physical frailty， and sarcopenia： Is there a gut-muscle axis？［J］. Nutrients ， 2017 ， 9 （ 12 ）： 1303 .

郭晓媛，张程斐，吴悠，等 . 滋肾丸对糖尿病肾病小鼠肾小管上皮细胞焦亡及上皮-间充质转化的影响［J］. 中国实验方剂学杂志， 2021 ， 27 （ 21 ）： 27 - 36 .

GUO X ， WU Y ， ZHANG C ， et al . Network pharmacology analysis of ZiShenWan for diabetic nephropathy and experimental verification of its anti-inflammatory mechanism ［J］. Drug Des Devel Ther ， 2021 ， 15 ： 1577 - 1594

张春玲，范顺明，罗婷，等 . 滋肾丸HPLC指纹图谱及多种成分含量测定研究［J］. 中药材， 2020 ， 43 （ 5 ）： 1176 - 1180 .

戴荣华 . 滋肾丸药效物质基础研究［D］. 沈阳：沈阳药科大学， 2004 .

国家药典委员会 . 中华人民共和国药典：一部［M］. 北京：中国医药科技出版社， 2020 .

MASTROTOTARO L ， RODEN M . Insulin resistance and insulin sensitizing agents ［J］. Metabolism ， 2021 ， 125 ： 154892 .

DODDS R M ， SYDDALL H E ， COOPER R ， et al . Grip strength across the life course： Normative data from twelve British studies ［J］. PLoS One ， 2014 ， 9 （ 12 ）： e113637 .

LEONG D P ， TEO K K ， RANGARAJAN S ， et al . Reference ranges of handgrip strength from 125，462 healthy adults in 21 countries： A prospective urban rural epidemiologic （PURE） study ［J］. J Cachexia Sarcopenia Muscle ， 2016 ， 7 （ 5 ）： 535 - 546 .

PARK S W ， GOODPASTER B H ， STROTMEYER E S ， et al . Decreased muscle strength and quality in older adults with type 2 diabetes： The health， aging， and body composition study ［J］. Diabetes ， 2006 ， 55 （ 6 ）： 1813 - 1818 .

潘彦蓉，李顺昌 . 8周有氧运动对糖尿病大鼠骨骼肌结构和功能的影响及其基因表达变化研究［C］//中国体育科学学会.第十二届全国体育科学大会论文摘要汇编—墙报交流（运动医学分会）.［出版者不详］， 2022 ： 2 .

VAN HERPEN N A ， SCHRAUWEN-HINDERLING V B . Lipid accumulation in non-adipose tissue and lipotoxicity ［J］. Physiol Behav ， 2008 ， 94 （ 2 ）： 231 - 241 .

LI D ， ZHANG S ， YANG C ， et al . A novel PTP1B inhibitor-phosphate of polymannuronic acid ameliorates insulin resistance by regulating IRS-1/Akt signaling ［J］. Int J Mol Sci ， 2021 ， 22 （ 23 ）： 12693 .

李雨霏，牟艳玲 . FoxO在糖尿病发生和发展中的作用［J］. 生理科学进展， 2019 ， 50 （ 6 ）： 414 - 417 .

TICINESI A ， LAURETANI F ， TANA C ， et al . Exercise and immune system as modulators of intestinal microbiome： Implications for the gut-muscle axis hypothesis ［J］. Exerc Immunol Rev ， 2019 ， 25 ： 84 - 95 .

LAHIRI S ， KIM H ， GARCIA-PEREZ I ， et al . The gut microbiota influences skeletal muscle mass and function in mice ［J］. Sci Transl Med ， 2019 ， 11 （ 502 ）： eaan5662 .

SAAD M J ， SANTOS A ， PRADA P O . Linking Gut microbiota and inflammation to obesity and insulin resistance ［J］. Physiology （Bethesda）， 2016 ， 31 （ 4 ）： 283 - 293 .

VELLOSO L A ， FOLLI F ， SAAD M J . TLR4 at the crossroads of nutrients， Gut microbiota， and metabolic inflammation ［J］. Endocr Rev ， 2015 ， 36 （ 3 ）： 245 - 271 .

KUO W T ， ODENWALD M A ， TURNER J R ， et al . Tight junction proteins occludin and ZO-1 as regulators of epithelial proliferation and survival ［J］. Ann N Y Acad Sci ， 2022 ， 1514 （ 1 ）： 21 - 33 .

王翠菊，苗秀明，郭良清，等 . 七味白术散对糖尿病大鼠肠道屏障和TLR4/NF- κ B信号通路的影响［J］. 微生物学通报， 2023 （ 1 ）： 313 - 323 .

敖文，徐在革，白杨，等 . 基于内质网应激-自噬通路研究茯苓多糖对2型糖尿病小鼠肠道屏障功能损伤和炎症反应的影响［J］. 中国病理生理杂志， 2022 ， 38 （ 5 ）： 829 - 838 .

SHEN L ， AO L ， XU H ， et al . Poor short-term glycemic control in patients with type 2 diabetes impairs the intestinal mucosal barrier： A prospective， single-center， observational study ［J］. BMC Endocr Disord ， 2019 ， 19 （ 1 ）： 29 .

SAAD M J ， SANTOS A ， PRADA P O . Linking gut microbiota and inflammation to obesity and insulin resistance ［J］. Physiology （Bethesda）， 2016 ， 31 （ 4 ）： 283 - 293 .

TANG M ， YUAN D ， LIAO P . Berberine improves intestinal barrier function and reduces inflammation， immunosuppression， and oxidative stress by regulating the NF- κ B/MAPK signaling pathway in deoxynivalenol-challenged piglets ［J］. Environ Pollut ， 2021 ， 289 ： 117865 .

LI C ， AI G ， WANG Y ， et al . Oxyberberine， a novel gut microbiota-mediated metabolite of berberine， possesses superior anti-colitis effect： Impact on intestinal epithelial barrier， gut microbiota profile and TLR4-MyD88-NF- κ B pathway ［J］. Pharmacol Res ， 2020 ， 152 ： 104603 .

YAO S ， YUAN Y ， ZHANG H ， et al . Berberine attenuates the abnormal ectopic lipid deposition in skeletal muscle ［J］. Free Radic Biol Med ， 2020 ， 159 ： 66 - 75 .

MENG Z ， YU Y ， ZHANG Y ， et al . Highly bioavailable berberine formulation improves glucocorticoid receptor-mediated insulin resistance via reduction in association of the glucocorticoid receptor with phosphatidylinositol-3-kinase ［J］. Int J Biol Sci ， 2020 ， 16 （ 14 ）： 2527 - 2541 .

ZHU R ， LIU H ， LIU C ， et al . Cinnamaldehyde in diabetes： A review of pharmacology， pharmacokinetics and safety ［J］. Pharmacol Res ， 2017 ， 122 ： 78 - 89 .

ACEVEDO L M ， RAYA A I ， MARTÍNEZ-MORENO J M ， et al . Mangiferin protects against adverse skeletal muscle changes and enhances muscle oxidative capacity in obese rats ［J］. PLoS One ， 2017 ， 12 （ 3 ）： e0173028 .

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