二甲双胍的降糖作用独立于单磷酸腺苷激活蛋白激酶的信号通路

摘要：

目的 研究二甲双胍的降糖作用是否依赖于单磷酸腺苷激活蛋白激酶(AMPK)信号途径.方法 培养人肝癌细胞株HepG2和小鼠骨骼肌成纤维细胞株C2C12,给予不同浓度(2 mmol/L和5 mmol/L)二甲双胍处理.通过葡萄糖消耗实验和乳酸生成实验检测二甲双胍的降糖以及刺激糖酵解的作用.将C2C12细胞分为1组(不予处理)、2组(2 mmol/L二甲双胍处理24 h)、3组(5 mmol/L二甲双胍处理24 h),4组(单纯10μmol/L Compound C处理24 h)、5组(10μmol/L Compound C预处理30 min后以2 mmol/L二甲双胍共同处理24 h),6组(10μmol/L Compound C预处理30 min后以5 mmol/L二甲双胍共同处理24 h).HepG2细胞分为1组(空载体腺病毒Ad-GFP转染)、2组(空载体腺病毒Ad-GFP转染+2 mmol/L二甲双胍处理24 h)、3组(空载体腺病毒Ad-GFP转染+5 mmol/L二甲双胍处理24 h),4组(重组腺病毒Ad-DN-AMPK转染)、5组(重组腺病毒Ad-DN-AMPK转染+2 mmol/L二甲双胍处理24 h),6组(重组腺病毒Ad-DN-AMPK转染+5 mmol/L二甲双胍处理24 h).通过Western blotting法检测HepG2细胞AMPK以及ACC磷酸化水平以评估AMPK通路的活性,并观察各组细胞内葡萄糖消耗与乳酸生成的变化水平.采用Seahorse XF24分析仪检测二甲双胍对C2C12细胞内ATP合成及线粒体电子传递链复合物Ⅰ活性的影响,以及在抑制AMPK活性状态下这种影响有无改变.多组间比较采用方差分析.两组间比较采用t检验.结果 2 mmol/L和5 mmol/L的二甲双胍显著刺激了HepG2细胞内的葡萄糖消耗和乳酸生成(F=104.70、280.10,均P<0.05);同样也显著刺激了C2C12细胞的葡萄糖消耗和乳酸生成(F=38.53、172.9,均P<0.05).第2组和第3组C2C12和HepG2细胞内AMPK及其下游蛋白ACC的磷酸化水平显著增加,而第5组与第6组细胞内AMPK信号通路的活性被显著抑制;但在C2C12细胞中,与4组相比,第5组与第6组葡萄糖消耗和乳酸生成水平仍旧分别升高了39.5%、62.6%和39.0%、61.0%(t=8.727、21.38、12.69、27.31,均P<0.05);而在HepG2细胞中,与第4组相比,第5组与第6组也分别升高了29.0%、39.3%和49.3%、67.3%(t=9.96、15.61、23.32、30.24,均P<0.05).此外,二甲双胍还可以抑制C2C12线粒体呼吸链复合物Ⅰ的活性(t=36.08,P<0.05)及ATP合成(t=73.32,P<0.05).在抑制AMPK活性状态下,二甲双胍同样可以抑制C2C12线粒体呼吸链复合物Ⅰ的活性及ATP合成(t=53.18、246.10,均P<0.05).结论 二甲双胍通过刺激糖酵解而上调细胞的糖代谢,该作用无需AMPK信号通路的参与;即使在AMPK的表达或者活性被抑制的情况下,二甲双胍依然能够发挥显著的降糖作用.

关键词：二甲双胍、单磷酸腺苷激活蛋白激酶、糖酵解、乳酸

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分类号：R97;R58

资助基金：国家自然科学基金面上项目31171128、81370956;上海浦江人才计划11PJ1407700

在线出版日期：2016-03-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：759-764