Високо біодоступний склад берберину покращує інсулін, опосередкований глюкокортикоїдними рецепторами

Zhaojie Meng 1,2 *, Yang Yu 1,3 *, Yining Zhang 4, Xuehan Yang 1, Xiaoyan Lv 5, Fengying Guan 1, Grant M. Hatch 6, Ming Zhang 1, Li Chen 1

1. Кафедра фармакології Коледжу основних медичних наук Університету Цзілінь, Чанчунь, Цзілінь, Китай.
2. Відділ біомедичних наук, Медичний факультет, Каліфорнійський університет, Ріверсайд, Каліфорнія, США.
3. Ключова лабораторія медичної клітинної біології, Інститут поступальної медицини, Китайський медичний університет, Шеньян, провінція Ляонін, Китай.
4. Перша лікарня Університету Цзілінь, Чанчунь, Китай.
5. Друга лікарня Університету Цзілінь, Чанчунь, Китай.
6. Кафедра фармакології та терапії, Центр дослідження та лікування атеросклерозу, DREAM Манітобський інститут охорони здоров'я дітей, Університет Манітоби, Вінніпег, Манітоба, Канада.
* Ці автори в рівній мірі беруть участь у цьому дослідженні.

Цитування:
Meng Z, Yu Y, Zhang Y, Yang X, Lv X, Guan F, Hatch GM, Zhang M, Chen L. Високо біодоступний препарат берберину покращує резистентність до інсуліну, опосередковану рецепторами глюкокортикоїдів через зниження асоціації рецептора глюкокортикоїдів з фосфатидилінозитол-3-кіназою. Int J Biol Sci 2020; 16 (14): 2527-2541. doi: 10.7150/ijbs.39508. Доступно з https://www.ijbs.com/v16p2527.htm

Ключові слова: Високо біодоступний склад берберину, тверда дисперсія Хуан-Гуя, інсулінорезистентність, фосфатидилінозитол 3-кіназа, глюкокортикоїдний рецептор

Берберин (BBR) - це природний алкалоїд рослини, виділений з китайської трави Rhizoma coptidis і зазвичай використовується для лікування діареї. Багато досліджень показали, що BBR виявляє гіпоглікемічні властивості та покращує резистентність до інсуліну. Раніше ми показали, що BBR пригнічує печінковий глюконеогенез, зменшуючи експресію PEPCK за допомогою активації 5'-аденозинмонофосфат-активованої протеїнкінази (AMPK) [13]. Крім того, показано, що BBR знижує опосередковану дексаметазоном (DEX) резистентність до інсуліну в клітинах тека в пробірці [14]. Отже, BBR може регулювати сигнальний шлях інсуліну в скелетних м’язах через шлях GC/GR.

Низька біодоступність та невизначений механізм дії BBR обмежують його клінічне застосування як протидіабетичного препарату. Раніше ми показали, що тверда дисперсія Хуан-Гуя (HGSD), потрійна система доставки ліків з BBR, каптратом натрію (SC, підсилювач кишкового всмоктування) та PEG6000, приготовлена за технологією твердої дисперсії, різко збільшила 4-кратне збільшення на місці кишкова перфузія і збільшення в 5 разів в природних умовах біодоступність BBR [15, 16]. Було підтверджено, що берберин є головним активним інгредієнтом HGSD, без явних змін після лікування СК [17]. Лікування HGSD дієти з високим вмістом жиру та діабетичних щурів, індукованих STZ, призвело до помітно поліпшеного гіпоглікемічного ефекту порівняно з лише BBR [15]. У цьому дослідженні ми використали три різні моделі резистентності до інсуліну (дієта з високим вмістом жиру, HFD), яких годували стрептозотоцином (STZ) щурами, резистентними до інсуліну клітинами C2C12 та мишами, обробленими дексаметазоном (DEX), щоб дослідити, чи є резистентність до інсуліну опосередковується асоціацією GR з PI3K та чи послаблює лікування HGSD інсулінорезистентність у цих моделях.

Хімічні реагенти

Експерименти на тваринах

Самців щурів Wistar (200-220 г) та мишей ICR (18-22 г) було отримано з Експериментального приміщення для утримання тварин Університету Цзілінь (номер сертифіката: scxk2013-0003). Усі тварини були розміщені в стандартних поліпропіленових клітинах (по три щури або миші в клітці) і утримувались в екологічно контрольованому приміщенні для розведення (температура: 20 ± 2 ° С, вологість: 60 ± 5%, 12 год світло/темний цикл). Тварин акліматизували щонайменше 5 днів, а потім обробляли для різних експериментів.

Приготування твердої дисперсії Хуан-Гуя

HGSD готували з BBR (активний інгредієнт), SC та PEG6000, дотримуючись вагового співвідношення 1: 1: 6 випаровуванням розчинника, як описано раніше [15].

В природних умовах тваринні моделі та введення ліків

Модель інсулінорезистентності миші була встановлена шляхом ін'єкції DEX (i.p.) у дозі 2 мг/кг протягом 7 днів поспіль, як описано раніше [19, 20]. Мишам контрольної групи вводили (внутрішньовенно) сольовий розчин у рівному обсязі 5 мл/кг. Мишей розділили на 4 групи та обробляли відповідними препаратами за допомогою внутрішньошлункового (ig) введення: (1) контрольна група (контрольні миші, які отримували фізіологічний розчин), (2) модельна група (миші моделі інсулінорезистентності, які отримували відповідний обсяг сольового розчину ), (3) група лікування BBR (інсулінорезистентні миші з модельної групи, яка отримувала 150 мг/кг BBR), (4) група лікування HGSD (інсулінорезистентні миші з модельної групи, які отримували HGSD в еквівалентній дозі 150 мг/кг BBR ). Потім мишей жертвували через 7 днів.

Внутрішньочеревинний тест на толерантність до глюкози (IPGTT) або пероральний тест на толерантність до глюкози (OGTT) проводили в кінці прийому препарату в обох в природних умовах моделі. Через 12 год голодування вводили глюкозу (2 г/кг) (внутрішньовенно у щурів та внутрішньовенно у мишей). Кров відбирали з каудальної вени через 0, 30, 60, 90 та 120 хв після введення глюкози, а концентрацію глюкози у зразках сироватки визначали за допомогою набору глюкозооксидаз.

Тканину збирали у тварин після голодування протягом 12 год в кінці кожного дослідження. Щурів знеболювали 20% уретаном (100 мг/кг), а з черевної аорти брали зразки крові. Зразки крові у мишей відбирали з вени очного дна. Зразкам крові давали згорнутися протягом 30 хв при 4 ° C і центрифугували (3500 × g, 10 хв, 4 ° C). Супернатант використовували для вимірювання глюкози та інсуліну. Глюкозу в крові вимірювали за допомогою набору глюкозооксидаз. Інсулін вимірювали радіоімуноаналізом. Потім скелетний м’яз тварин збирали після перфузії та жертви для оцінки білка. Рівні специфічного білка визначали за допомогою Вестерн-блот-аналізу.