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  玉米鬚對2型糖尿病模型大鼠降糖機制討論

  玉米鬚是禾本科玉蜀黍屬植物玉米stigma maydis L.的花柱和柱頭,含有甾醇、多糖、皁苷、黃酮等化學成分,具有降血糖、抗氧化、抗腫瘤及免疫調節等作用,民間常以玉米鬚做藥茶用於糖尿病、高血壓病的輔助治療。目前,玉米鬚的降糖機制研究集中於其能夠促進肝糖原、肌糖原的合成及保護胰島細胞等功能,而對2型糖尿病***type 2 diabetes mellitus,T2DM***因脂質代謝紊亂誘發的胰島素抵抗研究尚不充分。富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白***secreted protein acidic and rich in cysteine,SPARC***是一種組織細胞分泌性基質蛋白,是引起胰島素抵抗的一個誘因。本研究通過建立T2DM大鼠模型,考察玉米鬚對模型大鼠脂肪組織SPARC表達的影響,並觀察胰腺病理結構的改變,探討玉米鬚治療糖尿病的作用機制。

  材料

  1. 藥材與試劑 玉米鬚藥材購於安國市奉義中藥飲片有限公司,經黑龍江省中醫藥科學院王偉明教授鑑定為玉米鬚stigma maydis L.;鏈脲佐菌素***STZ,美國Sigma公司***;血糖試紙***羅氏公司***;RNA提取試劑***Trizol***;RNA逆轉錄試劑盒***TaKaRa***;PCR試劑盒***TaKaRa***;SPARC及內參***-actin***引物***Invitrogen公司***;蛋白裂解液及BCA試劑盒***中國碧雲天生物試劑公司***;內參***-actin***抗體及SPARC單克隆抗體***Abcam公司***;內參二抗及SPARC二抗***北京中杉金橋生物技術有限公司***;ECL顯色試劑盒***英國安馬西亞公司***。

  2 . 儀器 AC C U- C H E K型血糖儀***德國羅氏公司***;LineGene 9600聚合酶鏈式反應***PCR***儀***杭州博日科技有限公司***;VersaDoc MP 5000凝膠成像儀***BIO-RAD公司***;TY10170-3930型WESTERN BLOT溼法轉膜儀***BIO-RAD公司***;DYCZ-24DN型電泳儀***北京六一公司***;infinite M200PRO酶標儀***瑞士Tecan公司***。

  3. 動物及飼料 SPF級SD雄性大鼠,體質量***20020***g,由北京維通利華實驗動物技術有限公司提供,生產許可證號:SCXK***京***2012-0001,合格證號:11400700049303;高脂飼料由實驗室按如下配方配製:基礎飼料79.5%、蛋黃粉10%、豬油10%、豬膽鹽0.5%。

  方法

  1. 玉米鬚提取物的製備

  稱取玉米鬚500g,將其切短,用10倍量水室溫浸泡10h,於80℃水浴中浸提2次,每次3h,過濾,合併濾液,於80℃減壓濃縮並真空乾燥,保存於-20℃備用。臨用時,取適量加蒸餾水溶解配製成0.1g/mL的溶液。

  2. 糖尿病模型的建立

  參考文獻方法。40只大鼠隨機分籠,適應性飼養1周,期間自由進食基礎飼料,自由飲水。除正常組***10只***給予基礎飼料餵養外,其餘大鼠給予高脂飼料餵養4周後,禁食不禁水16h,每隻大鼠按35mg/kg劑量一次性腹腔注射2%STZ工作液***4℃預冷的0.1mmol/L檸檬酸緩衝液新鮮配製,避光,pH值4.5***。正常組則注射相應劑量的檸檬酸緩衝液,分別於注射後3、7d測定空腹血糖,空腹血糖11.1mmol/L維持3d者,確定為T2DM模型,不成模者棄去。

  3. 分組、給藥、取材

  將造模成功的20只大鼠隨機分為兩組,即模型組和給藥組,每組10只。正常組和模型組給予蒸餾水灌胃,給藥組灌胃給予玉米鬚提取物,給藥量按照《中華人民共和國衛生部藥品標準》1985年版一部規定的成人日用量最大30g折算成標準200g大鼠的給藥量為2.7g/kg。給藥組間,正常組給予普通飼料,模型組及給藥組大鼠繼續喂以高脂飼料4周至實驗結束。連續給藥4周後,通過每組大鼠尾靜脈採血測定空腹血糖,然後用水合氯醛腹腔注射麻醉,分別取腹部脂肪組織立即置入液氮中,最後放入-80℃冰箱儲存備用,另取各組大鼠胰腺,用濾紙吸乾表面水分,立即放入10%甲醛溶液中固定用於病理組織檢查。

  4. 胰腺組織病理學觀察

  將10%甲醛固定的胰腺組織採用常規石蠟包埋切片,HE染色,光鏡檢查,觀察胰腺組織病理變化。

  5. RT-PCR法檢測各組大鼠脂肪組織中

  SPARC mRNA的表達 取脂肪組織50mg,加1mL Trizol試劑提取總RNA。用酶標儀測定RNA的濃度和純度,採用熒光定量PCR法檢測不同組別大鼠脂肪組織SPARC mRNA表達水平。目的基因SPARC的上游引物序列:5-GAA GGT ATA TGC AGC AAT GAC AAC AA-3,下游引物序列:5-TTC GGT CAG CTC GGA ATC CA-3。-actin***內參***上游引物序列:5-CCC AGC ACA ATG AAGATC AAG ATC AT-3,下游引物序列:5-ATC TGC TGG AAGGTG GAC AGC GA-3。RT反應體系20L,37℃溫育15min,85℃加熱5s,5℃保持5min終止反應。PCR擴增採用50L反應體系。PCR方案:預變性階段:95℃ 30s;PCR反應階段:95℃5s,60℃ 20s,共40個迴圈,同時擴增-actin作為內參。根據相對定量法2-CT法對擴增結果進行資料分析。

  6. Western blot法檢測各組大鼠脂肪組織SPARC蛋白的表達

  將凍存的脂肪組織加入液氮研磨後加入蛋白裂解液,10 000r/min離心5min後取上清液。用BCA法測定蛋白濃度。取約60g總蛋白加入SDS-PAGE凝膠槽中,首先經恆壓50V、30min後,當溴酚藍到達濃縮膠與分離膠的介面時電壓提高至100V,直至溴酚藍到達分離膠底部。溼法轉膜:恆流200mA,90min。5%BSA封閉2h,按照1∶1 000稀釋一抗,4℃孵育過夜,1∶2 000稀釋二抗孵育90min,然後經ECL化學發光系統顯色,用Quantity one軟體處理條帶的灰度值。以SPARC/-actin代表SPARC蛋白的相對錶達量。

  7. 統計學方法

  對實驗資料進行統計分析,以x-s表示,採用SPSS 12.0軟體進行統計分析,兩組間差異比較採用t檢驗,以P0.05為差異有統計學意義。

  結果

  1. 玉米鬚提取物對大鼠血糖的影響。與正常組比較,模型組大鼠空腹血糖明顯升高***P與模型組比較,給藥組大鼠空腹血糖明顯下降***P0.05***。

  2. 玉米鬚提取物對大鼠胰腺病理結構的影響 。正常組外分泌腺與胰島之間界限清晰,胰島細胞密度高,形態規則;模型組胰島受損嚴重,周界不清,形態不規則,胞核固縮,體積縮小,胰島細胞胞漿內有空泡,胰島外出現大面積脂肪異位沉積;給藥組外分泌腺與胰島周界清楚,形態比較規則,胰島細胞結構基本正常,排列規則整齊,胰島細胞密度較模型組有較大增加,胰島外仍有脂肪沉積,胰島細胞胞漿內幾無空泡。中華中醫藥雜誌***原中國醫藥學報***2016年10月第31卷第10期 CJTCMP , October 2016, Vol . 31, No. 10 4255

  3. 玉米鬚提取物對T2DM模型大鼠脂肪組織SPARC mRNA表達的影響 見表2。RT-PCR檢測結果顯示:與正常組比較,模型組大鼠脂肪組織中SPARC mRNA大量表達***P0.05***,給藥組大鼠脂肪組織中SPARC mRNA表達顯著低於模型組***P0.05***。

  討論

  SPARC是一種與T2DM的發病密切相關的小分子糖蛋白,Nie J等研究表明,SPARC能夠抑制脂肪合成,促進脂肪纖維化,一方面遊離脂肪酸在體迴圈中通過抑制胰島素刺激對葡萄糖的攝取利用及阻斷胰島素訊號通路引起胰島素抵抗,另一方面當遊離脂肪酸沉積於非脂肪組織中時形成異位脂肪沉積進而引起非脂肪組織的胰島素抵抗,如當沉積於胰臟時產生脂毒性而對胰島細胞產生損傷,同時SPARC抑制脂肪合成時會導致脂肪細胞病理性肥大,從而誘發脂肪組織炎性反應,導致脂肪組織的炎性因子如IL-6、TNF-等聚集增加,這些炎性因子除了本身可以通過阻斷胰島素訊號通路及減少GLUT4的表達加重胰島素抵抗外,又會加重脂肪的異位沉積。且研究表明,糖尿病患者血清的SPARC含量高於正常人,而脂肪組織炎性反應、胰島素、瘦素為調節SPARC含量升高的主要因素,升高的SPARC又會導致異位沉積、脂肪組織炎性反應最終導致胰島素抵抗從而形成一個惡性迴圈。玉米鬚作為我國傳統的中藥材,最早收載於《滇南本草》,對糖尿病具有一定的輔助治療作用。本實驗結果表明,玉米鬚提取物能夠降低T2DM模型大鼠血糖水平,並且因脂肪異位沉積於胰臟對胰島細胞產生的損傷具有一定的修復作用,通過RT-PCR和Western blot技術檢測到給藥組脂肪組織SPARC的mRNA和蛋白表達顯著下降,說明玉米鬚提取物降低血糖改善胰島素抵抗的機制可能與其抑制SPARC的表達相關。SPARC含量下降進而減弱其在T2DM模型病大鼠脂肪組織中抑制脂肪合成促進脂肪纖維化的作用,因而減輕了脂肪異位沉積的程度。

  臟腑辨證治療2 型糖尿病胰島素抵抗的研究進度

  胰島素抵抗*** insulin resistance, IR*** 是指由遺傳和環境因素導致的機體胰島素作用的靶器官、組織對胰島素的敏感性及反應性下降,即胰島素促進葡萄糖的吸收、攝取和利用作用受損,導致機體引發代償性胰島素分泌增多的一種病理生理狀態。Haffner 等報道: 胰島素抵抗在2 型糖尿病中佔絕大多數*** 92%*** 。近年來,醫學界治療糖尿病的熱點趨向於針對胰島素抵抗的治療,西藥在治療2 型糖尿病IR方面,由於其價格較貴,治療形式較為單一,並且也有一定副作用,所以使用西藥治療仍然存在侷限性。因此,筆者總結臨床經驗並查閱文獻,發現中醫藥在治療糖尿病IR 具有一定優勢。中醫學綜合其症候特點,認為本病應屬於消渴範疇,因此胰島素抵抗的病因與消渴一樣不外乎稟賦不足,五臟柔弱; 情志不遂,化火傷陰; 飲食失節,釀熱耗津; 勞逸失度,耗氣傷陰等。傳統消渴的上消、中消、下消分型提示消渴病變的臟腑主要在肺、胃、腎。因現代生活方式的改變,如熱量攝入過多、運動量減少及生活壓力大等方式派生糖、脂代謝紊亂,使得現在人們2 型糖尿病、肥胖症等患病率逐年升高,這意味著胰島素抵抗的患者人數也隨之逐級增長。特別是消渴病三多一少症狀表現得非典型化,傳統的三消理論在指導治療2 型糖尿病IR 上已經存在明顯的不足,正如當今醫家更喜歡從肝、脾、腎3 髒進行臟腑辨證,結合本病的病因病機來確定相應治則治法,以獲得最佳的治療效果。

  1 中醫藏象學說對2 型糖尿病胰島素抵抗病因病機概述

  早在《黃帝內經》就有記載: 肝主筋,腎主骨,脾主肉,心主脈,肺主皮毛。《素問痿論》雲: 脾主身之肌肉。意即胰島素作用的靶組織*** 全身的肌肉*** ,都有賴於脾胃運化的水谷精微及津液的營養滋潤,脾氣的運化功能與肌肉功能發揮之間有著密切的聯絡,這尤為符合臨床上肌肉體型不論胖瘦的胰島素抵抗、高胰島素血癥及2 型糖尿病患者的特徵表現。《靈樞本髒》雲: 脾脆則善病消癉易傷。《素問通評虛實論》曰: 消癉肥貴人,則膏粱之疾也。更是言明肥貴人易患消癉。在此消癉可意為肥胖型2 型糖尿病。《素問奇病論》亦有此肥美之所發也,此人必數食甘美而多肥也,肥者令人內熱,甘者令人中滿,故其氣上溢,轉為消渴之說。現代人常因飲食不節,長期嗜好肥甘厚味,損傷脾胃,水谷不化,水溼痰濁內生,導致肥胖。肥胖的臨床特點是體重增加和脂肪異常堆積,皮下脂肪與內臟脂肪是導致胰島素抵抗、2 型糖尿病及血脂異常的重要因素。這些觀點與現代醫學認為脂肪組織對胰島素的敏感性下降而表現胰島素抵抗的觀念不謀而合。中醫自古就有肥人多痰肥人多溼肥人多氣虛的經驗之談。腎陽虛則不能溫煦脾土,水谷之精不布易生痰溼,即痰、溼的生成主要責之脾、腎2 髒,脾腎陽虛、氣虛是肥胖型糖尿病的本質。劉學等認為: 腎陰虧虛則虛火內生,中灼脾胃致消谷善飢出現形體*** 肌肉*** 消瘦之徵。由此可見,腎陰腎陽偏頗對肌肉組織、脂肪組織的形成息息相關。《難經》曰: 肝之積,名日肥氣。這裡的肥氣可指脂肪、肥膏、油脂,即肝臟積聚、儲存了太多的肥脂之氣。較為明白地闡述了現代人因生活壓力大,易因肝氣鬱結、情志失調而暴飲暴食致肥胖、脂肪肝、胰島素抵抗等現象。宋修道認為: 肝的疏洩功能對臟腑氣機、脾胃運化及水液代謝均有調節作用,因此消渴的發生與肝之疏洩失常,氣機不暢,鬱而化火,導致脾失健運,腎失封藏; 痰濁水溼互結,內蓄臟腑有關。

  2 臟腑辨證對2 型糖尿病胰島素抵抗的論治隨著科學檢驗手段的進步,治療方法的傳承與創新,現代中醫學對糖尿病的辨證論治已經不僅僅侷限於三消分治。從肝、脾、腎3 髒研究2 型糖尿病胰島素抵抗的中醫藥治療得到越來越多臨床醫師的關注,臨床研究得以逐步深入。

  2. 1 從脾論治2 型糖尿病胰島素抵抗

  鄭本達認為: 糖尿病、胰島素抵抗、脂代謝異常是3個互相關聯的危險因素。糖尿病合併高脂血症病理環節與脾氣虧虛、痰溼壅阻密切相關,證屬脾虛痰溼證。治療上可以採用經驗方參芪玉荷方*** 黨蔘、黃芪、白朮、蒼朮、玉米鬚、荷葉、茯苓、法半夏、陳皮、薏苡仁、生山楂等*** 。通過收集觀察60 例病例,其中治療組*** 中藥組*** 30 例,對照組*** 二甲雙胍組*** 30 例。治療後治療組患者FINS、HOMA-IR 有所降低,與治療前對比,差別有統計學意義*** P 0. 01*** 。治療後對照組HOMA-IR 有所下降,並與治療前對比,差別有統計學意義*** P 0. 05*** ; 與對照組對比,治療組FINS、HOMA-IR 的改善差別有統計學意義*** P 0. 05 或P 0. 01*** 。馬春玲等[23]將105 例2 型糖尿病患者按2∶ 1 比例隨機分為中藥組*** 自擬溫中運脾補腎方*** 70 例和對照組*** 二甲雙胍組*** 35 例,治療8 周後,發現中藥組胰島素敏感性增高*** P 0. 05*** 、高空腹胰島素降低*** P 0. 05*** ; 與對照組比較,在提高胰島素敏感性、降低高空腹胰島素方面,中藥組也佔有優勢*** P 0. 05*** 。這個研究表明: 溫中運脾補腎法治療2 型糖尿病不論在降糖方面,還是在調脂、改善胰島素抵抗方面,療效、安全性均較好。

  2. 2 從肝論治2 型糖尿病胰島素抵抗

  冉曉丹認為: 2 型糖尿病患者易產生消極態度,發生抑鬱情緒,進而影響神經內分泌系統、神經免疫調節系統,產生或加重胰島素抵抗,這一過程是一個惡性迴圈。因此,在臨床上探討疏肝解鬱法,即運用丹梔逍遙散加味方觀察治療62 例2 型糖尿病合併抑鬱症患者胰島素抵抗的影響,結果顯示,中藥組患者空腹胰島素水平下降,體重指數下降,血糖水平得以明顯改善,胰島素敏感指數升高,可降低患者胰島素抵抗。曾淑惠認為: 糖尿病合併抑鬱症屬於中醫學中消渴鬱證等範疇,均屬於中醫內科學氣血津液病證,認可肝、腎在消渴病中的地位,確立了糖憂解鬱湯為治療糖尿病合併抑鬱症的治療方藥,進行了60 例的臨床觀察,得出糖憂解鬱湯治療糖尿病合併抑鬱症,證屬腎虛肝鬱證患者,可得到改善臨床症狀、糖脂代謝及胰島素抵抗這一結論。李志穎等通過100 例糖肝康治療糖尿病非酒精性脂肪肝的臨床研究,發現治療組*** 糖肝康組*** 的胰島素抵抗指數較對照組更加得到有效改善*** P 0. 05 或P 0. 01*** ,證實糖肝康對糖尿病非酒精性脂肪肝患者具有整體調節、綜合治療的優勢。

  2. 3 從腎論治2 型糖尿病胰島素抵抗

  陳玉濤選取60 例同時符合糖尿病胰島素抵抗及中醫氣虛血瘀證辨證標準的患者,觀察益腎活血膠囊*** 仙茅,淫羊藿,黃芪,桃仁,紅花,當歸等*** 治療與二甲雙胍對照的療效和安全性,經統計學驗證後證明,益腎活血膠囊治療6 個月後自身前後對比IAI、ISI 值差別有統計學意義*** P 0. 01*** ,而與對照組比較*** P 0. 05*** ,說明益腎活血膠囊可以改善胰島素抵抗,增加胰島素敏感性,療效優於二甲雙胍。阮永隊等在臨床發現目前2 型糖尿病以真火衰微、脾腎陽虛、脾胃虛寒等陽虛證居多,故不再以陰虛燥熱立論。治療上他認為應以溫脾腎、益氣補中為法。觀察70 例服用溫陽健脾湯治療2 型糖尿病伴高胰島素血癥對比35 例二甲雙胍組,結果提高胰島素敏感指數的有效率,治療組為78. 57%,對照組為54. 29%,兩組比較差別有統計學意義*** P 0. 05 或P 0. 01*** 。肯定了溫陽健脾法對2 型糖尿病胰島素抵抗的降糖、改善胰島素抵抗療效。

  3 單味藥從脂肪組織、肝、腎對2 型糖尿病胰島素抵抗作用機制

  中藥複方的多靶點作用特徵可以認為是建立在單味中藥的有效成分降糖作用基礎上的,因此,臨床醫生可以根據實驗研究及臨床經驗有效地進行組方選藥,發揮中醫藥特色使其治療糖尿病有更為明顯的優勢。目前發現具有改善胰島素抵抗作用的單味中藥多達70 餘種,常用的就已有20 餘種。如李佳川等從細胞途徑探索黃連不同部位、成分改善胰島素抵抗的藥效物質基礎,最後經3T3-L1 前脂肪細胞誘導分化試驗證實黃連各成分、各部位均呈現抑制前脂肪細胞分化的作用,從而改善胰島素抵抗。研究還提示: 黃連在增加細胞對葡萄糖攝取的同時也不會造成體重增加,這對臨床運用黃連防治胰島素抵抗相關疾病具有重要意義。張婧等發現經黃芪治療後可降低DM 大鼠的空腹血糖、血清空腹胰島素、血脂水平進而起到改善DM 大鼠胰島素抵抗的作用,推測黃芪對脂肪因子水平的改善IR,並在隨後對DM 大鼠腎組織進行免疫組化檢測及光鏡下病理觀察中,證實了黃芪對T2 DM 的腎臟損傷具有一定的保護作用。寧萌等提出麥冬的降糖作用與IR 脂肪細胞分泌的脂肪因子有關,進一步研究證實麥冬多糖抑制脂肪細胞表達抵抗素這類可降低胰島素敏感性的脂肪因子,以及促進脂肪細胞高表達瘦素、脂聯素這些可增強細胞對胰島素的敏感性的脂肪因子,進而促進脂肪組織對葡萄糖的攝取和利用改善高血糖症狀。廖靖等也驗證了麥冬提取物可改善胰島素抵抗這一說法,並且還發現麥冬提取物可降低妊娠期糖尿病胰島素抵抗小鼠的尿蛋白含量,進而豐富了麥冬的降糖理論機制。趙東永研究表明: 經魚腥草灌胃治療的糖尿病小鼠胰島素抵抗症狀得到明顯改善,體內致炎因子濃度降低,小鼠炎症水平明顯下降,由此認為魚腥草改善胰島素抵抗作用可能與其抗炎作用有關。王海穎等用魚腥草蒸餾液灌胃治療糖尿病大鼠,發現魚腥草組與西藥組對比,能明顯降低大鼠尿蛋白、尿清蛋白*** P 0. 05*** ,表明魚腥草具有較好的改善糖尿病大鼠尿清蛋白代謝作用。鄭曉珂等進行了桑白皮水煎液及化學拆分組分對昆明種1 型糖尿病小鼠降糖作用的研究,檢測血糖、胰島素、血脂等指標並在光鏡下觀察小鼠肝臟、胰腺病理形態,實驗結果表明: 桑白皮水煎液高劑量組能不同程度地降低血糖、血脂水平*** P 0. 05 或P 0. 01*** ,增高C 肽水平,提示桑白皮的降糖機制可能與改善胰島素抵抗、調節糖脂代謝紊亂有關; 並在給藥4 周後,治療組小鼠與模型組小鼠對比,肝組織結構已基本趨於正常,細胞形態得到復原,體現了桑白皮對損傷的肝細胞的修復保護作用。

  4 小結

  綜上所述,關於中醫藥治療2 型糖尿病胰島素抵抗的臟腑辨證論治方面的研究較多,無論是單臟腑治療,還是聯絡兩個或兩個以上臟腑論治,均離不開肝、脾、腎對症分析治療,各項研究方面均符合中醫藥理論的整體觀。因此,善於利用中醫學思維及理論分析IR 的病機,提出適宜的治則治法,再通過現代臨床檢驗手段,將能夠給2 型糖尿病胰島素抵抗患者的治療帶來更大的希望和進展。