基于代谢组学与FXR/NLRP3通路的分析探讨糖尿病大鼠肝脏代谢紊乱的机制

摘要

目的 通过构建链脲佐菌素(STZ)联合高脂饮食糖尿病大鼠模型，比较模型组与正常组大鼠肝脏生化指标、病理特征、差异代谢物及关键蛋白表达，筛选糖尿病相关肝脏特异性代谢标志物，解析肝代谢紊乱机制，为治疗靶点挖掘提供依据。方法 将10只SPF雄性Wistar大鼠随机分为空白(Control)组和模型(Model)组，每组5只。Model组给予链脲佐菌素(STZ)注射联合高脂饮食构建模型，喂养6周后，检测两组大鼠空腹8h血糖(FBG)、肝脏谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)指标，苏木素-伊红(HE)染色观察肝组织病理变化，非靶向代谢组学筛选肝脏差异代谢物并富集通路，最后采用蛋白免疫印迹检测肝脏法尼醇X受体(FXR)、NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NLRP3)、核因子κB(NF-κB)、白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、半胱天冬酶-1(Caspase-1)等蛋白表达。结果 与Control组相比，Model组的FBG值显著升高(P<0.01)、Model组大鼠肝脏出现病理损伤，肝脏ALT、AST、TC、TG显著升高(P<0.01),GSH、SOD显著下降，MDA显著升高(P<0.01),FXR蛋白表达显著下降，伴随着炎症相关因子蛋白显著升高，差异有统计学意义。肝脏代谢组学发现22个差异代谢物(牛磺酸、谷氨酸较为典型),核心通路涉及牛磺酸和亚牛磺酸代谢途径与丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢、淀粉和蔗糖代谢、甘油磷脂代谢，且Model组亚牛磺酸代谢物显著减少、谷氨酸显著增加(P均<0.05)。结论 糖尿病模型大鼠与正常大鼠肝脏差异明确，FXR/NLRP3或通过调控牛磺酸-亚牛磺酸、丙氨酸-天冬氨酸-谷氨酸代谢影响内分泌稳态，参与糖尿病发生发展。此结果为揭示糖尿病肝脏代谢紊乱机制、筛选特异性代谢标志物及挖掘治疗靶点提供实验依据。

关键词

糖尿病 / 肝脏代谢 / 非靶向代谢组学 / FXR/NLRP3

基金资助

湖北省自然科学基金创新发展联合基金项目(2026AFC0526); 咸宁市自然科学基金“大健康专项”项目(2025DJK06); 中药资源与中药化学湖北省重点实验室开放基金(KLRCCM2305)