第六章 討論
6.4 灌食沒食子酸對高果糖誘導高血糖大鼠高血脂症之影響
高果糖飲食會造成內生性三酸甘油脂的堆積，其經由專屬的果糖代謝路徑，
再經由 glycerolphosphate dehydrogenase 的作用生成 gycerol-3-phosphate，G3P 再 會與 free fatty acid 酯化，增加 VLDL 的生成及分泌，造成高血脂症(孫, 2007; 謝, 2005)。實驗動物灌食沒食子酸 6 週後，觀察血漿中三酸甘油酯、游離脂肪酸、
高密度脂蛋白濃度，結果顯示 GA30 組及 GA10 組皆能降低血漿中三酸甘油脂，
但其血漿中游離脂肪酸與 HF 組沒有顯著差異。GA30 組及 GA10 組與 HF 組相 比也無法提高血漿中 HDL-C 濃度。沒食子酸或許能夠經由降低 G3P 與 free fatty acid 酯化，降低內生性三酸甘油酯，但卻無法降低血漿中游離脂肪酸，以及無法 藉由提升 HDL-C 濃度來攜帶油脂至肝臟中代謝。
6.5 灌食沒食子酸對高果糖誘導高血糖大鼠脂質堆積之影響
內臟脂肪組織 (visceral adipose tissue, VAT) 存在腹膜腔，其包含有腸繫膜 脂肪(mesenteric fat)、副睪脂肪(epididymal fat)、腎周脂肪(perirenal fat) 和背部脂 肪(dorsal fat) (Gesta et al., 2006)。實驗動物灌食沒食子酸6週後，採集腎周脂肪及 副睪脂肪進行秤重，結果顯示GA30組及GA10組相較於HF組皆能顯著降低脂質 堆積。文獻指出高脂誘導糖尿病鼠連續灌食50 mg/kg B.W.及100 mg/kg B.W.的沒
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食子酸10週，能顯著降低副睪脂肪、腎周脂肪的含量，但沒有呈現劑量效應(Hsu and Yen, 2007)。本篇研究使用10 mg/kg B.W.及30 mg/kg B.W.的劑量，也沒有呈 現劑量效應。Hsu等人在同年發表了另一篇論文其中採用3T3-L1細胞株，給予 100μM的沒食子酸48小時測定細胞凋亡，結顯示沒食子酸能藉由粒線體介導途徑 (mitochondria-mediated pathway)導致脂肪細胞凋亡而降低體脂肪堆積(Hsu et al., 2007)。本篇研究灌食沒食子酸能降低大鼠體內脂肪堆積，可能與此理論有關。
6.6 灌食沒食子酸對高果糖誘導高血糖大鼠腎周脂肪胰島素訊息傳遞之影響 血漿中的葡萄糖被攝入細胞的過程，需要經由葡萄糖轉運蛋白的作用，在脂 肪細胞中轉運蛋白為Glut4，而胰島素能夠經由一連串的訊息傳遞路徑作用，進 而使葡萄糖轉運蛋白轉位至細胞膜上，使葡萄糖轉運蛋白能將葡萄糖攝入細胞膜 內以供細胞利用(Czech and Silva, 1999 ; Wood and Trayhum, 2003)。於脂肪細胞中 胰島素的訊息傳遞路徑中可經由AMPK路徑(Long and Zierath, 2006; Gauthier et al., 2008)及PI3K路徑(Dresner et al., 1999; Eriksson, 2007)來促使葡萄糖轉運蛋白 轉位至細胞膜上。
a.葡萄糖轉運蛋白4 (Glucose transporter 4; Glut4)
葡萄糖被攝入細胞須仰賴葡萄糖轉運蛋白的協助，而脂肪組織為胰島素敏感 性組織之一，其負責協助葡萄糖攝入的轉運蛋白為 glucose transporter-4。文獻指 出於香椿萃取物經改善高血糖症狀主要由於增加脂肪組織中 Glut4 的蛋白表現 量(Hwei et al., 2007)。因此得知，脂肪組織中 Glut4 的蛋白表現量將能促進胰島 素的訊息傳遞。本篇研究結果顯示，高果糖組腎周脂肪內 Glut4 蛋白表現量顯著 低於正常組，給予沒食子酸 30 mg/kg B.W.及 10 mg/kg B.W.兩種濃度相較於高果 糖組皆能提昇 Glut4 表現量，但沒有呈現劑量效應。由此推論，灌食沒食子酸可 藉由增加葡萄糖轉運蛋白表現量增加高血糖大鼠對葡萄糖之利用。
55 b.胰島素接受器(Insulin receptor; IR)
胰島素要於組織細胞中產生作用須仰賴胰島素接受器才能進行 (Minokoshi et al., 2003)。胰島素接受器為細胞膜上具有四構體的糖蛋白，由兩個同源的 α 次
單位及β 次單位，經雙硫鍵鍵結而成，當胰島素與 α 次單位結合後，會引起構型
改變並造成β 次單位的 tyrosine kinase 自體磷酸化，之後使 IR-S 磷酸化而活化下 游的訊息傳遞路徑，刺激葡萄糖轉運蛋白轉位，增加葡萄糖攝入(Birnbaum, 2001;
White, 2002)。本篇研究結果顯示，高果糖組組腎周脂肪內 IR 表現量顯著低於正 常組，給予沒食子酸 30 mg/kg B.W.及 10 mg/kg B.W.兩種濃度相較於高果糖組皆 能提昇 IR 表現量，但沒有呈現劑量效應。由此推論，灌食沒食子酸可改善高血 糖大鼠上游之胰島素訊息傳遞。
c.蛋白激酶 C-ζ(Protein kinase C-zeta; PKC-ζ)
胰島素的訊息傳遞除了上游的胰島素接受器，位於下游的 PI3K 路徑亦扮演 重要角色，PI3K 路徑可再分為 PKB(AKT)及 PKC 兩條路徑(Eriksson, 2007)。文 獻指出於 3T3-L1 細胞中，沒食子酸可活化 PI3K 路徑使 Glut4 蛋白表現量增加，
但主要是經由活化PKCλ/ζ，而非經由 PKB 路徑(Prasad et al., 2010)。本篇研究結 果顯示，高果糖組腎周脂肪內 PKC-ζ 表現量顯著低於正常組，給予沒食子酸 30 mg/kg B.W.及 10 mg/kg B.W.兩種濃度皆能提昇 PKC-ζ 的表現量但沒有呈現劑量 效應。與上述作者研究結果相似。顯示灌食沒食子酸對於高血糖大鼠而言，可改 善胰島素訊息傳遞下游代謝。
6.7 灌食沒食子酸對高果糖誘導高血糖大鼠腎周脂肪糖解代謝之影響 a.磷酸果糖激酶(Phosphfructokinase; PFK)
磷酸果糖激酶為糖解路徑中的速率決定步驟，於肝臟、肌肉、脂肪中皆有表 現，文獻指出於大鼠實驗中，糖尿病鼠的 PFK 蛋白表現量相較於正常組的蛋白
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表現量低，而經由 metformin 藥物治療後不論於肝臟、肌肉或脂肪皆可提高 PFK 的蛋白表現量(Silva et al., 2010)。胰島素可調控 PFK 活性，當胰島素分泌時將提 昇，細胞中 PFK 活性(Silva et al., 2004)。本篇研究結果顯示，HF 組的 PFK 表現 量顯著低於 Normal 組，GA30 及 GA10 組顯著高於 HF 組且彼此間仍具有顯著差 異，灌食沒食子酸能提昇高血糖大鼠脂肪組織中糖解第二步驟，且呈現劑量效應。
b.丙酮酸激酶(Pyruvate kinase; PK)
研究指出將尿病鼠给與胰島素治療後發現其肝中 PK 的 mRNA 表現量顯著 增加(Yamada, 1999)。將 SD 大鼠以 alloxan monohydrate 誘導成糖尿病，給予皮 下注射常規胰島素 10 天，之後測定肝臟組織中 PK 的酵素活性及含量，結果顯 示相較於糖尿病組給予胰島素治療後能增加 PK 的酵素活性及數量改善高血糖 情況(Parks and Drake,1982)。本篇研究結果顯示 Pio 組及 GA30 組與 HF 組相比，
如圖中所示有提高 PK 表現量的趨勢，但尚未達到顯著差異，顯示沒食子酸組無 法有效提高糖解作用最終步驟。本篇研究中沒食子酸能提昇高血糖大鼠脂肪組織 中 PFK 活性，卻無法顯著提高 PK 表現量，果糖可能被 PFK 代謝後產物 GA3P 傾向於經由 glycerolphosphate dehydrogenase 的作用生成 glycerol-3-phosphate(謝, 2005)。
6.8 灌食沒食子酸對高果糖誘導高血糖大鼠腎周脂肪脂質代謝之影響 a.脂肪酸合成酶(Fatty acid synthase; FAS)
FAS能催化脂肪酸合成反應，屬於長期調控脂肪酸合成的限速酵素。研究指 出單醣類對FAS的調控，較複合糖類更具顯著影響 (Semenkovich, 1997)。本篇研 究結果顯示，HF組腎周脂肪內FAS蛋白表現量相較於Normal組，有稍微提高但沒 有顯著差異，給予沒食子酸30 mg/kg B.W.濃度下，相較於高果糖組明顯增加FAS
57 蛋白表現量，且達顯著差異。
b.脂肪細胞三酸甘油酯脂解酶(Adipose triglyceride lipase; ATGL)
游離脂肪酸主要由脂解酶分解三酸甘油酯而來，脂解功能異常將導致能量代 謝異常，引起肥胖及胰島素阻抗(Zimmermann et al., 2004)。體內主要分解 TG 的 脂解酶包括 HSL 與 ATGL。本篇研究顯示實驗動物灌食沒食子酸 6 週後，HF 組 ATGL 顯著低於 Normal 組，顯示高果糖誘導模式將會降低脂解作用。GA30 組顯 著高於 HF 組，但與 GA10 組沒有顯著差異，由此可知灌食沒食子酸 30 mg/kg B.W.
可顯著提升 ATGL 增加脂解作用，但灌食沒食子酸 10 mg/kg B.W.則沒有影響。
58 第七章 結論
本篇研究結果可歸納以下幾點結論：
1.灌食 30 mg/kg B.W.沒食子酸可有效改善高果糖飼料誘導高血糖 Wistar 大鼠高 血糖、高胰島素血症等現象。
2.灌食 30 mg/kg B.W.沒食子酸可有效降低高果糖飼料誘導高血糖 Wistar 大鼠體 脂肪及血漿中三酸甘油脂濃度。
3.灌食 30 mg/kg B.W.沒食子酸可藉由提高 Glut4、IR、PKC-ζ等胰島素訊息傳遞 蛋白，來改善高果糖飼料誘導高血糖 Wistar 大鼠葡萄糖代謝。
4.灌食 30 mg/kg B.W.沒食子酸可藉由提高 ATGL 蛋白表現量，來增加高果糖飼 料誘導高血糖 Wistar 大鼠三酸甘油酯分解，並降低體脂肪。
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Normal HF HF+PIO30 HF+GA30 HF+GA10
Plasma insulin (mg/dl)
Figure.5-1 Oral glucose tolerance test (OGTT) curve on plasma glucose level of rats after 4 weeks feeding test.
Normal:Normal rats treated with saline HF: High fructose diet rats treated with saline
HF+Pio(30):High fructose diet rats treated with pioglitazone(30 mg/kg B.W.) HF+GA(30):High fuctose rdiet rats treated with gallic acid(30 mg/kg B.W.) HF+GA(10):High fructose diet rats treated with gallic acid(10 mg/kg B.W.)
＊: Indicates a signify difference (p<0.05) compared with the other group.
Values were calculated as mean±S.E for six rats in each group.
＊
＊ ＊
＊
＊
60
Normal HF HF+Pio(30) HF+GA(30) HF+GA(10)
Plasm glucose(mg/dL)
0 50 100 150 200 250
圖 5-2 灌食沒食子酸 4 週後大鼠於禁食情況下血漿中葡萄糖濃度之變化。
Figure.5-2 Plasma glucose levels of rats after 4 weeks feeding test.
Normal:Normal rats treated with saline HF: High fructose diet rats treated with saline
HF+Pio(30):High fructose diet rats treated with pioglitazone(30 mg/kg B.W.) HF+GA(30):High fuctose rdiet rats treated with gallic acid(30 mg/kg B.W.) HF+GA(10):High fructose diet rats treated with gallic acid(10 mg/kg B.W.) a~b Letter is significantly different among all samples tested( P< 0.05 ).
Values were calculated as mean±S.E for six rats in each group.
b
a
b
b b
61
Normal HF HF+pio(30) HF+GA(30) HF+GA(10)
Fructosamine (umol/L)
0 20 40 60 80 100 120 140
圖 5-3 灌食沒食子酸 4 週後大鼠於禁食情況下血漿中果糖胺濃度之變化。
Figure.5-3 Plasma fructosamine levels of rats after 4 weeks feeding test.
Normal:Normal rats treated with saline HF: High fructose diet rats treated with saline
HF+Pio(30):High fructose diet rats treated with pioglitazone(30 mg/kg B.W.) HF+GA(30):High fuctose rdiet rats treated with gallic acid(30 mg/kg B.W.) HF+GA(10):High fructose diet rats treated with gallic acid(10 mg/kg B.W.) a~c Letter is significantly different among all samples tested( P< 0.05 ).
Values were calculated as mean±S.E for six rats in each group.
c
a
bc bc bc
62
Normal HF HF+Pio(30) HF+GA(30) HF+GA(10)
Plasma insulin mg/dL
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4
圖 5-4 灌食沒食子酸 4 週後大鼠於禁食情況下血漿中胰島素濃度之變化。
Figure.5-4 Plasma insulin levels of rats after 4 weeks feeding test.
Normal:Normal rats treated with saline HF: High fructose diet rats treated with saline
HF+Pio(30):High fructose diet rats treated with pioglitazone(30 mg/kg B.W.) HF+GA(30):High fuctose rdiet rats treated with gallic acid(30 mg/kg B.W.) HF+GA(10):High fructose diet rats treated with gallic acid(10 mg/kg B.W.) a~b Letter is significantly different among all samples tested( P< 0.05 ).
Values were calculated as mean±S.E for six rats in each group.
b
a
b
b b
63
NORMAL HF HF+Pio(30) HF+GA(30) HF+GA(10)
Plasma C-peptide(pmol/L)
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16
圖 5-5 灌食沒食子酸 4 週後大鼠於禁食情況下血漿中
C 胜鏈濃度之變化。
Figure.5-5 Plasma C-peptide levels of rats after 4 weeks feeding test.
Normal:Normal rats treated with saline HF: High fructose diet rats treated with saline
HF+Pio(30):High fructose diet rats treated with pioglitazone(30 mg/kg B.W.) HF+GA(30):High fuctose rdiet rats treated with gallic acid(30 mg/kg B.W.) HF+GA(10):High fructose diet rats treated with gallic acid(10 mg/kg B.W.) a~c Letter is significantly different among all samples tested( P< 0.05 ).
Values were calculated as mean±S.E for six rats in each group.
bc
a
bc
c
bc
64
Normal HF HF+Pio(30) HF+GA(30) HF+GA(10)
Adipose tissue (g)
0 2 4 6 8 10 12 14
圖 5-6 灌食沒食子酸 4 週後大鼠體內脂肪組織堆積之變化。
Figure.5-6 Adipose tissue accumulation of rats after 4 weeks feeding test.
Normal:Normal rats treated with saline HF: High fructose diet rats treated with saline
HF+Pio(30):High fructose diet rats treated with pioglitazone(30 mg/kg B.W.) HF+GA(30):High fuctose rdiet rats treated with gallic acid(30 mg/kg B.W.) HF+GA(10):High fructose diet rats treated with gallic acid(10 mg/kg B.W.) a~b Letter is significantly different among all samples tested( P< 0.05 ).
Values were calculated as mean±S.E for six rats in each group.
b
a
b
b
b
65
Normal HF HF+Pio(30) HF+GA(30) HF+GA(10)
Plasma triglyceride (mg/dL)
Figure.5-7 Plasma triglyceride levels of rats after 4 weeks feeding test.
Normal:Normal rats treated with saline HF: High fructose diet rats treated with saline
HF+Pio(30):High fructose diet rats treated with pioglitazone(30 mg/kg B.W.) HF+GA(30):High fuctose rdiet rats treated with gallic acid(30 mg/kg B.W.) HF+GA(10):High fructose diet rats treated with gallic acid(10 mg/kg B.W.) a~c Letter is significantly different among all samples tested( P< 0.05 ) Values were calculated as mean±S.E for six rats in each group.
bc
a
b
c
bc
66
CTR HF HF+Pio(30) HF+GA(30) HF+GA(10)
Plasma free fatty acid (mmol/L)
0.0
Figure.5-8 Plasma free fatty acid levels of rats after 4 weeks feeding test.
Normal:Normal rats treated with saline HF: High fructose diet rats treated with saline
HF+Pio(30):High fructose diet rats treated with pioglitazone(30 mg/kg B.W.) HF+GA(30):High fuctose rdiet rats treated with gallic acid(30 mg/kg B.W.) HF+GA(10):High fructose diet rats treated with gallic acid(10 mg/kg B.W.) a~c Letter is significantly different among all samples tested( P< 0.05 ) Values were calculated as mean±S.E for six rats in each group.
b
a
abc
ab
67
Normal HF HF+Pio(30) HF+GA(30) HF+GA(10)
Plasma HDL-C (mg/dL)
0 20 40 60 80
圖 5-9 灌食沒食子酸 4 週後大鼠於禁食情況下血漿中高密度脂蛋白濃度之變化。
Figure.5-9 Plasma high density lipoprotein levels of rats after 4 weeks feeding test.
Figure.5-9 Plasma high density lipoprotein levels of rats after 4 weeks feeding test.