经皮耳迷走神经电刺激对糖尿病的降糖机制：调节褪黑素含量→改善胰岛素抵抗

引用格式：张煜郑姮,辛陈,张紫璇等.褪黑素介导的经皮耳迷走神经电刺激降糖效应机制[J].针刺研究,2023,48(8):812-817.

糖尿病

2型糖尿病（T2DM）为糖尿病（DM） 的主要临床分型，目前临床治疗T2DM的常用药物多存在低血糖、胃肠不耐受、维生素B12缺乏等不良反应。本课题组前期研究显示， 由迷走神经刺激（VNS）发展而来的经皮耳迷走神经电刺激（taVNS）具有显著的降糖效应，且该方法可显著降低糖耐量受损患者空腹血糖，改善胰岛素抵抗（IR）状态，是一种安全有效、不良反应小的非药物疗法。另有研究显示， 低水平褪黑素（MLT）与T2DM的发病密切相关，调节MLT水平可改善IR状态进而降低T2DM的发病风险。前期研究表明，taVNS可显著改善Zucker糖尿病肥胖（ZDF）大鼠糖代谢异常状态，但该降糖效应是否通过调节MLT含量介导尚不明确。本研究旨在观察taVNS对ZDF模型大鼠血浆MLT含量及肝脏、骨骼肌、胰腺胰岛素受体表达的影响，探讨taVNS降糖效应的可能机制。

目的：观察经皮耳迷走神经电刺激（taVNS）对Zucker糖尿病肥胖（ZDF）大鼠血浆褪黑素（MLT）含量及肝脏、骨骼肌、胰腺胰岛素受体表达的影响，探讨taVNS的降糖机制。

方法：30只ZDF雄性大鼠随机分为模型组、经皮耳迷走神经电刺激组（taVNS组）、假taVNS组，每组10只，另以10只同种系雄性Zucker瘦型大鼠作为空白对照组。ZDF大鼠采用高脂饲料喂养诱导2型糖尿病大鼠模型。taVNS组使用电针仪刺激大鼠双侧耳甲腔，假taVNS组刺激部位与taVNS组相同，但不通电。以上干预均每日1次，30min/次，连续6周。每周测量1次各组大鼠空腹血糖（FBG）；ELISA法检测大鼠血浆MLT含量；Western blot法检测大鼠肝脏、骨骼肌、胰腺组织中胰岛素受体表达水平。

结果：与空白对照组比较，模型组大鼠FBG升高（P＜0.01），血浆MLT含量降低（P＜0.01），胰腺组织中胰岛素受体表达水平降低（P＜0.01）。与模型组比较，taVNS组大鼠FBG降低（P＜0.05，P＜0.01），血浆MLT含量升高（P＜0.01），肝脏、骨骼肌、胰腺组织中胰岛素受体表达水平均升高（P＜0.05，P＜0.01，P＜0.001）。与taVNS组比较，假taVNS组大鼠FBG升高（P＜0.05，P＜0.01），血浆MLT含量降低（P＜0.01），骨骼肌和胰腺组织中胰岛素受体表达水平均降低（P＜0.01，P＜0.001）。

结论：taVNS可能是通过调节MLT含量，改善胰岛素抵抗，最终实现其降糖效应。

taVNS对血糖的调节作用

临床治疗T2DM多选用耳甲区耳穴（如肺、脾、肾等），这些穴位多具有降血糖的功效。通过taVNS刺激耳甲区，可刺激上述穴位来健脾调气、滋补肾阴。耳穴内脏区即耳甲区处于迷走神经耳支支配区域，是哺乳动物体表唯一有迷走神经分布的部位，电刺激该区的迷走神经末梢，电冲动经假单极神经元传入孤束核中的双极神经元后，与迷走神经背核联系，激活脑干和边缘系统副交感中枢。由副交感中枢发出的下行电冲动，经下丘脑中的双极神经元中继，通过较短的胆碱能纤维上达松果体；较长的神经纤维下达肝脏、胰腺等器官旁节和壁内节，换元后支配外周靶器官。基于此环路潜在效应，本团队前期提出taVNS方法，以自主神经功能调节为核心，“穴位-外周神经-脑网络-机体功能整体调节”为指引，对其降糖效应开展了系列的基础与临床研究。本团队前期实验结果表明，taVNS不仅能显著升高ZDF大鼠血清胰岛素含量，低强度的taVNS还能显著降低大鼠FBG，且具有明显的时间窗效应，而高强度taVNS作用不明显；临床研究显示，taVNS可明显降低糖耐量受损患者空腹血糖及糖化血红蛋白，并改善胰岛素抵抗状态，为taVNS调节血糖提供有力的临床证据。本研究选用的ZDF大鼠是一种自发性T2DM动物模型，广泛应用于T2DM及其并发症的研究，ZL大鼠作为其同种系的对照组，多用于进行T2DM机制的对比性研究。

taVNS通过MLT能系统调节血糖

MLT是一种由松果体合成并分泌的神经内分泌激素，具有调节免疫、抗氧化应激损伤及调控血糖代谢等多种功能，其水平呈现昼低夜高的节律性。相关研究表明T2DM可导致啮齿动物MLT分泌减少，本实验中ZDF大鼠在造模成功后血浆MLT含量降低，结果与上述文献一致。褪黑素受体（MT）1和MT2属于膜受体，广泛表达于神经、消化、免疫和生殖等多个系统。在胰腺中，MT1和MT2分别表达于胰岛β细胞和α细胞；MLT可通过与MT1关联的环磷酸腺苷信号通路、与MT2关联的环磷酸鸟苷信号通路分别调控胰岛素的分泌。葡萄糖可触发胰岛β细胞分泌胰岛素，MLT通过促进胰岛素分泌及干扰胰岛昼夜分泌节律促进这一进程。有研究显示，大鼠胰腺内有内在节律振荡器，行使调节胰岛β细胞释放MLT的日夜周期节律的功能。另有研究显示，MLT可改善ZDF大鼠IR，具有抗糖作用。本实验结果表明，taVNS可升高ZDF大鼠血浆MLT的含量，从而改善机体血糖升高的状态。

肝脏、骨骼肌、胰腺参与降糖

肝脏、骨骼肌及胰腺上有胰岛素受体分布，其功能为协助机体参与降糖，当机体处于T2DM病理状态时，肝脏、骨骼肌及胰腺对胰岛素敏感程度降低。有研究显示，MLT对T2DM模型大鼠肝脏、骨骼肌及胰腺具有保护作用。故本研究观察ZDF大鼠肝脏、骨骼肌及胰腺组织中胰岛素受体表达，探究taVNS是否通过改善靶器官胰岛素受体表达发挥其降糖效应。

肝脏主要通过肝糖原的合成、分解及糖异生作用实现对血糖的调节。当T2DM发生时，机体自身的糖代谢紊乱，肝脏对葡萄糖的储存能力减弱，导致机体血糖升高。MLT能够增强肝脏对葡萄糖的吸收，从而降低血糖。糖原代谢的另一重要参与部位是骨骼肌，在体内血糖含量过高时，骨骼肌在胰岛素的作用下将葡萄糖以肌糖原的形式储存，可避免血糖含量升高。机体在胰岛素缺乏时可能会出现骨骼肌受损，病理状态下骨骼肌对葡萄糖摄取、存储能力下降，降低机体对胰岛素的敏感性，引起IR。研究显示，MLT可抑制细胞凋亡，减轻炎性反应，改善骨骼肌愈合状态与减少骨骼肌疾病。IR是由多种因素导致机体胰岛素分泌减少或者敏感性降低，从而影响葡萄糖摄取效率，并且代偿性分泌胰岛素产生高胰岛素血症。T2DM中的糖毒性、脂毒性、氧化应激、内质网应激等因素会诱发胰岛的慢性炎性反应，胰腺内长期的炎性反应亦会加剧上述因素对胰岛β细胞的损伤。因此，胰岛β细胞的数量减少、形态改变对T2DM的发生、发展起到重要作用。研究表明MLT具有抗炎与抗氧化的作用，可减轻胰腺细胞氧化应激水平，从而保护胰腺β细胞。另有研究显示，MLT可减缓高糖条件下细胞衰老加速、凋亡增加、细胞周期停滞和葡萄糖刺激的胰岛素分泌受损，增加内源性抗氧化防御，减轻由糖毒性和糖脂毒性引起的胰腺β细胞早衰，延长β细胞寿命。本实验Western blot结果显示，与模型组比较，taVNS可显著上调ZDF大鼠肝脏、骨骼肌及胰腺组织中胰岛素受体表达，提示taVNS可能通过改善靶器官胰岛素受体表达发挥其降糖效应。虽然与空白对照组相比，模型组大鼠肝脏和骨骼肌胰岛素受体表达差异无统计学意义，但有一定的降低趋势，表明胰岛素受体在靶器官的表达呈现一定程度的受损，这可能与样本量偏少或观察时间较短有关。此外，ZDF大鼠后期腹部脂肪含量较高，松散的胰腺组织多有脂肪伴生，导致胰腺MLT相关受体检测难度加大，这是本研究的不足之处。