HepG2细胞胰岛素抵抗模型的建立与评估：葡萄糖胺、高糖高胰岛素及棕榈酸的诱导机制比较

这篇研究通过对比葡萄糖胺（GlcN）、高糖高胰岛素（HG-HI）和棕榈酸（PA）三种方法诱导HepG2细胞胰岛素抵抗（IR）模型的效果，系统评估了葡萄糖摄取/消耗、p-AKT/AKT蛋白水平及糖异生酶（G6pase/PC/PCK1）表达差异。研究发现，0.2 mM PA处理24小时可稳定建立IR模型，表现为葡萄糖代谢障碍、PI3K/AKT通路抑制及转录组显著改变，为糖尿病（T2DM）和非酒精性脂肪肝（NAFLD）等IR相关疾病研究提供了可靠工具。

　　

引言

胰岛素抵抗（IR）是肥胖、2型糖尿病（T2DM）和非酒精性脂肪肝（NAFLD）的共同病理基础。HepG2细胞因其与肝细胞相似的代谢功能，成为研究IR的理想模型。然而，现有诱导方法（如葡萄糖胺、高糖高胰岛素和棕榈酸）的条件和效果存在显著差异，亟需系统评估以确定最优方案。

材料与方法

细胞培养与处理
HepG2细胞在含5% CO₂的37°C环境中培养，分别用18 mM葡萄糖胺（18小时）、1 μM胰岛素+4.5 g/L葡萄糖（24小时）或0.2 mM棕榈酸（24小时）诱导IR。

检测指标

• 细胞活力：CCK-8法显示PA浓度≤0.2 mM时无显著毒性。
• 葡萄糖代谢：2-NBDG荧光探针和O-联甲苯胺法检测摄取/消耗。
• 信号通路：Western blot分析p-AKT/AKT水平。
• 转录组：RNA-seq比较差异基因及KEGG通路富集。

结果

模型建立条件

• 葡萄糖胺组：18 mM处理18小时，葡萄糖消耗降低，但摄取无显著变化。
• HG-HI组：胰岛素敏感性未显著改变，可能与培养基中基础胰岛素干扰有关。
• PA组：0.2 mM处理24小时，葡萄糖摄取和消耗均显著下降，且p-AKT/AKT水平无响应。

分子机制差异

• 糖异生酶：PA和葡萄糖胺显著上调G6pase、PC和PCK1，而HG-HI仅上调PCK1。
• 转录组：PA和葡萄糖胺诱导的差异基因重叠较多（118个），且均富集到脂代谢通路（如PPAR信号通路），而HG-HI组更偏向炎症通路。

讨论

模型优劣比较

• 葡萄糖胺：可能通过炎症途径（如COX2/ROS）诱导IR，但重复性较差。
• HG-HI：因培养基胰岛素干扰难以稳定建立IR表型。
• PA：模拟肥胖相关FFA升高，通过抑制PI3K/AKT和激活JNK/NF-κB通路，效果稳定且与临床IR机制高度吻合。

临床意义
PA诱导的IR模型更贴近T2DM患者肝细胞特征，为药物筛选（如胰岛素增敏剂）和机制研究提供了理想平台。

结论

0.2 mM棕榈酸处理24小时是建立HepG2细胞IR模型的最优方案，兼具操作简便性和病理相关性，为代谢性疾病研究奠定了实验基础。