水牛初乳粉減輕糖尿病大鼠氧化應(yīng)激的作用

黃 怡，李興芳，覃小榮，陳瑞芳，姜偉偉，梁自誠(chéng)，王士長(zhǎng)*

(廣西大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530005)

水牛初乳粉減輕糖尿病大鼠氧化應(yīng)激的作用

黃 怡，李興芳，覃小榮，陳瑞芳，姜偉偉，梁自誠(chéng)，王士長(zhǎng)*

(廣西大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530005)

目的：觀察水牛初乳粉對(duì)Ⅰ型糖尿病大鼠血清抗氧化水平及臟器指數(shù)的影響。方法：采用腹腔注射65mg/kg bw鏈脲佐菌素誘導(dǎo)建立糖尿病大鼠模型，大鼠隨機(jī)分為正常組、糖尿病模型組、藥物組和水牛初乳組，正常組和糖尿病模型組灌胃滅菌水，藥物組和水牛初乳組分別灌胃鹽酸二甲雙胍和水牛初乳粉溶液，定期檢測(cè)血糖，第31天采血，用比濁法檢測(cè)血清抗氧化指標(biāo)，并稱取各臟器質(zhì)量，計(jì)算臟器指數(shù)。結(jié)果：水牛初乳能夠降低糖尿病初期大鼠的血糖(P＜0.01和P＜0.05)，顯著提高大鼠血清SOD活力(P＜0.01)，顯著降低血清NO含量(P＜0.05)，使胰臟和肺臟指數(shù)顯著減小(P＜0.01和P＜0.05)。結(jié)論：水牛初乳粉能夠控制Ⅰ型糖尿病初期大鼠的血糖值，增強(qiáng)機(jī)體的抗氧化能力，減輕氧化應(yīng)激程度，并保護(hù)胰腺和肺臟。

水牛初乳粉；Ⅰ型糖尿?。豢寡趸饔?；臟器指數(shù)

I型糖尿病引起機(jī)體自由基代謝紊亂，產(chǎn)生氧化應(yīng)激，加劇胰腺損傷，并引起多器官病理性變化[1]。因此，研究提高糖尿病患者的抗氧化能力，改善胰島機(jī)能及物質(zhì)代謝，具有重要意義。牛初乳含有比常乳更豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和生物活性物質(zhì)，具有降低糖尿病患者血糖的作用[2-3]。水牛初乳中的胰島素樣生長(zhǎng)因子-I(IGF-I)[4]，以及鋅、銅、鉻和硒的含量都高于荷斯坦牛等常見(jiàn)奶牛品種的初乳，這些物質(zhì)與胰島功能或者機(jī)體的抗氧化能力密切相關(guān)[5-8]，表明水牛初乳在保護(hù)胰腺和提高機(jī)體抗氧化能力方面的潛力不可忽視，但是到目前為止未見(jiàn)有這方面的研究報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)研究水牛初乳粉(water buffalo colostrums powder，WBCP))對(duì)由STZ誘導(dǎo)的Ⅰ型糖尿病(insulin-dependent diabetes mellitus，IDDM)大鼠抗氧化作用的影響以及對(duì)內(nèi)臟器官的保護(hù)作用，為水牛初乳功能性食品的開(kāi)發(fā)和尋找人類糖尿病輔助治療的新方法提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

水牛初乳粉(WBCP)：新鮮水牛初乳由廣西雄牛牧業(yè)有限責(zé)任公司提供，水牛初乳凍干粉由本實(shí)驗(yàn)室加工，經(jīng)60Co輻照滅菌，配制成質(zhì)量濃度為100mg/mL的灌胃液。

Sprague-Dawley(SD)雄性清潔級(jí)大鼠，體質(zhì)量180～220g，由浙江省醫(yī)學(xué)科學(xué)院提供，生產(chǎn)合格證號(hào)：SCXK (浙)2008-0033；大鼠飼養(yǎng)實(shí)驗(yàn)在浙江大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心完成，飼養(yǎng)環(huán)境合格證號(hào)：SYXK(浙)2007-0098。

鏈脲佐菌素(STZ) Sigma公司；檸檬酸和檸檬酸鈉(化學(xué)純，配制成濃度為0.1mol/L緩沖液(pH 4.5)，并以此配制體積分?jǐn)?shù)為1%的STZ注射液)、水合氯醛(化學(xué)純，配制成體積分?jǐn)?shù)為10%的注射液) 中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑有限公司；鹽酸二甲雙胍(metformin，MT，配制成質(zhì)量濃度為12.5mg/mL的灌胃液) 上海醫(yī)藥(集團(tuán))有限公司信誼制藥總廠。

強(qiáng)生穩(wěn)豪型One Touch Ultra血糖監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 強(qiáng)生(中國(guó))醫(yī)療器械有限公司；強(qiáng)生穩(wěn)豪型血糖試紙 美國(guó)理康公司；促凝真空采血管 浙江康是醫(yī)療器械有限公司；722N型可見(jiàn)分光光度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.2 動(dòng)物造模和分組

大鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后，過(guò)夜禁食12h，記錄體質(zhì)量，腹腔注射65mg/kg bw的STZ 注射液[9]，作為正常組的大鼠(10只)按同樣的劑量注射0. 1mol/L無(wú)菌檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液。72h后斷尾取血檢測(cè)血糖值，選擇血糖值＞11.1mmol/L作為糖尿病成模標(biāo)準(zhǔn)。將造模成功的30只大鼠隨機(jī)分為糖尿病模型組、藥物組和水牛初乳組，每組10只，籠養(yǎng)，5只/籠。正常組和模型組每日灌胃飲用滅菌水，藥物組和水牛初乳組分別灌胃MT和WBCP灌胃液，2mL/(只·d)。實(shí)驗(yàn)期間大鼠自由采食常規(guī)飼料和飲水。

1.3 考察指標(biāo)及測(cè)定方法

分別于實(shí)驗(yàn)第1、10、17、24、31天稱空腹體質(zhì)量(前一天過(guò)夜禁食)，并剪尾采血，用One Touch Ultra血糖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)空腹血糖值。實(shí)驗(yàn)第30天時(shí)大鼠過(guò)夜禁食12h后，腹腔注射0.35mL/100g bw水合氯醛注射液[10]，待大鼠處于深度麻醉狀態(tài)后(5min左右)，無(wú)菌打開(kāi)腹腔，用有分離膠的促凝真空采血管采集腹主動(dòng)脈血[11]，4℃冰箱靜置保存。并完整取出胰臟、腎臟、胸腺、脾臟、心臟、肝臟和肺臟，用濾紙吸干血跡，稱質(zhì)量，腎臟以雙側(cè)總質(zhì)量/2記錄。臟器指數(shù)的計(jì)算方法：臟器指數(shù)=臟器質(zhì)量/體質(zhì)量。血液樣本靜置過(guò)夜后，于4℃、4500r/min離心10min，分離血清，-80℃保存。血清超氧化物歧化酶活力(SOD)、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-PX)活力、過(guò)氧化氫酶(CAT)活力、總抗氧化能力(T-AOC)、丙二醛含量(MDA)以及一氧化氮(NO)含量由南京建成生物工程研究所檢測(cè)部檢測(cè)。檢測(cè)方法采用比濁法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS16.0 for Windows 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，用One-Way ANOVA法進(jìn)行方差分析，并用LSD法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

表1 大鼠的空腹血糖值(±s)Table 1 Level of blood sugar in fasting rats (±s)

表1 大鼠的空腹血糖值(±s)Table 1 Level of blood sugar in fasting rats (±s)

注：G0、G1、G10、G17、G24、G31分別為造模前，實(shí)驗(yàn)的第1、10、17、24、31天的空腹血糖值；小寫(xiě)字母為α=0.05時(shí)的比較結(jié)果，大寫(xiě)字母為A=0.01時(shí)的比較結(jié)果。同列小寫(xiě)或大寫(xiě)字母不同，差異顯著(P＜0.05)或極顯著(P＜0.01)。下同。

組別 空腹血糖/ ( m m o l / L ) G 0 G 1 G 1 0 G 1 7 G 2 4 G 3 1正常組4 . 5 3 ± 0 . 2 9 4 . 8 7 ± 0 . 0 8 4 4 . 0 8 ± 0 . 1 4 4 . 0 7 ± 0 . 2 7 4 . 6 0 ± 0 . 0 8 2 4 . 1 5 ± 0 . 1 7模型組4 . 7 8 ± 0 . 2 1aA1 5 . 4 2 ± 2 . 4 7aA2 3 . 5 6 ± 1 . 7 3aA2 5 . 0 0 ± 1 . 3 6aA2 3 . 9 2 ± 1 . 3 2aA2 3 . 4 8 ± 1 . 3 9aA藥物組4 . 3 9 ± 0 . 1 9aA1 7 . 3 3 ± 1 . 7 3aA2 0 . 7 0 ± 1 . 7 0abAB1 9 . 2 6 ± 2 . 1 9abAB2 2 . 5 8 ± 1 . 5 7aA2 2 . 1 3 ± 2 . 0 3aA水牛初乳組4 . 4 8 ± 0 . 1 1aA1 6 . 0 3 ± 1 . 3 6aA1 5 . 6 8 ± 1 . 7 8cBC1 6 . 9 5 ± 2 . 6 2bcABC2 1 . 0 3 ± 1 . 5 2aA2 2 . 9 7 ± 2 . 3 5aA

2.1 水牛初乳粉對(duì)IDDM大鼠血糖水平的影響

由表1可見(jiàn)，模型組大鼠的空腹血糖值一直維持在較高的水平。與模型組相比，灌胃水牛初乳后的第10和17天，大鼠的血糖水平顯著下降(P＜0.01和P＜0.05)，但是對(duì)之后其他時(shí)間的血糖值影響不大，表明WBCP控制血糖作用不是持久的；藥物組在一定程度上也能夠控制血糖水平，但沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。

2.2 水牛初乳粉對(duì)IDDM大鼠血清抗氧化水平的影響

由表2可以看出，模型組的SOD、GSH-PX以及CAT活力都低于正常組(P＜0.01)， 而MDA、NO含量都比正常組高(P＜0.01)，表明IDDM大鼠有很明顯的氧化應(yīng)激表現(xiàn)。與模型組相比，水牛初乳組的SOD、GSH-PX和CAT活力提高，其中SOD活力提高達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)，而且與正常組差異不顯著(P＞0.05)。水牛初乳組的MDA和NO含量下降，其中NO含量下降達(dá)到顯著水平(P＜0.05)。表明WBCP對(duì)大鼠的抗氧化作用主要體現(xiàn)在使IDDM大鼠血清的SOD活力恢復(fù)到接近正常水平，同時(shí)減少NO的含量。而藥物組只有GSH-

PX活力有顯著的增加(P＜0.05)，但是CAT活力卻顯著下降(P＜0.05)，對(duì)其他指標(biāo)影響不大。說(shuō)明MT一方面通過(guò)提高GSH-PX活力來(lái)減輕大鼠的氧化應(yīng)激反應(yīng)，而另一方面卻抑制了CAT的活力，對(duì)大鼠的抗氧化性能產(chǎn)生不利的影響。模型組、藥物組以及水牛初乳組的T-AOC都顯著高于正常組(P＜0.01)，且藥物組和水牛初乳組較模型組稍高(P＞0.05)。表明IDDM大鼠能夠發(fā)揮自身的總抗氧化能力(包括酶與非酶系統(tǒng))來(lái)抵抗氧化應(yīng)激的侵害，而MT和WBCP對(duì)總抗氧化能力的提高可能有促進(jìn)的作用。

2.3 水牛初乳粉對(duì)IDDM大鼠臟器指數(shù)的影響

由表3可知，模型組大鼠的胸腺和脾臟指數(shù)都低于正常組，而胰腺、腎臟、心臟、肝臟及肺臟指數(shù)都比正常組的大，除脾臟外都有顯著差異(P＜0.01或 P＜0.05)，表明IDDM大鼠的這幾種臟器都有不同程度的病理性變化。與模型組相比，MT對(duì)臟器指數(shù)影響都不顯著(P＞0.05)，而水牛初乳組大鼠胰腺指數(shù)下降達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)，肺臟指數(shù)下降達(dá)到顯著水平(P＜0.05)，對(duì)其他臟器指數(shù)影響不明顯(P＞0.05)。表明WBCP主要對(duì)IDDM大鼠的胰腺和肺臟起到保護(hù)作用。

表2 大鼠的血清抗氧化水平Table 2 Antioxidative activity of rat serum

表3 大鼠的臟器指數(shù)Table 3 Organic indexes of rats

3 討 論

和丁紅等[3]研究結(jié)果不同的是，本次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，連續(xù)灌胃水牛初乳只能夠控制糖尿病初期(17d以內(nèi))大鼠的血糖上升，延長(zhǎng)灌胃時(shí)間(至31d)對(duì)血糖上升沒(méi)有持續(xù)的影響。水牛初乳調(diào)節(jié)血糖的作用機(jī)制值得進(jìn)一步的研究。單獨(dú)使用鹽酸二甲雙胍沒(méi)有控制IDDM大鼠血糖的作用，這與Lund等[12]報(bào)道的結(jié)果相似。鹽酸二甲雙胍與其他藥物(如胰島素等)聯(lián)合使用，才能夠有效地控制Ⅰ型糖尿病的血糖[13]。

Ⅰ型糖尿病一方面因葡萄糖和糖基化蛋白質(zhì)自動(dòng)氧化而產(chǎn)生大量自由基攻擊正常的細(xì)胞，另一方面機(jī)體內(nèi)的抗氧化酶活性下降，清除自由基的能力減弱，促使機(jī)體產(chǎn)生明顯的氧化應(yīng)激，使胰島β細(xì)胞功能損傷加劇，并牽連多器官的損傷[1,14]。因此，氧化應(yīng)激被認(rèn)為是糖尿病各種并發(fā)癥發(fā)病的共同途徑[15]?？寡趸窼OD是機(jī)體抗氧化防御系統(tǒng)中的重要組成部分，主要作用是清除超氧陰離子自由基(O2-·)。血液和組織中SOD活性的檢測(cè)可以反映機(jī)體清除自由基的能力。另外，NO本身就是一種氧化劑，高血糖引起體內(nèi)的NO升高，且NO能夠迅速與超氧化物結(jié)合形成更強(qiáng)的氧化劑——過(guò)氧化亞硝酸鹽(ONOO—)，破壞機(jī)體抗氧化系統(tǒng)的平衡，這可能是其胰島細(xì)胞病理?yè)p傷的原因之一[16-17]。因此，血清中的NO含量可以說(shuō)明機(jī)體的氧化應(yīng)激狀態(tài)。WBCP極顯著提高IDDM大鼠血清的SOD活力(P＜0.01)，能夠恢復(fù)至接近正常水平，同時(shí)顯著減少血清NO的含量(P＜0.05)，說(shuō)明WBCP能夠提高IDDM大鼠機(jī)體的抗氧化能力，減輕其氧化應(yīng)激程度。

臟器指數(shù)是衡量?jī)?nèi)臟器官生理水平的重要指標(biāo)，無(wú)論是增大或減小都表明臟器發(fā)生了病理變化：臟器指數(shù)變大表明內(nèi)臟器官有充血、水腫、 增生、肥大等病理變化，而臟器指數(shù)下降則反映內(nèi)臟器官萎縮、退行性等變化[18]。WBCP顯著減小造模后大鼠的胰腺指數(shù)(P＜0.01)和肺臟指數(shù)(P＜0.05)，表明WBCP對(duì)IDDM大鼠的胰腺和肺臟有顯著的保護(hù)作用。

本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果與丁紅等[19]研究結(jié)果不一致，可能與初乳來(lái)源不同有關(guān)。IGF-I、鋅、鉻和硒對(duì)恢復(fù)糖尿病患者胰島和抗氧化防御系統(tǒng)的正常功能有重要作用[20-23]，這些物質(zhì)在水牛初乳中的含量都很高，這可能是WBCP

增強(qiáng)IDDM大鼠抗氧化能力的主要因素。WBCP能夠有效地控制IDDM初期大鼠的血糖，減輕內(nèi)臟器官的損傷，保護(hù)胰腺和肺臟，可能與其緩解大鼠的氧化應(yīng)激水平并減少NO的產(chǎn)生有直接關(guān)系。長(zhǎng)期服用WBCP的作用效果，以及WBCP對(duì)IDDM大鼠體內(nèi)物質(zhì)代謝和對(duì)胰島細(xì)胞在發(fā)生水平上的影響，還有待于深入研究。

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Attenuation of Oxidative Stress in Diabetes Rats by Water Buffaloes Colostrums Powder

HUANG Yi，LI Xing-fang，QIN Xiao-rong，CHEN Rui-fang，JIANG Wei-wei，LIANG Zi-cheng，WANG Shi-chang*
(College of Animal Science and Technology, Guangxi University, Nanning 530005, China)

Effects of water buffaloes colostrums powder (WBCP) on serum anti-oxidative activity and organic indexes in insulindependent diabetes mellitus (IDDM) rats were studied. Insulin-dependent diabetes mellitus rats were induced by intraperitoneal injection of STZ with high-dose of 65 mg/kg bw. Rats were randomly assigned to normal group, diabetic model group, medicine group and WBCP group. With intragastric administration, sterilized water were provided to the normal and the diabetic model group, while metformin and WBCP groups were supplied for the medicine group and the WBCP group daily, respectively. Blood sugar level in fasting rats was determined regularly and blood samples were collected on day 31. Serum anti-oxidative activity was determined and internal organs were weighed and organic indexes were calculated. Compared with the diabetic model group, fasting blood sugar level drop at the beginning (P＜0.01 and P＜0.05) and serum SOD activity increased (P＜0.01), however NO concentration decreased (P＜0.05) in the WBCP group. Moreover, pancreas index and lung index decreased (P＜0.01 and P＜0.05). In conclusion, WBCP can maintain the fasting blood sugar level at the beginning and oxidative stress is attenuated in IDDM rats with pancreases and lungs being protected.

water buffalo colostrums powder；insulin-dependent diabetes mellitus；anti-oxidation；organic index

R151.4

A

1002-6630(2010)23-0349-04

2010-03-26

廣西科學(xué)研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(桂科轉(zhuǎn)0718005-5B)

黃怡 (1971—)，女，講師，博士研究生，研究方向?yàn)閯?dòng)物營(yíng)養(yǎng)與畜產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。E-mail：hygx9094@163.com

*通信作者：王士長(zhǎng)(1950—)，男，教授，博士，研究方向?yàn)闋I(yíng)養(yǎng)與食品科學(xué)。E-mail：wangshichang20012001@yahoo.com.cn