紫心甘薯黃酮提取物對糖尿病大鼠糖脂代謝的影響

姜慧芳，李向榮，唐 超

(1.浙江大學城市學院醫(yī)學與生命科學學院，浙江 杭州 310015;2.浙江大學藥學院，浙江 杭州 310058)

糖尿病是一種多病因的代謝疾病，特點是慢性高血糖，在糖尿病發(fā)病過程中，由于胰島素分泌絕對或相對不足，機體激素敏感性脂肪酶活性增加，產(chǎn)生葡萄糖利用障礙，抗脂解作用降低，使得血糖和 TC、TG、LDL-C血脂指標水平增高，對機體產(chǎn)生糖毒性和脂毒性作用［1］，使體內(nèi)糖、脂、蛋白質(zhì)等多種代謝紊亂，進而導致心血管病變、腎功能衰竭、視網(wǎng)膜病變以及神經(jīng)系統(tǒng)障礙性病變等多種并發(fā)癥的發(fā)生，嚴重影響患者的生活質(zhì)量［2，3］。同時，這些并發(fā)癥也是糖尿病患者死亡的一個重要原因。因此，深入研究糖尿病糖代謝和脂代謝之間的關(guān)系，積極糾正糖尿病糖脂代謝異常，對降低糖尿病的死亡率及改善患者生存質(zhì)量是十分重要和必要的。

紫心甘薯是我國科技工作者從日本引進的新品種，紫色甘薯不同于一般的甘薯品種，它含有大量的黃酮類化合物［4］，紫心甘薯含有的黃酮類化合物穩(wěn)定性高，對熱、光、酸比較穩(wěn)定［5-7］。近年來，國內(nèi)外研究表明，紫心甘薯黃酮提取物具有清除自由基強抗氧化、抗腫瘤、預防和防止心腦血管疾病、抑菌等多種藥理功能［8-15］，但未見降糖降脂作用的研究。本實驗通過研究紫心甘薯黃酮提取物對鏈脲佐菌素(STZ)誘導的糖尿病大鼠的降糖降脂作用，為進一步開發(fā)紫心甘薯提供實驗參考。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 健康雄性SD大鼠:體重150～170 g，清潔級，購于浙江省醫(yī)學科學院實驗動物中心，合格證號:SCXK(浙)2008-0033;實驗過程中大鼠的飼養(yǎng)環(huán)境穩(wěn)定，保持室溫(24±1)℃，相對濕度(55±10)%，燈光控制12 h晝夜交替，基礎(chǔ)飼料喂養(yǎng)1周后進行分組。

1.2 材料及試劑 紫心甘薯購于山東臨沂;鏈脲佐菌素STZ(Sigma，批號019K1022);鹽酸二甲雙胍片(浙江亞太藥業(yè)股份有限公司，批號0908210);血糖試紙(美國強生，批號2950567、2968031010);糖化血清蛋白(GSP)、總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL-C)、高密度脂蛋白(HDL-C)測定試劑盒(南京建成生物工程研究所)。

1.3 儀器 穩(wěn)步血糖儀(美國強生);KQ-700DB型數(shù)控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司公司);臺式高速冷凍離心機Allegra 64R(美國貝克曼庫爾特實驗有限公司);漩渦混勻器(江蘇金壇市江南儀器公司);數(shù)顯恒溫水浴鍋HH-4(國化電器有限公司);Sunrise-BASIC酶標儀(瑞士TECAN)。

1.4 方法

1.4.1 PSPF的提取 紫心甘薯粉末置于燒杯中，用20倍量體積分數(shù)70%乙醇在60℃下超聲提取35 min，固定超聲電功率為560 W，超聲頻率為40 kHz。經(jīng)超聲提取后，抽濾，棄去固體殘渣，濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后濃縮備用。

1.4.2 動物分組及處理 72只SD大鼠適應性喂養(yǎng)1周后，隨機取出12只作為正常對照組，其余的大鼠禁食12 h后，按65 mg·kg-1劑量，一次性腹腔注射1%STZ，1周后禁食不禁水，采尾血測得空腹血糖值≥11.1 mmol·L-1為糖尿病成模大鼠，將糖尿病大鼠按照血糖值和體重隨機分為5組，每組12只大鼠，即糖尿病模型組(灌胃等體積生理鹽水)，紫心甘薯黃酮提取物高(240 mg·kg-1)，中(120 mg·kg-1)，低(60 mg·kg-1)3組，陽性對照組(二甲雙胍90 mg·kg-1);正常對照組灌胃等體積生理鹽水。

1.4.3 指標的測定 實驗共進行4周，每天測體重、飲食量、飲水量;每2周測量一次血糖，4周后眼眶取血，離心取血清按照試劑盒說明測量 GSP、TC、TG、HDL-C、LDL-C。

1.5 統(tǒng)計學分析 用SPSS 18.0統(tǒng)計軟件，所有數(shù)據(jù)以表示，采用單因素方差分析，若具有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)，則采用LSD分析后檢驗進行統(tǒng)計分析。血糖指標和血脂指標相關(guān)性采用Pearson correlation相關(guān)分析，檢驗水準均為 α =0.05。

2 結(jié)果

2.1 紫心甘薯黃酮提取物對STZ糖尿病大鼠體重、飲食量及飲水量的影響 造模后，模型組大鼠平均體重明顯下降，平均飲食量和平均飲水量明顯增多，與正常對照組有顯著性差異(P＜0.01)。PSPF灌胃組和二甲雙胍組體重、飲食量明顯增加，飲水量明顯減少，高、中、低灌胃組效果明顯，與模型組有顯著性差異(P＜0.05)，PSPF高劑量組作用優(yōu)于二甲雙胍組，結(jié)果見表1。

表1 紫心甘薯黃酮提取物對STZ糖尿病大鼠體重、飲食量及飲水量的影響Table 1 Effect of PSPE on body weight，food and fluid intake of diabetic rats in all groups(n=12，)

表1 紫心甘薯黃酮提取物對STZ糖尿病大鼠體重、飲食量及飲水量的影響Table 1 Effect of PSPE on body weight，food and fluid intake of diabetic rats in all groups(n=12，)

與空白對照組相比，#:P＜0.01;與模型組相比，*:P ＜0.01，△:P ＜0.05.

組 別 體重/g 飼料/(g·d-1)水/(g·d-1)空白組 338.91 ±34.82* 29.25 ±4.30* 38.57 ±0.66*模型組 217.69 ±11.48# 53.35 ±4.88# 231.60 ±18.79#低劑量組 245.18 ±6.20#△ 48.25 ±2.67#△ 197.12 ±21.02#*中劑量組 247.76±12.38#△ 44.52±4.66#* 192.75±25.46#*高劑量組 260.07 ±23.26#* 39.04 ±4.95#* 177.82 ±32.57#*二甲雙胍組 258.75 ±18.54#* 40.84 ±2.51#* 179.62 ±20.16#*

2.2 紫心甘薯黃酮提取物對STZ糖尿病大鼠血糖、GSP的影響 灌胃二甲雙胍、PSPF的三組血糖值明顯下降，PSPF各個灌胃組，隨著劑量的增加，血糖水平呈現(xiàn)逐步降低的趨勢，高、中、低兩組降糖作用顯著低于模型組大鼠的血糖值(P＜0.05)，高、中劑量組降糖作用明顯，與二甲雙胍組無顯著性差異(P＜0.01)。此外，糖尿病模型組GSP明顯高于正常組(P＜0.01)，PSPF各個灌胃組均有所降低，高劑量、中劑量組較模型組降低效果顯著(P＜0.01)，高劑量組和陽性組無顯著性差異。結(jié)果見表2、圖 1。

表2 紫心甘薯黃酮提取物對STZ糖尿病大鼠血糖及其GSP的影響Table 2 Effect of PSPF on the blood glucose and GSP in diabetic rats(mmol·L-1，n=12，)

表2 紫心甘薯黃酮提取物對STZ糖尿病大鼠血糖及其GSP的影響Table 2 Effect of PSPF on the blood glucose and GSP in diabetic rats(mmol·L-1，n=12，)

與空白對照組相比，#:P ＜0.01;與模型組相比，*:P ＜0.01，△:P ＜0.05.

血 糖組 別GSP 0周 2周 4周空白組 5.00 ±0.463 4.98 ±0.44* 4.99 ±0.73* 1.09 ±0.20*模型組 20.43 ±4.50# 24.82 ±1.59# 25.46 ±1.28# 2.18 ±0.25#低劑量組 20.21 ±3.43# 19.63 ±2.89#△ 17.58 ±2.99#△ 1.95 ±0.11#△中劑量組 20.79 ±2.52# 18.40 ±1.84#* 15.48 ±1.53#* 1.84 ±0.16#*高劑量組 20.25 ±1.81# 17.01 ±2.41#* 14.04 ±2.59#* 1.67 ±0.08#*二甲雙胍組 20.22 ±2.82# 17.10 ±3.18#* 15.70 ±2.58#* 1.73 ±0.18#*

圖1 紫心甘薯黃酮提取物對STZ糖尿病大鼠血糖的影響Fig.1 Effect of PSPF on the blood glucose in diabetic rats(mmol·L-1，n=12，)

2.3 紫心甘薯黃酮提取物對STZ糖尿病大鼠血脂的影響 模型組血清TC、TG、LDL-C的含量顯著高于對照組(P＜0.01)，HDL-C的含量顯著低于對照組(P＜0.01)。灌胃PSPF4周后，各項指標明顯改善，相對于模型組，PSPF高、中劑量組和二甲雙胍組都能降低高脂血癥大鼠血清TC、TG、LDL-C和升高大鼠血清 HDL-C(P ＜0.01)，三組之間均無顯著性差異，說明在一定程度上，PSPF可以達到二甲雙胍調(diào)節(jié)血脂的效果，并且PSPF高、中劑量組和二甲雙胍組與空白組對照均無顯著差異，說明作用效果顯著，可以部分糾正糖尿病造成的脂代謝異常，使糖尿病大鼠的 TC、TG、LDL-C、HDL-C接近正常大鼠水平。結(jié)果見表3。

2.4 血糖指標和血脂指標之間相關(guān)性分析 GSP、TC 、TG、LDL-C和2周FBG、4周FBG呈正相關(guān)，且統(tǒng)計學分析相關(guān)性顯著(P＜0.0001);HDL-C 和2周 FBG、4周FBG呈負相關(guān)(P＜0.0001)。結(jié)果見表 4。

表3 紫心甘薯黃酮提取物對STZ糖尿病大鼠血脂代謝的影響Table 3 Effect of PSPF on the content of TC，TG，LDL-C，HDL-C in blood serum of diabetic rats(mmol·L-1，n=12，)

表3 紫心甘薯黃酮提取物對STZ糖尿病大鼠血脂代謝的影響Table 3 Effect of PSPF on the content of TC，TG，LDL-C，HDL-C in blood serum of diabetic rats(mmol·L-1，n=12，)

與空白對照組相比，#:P＜0.01，*:P ＜0.05;與模型組相比，△:P ＜0.01.

組 別TC TG LDL-C HDL-C空白組 51.38 ±2.48△ 311.33 ±22.88△ 52.39 ±5.21△ 224.91±22.87△模型組 112.75 ±9.39# 1477.93 ±183.60# 99.48 ±10.78# 125.60 ±32.35#低劑量組 107.49 ±11.38# 1127.08 ±145.43#△ 80.99 ±3.89#△ 152.00±35.39#中劑量組 85.66 ±4.01#△ 757.69 ±34.26#△ 74.58 ±4.97#△ 185.49 ±30.33#△高劑量組 66.06 ±7.55#△ 554.82 ±31.40#△ 57.83 ±7.36#△ 205.96 ±32.37＊△二甲雙胍組 66.44 ±2.12#△ 563.33 ±59.15#△ 58.60 ±2.10＊△ 200.38±46.09△

表4 2周 FBG、4周 FBG 和 GSP、TC 、TG、LDL-C、HDL-C相關(guān)性分析Table 4 One-factor-correlation anaysis of 2 W FBG，4 W FBG and GSP，TC，TG，LDL-C，HDL-C

3 討論

鏈脲佐菌素(STZ)是一種DNA烷基化試劑，能通過GLUT2葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白獨自進入細胞，可選擇性地損壞多種動物的β細胞，一次大劑量注射STZ，可以直接引起胰島β細胞的廣泛破壞，引起實驗性糖尿病，STZ誘導的糖尿病大鼠模型是研究糖尿病治療藥物療效的常用動物模型。本實驗，我們通過一次大劑量注射STZ，誘導糖尿病模型。大鼠注射STZ 3d后即出現(xiàn)多尿、多飲、多食的三多癥狀，且造模組大鼠血糖一直顯著高于空白對照組，說明糖尿病模型造型成功。實驗過程中糖尿病大鼠高血糖、“三多一少”的癥狀一直存在，而且呈現(xiàn)持續(xù)加重狀態(tài)。糖尿病大鼠4 W灌胃實驗表明，PSPF對STZ致糖尿病大鼠具有緩解病鼠消瘦，多飲多食等癥狀的作用。實驗結(jié)束時PSPF高劑量組大鼠空腹血糖比實驗初期降低30.67%，優(yōu)于二甲雙胍組的22.35%，說明 PSPF可以有效降低糖尿病大鼠血糖水平，改善糖尿病癥狀。

本實驗建立的鏈脲佐菌素糖尿病大鼠模型在出現(xiàn)高血糖癥狀后，也表現(xiàn)出高脂血癥現(xiàn)象。這說明糖脂代謝紊亂的存在。PSPF在降低血糖的同時，高、中劑量灌胃組還能顯著的降低糖尿病大鼠的 TC、TG、LDL-C 含量(P ＜0.01)，顯著提高HDL-C含量(P＜0.01)。大量的實驗已經(jīng)證明，PSPF具有清除自由基，抗氧化作用。這可能是因為隨著體內(nèi)自由基的減少，胰島β細胞得到修復，胰島素分泌增多，糖尿病大鼠血糖得到改善，隨著糖尿病血糖的降低，體內(nèi)的脂質(zhì)代謝紊亂有所改善。

糖化血清蛋白(Glycosylated serum protein，GSP)是血漿中的蛋白質(zhì)與葡萄糖非酶糖化過程中形成的一種高分子酮胺結(jié)構(gòu)，類似果糖胺的物質(zhì)，它的濃度與血糖水平成正相關(guān)，并相對保持穩(wěn)定，日間變異小，它的測定不受進食、運動、機體狀況、即時血糖的影響，可以反映糖尿病患者檢測前l(fā)～3周內(nèi)的平均血糖水平［16］，實驗結(jié)果顯示，紫心甘薯灌胃組GSP顯著降低，表明紫心甘薯黃酮提取物能有效控制糖尿病大鼠血糖升高，和實驗中血糖變化相符合。

綜上所述，紫心甘薯黃酮提取物對STZ引起的糖尿病大鼠有明顯的治療作用，可以有效降低糖尿病大鼠血糖、血脂，這些作用對防治糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生具有積極的意義。本實驗結(jié)果為紫心甘薯黃酮提取物將來進一步對糖尿病及其并發(fā)癥的防治研究提供了實驗依據(jù)。而且中國是世界上甘薯產(chǎn)量最大的國家，紫心甘薯黃酮提取物純天然，綠色環(huán)保，紫心甘薯也可以被開發(fā)成保健品，前景廣闊。

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