姜酮及其組合物對(duì)糖尿病小鼠降血糖作用觀察

陳俊紅， 孫 敬， 金李萍， 顧凌銳， 戴鼎震

(1.揚(yáng)州大學(xué)比較醫(yī)學(xué)研究院/揚(yáng)州大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院/揚(yáng)州大學(xué)江蘇高校動(dòng)物重要疫病與人獸共患病防控協(xié)同創(chuàng)新中心/揚(yáng)州大學(xué)教育部農(nóng)業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品安全國際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，江蘇揚(yáng)州225009；2. 金陵科技學(xué)院動(dòng)物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇南京 211169)

建立小鼠糖尿病動(dòng)物模型，測定中藥成分及其配伍組合物降血糖的效果已成為尋找有效降糖藥物及其組合的重要手段。研究表明，生姜提取物具有抗氧化作用[1-2]，具有降血脂[3-4]、抗炎[5]、利膽保肝[6]等藥理作用。姜酮是一種提取自生姜的有效成分，對(duì)前列腺素合成、清除自由基具有重要作用[7]，但其降血糖效果鮮有報(bào)道。鬼箭羽提取物具有破血、散瘀止痛、通經(jīng)、殺蟲及降血糖效果[8-9]。絞股藍(lán)提取物除了具有抑制腫瘤、降低血脂、增強(qiáng)免疫等功能外，還能降血糖及有效抑制糖尿病引發(fā)的腎小球細(xì)胞凋亡[10-11]。但國內(nèi)尚未見姜酮與鬼箭羽、絞股藍(lán)總皂苷相互配伍進(jìn)行動(dòng)物降血糖試驗(yàn)的報(bào)道。本研究擬用鏈脲佐菌素 (STZ)復(fù)制小鼠糖尿病模型，探討姜酮對(duì)糖尿病小鼠降血糖的效果，在此基礎(chǔ)上，與鬼箭羽和絞股藍(lán)總皂苷進(jìn)行組合，測定其對(duì)自發(fā)性糖尿病小鼠的降血糖數(shù)值和糖耐受值，評(píng)價(jià)降血糖效果，為進(jìn)一步篩選更為有效的中藥成分組合提供依據(jù)。

1 材料與方法

本研究試驗(yàn)時(shí)間在2017年8月2日至2018年3月20日，地點(diǎn)為金陵科學(xué)院動(dòng)物生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物

昆明種小白鼠，雌雄兼用，體質(zhì)量(25±2)g，由揚(yáng)州大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究中心提供。db/db及db/m小鼠購自常州卡文斯實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司，大小無明顯區(qū)別。

1.2 藥物與試劑

姜酮購自Aldrich公司(CAS：122-48-5，純度98%)；鬼箭羽提取物(1 ∶30)購自西安圣青生物科技有限公司(產(chǎn)品批號(hào)SQHJ20151205)；絞股藍(lán)提取物購自西安圣青生物科技有限公司產(chǎn)品(總皂苷含量不少于98%，批號(hào)SQHJ20151103)；鏈脲佐菌素(STZ)、檸檬酸及檸檬酸鈉(分析純)購自上海實(shí)意化學(xué)有限公司產(chǎn)品。鹽酸二甲雙胍購自上海衡山藥業(yè)有限公司，用作陽性對(duì)照藥物。姜酮、絞股藍(lán)及鬼箭羽的組合物為姜酮、絞股藍(lán)皂苷、鬼箭羽30倍濃縮水提物按質(zhì)量比4 ∶1 ∶1混合而成。

1.3 小鼠糖尿病模型的建立與姜酮降血糖試驗(yàn)

從100只昆明種小鼠中取10只小鼠用于空白組，雌雄各半。其余每只按150 mg/kg尾靜脈注射STZ。在注射后的第7天，對(duì)小鼠禁食 6 h，不禁水，然后測定小鼠的血糖值，血糖值高于 10 mmol/L的小鼠用于試驗(yàn)。 共測得65 只小鼠血糖值高于 10mmol/L，挑取數(shù)值較高、雌性各半者共得到50只。將50只小鼠隨機(jī)分成5組，每組10只。分別設(shè)姜酮低劑量組、姜酮中劑量組、姜酮高劑量組、糖尿病模型組及鹽酸二甲雙胍對(duì)照組。

姜酮低、中、高劑量組分別按100、150、200 mg/kg進(jìn)行灌胃，鹽酸二甲雙胍組每日按100 mg/kg灌胃；模型對(duì)照組和正常對(duì)照組每日按體質(zhì)量灌胃等量生理鹽水。連續(xù)進(jìn)行4周，每周的第7天稱質(zhì)量并采血測定空腹血糖，記錄數(shù)據(jù)。

1.4 姜酮組合物對(duì)自發(fā)性糖尿病小鼠的降血糖試驗(yàn)

隨機(jī)取10只血糖值在10 mmol/L以上的5周齡SPF級(jí)db/db小鼠分為用藥組及不用藥對(duì)照組，另設(shè)5只db/m小鼠作為正常對(duì)照組，飼喂普通小鼠飼料。用藥組每只每天喂服姜酮、絞股藍(lán)及鬼箭羽成分的混合物150 mg，分別測定1～8周受試小鼠空腹血糖值。

1.5 姜酮組合物對(duì)自發(fā)性糖尿病小鼠糖耐量測定

給藥后8周，小鼠測定空腹血糖值后，每組每只按1 g/kg劑量腹腔注射葡萄糖溶液，分別在0、15、45、75、120 min 測定血糖值，并計(jì)算血糖曲線下面積(AUC)。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，分析組間差異顯著性，數(shù)據(jù)結(jié)果以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 姜酮對(duì)STZ誘導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)性糖尿病小鼠空腹血糖的影響

由表1可見，給藥前，各組小鼠除了正常對(duì)照組血糖值正常外，其余各組血糖值均在12 mmol/L及以上，均與正常對(duì)照組有極顯著差異(P<0.01)。與高血糖模型對(duì)照組相比，姜酮低、中、高劑量組在給藥1周后血糖水平顯著降低，2周后極顯著降低，而鹽酸二甲雙胍組在給藥2周后血糖顯著降低。用藥后2周，姜酮低、中劑量組和鹽酸二甲雙胍組與正常對(duì)照組血糖值差異極顯著，姜酮高劑量組則差異降為顯著(P<0.05)，；用藥后3周，姜酮低劑量組與正常對(duì)照組血糖值差異極顯著，中劑量組與之相比則差異降為顯著，而高劑量組無差異；用藥后4周，姜酮低、中劑量組與正常對(duì)照組血糖值差異均為顯著，而高劑量組無差異，且高劑量組自用藥后2周起血糖值就降至8.0及以下，進(jìn)入正常值范圍。由此可見，姜酮低、中、高劑量組的療效要優(yōu)于鹽酸二甲雙胍組，姜酮的療效隨著劑量的增大而更加顯著。

2.2 姜酮對(duì)STZ誘導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)性糖尿病小鼠體質(zhì)量的影響

由表2可見，通過測定姜酮用藥后4周STZ誘導(dǎo)的小鼠的體質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)用藥組體質(zhì)量比模型對(duì)照組體質(zhì)量有所增加，但差異不顯著，說明影響不大。

表1 姜酮對(duì)STZ誘導(dǎo)的小鼠空腹血糖的影響(n=10)

注：a、A分別表示與正常對(duì)照組相比差異顯著(P<0.05)、極顯著(P<0.01)，b、B分別表示與模型對(duì)照組相比差異顯著(P<0.05)、極顯著(P<0.01)。

表2 姜酮對(duì)STZ誘導(dǎo)的用藥后4周小鼠體質(zhì)量的影響(n=10)

2.3 姜酮組合物對(duì)自發(fā)性糖尿病小鼠空腹血糖的影響

由表3可見，用藥前，模型對(duì)照組及用藥組db/db小鼠血糖值均明顯高于正常對(duì)照組db/m小鼠的血糖值。給藥后 1～2 周，姜酮組合物用藥組血糖數(shù)值下降，與模型對(duì)照組相比差異顯著；用藥后3～8周，姜酮組合物用藥組血糖數(shù)值極顯著低于模型對(duì)照組，數(shù)值穩(wěn)定在 7.4 mmol/L 及以下，與正常對(duì)照組相比沒有明顯差異，血糖恢復(fù)到正常水平。表明姜酮組合物對(duì)自發(fā)性糖尿病模型小鼠有持續(xù)而穩(wěn)定的降血糖效果。

2.4 姜酮組合物對(duì)自發(fā)性糖尿病小鼠葡萄糖耐量的影響

由表4可以看出，給藥后8周，鹽酸二甲雙胍組和姜酮組合物組均能夠在給予葡萄糖后120 min內(nèi)恢復(fù)至正常水平，其AUC均極顯著低于模型對(duì)照組數(shù)值(P<0.01)，表明姜酮組合物能顯著改善自發(fā)性糖尿病小鼠的糖耐量。

3 討論

以糖尿病小鼠模型為試驗(yàn)對(duì)象， 從比較醫(yī)學(xué)研究的角度出發(fā)，探索人類糖尿病發(fā)病機(jī)理及篩選控制高血糖的中草藥復(fù)合成分，是現(xiàn)代中獸醫(yī)學(xué)的重要研究方向。通過現(xiàn)代藥理研究，可以發(fā)現(xiàn)和證實(shí)許多中藥成分及其組合物降血糖作用的機(jī)理。王文君等證實(shí)了青錢柳醇具有明顯降低糖尿病小鼠血糖的效果[12]。吳萬征等發(fā)現(xiàn)麥冬寡糖對(duì)自發(fā)性糖尿病小鼠也有較好的降血糖效果，并能有效改善肥胖、血脂異常等病癥[13]。本試驗(yàn)涉及到的生姜提取物含有姜酮醇、姜酮等多種活性成分，其中姜酮醇就具有明顯的降血糖效果[14]，但少有姜酮用于降血糖的報(bào)道。從本試驗(yàn)結(jié)果看，姜酮降血糖的效果非常明顯，具體表現(xiàn)在用藥后2～3周中高劑量均能穩(wěn)定地將血糖降至正常值。

表3 姜酮組合物對(duì)自發(fā)性高血糖模型小鼠空腹血糖的影響(n=5)

注：與模型對(duì)照組相比，*表示差異顯著(P<0.05)，**表示差異極顯著(P<0.01)。表4同。

表4 姜酮組合物對(duì)自發(fā)性糖尿病小鼠糖耐量的影響(n=7)

黃曉飛等研究發(fā)現(xiàn)，絞股藍(lán)不同組分能降低糖尿病小鼠餐后的血糖值，改善糖尿病小鼠的糖耐受量，同時(shí)還具有抗炎、改善腎功能等功效[15]。鬼箭羽提取物對(duì)健康小鼠血糖水平無明顯影響，但能顯著降低四氧嘧啶所致糖尿病小鼠血糖水平，其中水提取部位降糖作用最好[9]。在中藥配伍方中，生姜、絞股藍(lán)、鬼箭羽的配伍是可以用來治療糖尿病的，但由于中藥本身成分多樣、組合以后更為復(fù)雜，因此評(píng)價(jià)降血糖效果也只能解釋為全部成分引起的降糖作用。本試驗(yàn)研究先使用生姜單體成分姜酮作為主要成分，通過建立STZ誘導(dǎo)的糖尿病小鼠模型評(píng)價(jià)姜酮的降血糖效果，姜酮降血糖效果得到證實(shí)，這在中文文獻(xiàn)中尚未見報(bào)道。有報(bào)道發(fā)現(xiàn)姜酮醇具有延緩模型小鼠血糖升高的效果，且隨著濃度的升高，延緩血糖濃度上升的效果越好[14]。姜酮與姜酮醇均是屬于生姜中姜辣素混合物中的不同成分，從試驗(yàn)結(jié)果看，姜酮的降糖效果要優(yōu)于姜酮醇。姜酮是一種具有鎮(zhèn)痛、解熱、抗炎作用的成分，降血糖作用是否與此有關(guān)尚不知曉，其降血糖的機(jī)制尚有待于進(jìn)一步研究。

在姜酮降糖基礎(chǔ)上嘗試配以絞股藍(lán)總皂苷及鬼箭羽濃縮水提物制成組合物，通過db/db自發(fā)性糖尿病小鼠模型來驗(yàn)證其降血糖效果及糖耐量，結(jié)果表明，給予中等劑量(150 mg/kg)的組合物就能起到顯著的降糖效果，而且糖耐量效果測定也顯示具有較好的快速降糖效果。

姜酮、絞股藍(lán)、鬼箭羽混合物降糖試驗(yàn)選用的模型動(dòng)物是db/db小鼠，屬于等位基因突變形成的自發(fā)性糖尿病小鼠，更符合人類2型糖尿病發(fā)病模式。單純姜酮降糖的試驗(yàn)動(dòng)物是人造糖尿病昆明小鼠，通過STZ激活產(chǎn)生大量自由基來破壞胰島β細(xì)胞，使胰腺分泌胰島素減少，從而引起血糖升高，屬于實(shí)驗(yàn)性糖尿病動(dòng)物模型。與之相比，db/db小鼠更具有自然、合理之處，姜酮、絞股藍(lán)、鬼箭羽混合物被證實(shí)更適合于2型糖尿病病人選擇治療，不過還需要通過最佳劑量的篩選、抗氧化及對(duì)肝腎功能的影響等多方面的研究觀察，方可試用于人體。因此，本試驗(yàn)的結(jié)果為進(jìn)一步篩選研制治療糖尿病的藥物提供了前期基礎(chǔ)。

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