曹朝暉，封少龍，董世訪，江偉凡，李邦良，胡小波

(南華大學 1.生化與分子生物學教研室，2.公共衛(wèi)生學院，湖南 衡陽 421001)

隨著人口老齡化和生活方式的改變，糖尿病及其并發(fā)癥已成為嚴重危害社會和家庭的一種流行性非傳染病。目前臨床上對糖尿病的藥物治療主要應用口服降糖藥、胰島素增敏劑、胰島素制劑等，這雖能使血糖水平盡可能接近正常，但長期使用易給患者帶來低血糖、腎衰竭等副作用。生物多糖作為優(yōu)良的非特異性生物調節(jié)劑，無免疫原性和毒副作用以及具有良好的降血糖效果而逐漸引人注目［1］。甲殼低聚糖(Chitooligosaccharides，COS)對糖尿病小鼠血糖血脂的影響已有報道［2-4］，但對注射小劑量鏈脲佐菌素(STZ)加飼高糖高脂建立的2型糖尿病模型大鼠糖代謝的影響報道較少。本研究利用COS干預，觀察其對注射小劑量STZ及飼高糖高脂大鼠空腹血葡萄糖、胰島素水平及葡萄糖耐量的影響，旨在為將COS開發(fā)成防治2型糖尿病的保健藥物提供實驗依據(jù)。

1 材料

COS，南華大學生化與分子生物學教研室用殼聚糖通過H2O2氧化降解法制備，聚合度3～7的寡糖約占降解產(chǎn)物的60%［5］。

高糖高脂飼料，本校動物部配置(蔗糖25%，豬油17%，奶粉3.36%，雞蛋1.68%)。

胰島素放射免疫試劑盒，北京中國原子能科學研究所;ONE-TOUCHⅡ微型血糖儀及配套試紙，美國強生公司。

健康雄性Wistar大鼠，體重(200±20)g，購自南華大學實驗動物部，動物合格證號:SYXK(湘)2004-0011。

2 方法

2.1 動物分組及飼養(yǎng)

實驗性2型糖尿病大鼠模型的建立參照文獻［6］:雄性Wistar大鼠50只飼養(yǎng)在12 h光照周期，溫度為(24±2)℃的實驗室內，自由飲水，定時喂食，單籠喂養(yǎng)。動物適應性喂養(yǎng)1周后，隨機分為2組:正常對照組10只，喂基礎飼料;造模組40只，按30 mg/kg劑量空腹腹腔注射1%STZ溶液，正常對照組注射等體積的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液。正常對照組一直喂飼基礎飼料，而造模組用基礎飼料喂養(yǎng)2周后，挑選口服葡萄糖耐量異常者共20只隨機分為高糖高脂組10只和COS干預組10只。高糖高脂組和COS組改喂高糖高脂飼料，同時COS組灌胃COS 0.3 g/kg，正常組和高糖高脂組給予等體積的生理鹽水，1次/d。各組連續(xù)觀察16周。

2.2 檢測指標

分別于實驗的第0，5，10，16周處理禁食不禁水過夜的大鼠，稱體重，并計算體重增長率;剪尾取一滴血用微型血糖儀測空腹血糖后，收集其余血樣室溫放置不超過30 min，2 000 r/min離心10 min，分離血清，置于-70℃冰箱保存，檢測胰島素等指標。實驗結束前(第15周)，進行口服葡萄糖耐量試驗:大鼠禁食不禁水過夜，灌胃50%葡萄糖溶液2 g/kg，在口服葡萄糖后 0，30，60，120 min 用微型血糖儀測血糖。

2.3 統(tǒng)計學處理

3 結果

3.1 COS對體重的影響

結果見表1。實驗第5周，高糖高脂組和COS組體重明顯高于正常對照組(P＜0.05)，而高糖高脂組體重增長更快。高糖高脂組和COS組體重的差異也隨著時間的推移有加大的趨勢，從第10周起，兩組差異具有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。實驗結束時，各組的體重增長率比較，高糖高脂組非常顯著地高于正常組(P＜0.01)，COS組明顯低于高糖高脂組(P＜0.05)。說明COS對高糖高脂飼料動物體重的增長具有抑制作用。

表1 COS對飼高糖高脂大鼠體重的影響(±s，n=10)Tab.1 Effect of COS on body weight in high fat/high sucrose-fed Wistar rats(±s，n=10)

表1 COS對飼高糖高脂大鼠體重的影響(±s，n=10)Tab.1 Effect of COS on body weight in high fat/high sucrose-fed Wistar rats(±s，n=10)

與正常組比較:1P＜0.05，2P＜0.01;與高糖高脂組比較:3P＜0.051P＜0.05，2P ＜0.01 vs normal;3P ＜0.05 vs high-fat/high-sucrose-fed group

組 別 體重/g 0周 5周 10周 16周16周時體重增長/%正常組 216.20±6.38 232.80±9.99 254.00±8.98 274.00±7.83 26.35±3.18高糖高脂組 207.00±5.71 262.14±10.761 302.71±9.702 345.71±8.112 67.09±2.662 COS 組 219.75 ±7.88 257.67 ±6.301 289.64 ±5.691，3 309.27 ±9.851，3 39.36 ±3.271，3

3.2 COS對空腹血糖的影響

結果見表2。整個實驗期間，正常對照組空腹血糖值始終保持在相對穩(wěn)定的水平，高糖高脂組和COS干預組動物空腹血糖值逐漸增加，至第5周以后，顯著地高于正常對照組(P＜0.05)，且高糖高脂組在第16周差異更明顯(P＜0.01)。COS干預組空腹血糖值的增長較平緩，在第10周以后與高糖高脂組相比差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。這提示COS可能有抑制飼高糖高脂動物空腹血糖水平上升過快的作用。

3.3 COS對空腹血胰島素的影響

如表3所示，高糖高脂組動物空腹血胰島素水平增長較快，在第10，16周與正常組相比差異非常顯著(P＜0.01)，而COS組增長較慢，差異具有顯著性(P＜0.05)。第16周COS組胰島素水平明顯低于高糖高脂組(P＜0.05)。這表明高糖高脂組和COS組動物在第10周時已出現(xiàn)了高胰島素血癥，而COS可能對高糖高脂飼料動物的高胰島素血癥有一定改善作用。

3.4 COS對葡萄糖耐量的影響

如表4所示，高糖高脂組的血糖水平在各個時相點均非常明顯高于正常組(P＜0.01)，且2 h后血糖仍維持在高水平狀態(tài)，提示高糖高脂組已出現(xiàn)非常顯著的葡萄糖耐量異常，胰島β細胞功能障礙。而COS組盡管與正常組相比，差異具有顯著性(P＜0.05)，但在4個時相點均明顯低于高糖高脂組(P＜0.05)。這說明COS可減少高糖高脂飼料萄糖耐量異常。

表2 COS對飼高糖高脂大鼠空腹血糖的影響(±s，n=6)Tab.2 Effect of COS on fasting serum glucose in high fat/high sucrose-fed Wistar rats(±s，n=6)

表2 COS對飼高糖高脂大鼠空腹血糖的影響(±s，n=6)Tab.2 Effect of COS on fasting serum glucose in high fat/high sucrose-fed Wistar rats(±s，n=6)

與正常組比較:1P＜0.05，2P＜0.01;與高糖高脂組比較:3P＜0.051P＜0.05，2P ＜0.01 vs normal;3P ＜0.05 vs high-fat/high-sucrose-fed group

組 別 空腹血糖/(mmol/L)0周 5周 10周 16周正常組4.42±0.47 4.18±0.83 4.39±0.76 4.50±0.58高糖高脂組 4.21±0.35 5.89±0.741 8.86±0.951 12.16±1.022 COS 組 5.01 ±0.33 5.53 ±0.451 7.15 ±0.221，3 9.07 ±0.911，3

表3 COS對飼高糖高脂大鼠空腹血胰島素的影響(±s，n=6)Tab.3 Effect of COS on fasting serum insulin in high fat/high sucrose-fed Wistar rats(±s，n=6)

表3 COS對飼高糖高脂大鼠空腹血胰島素的影響(±s，n=6)Tab.3 Effect of COS on fasting serum insulin in high fat/high sucrose-fed Wistar rats(±s，n=6)

與正常組比較:1P＜0.05，2P＜0.01;與高糖高脂組比較:3P＜0.051P＜0.05，2P ＜0.01 vs normal;3P ＜0.05 vs high-fat/high-sucrose-fed group

組 別 空腹血清胰島素/(mIU/L)0周 5周 10周 16周正常組 22.16±3.58 23.69±3.31 21.85±2.57 22.74±1.61高糖高脂組 20.37±2.03 28.32±2.68 41.15±3.722 50.35±4.272 COS組 23.05±1.96 27.68±1.59 36.90±3.871 36.12±2.651，3

表4 COS對飼高糖高脂大鼠葡萄糖耐量的影響(±s，n=6)Tab.4 Effect of COS on OGTT in high fat/high sucrose-fed Wistar rats(±s，n=6)

表4 COS對飼高糖高脂大鼠葡萄糖耐量的影響(±s，n=6)Tab.4 Effect of COS on OGTT in high fat/high sucrose-fed Wistar rats(±s，n=6)

與正常組比較:1P＜0.05，2P＜0.01;與高糖高脂組比較:3P＜0.051P＜0.05，2P ＜0.01 vs normal;3P ＜0.05 vs high-fat/high-sucrose-fed group

組 別 血糖/(mmol/L)0 min 30 min 60 min 120 min正常組4.26±0.39 12.64±0.61 8.70±0.42 4.72±1.13高糖高脂組 11.52±0.942 20.76±1.242 18.89±1.642 15.01±1.752 COS 組 8.43 ± 0.761，3 18.53 ± 0.981，3 15.27 ± 1.931，3 9.29 ± 1.081，3

4 討論

糖代謝紊亂是2型糖尿病的主要表現(xiàn)之一。長期過食高糖高脂導致機體能源過剩并發(fā)生肥胖。機體為了維持血糖濃度恒定，胰島長期處于應激狀態(tài)，胰島素分泌增加。肌肉、脂肪等組織對胰島素敏感性降低使得機體出現(xiàn)胰島素抵抗。胰島代償性分泌胰島素增加，胰島功能逐漸衰竭，糖利用減少，血糖升高，最終發(fā)展為糖尿病。所以防治2型糖尿病的主要措施是盡早減肥，改善糖脂代謝。

本研究的主要目的是探索COS對腹腔注射小劑量STZ破壞大鼠部分胰島細胞再以高糖高脂誘導建立類似于人類2型糖尿病模型鼠的血糖和胰島素水平的影響。COS是殼聚糖的降解產(chǎn)物，由2～20個脫乙酰葡萄糖胺組成。COS、殼聚糖和甲殼素又統(tǒng)稱為甲殼素或甲殼多糖。甲殼多糖目前被認為是自然界惟一的動物性膳食纖維，是自然界中少見的帶正電荷堿性多糖，具有膳食纖維的多種特殊性和功效。本研究結果表明，COS能明顯降低飼高糖高脂大鼠體重、空腹血糖、葡萄糖負荷后2 h血糖濃度以及胰島素水平(P＜0.05)，與Lee等報道的一致［3］。以上提示COS具有改善糖代謝，預防糖尿病的作用。文獻報道，COS可減輕體重、調血脂［2-4，7］。我們推測其降血糖作用可能通過減輕肥胖，改善胰島素抵抗、脂質代謝而改善糖代謝或者也可能與抑制或延緩葡萄糖的腸道吸收等有關［8］。至于其降糖機制是否涉及對體內氧化應激以及胰島素受體敏感性等仍需進一步研究。

［1］ 王雪松，鄭 蕓，方積年.降血糖多糖及寡糖的研究進展［J］.藥學學報，2004，39(12):1028-1033.

［2］ Hayashi K，Ito M.Antidiabetic action of low molecular weight chitosan in genetically obese diabetic KK-Ay mice［J］.Biol Pharm Bull，2002，25(2):188-192.

［3］ Lee H W，Park Y S，Choi J W.Antidiabetic effects of chitosan oligosaccharides in neonatal streptozotocin-induced noninsulin-dependent diabetes mellitus in rats［J］.Biol Pharm Bull，2003，26(8):1100-1103.

［4］ 張婷婷，吳成業(yè)，王 茵.甲殼低聚糖的調血脂作用［J］.中國海洋藥物雜志，2010，29(5):48-50.

［5］ 李邦良，高仕英，喬新惠，等.甲殼低聚糖的制備和分析［J］.中國生化藥物雜志，1999，20(6):292-294.

［6］ 趙寶珍，白秀平，榮青峰.實驗性2型糖尿病大鼠模型的研究［J］.中國藥物與臨床，2002，2(6):383-385.

［7］ Ormrod D J，Holmes C C，Miller T E.Dietary chitosan inhibits hypercholesterolaemia and atherogenesis in the apolipoprotein E-deficient mouse model of atheroselerosis［J］.Atheroselerosis，1998，138(2):329-334.

［8］ 曹朝暉，董曉英，方 敏，等.甲殼低聚糖對α-葡萄糖苷酶活性的影響及降血糖作用［J］.中國生化藥物雜志，2005，26(6):327-329.