梁 彥，張傳軍，呂艷榮

（1.吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院食品工程學(xué)院，吉林 吉林 132101；2.吉林省扶余縣環(huán)境保護(hù)局，吉林 松原 131200）

馬齒莧多糖對(duì)高脂飲食聯(lián)合鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病小鼠的作用及機(jī)制

梁 彥1，張傳軍1，呂艷榮2

（1.吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院食品工程學(xué)院，吉林 吉林 132101；2.吉林省扶余縣環(huán)境保護(hù)局，吉林 松原 131200）

目的：研究馬齒莧多糖對(duì)高脂飲食聯(lián)合鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病小鼠模型的作用及其機(jī)制。方法：采用高脂飲食聯(lián)合鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的方法建立Ⅱ型糖尿病模型，考察馬齒莧多糖對(duì)糖尿病小鼠的血糖水平、葡萄糖耐受、胰島素水平、胰島素敏感指數(shù)、血脂指標(biāo)以及超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、過(guò)氧化氫酶（catalase，CAT）活性和丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量的影響。結(jié)果：馬齒莧多糖可明顯改善血糖水平，提高對(duì)葡萄糖的耐受性，增加胰島素水平和胰島素敏感指數(shù)，且可以降低模型小鼠血脂的含量，同時(shí)能夠增加小鼠胰腺中SOD、CAT的活性及降低MDA的含量。結(jié)論：馬齒莧多糖具有降血糖與降血脂作用，可能與其抗氧化作用有關(guān)。

馬齒莧；多糖；糖尿??；血糖；血脂；抗氧化

糖尿病（diabetes mellitus，DM）是一種以高血糖為特點(diǎn)的，因胰島素分泌不足或功能下降所導(dǎo)致的疾病，最終可以引起糖、脂和蛋白質(zhì)代謝損傷。在2025年，全世界糖尿病患者的數(shù)量將會(huì)增加到38億，而其中的95%為Ⅱ型糖尿病[1]。目前，糖尿病的治療方法包括胰島素治療和口服降血糖藥物，但是這些方法在臨床應(yīng)用過(guò)程中也可以導(dǎo)致某些副作用，例如高劑量的應(yīng)用胰島素和口服降血糖藥物可以引起低血糖、肝臟損傷、乳酸中毒和腹瀉等[2-3]。因此，尋找天然的、低毒的抗糖尿病藥物是非常必要的。目前為止，已有大量的天然藥物被研究和用于糖尿病的治療，并顯示出了較好的效果[4-5]。

馬齒莧（Portulaca oleracea L.）又稱馬齒草、馬莧菜、五行草等，為藥食兩用植物。主要活性成分包括多糖、黃酮、生物堿和不飽和脂肪酸等[6]。近年來(lái)，植物多糖的生物學(xué)活性備受關(guān)注，成為人們的研究熱點(diǎn)。馬齒莧多糖（polysaccharides form Portulaca oleracea L.，POPs）為馬齒莧的主要活性成分之一，具有增強(qiáng)免疫、抗氧化、抗衰老和抗腫瘤等作用[7-10]。馬齒莧多糖的抗糖尿病作用報(bào)道較少，其研究的動(dòng)物模型均是單純的用四氧嘧啶來(lái)誘導(dǎo)，并不能很好的模擬人類Ⅱ型糖尿病的特點(diǎn)，并且沒(méi)有涉及其降糖機(jī)制[11-12]。本研究以高脂飲食聯(lián)合小劑量鏈脲佐菌素（streptozocin，STZ）誘導(dǎo)的糖尿病小鼠模型為研究對(duì)象，探討馬齒莧多糖的降血糖及降血脂作用，并對(duì)其機(jī)制進(jìn)行探討。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬齒莧藥材購(gòu)與本地藥材市場(chǎng)，經(jīng)吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院生藥教研室鑒定為馬齒莧科植物馬齒莧（Portulaca oleracea L.）。

STZ 美國(guó)Sigma公司；血糖試劑盒 北京康化試劑公司；胰島素試劑盒 天津九鼎生物技術(shù)有限公司；葡萄糖 北京化學(xué)試劑廠；甘油三酯（triglyceride，TG）檢測(cè)試劑盒 長(zhǎng)春匯力生物技術(shù)有限公司；總膽固醇（total cholesterol，TC）檢測(cè)試劑盒 北京北化康泰臨床試劑有限公司；SOD檢測(cè)試劑盒、MDA檢測(cè)試劑盒、CAT檢測(cè)試劑盒 南京建成生物工程研究所。

1.2 儀器與設(shè)備

GC-2100型γ放射免疫計(jì)數(shù)儀 中國(guó)科大中佳公司；DY89-I型組織勻漿機(jī) 上海天呈科技有限公司；5417R型低溫超高速離心機(jī) 德國(guó)Eppendorf公司；HCB-S1型磁力攪拌器 上海道京儀器有限公司；UV-1750型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì) 島津國(guó)際貿(mào)易（上海）有限公司；New Classic ML分析天平 梅特勒-托利多中國(guó)公司。

1.3 方法

1.3.1 馬齒莧多糖的提取[13-14]

全草清洗后在60 ℃條件下烘干，過(guò)40目篩后加40倍蒸餾水→90℃沸水浴4 h→用6層紗布過(guò)濾→濾液離心（4 000 r/min，20 min）→取上清液于90 ℃水浴濃縮，濃縮前后體積比為4∶1→加入3倍體積預(yù)冷的無(wú)水乙醇沉淀→3 000 r/min離心15 min→取沉淀物溶于適量蒸餾水中→用濾紙過(guò)濾除去蛋白質(zhì)等雜物→再用100%乙醇二次沉淀→離心得沉淀物→沉淀物自然風(fēng)干→得馬齒莧多糖。

1.3.2 動(dòng)物模型的建立及分組

雄性、清潔級(jí)ICR小鼠（18～22 g），購(gòu)買于吉林大學(xué)實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物中心。小鼠飼養(yǎng)于溫度為（22±1）℃和相對(duì)濕度為40%～70%的條件下，12 h光照循環(huán)，自由飲食和飲水。高脂飼料含有22%脂肪，48%碳水化合物和20%蛋白質(zhì)；標(biāo)準(zhǔn)飼料含有5%脂肪，53%碳水化合物和20%蛋白質(zhì)。

小鼠隨機(jī)分為兩組，一組8只，標(biāo)準(zhǔn)飲食；一組60只，高脂飲食。4周后，高脂飲食組的小鼠腹腔注射STZ（檸檬酸緩沖液配制），劑量為30 mg/kg（以體質(zhì)量計(jì)，下同）。4周后測(cè)量血糖水平，血糖水平高于7.8 mmol/L的高脂飲食聯(lián)合STZ誘導(dǎo)的小鼠隨機(jī)分為5組，每組8只。一組作為糖尿病組（diabetic control，DC），一組灌胃給予5 mg/（kg·d）的格列本脲作為陽(yáng)性對(duì)照組（positive control，PC），其余3組分別灌胃給予50、100、200 mg/（kg·d）的馬齒莧多糖（分別為L(zhǎng)POPs、MPOPs、HPOPs組）。標(biāo)準(zhǔn)飲食組灌胃給予等體積的生理鹽水，作為正常對(duì)照組（normal control，NC）。

POPs和格列本脲，灌胃給予，每天1次，共28 d。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在處死前禁食12 h，取血后離心，存放于－80℃。胰腺被迅速的分離，收集和儲(chǔ)存于液氮中，用于進(jìn)一步分析。

1.3.3 空腹血糖的測(cè)定及口服葡萄糖耐受實(shí)驗(yàn)

在為期4周的給藥周期內(nèi)，每周尾靜脈取血測(cè)量1次空腹血糖（fasting blood glucose，F(xiàn)BG）?？诜咸烟悄褪茉囼?yàn)（oral glucose tolerance test，OGTT）在最后1周進(jìn)行，12 h禁食后，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物口服2 g/kg（以體質(zhì)量計(jì)）的葡萄糖溶液。按照說(shuō)明書(shū)中的操作用葡萄糖氧化酶法測(cè)量0、30、60、90、120 min的葡萄糖水平。

1.3.4 胰島素水平和胰島素敏感指數(shù)測(cè)定

胰島素水平（fasting serum insulin，F(xiàn)INS）用商品化的放射免疫試劑盒進(jìn)行測(cè)定。實(shí)驗(yàn)按照說(shuō)明書(shū)上描述的方法進(jìn)行。濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線與樣品平行。胰島素敏感指數(shù)測(cè)定（insulin sensitivity index，ISI）根據(jù)FBG和FINS的含量進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下：

1.3.5 TG和TC含量測(cè)定

OGTT完成24 h后，小鼠被處死，收集血液，用商品化的試劑盒對(duì)各組動(dòng)物的TG和TC含量進(jìn)行測(cè)定。

1.3.6 胰腺組織中SOD、CAT活性和MDA含量的測(cè)定

取小鼠胰腺組織，在預(yù)冷的生理鹽水中漂洗，沖去表面血液，然后濾紙拭干，稱質(zhì)量后放入燒杯中。加入預(yù)冷的pH 7.4 Tris-HCl勻漿液，迅速用手術(shù)剪刀剪成碎塊，進(jìn)行勻漿操作，然后在4℃條件下離心，吸取上清液，存于－80℃?zhèn)溆?。按照試劑盒中描述的方法?duì)小鼠胰腺組織中SOD、CAT的活性和MDA的含量進(jìn)行測(cè)定。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

用SPSS17.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，所得結(jié)果以表示，P＜0.05為有顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬齒莧多糖的提取

馬齒莧多糖的提取率（以干基計(jì)）為13.2%。

2.2 小鼠一般狀態(tài)觀察

NC組小鼠狀態(tài)良好，皮毛光澤，體質(zhì)量穩(wěn)定持續(xù)上升，動(dòng)作自如，反應(yīng)靈敏，未見(jiàn)動(dòng)物死亡。DC組小鼠，經(jīng)腹腔注射STZ后，精神狀態(tài)較差，皮毛失去光澤，身體消瘦，體質(zhì)量持續(xù)下降，動(dòng)作遲緩，反應(yīng)遲鈍，飲水量和食物攝入量均顯著增加，出現(xiàn)2例小鼠死亡情況。POPs組有類似DC組表現(xiàn)，但程度較輕，其中LPOPs組有1例小鼠死亡，MPOPs、HPOPs組未見(jiàn)動(dòng)物死亡。PC組小鼠精神狀態(tài)好于POPs組，未見(jiàn)動(dòng)物死亡。

2.3 馬齒莧多糖對(duì)糖尿病小鼠FBG的影響

圖1 馬齒莧多糖對(duì)糖尿病小鼠FBG的影響Fig.1 Effects of POPs on FBG of diabetic mice

如圖1所示，同DC組不同，NC組有一個(gè)正常的血糖水平。糖尿病小鼠的血糖水平能被各劑量組的POPs顯著抑制（P＜0.05），其降糖效果按照LPOPs、MPOPs和HPOPs的順序遞增。POPs對(duì)高脂飲食聯(lián)合STZ誘導(dǎo)的糖尿病小鼠的血糖水平有著積極的作用。

2.4 馬齒莧多糖對(duì)糖尿病小鼠OGTT的影響

圖2 馬齒莧多糖對(duì)糖尿病小鼠OGTT的影響Fig.2 Effects of POPs on OGTT of diabetic mice

如圖2所示，在OGTT實(shí)驗(yàn)中，模型組的血糖峰值出現(xiàn)在口服胰島素60 min后，其他各組血糖的峰值出現(xiàn)在口服胰島素30 min時(shí)，口服胰島素30 min后，低、中、高劑量的POPs均可以顯著抑制血糖增加，口服胰島素120 min后血糖仍然高于最初水平。這種抑制效果將會(huì)持續(xù)，直到血糖恢復(fù)到最初水平。在各POPs處理組中，高劑量組比低劑量組有更好的葡糖耐受性，按照LPOPs、MPOPs、HPOPs的順序遞增。

2.5 馬齒莧多糖對(duì)糖尿病小鼠FINS和ISI的影響

圖3 馬齒莧多糖對(duì)糖尿病小鼠FINS的影響Fig.3 Effects of POPs on FINS of diabetic mice

圖4 馬齒莧多糖對(duì)糖尿病小鼠ISI的影響Fig.4 Effects of POPs on ISI of diabetic mice

如圖3、4所示，POPs可劑量依賴性的增加糖尿病小鼠的FINS和ISI。同DC組相比，給予100 mg/kg和200 mg/kg的POPs可以使FINS顯著提升（P＜0.05），而給予50 mg/kg的POPs無(wú)顯著變化（P＞0.05）。當(dāng)給予格列本脲或POPs后，同DC組相比ISI均顯著增加（P＜0.05）。

2.6 馬齒莧多糖對(duì)糖尿病小鼠TG和TC的影響

為了進(jìn)一步評(píng)估POPs的抗糖尿病作用，本實(shí)驗(yàn)研究了其對(duì)小鼠血液中TG和TC含量的影響，同DC組相比，低、中、高劑量組的POPs均可顯著降低TG和TC的水平（P＜0.05）。TG含量分別下降了7.54%、13.4%和15.9%，TC含量分別下降了12.1%、17.9%和24.4%。

圖5 馬齒莧多糖對(duì)糖尿病小鼠TG和TC的影響Fig.5 Effects of POPs on TG and TC of diabetic mice

2.7 馬齒莧多糖對(duì)糖尿病小鼠胰腺組織中SOD、CAT的活性和MDA含量的影響

表1 馬齒莧多糖對(duì)糖尿病小鼠胰腺組織中SOD、CAT的活性和MDA含量的影響Table 1 Effects of POPs on SOD and CAT activities and MDA content in pancreas of diabetic mice

如表1所示，當(dāng)給予POPs后，同DC組相比，糖尿病小鼠胰腺組織中SOD和CAT活性顯著性增高（P＜0.05），但要低于NC組。格列本脲組和POPs組胰腺組織中MDA的含量同DC組相比均顯著性降低（P＜0.05）。結(jié)果表明，POPs對(duì)高脂飲食聯(lián)合STZ誘導(dǎo)的糖尿病小鼠有顯著的抗氧化作用。

3 討 論

雖然糖尿病及其并發(fā)癥的分子機(jī)制并沒(méi)有完全闡述清楚，但是越來(lái)越多的證據(jù)表明活性氧在糖尿病及其并發(fā)癥的發(fā)展過(guò)程中起著重要作用[15]。大量的臨床證據(jù)也顯示了糖尿病的發(fā)生與氧化應(yīng)激密切相關(guān)，活性氧產(chǎn)物的增多或氧化損傷可以促進(jìn)糖尿病的發(fā)生[16]。而植物多糖的抗氧化作用已被多項(xiàng)研究所證實(shí)[17-19]，因此，可以初步判斷POPs的降血糖及降血脂作用與其抗氧化作用有關(guān)。本研究探討了POPs對(duì)模型小鼠胰腺組織抗氧化能力的影響，以SOD、CAT和MDA為評(píng)價(jià)指標(biāo)。SOD是生物體內(nèi)清除自由基中最為重要的抗氧化酶，在各種生物體內(nèi)廣泛存在，其能清除活性氧保護(hù)細(xì)胞免受氧化損傷[20]。研究表明，由活性氧引發(fā)的疾病多達(dá)60多種，而SOD可以阻斷活性氧對(duì)細(xì)胞造成的各種損傷，并有修復(fù)已損傷細(xì)胞的功能。CAT的含量在整個(gè)過(guò)氧化物酶中約占40%，為過(guò)氧化物酶體的標(biāo)志酶，其作用是催化過(guò)氧化氫使其分解成水和分子氧。CAT廣泛分布于各類組織中，CAT可以迅速清除細(xì)胞的毒性代謝產(chǎn)物，從而對(duì)機(jī)體起到保護(hù)作用。MDA為脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物，可以反應(yīng)機(jī)體內(nèi)脂質(zhì)過(guò)氧化的程度，間接反應(yīng)細(xì)胞受損害的程度[21]。本實(shí)驗(yàn)給予模型小鼠馬齒莧多糖4周后，可以顯著提升糖尿病小鼠胰腺組織中SOD和CAT活性，減少M(fèi)DA含量。研究結(jié)果證實(shí)，馬齒莧多糖可通過(guò)提高模型小鼠抗氧化物酶的活性和降低脂質(zhì)過(guò)氧化物的含量，從而增強(qiáng)自由基清除能力和降低ROS的產(chǎn)生，起到抗氧化應(yīng)激、防止氧化損傷的效果，最終達(dá)到降血糖及降血脂作用。

本研究表明了馬齒莧多糖具有一定的降血糖與降血脂作用，其可能與POPs的抗氧化作用有關(guān)，但具體作用機(jī)理還有待深入研究。

[1] ZIMMET P, ALBERIT K G, SHAW J, et al. Global and societal implications of the diabetes epidemic[J]. Nature, 2001, 414(13): 782-787.

[2] LUO Qiong, CAI Yizhong, YAN Jun, et al. Hypoglycemic and hypolipidemic effects and antioxidant activity of fruit extracts from Lycium barbarum[J]. Life Sciences, 2004, 76(2): 137-149.

[3] RAZ I, ELDOR R. Rational therapy for diabetes: early recognition of adverse effects and avoidance of disruptive false alarms[J]. Diabetes-Metabolism Research and Reviews, 2012, 28: 321-324.

[4] HUO Y, WINTERS W D, YAO D L, et al. Prevention of diet-induced type 2 diabetes in the C57BL/6J mouse model by an anti-diabetic herbal formula[J]. Phytotherapy Research, 2003, 17: 48-55.

[5] SUNG H K, SUN H H, SE Y C, et al. Anti-diabetic effect of cinnamon extract on blood glucose in db/db mice[J]. Journal of Ethnopharmacol, 2006, 104: 119-123.

[6] 丁懷偉, 姚佳琪, 宋少江, 等. 馬齒莧的化學(xué)成分和藥理活性研究進(jìn)展[J]. 沈陽(yáng)藥科大學(xué)學(xué)報(bào), 2008, 25(10): 831-836.

[7] 王曉波, 劉殿武, 丁月新, 等. 馬齒莧多糖對(duì)小鼠腹腔巨噬細(xì)胞免疫功能作用[J]. 中國(guó)公共衛(wèi)生, 2005, 21(4): 462-463.

[8] 余慶皋, 王曉春, 熊志青. 馬齒莧的不同部位在體內(nèi)外抗氧自由基作用的比較研究[J]. 實(shí)用預(yù)防醫(yī)學(xué), 2007, 14(2): 346-348.

[9] 牛廣財(cái), 朱丹, 金英子, 等. 馬齒莧多糖對(duì)小鼠的抗衰老作用[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2006, 22(10): 35-37.

[10] 曉波, 姜紅, 王本華, 等. 馬齒莧多糖對(duì)腫瘤細(xì)胞的體內(nèi)外抑制作用[J].中國(guó)公共衛(wèi)生, 2005, 21(12): 1485-1486.

[11] 范玉生, 李青旺, 高大威, 等. 馬齒莧多糖對(duì)四氧嘧啶糖尿病小白鼠的降糖作用[J]. 黑龍江畜牧獸醫(yī), 2008(9): 86-88.

[12] 李玉萍, 劉志勇, 謝國(guó)秀, 等. 馬齒莧多糖抗糖尿病作用的實(shí)驗(yàn)研究[J].天然產(chǎn)物研究與開(kāi)發(fā), 2008, 20(10): 813-815.

[13] 朱曉宦, 吳向陽(yáng), 仰榴青, 等. 馬齒莧粗多糖的提取及清除羥自由基活性作用[J]. 江蘇大學(xué)學(xué)報(bào): 醫(yī)學(xué)版, 2007, 17(1): 57-60.

[14] 朱丹, 牛廣財(cái), 孟憲軍, 等. 馬齒莧多糖提取工藝的研究[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2006, 22(8): 119-122.

[15] LEE H B, YU M R, YANG Y Q. Reactive oxygen species-regulated signaling pathways in diabetic nephropathy[J]. Journal of the American Society of Nephrology, 2003, 14: 241-245.

[16] SUSZTAK K, RAFF A C, SCHIFFER M. Glucose-induced reactive oxygen species cause apoptosis of podocytes and podocyte depletion at the onset of diabetic nephropathy[J]. Diabetes, 2006, 55: 225-233.

[17] LI R J, QIU S D, CHEN H X. The immunotherapeutic effects of Astragalus polysaccharide in type 1 diabetic mice[J]. Biological & Pharmaceutical Bulletin, 2003, 30: 470-476.

[18] SUNIL C, DURAIPANDIYAN V, AGASTIAN P, et al. Anti-diabetic effect of plumbagin isolated from Plumbago zeylanica L. root and its effect on GLUT4 translocation in streptozotocin-induced diabetic rats[J]. Food and Chemical Toxicology, 2012, 50: 4356-4363.

[19] MAO X Q, WU Y, WU K. Astragalus polysaccharide reduces hepatic endoplasmic reticulum stress and restores glucose homeostasis in a diabetic KKAy mouse model[J]. Acta Pharmacologica Sinica, 2007, 28: 1947-1956.

[20] YAMAMOTO H, ZHAO P, INOUE X. Origint of two isoprenoid units in alavandulyl moiety of sophoraflavanone G from Sophora fl avescens cultured cell[J]. Phytochemistry, 2002, 60: 263-267.

[21] WALLACE D C. Animal models for mitochondrial disease[J]. Methods Molecular Biological, 2002, 19: 53-54.

Effect and Mechanism of Polysaccharides from Portulaca oleracea L. on STZ-Induced Diabetic Mice Fed High-Fat Diet

LIANG Yan1，ZHANG Chuan-jun1，Lü Yan-rong2
(1. College of Food Science and Engineering, Jilin Agricultural Science and Technology College, Jilin 132101, China; 2. Environment Protection Agency of Fuyu, Songyuan 131200, China)

Objective: To study the anti-diabetic effect and mechanism of polysaccharides form Portulaca oleracea L. (POPs) in STZ-induced diabetic mice fed a high-fat diet. Methods: Diabetic mice induced by streptozocin (STZ) and highfat diet were administered with POPs and the effects of POPs on FBG, OGTT, FINS, blood lipid, SOD, CAT and MDA were investigated. Results: POPs could improve the content of FBG and enhance FINS level. Meanwhile, POPs significantly suppressed the increase in blood glucose after 30 min. Blood lipid of diabetic mice also decreased after POPs treatment. Furthermore, POPs showed an obvious antioxidant effect through increasing SOD and CAT activities and decreasing MDA content in pancreas. Conclusion: POPs have obvious anti-diabetic and anti-hyperlipidemia effects on diabetic mice and the antioxidant effect may be a possible reason for the anti-diabetic effect.

Portulaca oleracea L.; polysaccharides; diabetes mellitus; blood glucose; blood lipid; antioxidant

R285.5

A

1002-6630（2014）03-0217-04

10.7506/spkx1002-6630-201403044

2013-03-11

吉林省教育廳“十二五”科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（20130333）；“吉林省教育廳釀造技術(shù)高等學(xué)校工程研究中心”資助項(xiàng)目（吉農(nóng)院合字2012第606號(hào)）；吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院重點(diǎn)學(xué)科培育項(xiàng)目（2013223）

梁彥（1970—），女，副教授，碩士，主要從事食品營(yíng)養(yǎng)研究與保健食品開(kāi)發(fā)。E-mail：641219596@qq.com