金蕊，程銀祥，韓鳳梅，陳勇

(湖北大學(xué)中藥生物技術(shù)省重點實驗室，湖北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢430062)

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山藥多糖對Ⅰ型糖尿病大鼠血糖血脂及肝腎氧化應(yīng)激的影響

金蕊，程銀祥，韓鳳梅，陳勇

(湖北大學(xué)中藥生物技術(shù)省重點實驗室，湖北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢430062)

摘要：研究山藥粗多糖(RhizomaDioscoreaepolysaccharide，RDP)對鏈脲佐菌素(streptozotocin，STZ)誘導(dǎo)的一型糖尿病大鼠的血糖血脂、口服葡萄糖耐受量以及肝臟、腎臟氧化應(yīng)激損傷的影響.與糖尿病模型對照組相比，糖尿病給藥組在連續(xù)灌胃RDP(80，240 mg·kg-1·d-1)4周后，大鼠血糖(BG)、血脂(TC、TG、LDL-C)、血清糖化血紅蛋白(GHb)以及肝臟脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛(MDA)水平均有顯著降低，而血清高密度脂蛋白(HDL-C)以及腎臟谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)活性顯著增加，且呈現(xiàn)劑量依賴性.此外，RDP能夠提高糖尿病大鼠口服葡萄糖耐受能力.

關(guān)鍵詞：山藥粗多糖(RDP)；STZ誘導(dǎo)的Ⅰ型糖尿病大鼠；抗糖尿病作用；氧化應(yīng)激

0引言

山藥(RhizomaDioscoreae)是我國傳統(tǒng)中藥，別名懷山藥、土薯、山薯、山芋等，其營養(yǎng)豐富，具有補脾養(yǎng)胃，生津益肺，補腎澀精等很重要的保健與藥用價值[1].山藥的化學(xué)成分主要有山藥粘液質(zhì)、山藥多糖、淀粉、氨基酸、脂肪酸、微量及常量元素、薯蕷皂苷、膽堿、多巴胺、山藥堿、淀粉酶、多酚氧化酶、磷酸酶、維生素C等[2].現(xiàn)代藥理研究表明，山藥具有抗衰老、抗氧化、提高應(yīng)激力、增強免疫力、降血脂、抗腫瘤、抗突變等功效，且主要活性成分是山藥多糖(RhizomaDioscoreaepolysaccharide，簡稱RDP)[3].何云報道了在CCl4誘導(dǎo)的昆明小鼠急性肝損傷模型中，在給予山藥多糖處理后，小鼠血清中丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶和天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶活性，肝、心肌、腎、腦和血清中的MDA都顯著降低[3].此外，有文獻報道山藥多糖能劑量依耐性地降低四氧嘧啶誘導(dǎo)的Ⅰ型糖尿病大鼠的血糖水平[4].

糖尿病是嚴重危害人類健康的代謝性疾病，因其發(fā)病機理不同主要分為Ⅰ型和Ⅱ型.Ⅰ型糖尿病也稱為胰島素依賴型糖尿病，多發(fā)生在兒童和青少年，多飲、多尿、多食及消瘦癥狀明顯，血糖水平高，體內(nèi)胰島素絕對不足，容易發(fā)生酮癥酸中毒，必須注射胰島素治療才能獲得滿意療效，否則將危及生命.其發(fā)病機制主要是自身免疫系統(tǒng)被破壞，即胰腺β細胞被破壞，導(dǎo)致機體胰島素分泌下降或缺乏，此外還受遺傳和環(huán)境因素的影響[5].

目前國內(nèi)外誘導(dǎo)糖尿病模型的藥物主要有鏈脲佐菌素(STZ)和四氧嘧啶[5]. STZ是一種氨基葡萄糖-亞硝基脲，對一定種屬動物的胰島β細胞有選擇性破壞作用，能誘發(fā)許多動物產(chǎn)生糖尿病，一般采用大鼠和小鼠制造動物模型[6].STZ通過葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白2(GLUT2)進入胰腺β細胞，一方面造成DNA的甲基化和片段化，另一方面產(chǎn)生一系列的氧自由基，從而對β細胞產(chǎn)生毒性[7-8].Ⅰ型糖尿病與Ⅱ型糖尿病動物模型的制備與STZ的給藥方式有關(guān)，采用小劑量分次給藥方法可建立與人類Ⅱ型糖尿病表現(xiàn)相似的大鼠糖尿病模型，采用較大劑量一次性注射的給藥方法則可建立與人類Ⅰ型糖尿病表現(xiàn)相似的大鼠糖尿病模型[9].本實驗采用大劑量一次性注射的方法建立Ⅰ型糖尿病模型大鼠來研究山藥多糖對糖尿病血糖血脂的影響.

1材料與方法

1.1試劑山藥粗多糖由本實驗室苗瀟磊師兄提取制備，本實驗對該粗多糖進行了如下處理：1 000 g 山藥粗多糖浸膏于60 ℃混懸于95%乙醇(2 L)4 h→4℃放置過夜→取沉淀冷凍干燥→實驗用山藥多糖RDP(359 g).經(jīng)測定，實驗用RDP中總多糖含量為41.9%，蛋白含量為29.7%，還原性單糖含量為31.9%.檢測大鼠空腹血糖(FBG)、血清糖化血紅蛋白(GHb)、甘油三酯(TG)、總膽固醇(TC)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)，以及組織中丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶 (CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、還原型谷胱甘肽(GSH)的試劑盒均購自南京建成生物工程研究所(江蘇，中國).鏈脲佐菌素購自Sigma (Saint Louis，MO，USA).強生穩(wěn)豪型(ONETOUCH Ultra) 血糖試紙購自Johnson(USA).

在確定造模成功血糖穩(wěn)定后，將實驗大鼠隨機分為6組：正常對照組(normal control，NC)；正常給藥低劑量組(NC-80，每日按照80 mg/kg·bw灌胃山藥多糖溶液)；正常給藥高劑量組(NC-240，每日按照240 mg/kg·bw灌胃山藥多糖溶液)；糖尿病對照組(diabetic control，DC)；糖尿病給藥低劑量組(DC-80，每日按照80 mg/kg·bw灌胃山藥多糖溶液)；糖尿病給藥高劑量組(DC-240，每日按照240 mg/kg·bw灌胃山藥多糖溶液),每組5只大鼠，連續(xù)給藥4周.山藥多糖溶液用生理鹽水配制，各組大鼠均自由飲水及進食.

4周后，動物禁食16 h，自由飲水，次日稱重后用50%葡萄糖溶液按照2 g/kg體重進行灌胃.分別于葡萄糖灌胃后0，30，60，90及120 min尾尖針刺取血，用血糖儀測定血糖；根據(jù)口服糖耐量試驗(OGTT)結(jié)果繪制血糖-時間曲線，實驗結(jié)果用曲線下面積來表示.次日大鼠禁食12 h，各組大鼠眼眶取血，部分抗凝測定糖化血紅蛋白水平，部分于4 000 r/m離心10 min分離出血清測定血糖及血脂水平，然后頸椎脫臼處死，解剖后檢測各主要器官發(fā)生病變情況，分離出肝臟、腎臟組織，剪取少量肝臟、腎臟保存于-80 ℃超低溫冰箱中，用于組織中抗氧化酶及MDA的測定.

1.3數(shù)據(jù)處理結(jié)果以平均數(shù)±標準差表示，組間比較使用Student-Newman-Keuls多重比較以計算顯著性差異，當p<0.05，則具有統(tǒng)計學(xué)意義；當p<0.01，則具有顯著性差異.

2實驗結(jié)果

2.1山藥粗多糖對Ⅰ型糖尿病大鼠血糖、血脂及GHb的影響山藥多糖對Ⅰ型糖尿病大鼠空腹血糖(FBG)、血脂(TC、TG、LDL-C、HDL-C)及GHb的影響見表1.與NC組大鼠相比，DC組大鼠體內(nèi)出現(xiàn)糖脂代謝紊亂，其FBG、TC、TG、LDL-C及GHb均有顯著升高(p<0.01或0.05)，HDL-C無明顯變化，表明大鼠造模成功.與DC組相比，DC給藥組FBG、TC、TG、LDL-C及GHb水平均劑量依賴性降低，HDL-C水平劑量依賴性升高(p<0.05).與NC組相比，NC高劑量給藥組FBG及TC有一定程度降低作用，其他無明顯變化.

表1　RDP對Ⅰ型糖尿病大鼠血糖、血脂及GHb的影響

#p<0.05，##p<0.01，DC vs NC組;*p<0.05,**p<0.01，DC給藥組vs DC組；△p<0.05，NC給藥組vs NC組.

圖1　RDP對Ⅰ型糖尿病大鼠口服糖耐量(OGTT)的影響(n=5)A：血糖-時間曲線，B：血糖-時間曲線下面積(AUC0～120 min).　###p<0.001，DC vs NC組；*p<0.05，DC給藥組vs DC組.

2.3山藥粗多糖對Ⅰ型糖尿病大鼠肝臟抗氧化酶及MDA的影響RDP給藥后對Ⅰ型糖尿病大鼠肝臟氧化應(yīng)激的影響見表2.與NC組相比，DC組大鼠的肝臟抗氧化酶水平顯著下降(p<0.05)，脂質(zhì)過氧化水平MDA顯著提高(p<0.05)，這與糖尿病大鼠體內(nèi)產(chǎn)生高氧化應(yīng)激相符.與DC組相比，糖尿病大鼠在給予RDP(高劑量240 mg/kg.bw)4周后，其肝臟抗氧化酶(CAT、GSH-Px和SOD)活性及GSH含量均有一定程度上升(p>0.05)，脂質(zhì)過氧化MDA水平顯著降低(p<0.01).此外，與NC組相比，NC大鼠僅高劑量給藥后肝臟MDA水平有一定程度降低(p>0.05)，其他指標均無變化.

表2　RDP對Ⅰ型糖尿病大鼠肝臟抗氧化酶及MDA的影響

#p<0.05,##p<0.01，DC vs NC組;*p<0.05,**p<0.01，DC給藥組 vs DC組.

2.4山藥粗多糖對Ⅰ型糖尿病大鼠腎臟抗氧化酶及MDA的影響RDP給藥后對Ⅰ型糖尿病大鼠腎臟氧化應(yīng)激的影響見表3.與NC組相比，DC組大鼠的腎臟抗氧化酶GSH-Px水平顯著下降(p<0.05)，脂質(zhì)過氧化MDA水平顯著提高(p<0.05).與DC組相比，在給予高劑量RDP(240 mg/kg·bw)4周后，糖尿病大鼠腎臟GSH-Px水平顯著提高(p<0.01)，SOD和GSH水平有一定提高、MDA水平有一定降低，但無顯著性差異(p>0.05).此外，與NC組相比，正常大鼠在給予高劑量RDP(240 mg/kg·bw)4周后，僅腎臟GSH水平有一定程度提高，但也無顯著性差異.

表3　RDP對Ⅰ型糖尿病大鼠腎臟抗氧化酶及MDA的影響

#p<0.05,##p<0.01，DC vs NC組；*p<0.05,**p<0.01，DC給藥組 vs DC組.

3討論

糖尿病是一種最常見的人類代謝性疾病，其特點是胰島素分泌缺陷和/或激活缺陷引起的高血糖.糖尿病血糖的降低是糖尿病治療的主要目標，而糖化血紅蛋白能很好地反映糖尿病狀態(tài)下的平均血糖水平.本實驗發(fā)現(xiàn)，給予山藥多糖后糖尿病大鼠的血糖和糖化血紅蛋白水平均有明顯下降趨勢.口服葡萄糖耐量試驗反映了機體處理葡萄糖的能力，在糖尿病狀態(tài)下，機體糖耐量能力受損，即糖耐量失常.本實驗發(fā)現(xiàn)，山藥多糖能明顯改善由STZ誘導(dǎo)的Ⅰ型糖尿病大鼠的糖耐量.

近幾年來，越來越多的研究表明糖尿病表示出高氧化應(yīng)激，并且氧化應(yīng)激在糖尿病的發(fā)病機理及其并發(fā)癥中起著非常重要的作用.在氧化應(yīng)激條件下，超氧陰離子自由基、羥基自由基和其他活性氧自由基的產(chǎn)生能夠?qū)е赂鞣N組織的破壞，可能會導(dǎo)致糖尿病及其并發(fā)癥的發(fā)生.內(nèi)源性抗氧化酶，包括SOD、GSH、CAT、GSH-Px，負責(zé)清除體內(nèi)過多的有害自由基，在保護細胞免受氧化損傷的過程中起重要作用。脂質(zhì)過氧化是糖尿病患者的一個典型特征，脂質(zhì)過氧化會反過來導(dǎo)致自由基水平升高.脂質(zhì)過氧化水平的提高會通過降低細胞膜的流動性和改變膜結(jié)合酶或受體的活性來損害細胞膜功能[11-12].本實驗發(fā)現(xiàn)，的抗氧化酶活性受到明顯抑制，且肝、腎MDA水平明顯升高.給予山藥多糖后，肝、腎組織內(nèi)的抗氧化酶有升高趨勢，且MDA水平明顯降低，說明山藥多糖對STZ誘導(dǎo)的Ⅰ型糖尿病大鼠肝臟、腎臟氧化應(yīng)激損傷有一定緩解作用.

綜上，灌胃山藥多糖對STZ誘導(dǎo)的Ⅰ型糖尿病大鼠高血糖、高血脂，及肝腎氧化應(yīng)激損傷有一定程度的改善作用.研究結(jié)果有助于深入了解山藥多糖對糖尿病的治療作用，對開發(fā)具有預(yù)防或治療糖尿病功能的山藥多糖產(chǎn)品具有一定參考價值.

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(責(zé)任編輯游俊)

The effects of Rhizoma Dioscoreae polysaccharide on hyperglycemia，hyperlipemia and oxidative stress in type Ⅰ diabetic rats

JIN Rui，CHENG Yinxiang，HAN Fengmei，CHEN Yong

(Hubei Province Key Laboratory of Biotechnology of Chinese Traditional Medicine，School of Life Sciences，Hubei University，Wuhan 430062，China)

Abstract：The effects ofRhizomaDioscoreaepolysaccharide (RDP) on hyperglycemia，hyperlipemia，oral glucose tolerance test(OGTT)and oxidative stress of liver and kidney in typeⅠdiabetic rats induced by streptozotocin(STZ)were studied in the present work.After oral administration of RDP (80 and 240 mg·kg-1·d-1) for continuous 4 weeks，the serum glucose(BG) and lipids (TC，TG and LDL-C) levels，as well as the content of glycosylated hemoglobin (GHb) and hepatic MDA in diabetic rats，were decreased significantly (p<0.05 orp<0.01)，whereas serum HDL-C level and renal antioxidant enzymatic GSH-Px activity in diabetic rats，were increased significantly.Furthermore，RDP could improve the oral glucose tolerance of diabetes rats induced by STZ.

Key words：RhizomaDioscoreaepolysaccharide (RDP); type Ⅰ diabetic rat; antidiabetic activity; oxidative stress

文章編號:1000-2375(2016)03-0298-05

收稿日期:2015-12-17

基金項目：湖北省科技廳科技支撐計劃項目(2015BCA273) 資助

作者簡介：金蕊(1989-)，女，碩士生；E-mail：476162773@qq.com；陳勇，通信作者，教授， E-mail：1740952455@qq.com

中圖分類號:R961

文獻標志碼:A

DOI:10.3969/j.issn.1000-2375.2016.04.006