李鵬程，樸春紅,*，張 嵐，張 羽，李 想，趙梓瀛，王玉華，劉俊梅，于寒松

（1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長春 130118；2.吉林醫(yī)藥學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院，吉林 吉林 132013）

蕎麥殼黃酮提取物對2型糖尿病大鼠的血糖改善作用及機制

李鵬程1，樸春紅1,*，張 嵐2,*，張 羽1，李 想1，趙梓瀛1，王玉華1，劉俊梅1，于寒松1

（1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長春 130118；2.吉林醫(yī)藥學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院，吉林 吉林 132013）

目的：研究蕎麥殼黃酮提取物（buckwheat hull extracts，BHEs）對2型糖尿病大鼠血糖水平改善作用和機制。方法：體外實驗中，測定了BHEs抑制α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶活性，并采用Lineweaver-Burk作圖法確定其抑制反應(yīng)的類型。體內(nèi)實驗中，高脂飲食與注射鏈脲佐菌素（streptozocin，STZ）復(fù)合誘導(dǎo)制備2型糖尿病大鼠模型，分為正常組（未誘導(dǎo)，蒸餾水），模型組（誘導(dǎo)，蒸餾水），陽性對照組（鹽酸二甲雙胍，100 mg/（kg·d））和BHEs低、中、高劑量組（50、100、200 mg/（kg·d），分別標(biāo)記為LBHEs、MBHEs、HBHEs）。灌胃給藥，每天1 次，連續(xù)干預(yù)28 d，觀察大鼠體質(zhì)量、空腹血糖（fasting blood glucose，F(xiàn)BG）、空腹胰島素（fasting serum insulin，F(xiàn)INS）和C肽水平變化，并進行口服糖耐量實驗（oral glucose tolerance test，OGTT）。結(jié)果：BHEs在α-葡萄糖苷酶-麥芽糖體系中與其抑制活性成劑量依賴關(guān)系，當(dāng)BHEs質(zhì)量濃度為1 mg/mL時抑制率為41.12%，酶促動力學(xué)數(shù)據(jù)表明其為競爭型抑制。STZ誘導(dǎo)的2型糖尿病大鼠實驗結(jié)果顯示，與正常組相比，模型組大鼠體質(zhì)量減少了33.1%，F(xiàn)BG升高到（17.85±2.25） mmol/L，而FINS、C肽水平分別降低了24.80%和12.77%（P＜0.05）；與模型組相比，BHEs實驗組改善糖尿病大鼠體質(zhì)量減少，且干預(yù)28 d后MBHEs組和HBHEs組大鼠FBG與干預(yù)前比較分別降低了39.4%和48.2%（P＜0.05），OGTT曲線下面積降低了47.36%、59.47%（P＜0.05），MBHEs組和HBHEs組同時改善大鼠血清FINS和C肽水平，與模型組相比分別提高了32.79%、34.44%和7.40%、13.08%（P＜0.05）。結(jié)論：BHEs抑制α-葡萄糖苷酶活性和修復(fù)胰島細胞功能的雙重機制改善STZ誘導(dǎo)的2型糖尿病大鼠的血糖指標(biāo)，并呈現(xiàn)一定的劑量-效應(yīng)關(guān)系。

蕎麥殼黃酮提取物；α-葡萄糖苷酶；2型糖尿病；血糖；胰島素；C肽

糖尿病的人數(shù)每年都在呈現(xiàn)遞增的趨勢，并且該病已經(jīng)成為了全球性的公共健康問題。在最近國際糖尿病協(xié)會統(tǒng)計中，2015年全球糖尿病人數(shù)已經(jīng)超過4.15億人，預(yù)測到2040年糖尿病患病人數(shù)將達到6.42億 人[1]，在中國確診的糖尿病患者有1億多人[2]。糖尿病患者常伴有腎功能衰竭、冠狀動脈心臟疾病、失明、缺血性腦病等并發(fā)癥[3]，對患者的生活以及健康帶來極大的危害。目前降糖藥物主要分為胰島素類、磺酰脲類、雙胍類、α-糖苷酶抑制劑、GLP-1受體激動劑、DPP-4抑制劑等。由于α-葡萄糖苷酶抑制劑藥物具有安全、有效、低血糖風(fēng)險低等功效，因此被國際糖尿病聯(lián)合會和美國臨床內(nèi)分泌醫(yī)學(xué)會列為一線治療藥物[4-5]。

蕎麥中富含蛋白質(zhì)、淀粉、膳食纖維、礦質(zhì)元素、維生素、黃酮類化合物和其他生物活性物質(zhì)，具有特殊的營養(yǎng)價值和保健活性[6]，因其營養(yǎng)成分豐富被列為一種藥食同源的保健食品[7]。蕎麥具有降血糖的功效已經(jīng)被許多專家所認同[8-9]，其主要活性物質(zhì)為黃酮類化合物。俞浩[10]、李超[11]、李丹[12]等研究表明黃酮類物質(zhì)具有良好的降低血糖以及改善糖尿病并發(fā)癥的功效。蕎麥殼為蕎麥粉生產(chǎn)后的主要副產(chǎn)物，含有豐富的黃酮類化合物，但對其開發(fā)研究不充分。本研究在優(yōu)化蕎麥殼黃酮提取工藝基礎(chǔ)上[13]，進一步進行蕎麥殼黃酮提取物對改善糖尿病方面的研究。

1 材料與方法

1.1 動物、材料與試劑

雄性5 周齡Wistar大鼠（SPF級）90 只，體質(zhì)量120～150 g，許可證號：SCXK（吉）-2011-0004，序號：20146484；高脂高糖飼料（含10%蔗糖，10%豬油，5%膽固醇） 長春市億斯實驗動物技術(shù)有限責(zé)任公司。

甜蕎麥殼購于內(nèi)蒙古赤峰市鴻燕蕎麥米廠；蕎麥殼黃酮提取物（buckwheat hull extracts，BHEs）的制備參照樸春紅等[13]的方法。

蘆?。兌龋?8%） 北京寰宇科創(chuàng)生物科技發(fā)展有限公司；鹽酸二甲基雙胍 北京雙鶴藥業(yè)股份有限公司；鏈脲佐菌素（streptozocin，STZ） 美國Sigma公司；α-葡萄糖苷酶（酶活＞10 000 U/g） 北京索萊寶科技有限公司；對硝基苯-α-D-葡萄糖吡喃苷（p-nitrophenyl-α-D-glucopyranoside，PNPG） 美國阿拉丁試劑公司；α-淀粉酶（酶活＞4 000 U/g） 上海Kayon公司；大鼠血清胰島素試劑盒、大鼠血清C肽試劑盒、葡萄糖氧化酶試劑盒 上海恒遠試劑公司；其余試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

HY-04A高速粉碎機 北京環(huán)亞天元機械技術(shù)有限公司；YXQ-LS-75G立式壓力蒸汽滅菌鍋 上海博訊實業(yè)有限公司；SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵 鄭州長城科工貿(mào)有限公司；RE52CS旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠；infiniteM200酶標(biāo)儀 瑞士Tecan公司；Onetouch Ultra血糖測定儀 強生（中國）投資有限公司。

1.3 方法

1.3.1 BHEs中總黃酮含量測定

BHEs中總黃酮含量的測定參考《保健食品檢驗與評價技術(shù)規(guī)范》（2003版）NaNO2-Al(NO3)3法略有改進。以蘆丁作為標(biāo)準(zhǔn)試劑[14]。準(zhǔn)確移取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品溶液（200 mg/mL）0.0、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、2.0、3.0 mL于試管中，各試管補加甲醇至3.0 mL，加入4% NaNO2溶液0.5 mL，搖勻后靜置6 min。再加入10% Al(NO3)3溶液0.5 mL，搖勻后靜置6 min。最后加入4% NaOH溶液3 mL，搖勻后靜置15 min，在510 nm波長處測定吸光度，繪制蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線得線性回歸方程為：y=0.905 0x＋0.039 3，R2=0.999，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線測得BHEs總黃酮含量為31.79%。

1.3.2 BHEs抑制α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶活性的測定

1.3.2.1 抑制α-葡萄糖苷酶活性測定

以PNPG為底物的α-葡萄糖苷酶活性測定參照Xiao Jianbo等[15]的方法加以改良。所有溶液均用0.1 mol/L磷酸鹽緩沖溶液（phosphate buffered saline，PBS）配制，樣品孔中分別加入60 μL的PNPG（10 mmol/L）、28 μL的α-葡萄糖苷酶（5 mg/mL），再加入2 μL的谷胱甘肽（1 mg/mL），最后加入10 μL BHEs，BHEs質(zhì)量濃度分別為0.006 25、0.012 50、0.025 00、0.050 00、0.100 00、0.250 00、0.500 00、0.750 00、1.000 00 mg/mL，設(shè)空白孔（不加BHEs，用0.1 mol/L PBS代替），顏色對照孔（不加α-葡萄糖苷酶，用0.1 mol/L PBS代替），37 ℃溫育反應(yīng)20 min，然后加入100 μL的0.1 mmol/L Na2CO3終止反應(yīng)，在400 nm波長處測定吸光度。抑制率按公式（1）計算。

式中：A空白為空白孔的吸光度；A樣品為各質(zhì)量濃度BHEs樣品孔的吸光度；A顏色對照為顏色對照孔的吸光度。

1.3.2.2 抑制α-葡萄糖苷酶（麥芽糖）活性測定

以麥芽糖為底物的α-葡萄糖苷酶活性測定方法參照范文婭等[16]方法加以改良。取100 μL 0.1 mol/L PBS于1.5 mL的EP管，加入30 μL α-葡萄糖苷酶（5 mg/mL），然后加入麥芽糖（10 mmol/L）60 μL，最后加入BHEs 10 μL，BHEs質(zhì)量濃度分別為0.00、0.05、0.10、0.25、0.50、1.00 mg/mL，首先37 ℃溫育30 min，然后沸水加熱5 min終止反應(yīng)，然后4 ℃、1 000 r/min離心2 min，取上清液10 μL用葡萄糖氧化酶試劑盒測定葡萄糖含量。抑制率按公式（2）計算。

式中；A空白為不加BHEs的吸光度；A樣品為各質(zhì)量濃度BHEs樣品孔的吸光度。

1.3.2.3 BHEs對α-葡萄糖苷酶的抑制反應(yīng)類型的定

以麥芽糖為底物，濃度分別為5、10、20、40 mol/L，加入不同質(zhì)量濃度BHEs，測定反應(yīng)體系中酶促反應(yīng)速率v（Δ A值）隨底物濃度變化趨勢，以底物濃度的倒數(shù)（1/[S]）為橫坐標(biāo)，速率倒數(shù)（1/v）為縱坐標(biāo)作圖，即Lineweaver-Burk（L-B）雙倒數(shù)作圖法，確定各抑制劑對α-葡萄糖苷酶抑制反應(yīng)的類型。以直線的斜率和對Y軸的截距以及BHEs質(zhì)量濃度二次作圖可以求出抑制常數(shù)Ki。計算公式（3）和（4）如下：

式中：vmax表示最大催化反應(yīng)速率；v為酶促反應(yīng)速率；Ki、Km和分別表示抑制常數(shù)、米氏常數(shù)和表觀米氏常數(shù)；[I]和[S]分別為BHEs質(zhì)量濃度/（mg/mL）和底物麥芽糖濃度/（mmol/L）。

1.3.2.4 BHEs抑制α-淀粉酶活性測定

參照Yang Xiaowei等[17]的方法略有改動。根據(jù)配制0.2%可溶性淀粉溶液，在96 孔板中先加入100 μL淀粉溶液，再加入10 μL BHEs，抑制劑質(zhì)量濃度分別為0.05、0.10、0.25、0.50、1.00 mg/mL，設(shè)空白孔，用水代替抑制劑，在37 ℃孵育5 min后，加入20 μL的5 mg/mL α-淀粉酶酶液，37 ℃反應(yīng)1 h，加入50 μL的1 mol/L鹽酸終止反應(yīng)。再加入20 μL碘-碘化鉀溶液顯色，在620 nm波長處測定吸光度。抑制率按公式（2）計算。

1.3.3 動物模型的建立和分組

1.3.3.1 糖尿病模型制作

5周齡Wistar大鼠，1 周適應(yīng)性喂養(yǎng)后，干預(yù)組大鼠飼喂高脂高糖飼料4 周。4 周后，禁食12 h，腹腔注射STZ 40 mg/kg，1 周后空腹血糖（fasting blood glucose，F(xiàn)BG）含量＜16.7 mmol/L的大鼠再次注射1 次。1 周后FBG含量＞16.7 mmol/L的為成模標(biāo)準(zhǔn)[18-19]。正常組注射1%檸檬酸-檸檬酸納緩沖液40 mg/kg做安慰劑。

1.3.3.2 動物分組及干預(yù)劑量

將造模成功的糖尿病大鼠隨機分為5 組，加上正常組共6 組，每組10 只。實驗前進行FBG水平測定。各組大鼠分組及灌胃處理情況如下：

正常組：蒸餾水灌胃10 mL/（kg·d）；模型組：蒸餾水灌胃10 mL/（kg·d）；BHEs低劑量組（LBHEs）：BHEs 50 mg/（kg·d）；中劑量組（MBHEs）：BHEs 100 mg/（kg·d）；高劑量組（HBHEs）：BHEs 200 mg/（kg·d）；陽性對照組：鹽酸二甲雙胍100 mg/（kg·d），灌胃量為10 mL/kg。

1.3.4 生化檢測指標(biāo)測定

1.3.4.1 大鼠體質(zhì)量

分別于干預(yù)前、干預(yù)1、2、3、4 周后進行大鼠體質(zhì)量的測定。

1.3.4.2 FBG、空腹血清胰島素、C肽含量測定的口服糖耐量實驗

在造模3 d后對大鼠進行干預(yù)、測定干預(yù)前、干預(yù)7、14、21、28 d后進行FBG含量測定，每次測定前大鼠空腹12 h后尾部靜脈取血測定FBG含量。干預(yù)26 d后進行口服糖耐量實驗（oral glucose tolerance test，OGTT）[20]，對大鼠禁食不禁水12 h，不同實驗組大鼠按要求灌胃BHEs，同時每只大鼠灌胃給予10%淀粉溶液（3 g/kg（以體質(zhì)量計）），灌胃后0、30、60、120 min分別對尾尖進行取血，分離血清，測定各時間點的血糖含量，計算：OGTT曲線下面積（area under the curve，AUC）。AUC按公式（5）計算：

式中：C1為給藥0 min血糖含量/（mmol/L）；C2為給藥30 min血糖含量/（mmol/L）；C3為給藥60 min血糖含量/（mmol/L）；C4為給藥120 min血糖含量/（mmol/L）。

干預(yù)28 d后，空腹12 h后給大鼠注射20%烏拉坦，腹主動脈取血，對各組大鼠所采血樣4 ℃靜置30 min，3 000 r/min離心20 min，后取上層血清分裝于EP管中，取血清根據(jù)試劑盒說明書測定血清中空腹血清胰島素（fasting serum insulin，F(xiàn)INS）含量和C肽含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

2 結(jié)果與分析

2.1 BHEs抑制α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶活性的影響

圖 1 BHEs抑制α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶活性的影響Fig. 1 Inhibitory effect of BHE on α-amylase and α-glucosidase activities

從圖1可以看出，以PNPG和麥芽糖做底物時，BHEs抑制α-葡萄糖苷酶活性呈現(xiàn)出不同的趨勢。PNPG為底物時，BHEs在低質(zhì)量濃度條件下對α-葡萄糖苷酶具有較好的抑制作用，但是其抑制活性與BHEs質(zhì)量濃度無劑量依賴關(guān)系。而當(dāng)麥芽糖為α-葡萄糖苷酶底物時，隨著BHEs質(zhì)量濃度的升高，其對α-葡萄糖苷酶抑制率顯著增加，最高抑制率達到41.12%。進一步測定BHEs對α-淀粉酶的抑制作用，結(jié)果表明BHEs具有抑制α-淀粉酶活性的作用，但其抑制率較低，約為5%。李艷琴等[21]研究得到甜蕎麥麩皮提取物對α-葡萄糖苷酶活性具有抑制活性，其半抑制率濃度（half inhibition concentration，IC50）為17.56 mg/mL。朱麗艷等[22]研究表明，蕎麥花總黃酮對α-葡萄糖苷酶抑制率為54.74%，此時總黃酮的質(zhì)量濃度為20 mg/mL。由于BHEs含有較高的色素物質(zhì)，高質(zhì)量濃度無法滿足實驗要求，故本實驗沒有進行更高質(zhì)量濃度條件下抑制率的測定。但從本實驗獲得的結(jié)果看，BHEs抑制α-葡萄糖苷酶的活性遠高于蕎麥麩皮或花中的黃酮。王斯慧等[23]研究苦蕎黃酮抑制α-淀粉酶活性，其IC50為0.18 mg/mL，高于BHEs抑制α-淀粉酶活性，這可能與蕎麥品種不同有關(guān)。

2.2 BHEs對α-葡萄糖苷酶的抑制反應(yīng)類型的確定

圖 2 不同質(zhì)量濃度BHEs對α-葡萄糖苷酶抑制的雙倒數(shù)動力曲線Fig. 2 Lineweaver-Burk plot for the inhibition of BHE on α-glucosidase

選擇有高抑制率的α-葡萄糖苷酶（麥芽糖）體系，測定α-葡萄糖苷酶抑制反應(yīng)類型，結(jié)果如圖2所示。隨著BHEs質(zhì)量濃度的增大（0.00、0.10、0.25、0.50、1.00 mg/mL），1/[S]與1/v線性方程的斜率也隨著增加，縱截距為1/vmax，基本保持不變，表明BHEs對α-葡萄糖苷酶的抑制劑類型為競爭型抑制型，這與黃云霞等[24]的研究結(jié)果相一致。通過公式（1）和公式（2）計算抑制常數(shù)Ki，可得Ki=（0.62±0.10） mmol/L。

圖 3 BHEs質(zhì)量濃度對Km值的影響Fig. 3 Effect of BHE concentration on Km

如圖3所示，米氏常數(shù)Km值隨抑制劑BHEs質(zhì)量濃度的增大而增大，并與抑制劑質(zhì)量濃度呈良好線性關(guān)系。說明BHEs在α-葡萄糖苷酶上只有一個或一種單獨的抑制位點。

2.3 BHEs對STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠體質(zhì)量的影響

表 1 BHEs干預(yù)前后STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠體質(zhì)量變化Table 1 Effect of BHE on body weight in STZ-induced diabetic rats

如表1所示，模型組大鼠體質(zhì)量從（369.8±21.3） g下降到（281.5±15.6）g，干預(yù)28 d后體質(zhì)量與正常組相比，減少了33.1%。BHEs灌胃后HBHEs組的體質(zhì)量呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，LBHEs組和MBHEs組呈下降趨勢，但差異不顯著（P＞0.05）。當(dāng)干預(yù)28 d后MBHEs組和HBHEs組體質(zhì)量低于正常組20.0%和10.2%，但顯著高于模型組大鼠的體質(zhì)量。陽性對照組體質(zhì)量較模型組提高了16.20%，具有顯著性差異（P＜0.05），但低于HBHEs組。可以得出BHEs對糖尿病大鼠體質(zhì)量減少癥狀有改善作用。

2.4 BHEs對STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠血清FBG濃度的影響

表 2 BHEs干預(yù)前后STZ誘導(dǎo)糖尿病大鼠的FBG濃度Table 2 Effect of BHE on FBG in STZ-induced diabetic rats

BHEs干預(yù)7、14、21、28 d后FBG濃度結(jié)果見表2。干預(yù)28 d后模型組FBG濃度無明顯變化（P＞0.05)；LBHEs組在BHEs干預(yù)28 d后，F(xiàn)BG濃度從造模3 d后的（17.69±2.15） mmol/L下降到（15.04±3.32） mmol/L，但是與模型組干預(yù)28 d后的FBG濃度相比無顯著差異（P＞0.05）。MBHEs組在干預(yù)第21天時，F(xiàn)BG濃度比模型組顯著降低，當(dāng)干預(yù)到28 d時FBG濃度下降到（10.92±2.45） mmol/L（P＜0.05），降低幅度為39.4%。HBHEs組干預(yù)效果更加顯著，干預(yù)21d后FBG顯著降低，當(dāng)干預(yù)28 d時FBG濃度下降到（9.26±2.46） mmol/L，降低幅度高達48.2%。陽性對照組的干預(yù)效果趨勢與LBHEs組相似，干預(yù)28 d后FBG濃度下降到（14.21±3.25） mmol/L，降低幅度為20.7%。

2.5 BHEs對STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠血清FINS和C肽含量的影響

圖 4 BHEs干預(yù)28 d后STZ誘導(dǎo)大鼠FINS濃度變化Fig. 4 Effect of BHE on serum FINS in STZ-induced diabetic rats after 28 days of intervention

圖 5 BHEs干預(yù)28 d后STZ誘導(dǎo)大鼠血清C肽含量變化Fig. 5 Effect of BHE on serum C-Peptide level in STZ-induced diabetic rats after 28 days of intervention

在干預(yù)28 d后處死大鼠，離心血漿獲得血清，用試劑盒測定血清中F I N S和C肽含量如圖4所示模型組大鼠血清中FINS濃度為（14.64±1.44） μmol/L與正常組相比顯著降低，但BHEs干預(yù)后MBHEs組和HBHEs組FINS濃度分別為（18.71±1.40） μmol/L和（19.44±2.12） μmol/L，與模型組相比分別提高32.79%、34.44%，差異顯著（P＜0.05），幾乎達到了正常組FINS水平。相比之下，陽性對照組FINS濃度與模型組相比無顯著性變化（P＞0.05）。由圖5可知，C肽含量變化與圖3中的FINS濃度變化趨勢一致，隨著BHEs劑量的增加，C肽含量呈上升趨勢，MBHEs組和HBHEs組大鼠血清中C肽含量與正常組無顯著差異。

2.6 BHEs對STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠OGTT和AUC結(jié)果

在干預(yù)26 d后進行OGTT，結(jié)果如表3所示，HBHEs組在灌胃淀粉30 min后FBG濃度為（16.45±1.76） mmol/L，接近于正常組的FBG（16.71±0.58） mmol/L。給藥120 min后MBHEs組和HBHEs組FBG濃度都可以恢復(fù)到給藥0 min時的FBG水平。陽性對照組給藥120 min后FBG濃度下降到（17.01±2.24） mmol/L，并未達到其FBG水平。模型組AUC值（68.46±1.85）遠遠高于正常組的（23.39±1.44）。隨著BHEs劑量的增加，AUC值逐漸降低，MBHEs組和HBHEs組AUC值分別為36.04±1.39和27.75±0.95，與模型組相比差異顯著（P＜0.05）；HBHEs組與正常組差異不顯著（P＞0.05）。陽性對照組組AUC值為44.42±1.23，顯著高于MBHEs組和HBHEs組（P＜0.05）。干預(yù)28 d后MBHEs組、HBHEs組、陽性對照組與模型組相比都能顯著降低AUC值，下降程度分別為47.36%、59.47%和35.12%。

表 3 BHEs干預(yù)26 d后糖尿病大鼠糖耐量的影響Table 3 Effect of BHE on glucose tolerance in STZ-induced diabetic rats after 26 days of intervention

3 討 論

本研究通過BHEs在抑制α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶活性的體外實驗以及STZ誘導(dǎo)的2型糖尿病大鼠模型體內(nèi)實驗，證明了蕎麥殼提取物具有改善糖尿病大鼠高血糖的作用。研究表明BHEs可以抑制α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶活性。其中在以麥芽糖為底物的α-葡萄糖苷酶反應(yīng)中，BHEs表現(xiàn)為競爭型抑制類型，其Ki為（0.62±0.10） mmol/L。而對α-淀粉酶，BHEs具有較低的抑制率。

關(guān)于BHEs對α-葡萄糖苷酶的抑制作用，本研究使用PNPG和麥芽糖2 種底物進行活性檢測，結(jié)果顯示BHEs對以麥芽糖為底物反應(yīng)抑制率高于PNPG為底物的抑制率。文麗霞等[25]研究不同底物時，阿卡波糖抑制α-葡萄糖苷酶的效果，結(jié)果也表明麥芽糖為底物時對α-葡萄糖苷酶抑制率高于PNPG為底物。由于PNPG不存在于體內(nèi)，而正常人進食后食物中的淀粉經(jīng)過α-淀粉酶作用，分解成為麥芽糖、麥芽三糖等，在經(jīng)過α-葡萄糖苷酶作用生成葡萄糖、果糖等。因此α-葡萄糖苷酶（麥芽糖）體系為更接近體內(nèi)的反應(yīng)類型。

在STZ誘導(dǎo)的2型糖尿病大鼠的體內(nèi)實驗中，BHEs可顯著改善糖尿病大鼠體質(zhì)量的降低，同時具有顯著的降血糖效果。尤其在MBHEs組和HBHEs組大鼠FBG濃度從干預(yù)前（18.02±2.45）、（17.09±2.54） mmol/L到干預(yù)28 d后的（10.92±2.45）、（9.26±2.46） mmol/L，顯著性降低（P＜0.05），與正常組（6.15±0.23） mmol/L相比無顯著性差異（P＞0.05）。同時OGTT結(jié)果也表明，BHEs可顯著降低糖尿病模型大鼠的AUC值。特別是MBHEs組和HBHEs組與模型組相比每個時間點的血糖都有明顯的降低（P＜0.05）。這個結(jié)果可能與BHEs抑制α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶活性有關(guān)。韓淑英等[26]的研究證明蕎麥花黃酮可以降低OGTT中糖尿病大鼠的血糖水平，但灌胃120 min后FBG并未達到正常水平。

2型糖尿病是一種慢性代謝性疾病，是由遺傳、環(huán)境、生活習(xí)慣及肥胖等多種病因引起的代謝異常綜合癥，表現(xiàn)為胰島素分泌相對缺乏（部分胰島β細胞分泌功能受損）或產(chǎn)生胰島素抵抗，而引起的糖脂代謝紊亂等癥狀[27]。糖尿病模型動物包括自發(fā)型、誘導(dǎo)型和基因敲除型等。STZ誘導(dǎo)的2型糖尿病模型由于價格便宜，經(jīng)常用于在糖尿病藥物初期篩查研究中。本研究通過高脂膳食和STZ復(fù)合誘導(dǎo)的方法，成功誘導(dǎo)出2型糖尿病模型。模型組與正常組大鼠相比，胰島素水平顯著下降，說明模型組大鼠部分胰島細胞受損。經(jīng)過BHEs干預(yù)后，發(fā)現(xiàn)MBHEs組和HBHEs組血清中胰島素含量顯著提升（32.79%、34.44%）（P＜0.05），并且與正常組相比無顯著性差異。同時在血清中C肽含量變化與FINS濃度有相似的趨勢。胰島素雖然是評價胰島受損程度的主要指標(biāo)，但是因其半衰期較短，故檢測結(jié)果可能與實際情況存在一定差異。C肽由胰島素原裂解產(chǎn)生，一分子胰島素原是裂解后產(chǎn)生一分子C肽和一分子胰島素，而C肽半衰期較胰島素明顯長，故C肽較胰島素更能準(zhǔn)確反映胰島細胞的分泌能力，是評價胰島素內(nèi)源性分泌的重要指標(biāo)，從臨床上也得到充分肯定[28]。本研究結(jié)果預(yù)示BHEs可能通過修復(fù)胰島細胞功能機制來改善2型糖尿病大鼠高血糖癥。眾多研究結(jié)果表明[29-31]，這種機制將有廣闊的發(fā)展前景。

綜上所述，蕎麥殼黃酮提取物抑制α-葡萄糖苷酶活性和修復(fù)胰島細胞功能的雙重機制改善STZ誘導(dǎo)的2型糖尿病大鼠的血糖指標(biāo)，并呈現(xiàn)一定的劑量-效應(yīng)關(guān)系。

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Antidiabetic Effect and Mechanism of Flavonoids Extracted from Bunckwheat Hulls in Type 2 Diabetic Rats

LI Pengcheng1, PIAO Chunhong1,*, ZHANG Lan2,*, ZHANG Yu1, LI Xiang1, ZHAO Ziying1, WANG Yuhua1, LIU Junmei1, YU Hansong1
(1. College of Food Science and Engineering, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China；2. School of Public Health, Jilin Medical College, Jilin 132013, China)

Objective: To evaluate the improvement of blood glucose levels in type 2 diabetic rats using buckwheat hull extracts (BHEs) rich in flavonoids and to explore its possible mechanisms. Methods: The inhibitory effect of BHEs on α-glucosidase and α-amylase activities was evaluated in vitro, and the type of enzyme inhibition was determined by Lineweaver-Burk (L-B) analysis. Type 2 diabetic rat models were established with a high-fat diet and intraperitoneal injection of streptozotocin (STZ), and then the rats were randomly divided into control (without induction of diabetes mellitus, given distilled water), model group (given distilled water), positive control group (gavaged with metformin hydrochloride at 100 mg/(kg·d)), and low-, medium- and high-dose BHEs groups (50, 100 and 200 mg/(kg·d), respectively). The administration by gavage once a day last for 28 days. The body weight, fasting blood glucose (FBG), fasting serum insulin (FINS), fasting C-peptide and oral glucose tolerance test (OGTT) were determined during this period. Results: The inhibitory activity of BHEs on α-glucosidase-maltose system was dose dependent with a percentage inhibition of 41.12% at a concentration of 1 mg/mL. The data of enzyme kinetics showed the inhibition was competitive. In the model group, body weight was reducedby 33.1%, FBG was increased up to (17.85 ± 2.25) mmol/L as well as the levels of FINS and C peptide were reduced to 24.80% and 12.77%, respectively (P < 0.05), when compared with the normal control group. Compared with the model group, the BHEs groups showed a significant improvement in body weight loss after 28 days of invention, FBG levels in the medium- and high-dose groups were decreased by 39.4% and 48.2%, respectively, and the area under the curve (AUC) of OGTT was declined by 47.36% and 59.47%, respectively (P < 0.05). Compared with the model group, the middle- and high-dose groups improved the levels of FINS by 32.79% and 34.44% and C-peptide by 7.40% and 13.08%, respectively (P < 0.05). Conclusion: BHEs can improve blood glucose level in a dose-dependent manner in type 2 diabetes induced by STZ as α-glucosidase inhibitors, and simultaneously can repair islet β-cell function.

buckwheat hull extracts; α-glucosidase; diabetes mellitus type 2; blood glucose; insulin; C-peptide

10.7506/spkx1002-6630-201705040

TS210.9；TS218

A

1002-6630（2017）05-0244-07

李鵬程, 樸春紅, 張嵐, 等. 蕎麥殼黃酮提取物對2型糖尿病大鼠的血糖改善作用及機制[J]. 食品科學(xué), 2017, 38(5): 244-250. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201705040. http://www.spkx.net.cn

LI Pengcheng, PIAO Chunhong, ZHANG Lan, et al. Antidiabetic effect and mechanism of flavonoids extracted from bunckwheat hulls in type 2 diabetic rats[J]. Food Science, 2017, 38(5): 244-250. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201705040. http://www.spkx.net.cn

2016-07-01

吉林省科技廳重大科技攻關(guān)項目（20160519013JH）；吉林省科技廳青年科研基金項目（20150520133JH）；吉林省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項目 （吉教科合字[2016]第239號）

李鵬程（1989—），男，碩士研究生，研究方向為谷物食品科學(xué)與副產(chǎn)物高值化利用。E-mail：814036032@qq.com

*通信作者：樸春紅（1972—），女，教授，博士，研究方向為生物反應(yīng)器與功能性食品。E-mail：piaochunhong9111@163.com張嵐（1980—），女，副教授，博士，研究方向為功能性食品。E-mail：lan4531@163.com