薯藤多糖各組分調節糖脂代謝作用的比較研究

陸 紅,張信岳,金少圣,陳愛君

1浙江中醫藥大學藥學院,杭州 310053;2浙江省醫學科學院藥物研究所,杭州 310013

薯藤多糖各組分調節糖脂代謝作用的比較研究

陸 紅1＊,張信岳2,金少圣1,陳愛君2

1浙江中醫藥大學藥學院,杭州 310053;2浙江省醫學科學院藥物研究所,杭州 310013

本文采用食糜性高脂小鼠模型以及腹腔注射蛋黃乳所致的高脂小鼠模型來觀察 STDT各組分的降脂作用,采用四氧嘧啶糖尿病模型小鼠觀察 STDT各組分降血糖作用。結果表明,在 1000 mg/kg劑量水平下,STDT各組分可不同程度地降低食糜性高脂小鼠總膽固醇(TC)、甘油三酯 (TG)水平,作用強度與分子量呈現正相關關系,對腹腔注射蛋黃乳所致的高脂小鼠模型也有一定的降 TC作用趨勢,但作用強度與分子量大小無明顯相關;STDT各組分雖然未顯示出明顯的降糖作用,但是均能一定程度地改善小鼠生存狀態;在糖耐量試驗中, STDT各組分均明顯改善四氧嘧啶糖尿病小鼠的淀粉耐量,組分隨分子量增大而作用增強的趨勢比較明顯。說明 STDT各組分具有的降糖降脂作用與其分子量呈現正相關,其作用途徑可能與阻礙脂類糖類物質在腸道的吸收有關。

薯藤多糖組分;血脂;血糖;比較研究

番薯藤又名紅召藤、番召藤,系旋花科植物番薯I pomoea batatasLam.的莖葉,薯藤多糖(STDT)是從番薯藤中提取的有效成分。前期研究發現番薯粗多糖具有一定的降脂降糖作用[1];為進一步了解薯藤多糖的降脂降糖作用與其分子量的關系,我們采用膜分離技術從 STDT中分離得到 1萬以下、1～100萬以及 100萬以上三個不同分子量段的多糖組分,利用高脂動物模型和糖尿病動物模型對各組分調節糖脂代謝作用進行了比較研究,結果如下。

1 材料與方法

1.1 藥物與試劑

S1(分子量 100萬～0.2μm)、S2(分子量 1-100萬)和 S3(分子量 500-1萬)系從 STDT經過膜分離收集的三個組分,由浙江省醫學科學院植化室提供,STDT及其組分具體提取分離方法 (2)(3)為:收集番薯藤,洗凈,曬干,切成小段,分別加 10倍量和 8倍量水煎煮提取兩次,每次 1.5 h,紗布過濾,合并濾液,濃縮至相對密度為 1.08～1.10,加乙醇至醇度為 70%,所得沉淀物依次用 70%、95%乙醇洗滌,減壓干燥得粗多糖。再將粗多糖溶于 8倍水量(pH=4)的鹽酸水溶液,加乙醇至醇度為 70%醇沉,醇沉物用乙醇洗滌減壓干燥,重復兩次,得STDT;將 STDT按 1:6溶于純水中,在高速均質機上均質化處理,常溫條件下邊加邊攪拌,加完后處理0.5 h,得到均勻液體,用 3μ的微孔濾膜對上述液體進行真空過濾,截留物為泥漿狀物質,得到醬色的過濾液;用 0.2μ的無機陶瓷膜對上述醬色的液體進行處理,壓力為 0.6～0.8 Mpa,過濾液為清澈的醬色液體,并得混濁狀的截留液(0.2～3μ范圍)的1#液體;用截留分子量為 1萬的中空纖維膜進行膜技術處理,壓力為 0.02,過濾液去下一步繼續處理,得到醬色截留液 (1萬～100萬分子量)的 2#液體;用截留分子量為 500的納微膜進行膜技術處理,壓力為 0.15～0.2 Mpa,透過液幾為無色的水 (舍去),得到醬色截留液 (500～1萬分子量)的 3#液體;將上述各截留的液體分別進行冷凍干燥,得到 S1(100萬～0.2μ分子量)、S2(1萬～100萬分子量)、S3 (500～1萬分子量),按苯酚濃硫酸法 (4)測定多糖含量以葡萄糖計分別為 54.5%、55.7%和 53.6%,酸水解后紙層析分析單糖組成均為葡萄糖、半乳糖和木糖;總膽固醇 (TC)、甘油三酯 (TG)、葡萄糖(GLU)測定試劑盒均為寧波慈城生化試劑廠產品。

1.2 動物及飼養環境

ICR小鼠,由浙江中醫藥大學動物實驗中心提供,合格證:SCXK(浙)2003-0001號,飼養于動物房(清潔級),溫度 18～24℃,相對濕度 60%～80%,全價顆粒飼料來源于浙江中醫藥大學動物實驗中心

1.3 高脂飼料配方

豬油 7%、蛋黃粉 10%、膽固醇 2%、膽鹽0.5%、丙基硫氧嘧啶 0.2%、基礎料 80.3%,常規方法制成顆粒飼料。

1.4 儀器

BT-815 A型半自動生化分析儀,上海三科儀器有限公司生產。

1.5 對食糜性高脂小鼠血脂水平的影響[5]

I CR雄性小鼠 94只,體重 18～22 g,隨機分成 8組,分別為正常對照組、高脂模型組、S1、S2、S3各250、1000 mg/kg劑量組,每組 10-12只,除正常對照組給予常規飼料外,其余 7組給予足量高脂飼料造模并灌胃給予相應藥物,給藥體積均為 0.2 mL/10 g體重,每天 1次,正常對照以及高脂模型組給予等體積蒸餾水,給藥 3周時股動脈放血測定血清 TC、TG。

1.6 對腹腔注射蛋黃乳致高脂模型小鼠的影響[6]

I CR雌性小鼠 80只,隨機分 8組,分別為正常對照組、模型對照組、S1、S2、S3各 250、1000 mg/kg劑量組,每組 10只,分別灌胃給予相應藥物,給藥體積均為 0.2 mL/10 g體重,每天 1次,連續 3 d,正常對照以及模型對照組給予等體積蒸餾水,第 3 d給藥后 1 h,每鼠腹腔注射 75%蛋黃生理鹽水乳液 20 mL/kg,禁食過夜 (約 16 h),第 4 d再給藥 1次,2 h后采血,分離血清,測定 TC、TG。

1.7 對四氧嘧啶所致糖尿病小鼠的影響[7]

I CR雌性小鼠 100只,體重 18～22 g,隨機留取10只作為正常對照,其余 90只靜脈注射 100 mg/kg的四氧嘧啶,1周后剪尾采血,分離血清,測定血糖后選擇造模成功小鼠 70只,按血糖值調整分成 7組,分別為模型對照組、S1、S2、S3各 250、1000 mg/ kg劑量組,每組 10只,測定給藥前的飲水量 (以籠為單位,按每 10 g體重計算),然后開始灌胃給藥,給藥體積均為 0.2 mL/10 g體重,每天 1次,正常對照以及模型對照組給予等體積蒸餾水,每周測體重、飲水量 1次,給藥 2周、4周剪尾取血,分離血清,測定血糖。

1.8 對四氧嘧啶糖尿病小鼠淀粉耐量的影響[7]

ICR雌性小鼠同上法造模、篩選、分組,單次給藥后30m,每鼠灌胃給予10%淀粉水溶液0.2mL/10 g體重,測定給淀粉后 0.5、1.0、1.5、2.0、3.0 h血糖值。

2 結果

2.1 對食糜性高脂小鼠血脂水平的影響

高脂飼料喂飼 2周后,小鼠 TC升高約 2～2.5倍,TG卻反而下降約 10%～23%,這可能與給予高膽固醇飼料有關;S1、S2、S3可明顯抑制 TC水平的升高,在 1000 mg/kg劑量水平下,其降低 TC作用與高脂模型組相比均有顯著性差異;S1、S2、S3降低TG幅度不大,與高脂模型組相比無顯著性差異,但從作用變化率來看,1000 mg/kg劑量水平仍下 S1＞ S2＞S3;本實驗提示在該模型上,STDT分子量越大,降脂作用越強(見表 1)。

表 1 STDT各組分對食糜性高脂小鼠血脂水平的影響(±s)Table 1 Effects of STDT each component on lipid levels in hyperlipidemic mice induced by feeding high fat diet(±s)

表 1 STDT各組分對食糜性高脂小鼠血脂水平的影響(±s)Table 1 Effects of STDT each component on lipid levels in hyperlipidemic mice induced by feeding high fat diet(±s)

注:＊P＜0.05(與高脂模型組比較),▲P＜0.05(與正常對照組比較)。

組別Group動物數n TC mmol/L變化率Rate of change(%) TG mmol/L變化率Rate of change(%)正常組Normal 10 2.75±0.42 - 0.98±0.21 -對照組 Control 12 9.58±1.99▲- 0.75±0.13▲-S1 1000 mg/kg 12 6.24±0.79＊-34.9 0.54±0.28 -28.0 S1 250 mg/kg 12 7.81±2.54 -18.5 0.66±0.15 -12.0 S2 1000 mg/kg 12 7.23±1.89＊-24.5 0.68±0.29 -9.3 S2 250 mg/kg 12 7.55±2.44 -21.2 0.55±0.30 -26.7 S3 1000 mg/kg 12 7.37±1.41＊-23.1 0.70±0.17 -6.7 S3 250 mg/kg 12 7.72±1.57＊-19.4 0.61±0.32 -18.7

2.2 對腹腔注射蛋黃乳致高脂模型小鼠的影響

小鼠腹腔注射 75%蛋黃生理鹽水乳液后血脂TC、TG水平均顯著升高 (見表 2),S1、S2、S3可不同程度地降低 TC水平,雖與高脂模型組相比無顯著性差異,但從變化率來看,無論是 250 mg/kg劑量或是 1000 mg/kg劑量,其降 TC作用強度均為 S1＞S3＞S2,表明在該模型上 STDT的降脂作用強度與分子量大小無明顯相關。

表 2 STDT各組分對腹腔注射蛋黃乳致高脂小鼠血脂水平的影響(±s,n=10)Table 2 Effects of STDT each component on lipid levels in hyperlipidemic mice by intraperitoneal injection of egg yolk(±s,n=10)

表 2 STDT各組分對腹腔注射蛋黃乳致高脂小鼠血脂水平的影響(±s,n=10)Table 2 Effects of STDT each component on lipid levels in hyperlipidemic mice by intraperitoneal injection of egg yolk(±s,n=10)

注:＊P＜0.05(與高脂模型組比較),▲P＜0.05(與正常對照組比較)。

組別Group TC mmol/L變化率Rate of change(%) TG mmol/L變化率Rate of change(%)正常組Nor mal 1.99±0.15 - 0.95±0.16 -對照組 Control 5.93±0.99▲- 2.86±0.54▲-S1 1000 mg/kg 5.23±1.07 -11.8 2.77±0.61 -3.1 S1 250 mg/kg 5.36±1.19 -9.6 2.70±0.45 -5.6 S2 1000 mg/kg 5.30±0.89 -10.6 2.48±0.39 -13.3 S2 250 mg/kg 5.60±1.05 -5.6 2.81±0.27 -1.7 S3 1000 mg/kg 5.29±1.18 -10.8 2.75±0.64 -3.8 S3 250 mg/kg 5.43±1.08 -8.4 2.89±0.70 1.0

2.3 對四氧嘧啶所致糖尿病小鼠的影響

從表 3～5結果可見,STDT各組分用藥后血糖略有降低,但多與模型對照組沒有統計學差異,各組分也無明顯差別,表明 STDT對該模型的直接降糖作用較弱;但給予 S1、S2、S3后飲水量明顯減少,藥后平均飲水量與模型對照組相比有顯著性差異,用藥組體重也較模型組有所增加,提示 STDT可以部分控制四氧嘧啶致糖尿病模型小鼠的“消渴”癥狀,改善其生存狀態。

2.4 對四氧嘧啶糖尿病小鼠淀粉耐量的影響

表 6結果可見,STDT各組分 1000 mg/kg劑量均能不同程度改善四氧嘧啶糖尿病小鼠的淀粉耐量,表現在使血糖峰值降低,部分甚至使達峰時間改變,其中 S1 1000 mg/kg劑量組在給藥后 1.0～3.0 h血糖值與對照組存在統計學差異 (P＜0.05),同等劑量下,S2、S3作用稍弱,各組分隨分子量增大而作用增強的趨勢比較明顯。

表 3 STDT各組分對四氧嘧啶糖尿病小鼠血糖的影響(±s,n=10)Table 3 Effects of STDT each component on glucose in alloxan diabetic mice(±s,n=10)

表 3 STDT各組分對四氧嘧啶糖尿病小鼠血糖的影響(±s,n=10)Table 3 Effects of STDT each component on glucose in alloxan diabetic mice(±s,n=10)

注:＊P＜0.05(與模型對照組比較),▲P＜0.05(與正常對照組比較)。

組別Group給藥前0 wk給藥 1周1 wk給藥 2周2 wk給藥 3周3 wk給藥 4周4 wk正常組Normal 5.8±1.3 5.5±0.9 5.7±0.7 6.0±1.2 5.3±1.7對照組 Control 25.3±2.4▲26.1±3.7▲22.7±2.9▲20.8±4.3▲18.9±3.8▲S1 1000 mg/kg 25.3±2.8 23.8±2.9 20.6±3.5 18.7±3.3 15.3±4.1 S1 250 mg/kg 25.1±3.1 25.5±2.3 21.2±3.0 18.8±2.5 16.7±2.7 S2 1000 mg/kg 25.6±2.9 25.1±3.8 20.3±3.7 19.9±3.5 16.2±3.3 S2 250 mg/kg 25.2±2.2 26.2±2.1 22.5±2.0 21.3±2.8 18.0±2.4 S3 1000 mg/kg 25.5±2.7 22.7±3.1 19.4±3.5 18.2±3.4 14.6±3.6＊S3 250 mg/kg 25.4±1.9 25.5±1.8 21.8±2.9 19.4±2.0 17.4±2.8

表 4 STDT各組分對四氧嘧啶糖尿病小鼠飲水量的影響(g/10 g體重,n=10)Table 4 Effects of STDT each component on water quantity in alloxan diabetic mice(g/10 gBW,n=10)

表 5 STDT各組分對四氧嘧啶糖尿病小鼠體重的影響(±s,n=10)Table 5 Effects of STDT each component on bodyweight in alloxan diabetic mice(±s,n=10)

表 5 STDT各組分對四氧嘧啶糖尿病小鼠體重的影響(±s,n=10)Table 5 Effects of STDT each component on bodyweight in alloxan diabetic mice(±s,n=10)

注:＊P＜0.05(與模型對照組比較),±P＜0.05(與正常對照組比較)。

組別Group給藥前0 wk給藥 1周1 wk給藥 2周2 wk給藥 3周3 wk給藥 4周4 wk正常組Normal 24.5±1.8 25.7±2.0 26.8±1.9 27.3±2.5 27.7±2.3對照組 Control 20.4±2.1▲19.8±2.4▲20.5±2.5▲20.8±2.3▲22.1±3.1▲S1 1000 mg/kg 20.8±1.7 20.7±1.8 21.4±1.9 22.5±2.0 24.5±1.9 S1 250 mg/kg 20.3±2.2 19.5±2.5 20.8±2.3 21.9±2.2 22.6±2.6 S2 1000 mg/kg 20.5±1.7 20.2±1.5 20.3±1.5 21.4±1.8 22.9±2.7 S2 250 mg/kg 20.5±1.6 20.4±2.2 20.5±2.7 22.3±2.3 23.4±2.4 S3 1000 mg/kg 20.7±1.2 20.5±1.8 20.9±1.9 22.7±2.5 24.9±2.1＊S3 250 mg/kg 20.4±2.3 19.3±2.0 20.5±1.9 22.1±1.9 23.4±2.0

3 討論

目前高脂血癥、糖尿病發病率高,發病年齡也趨于低齡化,對降脂降糖類藥物的需求逐年增加,而天然藥物在患者長期應用的順應性方面與化學藥物相比具有明顯的優勢;番薯藤以往多棄置不用,或僅用做飼料,但國外有報道用番薯藤治療糖尿病,而且較多的減肥降脂類食療保健方中多含有番薯藤,江浙民間亦有用番薯藤單方治療高脂血癥的習慣;前期研究表明,從番薯藤中提取的活性成份 STDT具有明確的降脂降糖作用,本文進一步采用膜分離手段對 STDT進行分子量分段,并進一步采用高脂和糖尿病小鼠模型比較不同分子量組分 STDT的降糖降脂作用,結果表明:STDT各組分在食靡性高脂小鼠模型中顯示出明顯的降脂作用,并隨分子量增大而作用增強的趨勢明顯;但對蛋黃性高脂小鼠血脂僅略有下降,各組分未表現出明顯的與分子量相關的降脂作用,此外,在四氧嘧啶糖尿病模型小鼠的長期治療上雖未表現出明顯的與分子量相關的降糖或改善生存狀態作用,但在該模型的淀粉耐量試驗中,則表現出明顯的與分子量相關的改善糖耐量作用。

多糖由于本身分子量較大,一般不被吸收,同時具有較高的粘度在腸道保持一定的體積,一方面促進腸蠕動引起排便,另一方面在小腸表面形成一種高粘性液體,將食物包被起來,對腸道的消化酶形成一道屏障,因而直接減少食物中糖、水、膽固醇等物質的吸收(8);本文的研究結果也提示 STDT作用途徑符合多糖類物質的作用特點,即本身不被吸收,在腸道內形成膠體或保護膜,阻礙其他物質包括脂類物質的吸收,上述研究結果可為今后進一步開發STDT提供試驗依據。

表 6 STDT各組分對四氧嘧啶糖尿病小鼠淀粉耐量的影響(±s,n=10)Table 6 Effects of STDT each component on Starch tolerance in alloxan diabetic mice(±s,n=10)

表 6 STDT各組分對四氧嘧啶糖尿病小鼠淀粉耐量的影響(±s,n=10)Table 6 Effects of STDT each component on Starch tolerance in alloxan diabetic mice(±s,n=10)

注:＊P＜0.05(與模型對照組比較),±P＜0.05(與正常對照組比較)。

組別Group不同時間血糖值(mmol/L) Blood glucose at different times(mmol/L)給藥前0 h藥后 0.5 h 0.5 h藥后 1.0 h 1.0 h藥后 1.5 h 1.5 h藥后 2.0 h 2.0 h藥后 3.0 h 3.0 h正常組 Nor mal 5.7±0.7 10.9±1.7 9.8±1.2 9.5±1.8 9.2±1.3 7.0±0.9對照組 Control 16.8±3.5▲26.3±2.7▲31.2±3.9▲32.9±3.5▲30.6±4.6▲22.6±5.3▲S1 1000 mg/kg 15.9±2.5 22.7±4.2 25.3±6.2＊23.8±6.0＊20.1±5.8＊16.8±5.9＊S1 250 mg/kg 16.5±2.6 25.7±3.9 29.2±3.1 29.9±3.5 28.4±2.4 20.8±3.3 S2 1000 mg/kg 17.0±4.3 27.2±6.9 27.6±7.4 25.5±7.1 23.7±6.8 19.4±7.2 S2 250 mg/kg 16.4±4.7 26.5±5.8 30.1±6.6 30.0±5.8 27.3±5.5 21.1±5.0 S3 1000 mg/kg 16.9±5.4 24.1±5.8 27.5±5.9 28.9±4.3 28.3±5.4 21.5±5.3 S3 250 mg/kg 17.2±3.4 27.1±4.4 30.2±5.1 31.0±6.7 28.4±6.2 23.0±5.9

1 LiQ(李欽),Lu H(陸紅),Chen AJ(陳愛君),et al.Studies of koali vine polysaccharides on decreasing blood lipids.Chin J Clin Phar macol Ther(中國臨床藥理學與治療學), 2008,13:1370-1374.

2 Yang LP(楊麗平),Kong HY(孔煥宇),Zhu J(朱嘉),et al.Study on extraction of effective part of Yinhuang prescription withmembrane separationmethod.Chin J Infor m ation on Tradit Chin M ed(中國中醫藥信息雜志),2008,15(12): 51-52.

3 Zhang ZF(張智芳),Lin WT(林文庭),Chen CK(陳燦坤).Progress of the study on plant polysaccharide extraction process.Strait J Prev M ed(海峽預防醫學雜志),2008,14 (3):18-20.

4 Wang JZ(王建壯),An J(安潔).Study on the method of deter mination of plant polysaccharide.Strait Phar m J(海峽藥學).2008,20(5):48-50.

5 Yu FY(余飛苑),Liu HY(劉浩宇),Liu XY(劉錫儀). Effect of high·fat diet on lipid metabolism and mineral element metabolis m in mice.J Clinical Rehabilita Eve Tissue Engineenng Research(中國組織工程研究與臨床康復), 2007,11:1502-1504.

6 Li ZC(李宗誠),Jin ZJ(金在久),Cui S(崔爽),et al.Experimental study on the active situs of radix polygoni multiflori to reduce blood lipid and their doseeffect relation.China PracticalM edical(中國實用醫藥),2008,3(29):3-5.

7 Zhang XY(張信岳),Li Q(李欽),Chen AJ(陳愛君),et al.Experimental studies on hypoglycemic activity of active hepatin.Chin J Clin Phar macol Ther(中國臨床藥理學與治療學),2008,13:847-851.

8 Mu XQ(穆效群),Yao XM(姚小曼).Natural antidiabetic substances in plants.Chin J Food Hygiene(中國食品衛生雜志),2000,12(4):44-46.

Comparative Study on Koali Vine Polysaccharides Components in Regulating Glucose and L ipidM etabolism

LU Hong1＊,ZHANG Xin-yue2,J IN Shao-sheng1,CHENGAi-jun2

1School of Phar m acy,Zhejiang University of ChineseM edicine,Hang zhou 310053,China;2Institute of M ateria M edica,Zhejiang Academy of M edical Sciences,Hangzhou 310013,China

The hyperlipidemia mice modelswhich induced by feeding high fat dietor by intraperitoneal injected with egg yolk were used to observe the lipid-decreasing effect of STDT components,and the diabetic mice induced by alloxan were used to observe the hypoglycemic effect of STDT components.The results showed that at the dose level of 1000 mg/kg,each component of STDT can reduce in varying degrees the total cholesterol(TC)and triglyceride(TG)levels in hyperlipidemia mice which induced by feeding high fat diet,and show a positive correlation with molecular weight, but in hyperlipidemia mice which induced by intraperitoneal injected with egg yolk,the lipid-decreasing effect of STDT components show no correlationwithmolecularweight;Though STDT components have no significant hypoglycemic effect on diabetic mice induced by alloxan,but can improve the living condition significantly.STDT components can significantly improve the Starch tolerance on diabetic mice induced by alloxan,and show a positive correlation with molecular weight.We concluded that the lipid-decreasing or hypoglycemic effects that each component of STDT has is correlated with itsmolecularweight,and itsmechanis msmay be related to preventing absorption of lipidmaterial aswell as sugar in the intestinal.

koali vine polysaccharides components(STDT);blood lipids;blood sugar;comparative study

R285.5

A

1001-6880(2010)03-0493-05

2009-09-21 接受日期:2010-01-14

杭州市科技局資助項目(200433122)

＊通訊作者 Tel:86-571-86613603;E-mail:luhong03@hotmail.com