馬齒莧多糖對高脂飲食聯(lián)合鏈脲佐菌素誘導的糖尿病小鼠的作用及機制

梁 彥，張傳軍，呂艷榮

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

馬齒莧多糖對高脂飲食聯(lián)合鏈脲佐菌素誘導的糖尿病小鼠的作用及機制

梁 彥1，張傳軍1，呂艷榮2

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

目的：研究馬齒莧多糖對高脂飲食聯(lián)合鏈脲佐菌素誘導的糖尿病小鼠模型的作用及其機制。方法：采用高脂飲食聯(lián)合鏈脲佐菌素誘導的方法建立Ⅱ型糖尿病模型，考察馬齒莧多糖對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)、血脂指標以及超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、過氧化氫酶（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；糖尿病；血糖；血脂；抗氧化

糖尿病（diabetes mellitus，DM）是一種以高血糖為特點的，因胰島素分泌不足或功能下降所導致的疾病，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)用過程中也可以導致某些副作用，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，植物多糖的生物學活性備受關(guān)注，成為人們的研究熱點。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道較少，其研究的動物模型均是單純的用四氧嘧啶來誘導，并不能很好的模擬人類Ⅱ型糖尿病的特點，并且沒有涉及其降糖機制[11-12]。本研究以高脂飲食聯(lián)合小劑量鏈脲佐菌素（streptozocin，STZ）誘導的糖尿病小鼠模型為研究對象，探討馬齒莧多糖的降血糖及降血脂作用，并對其機制進行探討。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

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

STZ 美國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 北京化學試劑廠；甘油三酯（triglyceride，TG）檢測試劑盒 長春匯力生物技術(shù)有限公司；總膽固醇（total cholesterol，TC）檢測試劑盒 北京北化康泰臨床試劑有限公司；SOD檢測試劑盒、MDA檢測試劑盒、CAT檢測試劑盒 南京建成生物工程研究所。

1.2 儀器與設(shè)備

GC-2100型γ放射免疫計數(shù)儀 中國科大中佳公司；DY89-I型組織勻漿機 上海天呈科技有限公司；5417R型低溫超高速離心機 德國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-可見分光光度計 島津國際貿(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40目篩后加40倍蒸餾水→90℃沸水浴4 h→用6層紗布過濾→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倍體積預冷的無水乙醇沉淀→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→沉淀物自然風干→得馬齒莧多糖。

1.3.2 動物模型的建立及分組

雄性、清潔級ICR小鼠（18～22 g），購買于吉林大學實驗室動物中心。小鼠飼養(yǎng)于溫度為（22±1）℃和相對濕度為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)；標準飼料含有5%脂肪，53%碳水化合物和20%蛋白質(zhì)。

小鼠隨機分為兩組，一組8只，標準飲食；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，下同）。4周后測量血糖水平，血糖水平高于7.8 mmol/L的高脂飲食聯(lián)合STZ誘導的小鼠隨機分為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）的格列本脲作為陽性對照組（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LPOPs、MPOPs、HPOPs組）。標準飲食組灌胃給予等體積的生理鹽水，作為正常對照組（normal control，NC）。

POPs和格列本脲，灌胃給予，每天1次，共28 d。實驗動物在處死前禁食12 h，取血后離心，存放于－80℃。胰腺被迅速的分離，收集和儲存于液氮中，用于進一步分析。

1.3.3 空腹血糖的測定及口服葡萄糖耐受實驗

在為期4周的給藥周期內(nèi)，每周尾靜脈取血測量1次空腹血糖（fasting blood glucose，F(xiàn)BG）。口服葡萄糖耐受試驗（oral glucose tolerance test，OGTT）在最后1周進行，12 h禁食后，實驗動物口服2 g/kg（以體質(zhì)量計）的葡萄糖溶液。按照說明書中的操作用葡萄糖氧化酶法測量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行測定。實驗按照說明書上描述的方法進行。濃度標準曲線與樣品平行。胰島素敏感指數(shù)測定（insulin sensitivity index，ISI）根據(jù)FBG和FINS的含量進行計算，計算公式如下：

1.3.5 TG和TC含量測定

OGTT完成24 h后，小鼠被處死，收集血液，用商品化的試劑盒對各組動物的TG和TC含量進行測定。

1.3.6 胰腺組織中SOD、CAT活性和MDA含量的測定

取小鼠胰腺組織，在預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。加入預冷的pH 7.4 Tris-HCl勻漿液，迅速用手術(shù)剪刀剪成碎塊，進行勻漿操作，然后在4℃條件下離心，吸取上清液，存于－80℃?zhèn)溆谩０凑赵噭┖兄忻枋龅姆椒▽π∈笠认俳M織中SOD、CAT的活性和MDA的含量進行測定。

1.4 統(tǒng)計學分析

用SPSS17.0軟件對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析，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）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，動作自如，反應(yīng)靈敏，未見動物死亡。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組未見動物死亡。PC組小鼠精神狀態(tài)好于POPs組，未見動物死亡。

2.3 馬齒莧多糖對糖尿病小鼠FBG的影響

圖1 馬齒莧多糖對糖尿病小鼠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對高脂飲食聯(lián)合STZ誘導的糖尿病小鼠的血糖水平有著積極的作用。

2.4 馬齒莧多糖對糖尿病小鼠OGTT的影響

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

如圖2所示，在OGTT實驗中，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，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。這種抑制效果將會持續(xù)，直到血糖恢復到最初水平。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 馬齒莧多糖對糖尿病小鼠FINS和ISI的影響

圖3 馬齒莧多糖對糖尿病小鼠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無顯著變化（P＞0.05）。當給予格列本脲或POPs后，同DC組相比ISI均顯著增加（P＜0.05）。

2.6 馬齒莧多糖對糖尿病小鼠TG和TC的影響

為了進一步評估POPs的抗糖尿病作用，本實驗研究了其對小鼠血液中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對高脂飲食聯(lián)合STZ誘導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)癥的分子機制并沒有完全闡述清楚，但是越來越多的證據(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糖尿病的發(fā)生[16]。而植物多糖的抗氧化作用已被多項研究所證實[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對模型小鼠胰腺組織抗氧化能力的影響，以SOD、CAT和MDA為評價指標。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細胞免受氧化損傷[20]。研究表明，由活性氧引發(fā)的疾病多達60多種，而SOD可以阻斷活性氧對細胞造成的各種損傷，并有修復已損傷細胞的功能。CAT的含量在整個過氧化物酶中約占40%，為過氧化物酶體的標志酶，其作用是催化過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可以迅速清除細胞的毒性代謝產(chǎn)物，從而對機體起到保護作用。MDA為脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物，可以反應(yīng)機體內(nèi)脂質(zhì)過氧化的程度，間接反應(yīng)細胞受損害的程度[21]。本實驗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MDA含量。研究結(jié)果證實，馬齒莧多糖可通過提高模型小鼠抗氧化物酶的活性和降低脂質(zhì)過氧化物的含量，從而增強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)，但具體作用機理還有待深入研究。

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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”科學技術(shù)研究項目（20130333）；“吉林省教育廳釀造技術(shù)高等學校工程研究中心”資助項目（吉農(nóng)院合字2012第606號）；吉林農(nóng)業(yè)科技學院重點學科培育項目（2013223）

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