葛根多糖對(duì)2型糖尿病大鼠的治療作用及機(jī)制研究*

蔡春沉，徐燕穎，王洪璽，王 肅

（1.天津市第五中心醫(yī)院內(nèi)分泌科，天津 300450；2.天津中醫(yī)藥大學(xué)，天津 300193）

葛根多糖對(duì)2型糖尿病大鼠的治療作用及機(jī)制研究*

蔡春沉1，徐燕穎2，王洪璽1，王 肅1

（1.天津市第五中心醫(yī)院內(nèi)分泌科，天津 300450；2.天津中醫(yī)藥大學(xué)，天津 300193）

摘要：[目的]研究葛根多糖對(duì)2型糖尿病大鼠的治療作用及作用機(jī)制。[方法]采用腹腔注射鏈脲佐菌素（STZ）聯(lián)合高脂飲食飼養(yǎng)誘導(dǎo)2型糖尿病大鼠模型，給予不同劑量的葛根多糖，通過(guò)檢查體質(zhì)量變化、空腹血糖含量、胰島素水平、葡萄糖耐受能力、總膽固醇和甘油三酯等指標(biāo)，觀察其對(duì)大鼠模型的治療作用，同時(shí)測(cè)定葛根多糖對(duì)各組動(dòng)物肝臟組織中超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）和丙二醛（MDA）水平的影響，初步評(píng)價(jià)其抗氧化作用。[結(jié)果]葛根多糖可以有效改善2型糖尿病大鼠的相關(guān)生化指標(biāo)，同時(shí)可以提升肝臟組織中SOD、CAT水平、降低MDA水平。[結(jié)論]葛根多糖具有降血糖和降血脂作用，可能與其抗氧化作用有關(guān)。

關(guān)鍵詞：葛根多糖；2型糖尿?。豢寡趸?/p>

糖尿病是由于胰島素分泌絕對(duì)不足或相對(duì)不足而引起的以糖、脂肪和蛋白質(zhì)代謝紊亂為特征的疾病，多飲、多食、多尿和體質(zhì)量下降為其典型的“三多一少”癥狀[1]。糖尿病可以分為1型糖尿?。═1DM）、2型糖尿?。═2DM）和妊娠期糖尿病，其中T2DM的發(fā)病率最高，約占整個(gè)糖尿病發(fā)病率的95%以上，其危害程度也最大。T2DM為一種終身性疾病，可以引起多種急性和慢性并發(fā)癥，使得T2DM成為全球性的重大公共衛(wèi)生問(wèn)題[2]。目前，糖尿病的治療方法主要包括注射胰島素（FINS）和口服降血糖藥物，但是這些方法在臨床應(yīng)用過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致某些不良反應(yīng)，例如，高劑量的應(yīng)用FINS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[3]。因此，尋找天然、低毒副作用的抗糖尿病藥物用于糖尿病的治療是非常必要的[4-6]。

葛根（Puerariae Radix）為豆科植物野葛的干燥根莖，性涼、氣平、味甘，具有清熱、解毒、降火等功效。葛根應(yīng)用歷史悠久，為藥、食兩用的天然植物資源?，F(xiàn)代藥學(xué)研究表明，葛根對(duì)心腦血管系統(tǒng)的作用主要體現(xiàn)在擴(kuò)張血管、降低血壓、減慢心率、降低心肌耗氧量等方面，同時(shí)具有降血糖、降血脂、抗氧化、抗腫瘤和抑制血小板聚集等功效[7]。對(duì)葛根的化學(xué)成分研究顯示，其主要功效成分為黃酮、香豆素、皂苷和多糖等。葛根多糖（PRP）為其主要功效成分之一，但研究較少，主要涉及抑菌、抗氧化等方面[8-9]，目前為止PRP的抗糖尿病作用未見(jiàn)報(bào)道。因此，本文擬通過(guò)高脂飲食聯(lián)合小劑量注射鏈脲佐菌素（STZ）的方法，建立T2DM大鼠模型，研究PRP對(duì)模型大鼠的治療作用，并初步探討其作用機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器 PRP由本實(shí)驗(yàn)室提取分離，STZ（Sigma公司），血糖檢測(cè)試劑盒（上海梅聯(lián)生物科技有限公司），F(xiàn)INS檢測(cè)試劑盒（Linco公司），甘油三酯（TG）和總膽固醇（TC）檢測(cè)試劑盒（北京北化康泰臨床試劑有限公司），超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）和過(guò)氧化氫酶（CAT）檢測(cè)試劑盒（南京建成生物技術(shù)有限公司）。

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），GC-2100型γ放射免疫計(jì)數(shù)儀（中國(guó)科大中佳公司），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]。

1.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 雄性Wistar大鼠（200~250 g），購(gòu)于天津大學(xué)實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物中心，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)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 動(dòng)物模型的建立[10]及分組 雄性Wistar大鼠隨機(jī)分為兩組，一組8只，標(biāo)準(zhǔn)飲食，作為正常對(duì)照組（CON組）。一組40只，高脂飲食。4周后，高脂飲食組大鼠腹腔注射劑量為30 mg/kg體質(zhì)量的STZ（檸檬酸緩沖液配置）。4周后測(cè)量血糖水平，血糖水平高于7.8 mmol/L的大鼠采用隨機(jī)數(shù)字表法，隨機(jī)分為4組，每組8只。分別灌胃給予25、50和100 mg/kg體質(zhì)量的PRP作為給藥組（Low，Middle，High組），每天1次。剩余一組作為糖尿病模型組（DM組），灌胃給予同體積的生理鹽水。給藥周期為4周，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在處死前禁食12 h，取血后離心，存放于-80℃。迅速分離肝臟組織，儲(chǔ)存于液氮中。

1.3.2 體質(zhì)量及血清生化指標(biāo)檢測(cè) 連續(xù)給藥4周后，測(cè)定大鼠體質(zhì)量，并計(jì)算每組平均體質(zhì)量?？崭?2 h后，用烏拉坦麻醉，腹主動(dòng)脈取血，3 000 r/min離心15 min，分離血清，置-20℃冰箱中保存、待用。按照試劑盒說(shuō)明書(shū)分別測(cè)定大鼠空腹血糖（FBG）和FINS水平。同時(shí)采用全自動(dòng)生化分析儀測(cè)定TC及TG。

1.3.3 口服葡萄糖耐受實(shí)驗(yàn) 口服葡萄糖耐受實(shí)驗(yàn)在最后1周進(jìn)行。12 h禁食后，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物灌胃給予2 g/kg體質(zhì)量的葡萄糖溶液。按照說(shuō)明書(shū)中的操作方法，用葡萄糖氧化酶法測(cè)量0、30、60、90和120 min的葡萄糖水平。

1.3.4 肝臟組織中SOD、CAT活性和MDA含量的測(cè)定 肝臟組織勻漿，測(cè)總蛋白含量，然后按照試劑盒說(shuō)明書(shū)中描述的方法對(duì)大鼠肝臟組織中SOD、CAT的活性和MDA的含量進(jìn)行測(cè)定。

1.3.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 用SPSS18.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，組間比較采用單因素方差分析，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 一般狀態(tài)觀察 CON組大鼠狀態(tài)良好，皮毛光澤，動(dòng)作自如，反應(yīng)靈敏，未見(jiàn)動(dòng)物死亡。高脂飲食組大鼠腹腔注射STZ后，出現(xiàn)典型的“三多一少”癥狀，精神狀態(tài)較差，皮毛失去光澤，動(dòng)作遲緩，反應(yīng)遲鈍，出現(xiàn)2例大鼠死亡情況。給藥組有類(lèi)似DM組表現(xiàn)，但程度較輕，其中Low組有1例大鼠死亡，Middle、High劑量組未見(jiàn)動(dòng)物死亡。

2.2 對(duì)T2DM大鼠體質(zhì)量的影響 在本研究中，首先考察了PRP對(duì)糖尿病模型大鼠體質(zhì)量的影響。給予糖尿病大鼠PRP 4周后，各組大鼠的體質(zhì)量同DM組相比均有顯著性增加（P＜0.05），表明PRP對(duì)糖尿病大鼠體質(zhì)量下降的趨勢(shì)具有明顯改善作用。見(jiàn)表1。

表1 治療過(guò)程中糖尿病模型大鼠體質(zhì)量的變化（x±s）Tab.1 Changes in body weight of diabetic rats during medication（x±s）g

2.3 對(duì)T2DM大鼠FBG及FINS水平的影響 結(jié)果見(jiàn)表2，各劑量組的PRP均可以顯著抑制高血糖水平（P＜0.05），Low組與DM組的FINS水平無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05），Middle，High組的PRP可以顯著提升胰島素水平（P＜0.05）。

表2 PRP對(duì)糖尿病模型大鼠FBG及FINS水平的影響（x±s）Tab.2 Effects of PRP on FBG and FINS of diabetic rats（x±s）

2.4 對(duì)T2DM大鼠口服葡萄糖耐量的影響 如圖1所示，在口服葡萄糖耐量實(shí)驗(yàn)中，DM組的血糖峰值出現(xiàn)在口服葡萄糖60 min后，其他各組血糖的峰值出現(xiàn)在口服葡萄糖30 min后，給予模型動(dòng)物L(fēng)ow，Middle，High劑量的PRP后，同DM組相比均可顯著抑制血糖增加（P＜0.05），且有劑量依賴(lài)性。

2.5 對(duì)T2DM大鼠TG和TC含量的影響 為了評(píng)估PRP是否具有調(diào)節(jié)糖尿病大鼠脂代謝的作用，本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步研究了其對(duì)大鼠血液中TG和TC含量的影響。如圖2所示，同DM組相比，Low，Middle，High劑量組的PRP均可顯著降低TG和TC的水平（P＜0.05）。

2.6 PRP對(duì)T2DM大鼠肝臟組織中SOD、CAT和MDA的影響 如表3所示，當(dāng)給予PRP后，可以顯著提升糖尿病大鼠肝臟中SOD和CAT活性，與DM組相比差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），而當(dāng)給予PRP后，各組大鼠肝臟中的MDA含量均顯著下降，與DM組相比差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

圖1 PRP對(duì)糖尿病模型大鼠口服葡萄糖耐量的影響Fig.1 Effects of PRP on oral glucose tolerance test of diabetic rats

圖2 PRP對(duì)糖尿病模型大鼠TC及TG的影響Fig.2 Effects of PRP on TG and TC of diabetic rats

表3 PRP對(duì)糖尿病模型大鼠肝臟組織中SOD、CAT和MDA的影響（x±s）Tab.3 Effects of PRP on SOD,CAT and MDA in liver of diabetic rats（x±s）

3 討論

多糖又稱(chēng)多聚糖，是由10個(gè)以上單糖以糖苷鍵連接而成的一類(lèi)天然大分子物質(zhì)的總稱(chēng)，由于其分子主要以碳和氧兩種元素為主，所以又稱(chēng)“碳水化合物”。植物、動(dòng)物和微生物中均含有多糖，其中高等植物和真菌中多糖含量最為豐富。多糖是生命活動(dòng)的四大基礎(chǔ)物質(zhì)之一，除了作為營(yíng)養(yǎng)成分參與多種生命活動(dòng)之外，還具有結(jié)構(gòu)支持、防御功能和能量?jī)?chǔ)存等多方面的生物學(xué)作用。大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明[11-15]，多糖具有調(diào)節(jié)免疫、抗癌、抗氧化、降血糖和降血脂等功能，具有高效低毒的特點(diǎn)，已引起國(guó)內(nèi)外醫(yī)學(xué)界的廣泛關(guān)注。PRP為葛根的主要活性成分之一，本研究中，只有Low組有1例大鼠死亡，Middle、High劑量組未見(jiàn)動(dòng)物死亡，具體死亡原因未知，可能為該大鼠的個(gè)體突發(fā)事件，可以排除人為的造模和藥物的不良反應(yīng)等原因。給予模型大鼠PRP后，模型大鼠精神狀態(tài)明顯好轉(zhuǎn)，體質(zhì)量下降趨勢(shì)有所減緩，可以降低高血糖水平、提高FINS含量。同時(shí)，可以提高糖尿病大鼠對(duì)口服葡萄糖的耐受能力。以上結(jié)果表明，PRP具有抗糖尿病作用。此外，給予PRP 4周后，糖尿病大鼠TG和TC的含量均顯著下降，說(shuō)明PRP具有改善糖尿病大鼠脂代謝平衡的作用。

雖然糖尿病及其并發(fā)癥的分子機(jī)制并不清楚，但是越來(lái)越多的證據(jù)顯示ROS在糖尿病及其并發(fā)癥的發(fā)展過(guò)程中起著重要作用，大量的臨床證據(jù)表明糖尿病的發(fā)生同氧化應(yīng)激密切相關(guān)[16-17]。SOD和CAT能夠清除氧自由基的毒性，保護(hù)細(xì)胞，而MDA是反映清除自由基能力的最重要的指標(biāo)之一，因此，本研究考察了PRP對(duì)模型大鼠肝臟組織中SOD、CAT和MDA的影響。結(jié)果表明，PRP能顯著增加糖尿病大鼠肝臟組織中SOD和CAT的活性，降低MDA的含量。這些結(jié)果暗示PRP具有明顯的抗氧化作用，這種作用可能是其具有抗糖尿病作用的原因之一。

總之，本研究初步證實(shí)了PRP具有降血糖和降血脂作用，而PRP的抗氧化作用可能是其具有降血糖和降血脂作用的機(jī)制之一，但具體作用機(jī)制還有待深入研究。

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（本文編輯：馬 英，高 杉）

中圖分類(lèi)號(hào)：R587.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-1519（2014）02-094-04

收稿日期：（2013-11-27）

*基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（81102613）。

作者簡(jiǎn)介：蔡春沉（1971-），女，主治醫(yī)師，長(zhǎng)期從事糖尿病肥胖與中藥的干預(yù)治療研究。

通訊作者：王 肅，E-mail:115122328988@126.com。

The study of therapeutic effect and mechanism of Puerariae Radix polysaccharides on type 2 diabetes mellitus rats

CAI Chun-chen1,XU Yan-ying2,WANG Hong-xi1,WANG Su1
（1.Department of Endocrinology,The Fifth Central Hospital of Tianjin,Tianjin 300450,China; 2.Tianjin University of TCM,Tianjin 300193,China）

Abstract:[Objective]To study the therapeutic effect and mechanism of Puerariae Radix Polysaccharides(PRP)on type 2 diabetes mellitus(T2DM)rats.[Methods]Diabetic rats induced by high-fat diet with STZ were administered PRP and effects of PRP on body weight, FBG,OGTT,FINS,TG and TC were investigated.Then,the antioxidant effects of PRP were evaluated by detection the levels of SOD, CAT and MDA.[Results]PRP could increase the body weight,and reduce the content of FBG,and enhance FINS level and improve the oral glucose tolerance ability.Meanwhile,TG and TC of diabetic rats were also decreased after PRP treatment.Furthermore,PRP showed an obvious antioxidant effect through increasing SOD,CAT activities and decreasing MDA content in livers.[Conclusion]These results indicated obvious hpyerglycemic and hypolipidemic effects of PRP on diabetic rats and antioxidant effects might be a possible reason for these effects.

Key words：Puerariae Radix polysaccharides;type 2 diabetes mellitus;antioxidant