人參糖肽結合耐力運動對糖尿病大鼠降血糖作用及其機制研究

劉雪梅，陳文學，楊 銘，于德偉，楊 明

人參糖肽結合耐力運動對糖尿病大鼠降血糖作用及其機制研究

劉雪梅1，陳文學2，楊 銘2，于德偉2，楊 明2

人參糖肽；鏈脲佐菌素；降血糖；胰島素抵抗；鼠；動物實驗

人參為五加科植物，人參(Panax ginseng C.A.Mey.)的干燥根及根莖具有大補元氣，補脾益肺，生津養血，益智安神等功效[3]。人參含有多種化學成分，如多糖類、皂苷類、多肽類、氨基酸、脂肪酸、聚乙炔醇等[19]。我國古代醫書上曾記載用人參治療糖尿病。近幾十年來，國內、外許多學者研究證實了人參具有降血糖作用。以往多數學者認為，人參降血糖有效成分為皂甙[22,24]，近年來，發現人參多糖和多肽同樣具有降血糖作用[9,10,13,14]。以往研究證明，人參糖肽具有較好的降血糖活性[26,27]。研究證明，調節糖尿病的主要運動模式是耐力運動[8]，約占同類研究的78%。本實驗采用高脂，高糖飼料預先喂養4周后再腹腔注射小劑量鏈脲佐菌素(strepozocin,STZ ) 的方法,建立 2 型糖尿病大鼠模型,探討GGP結合耐力運動對STZ糖尿病大鼠降血糖作用及其機制。

1 材料與方法

1.1 實驗動物及飼料

Wistar大鼠70只，雌性，體質量60～80 g，合格證號：SCXK-(吉)2008-0005；高脂飼料(普通飼料66.5%、豬油10%、膽固醇2.5%、膽酸鹽1%，白糖20%)，以上均由吉林大學動物中心提供。

1.2 藥品

GGP由吉林省中醫藥科學院提供，實驗時用生理鹽水配成所需濃度；STZ為Sigma公司產品，在4℃冰浴中用0.1 M檸檬酸鈉緩沖液pH4.4溶液配制，現用現配。

1.3 試劑

鏈脲佐菌素為Sigma公司產品。葡萄糖測定試劑盒(葡萄糖氧化酶法)，批號： 2011015；總膽固醇測定試劑盒(COD-PAP法)，批號：2011002；甘油三酯測定試劑盒(GPO-PAP法)，批號：2011006，以上均為長春匯力生物技術有限公司產品。肝糖元測定試劑盒，批號：20110114；糖化血紅蛋白測定試劑盒，批號：20110415；一氧化氮試劑盒(硝酸還原酶法)，批號：20110329；游離脂肪酸測試盒，批號：20110210；乳酸測試盒，批號：20110414；乳酸脫氫酶測試盒，批號：20110710；總超氧化物歧化酶測試盒，批號：20110705；丙二醛測定試劑盒，批號：20110705；谷胱甘肽測定試劑盒，批號：20110704。以上均為南京建成生物工程研究所產品。Rat IGE ELISA Kit：LOT# I019-09；Rat C-P ELISA Kit： LOT# C105-09；Rat INS ELISA Kit： LOT# I093-09；Rat TNF-a ELISA Kit： LOT# T041-09，Groundwork Biotechnology Diagnosticate Ltd。

1.4 儀器

T6紫外可見分光光度計，北京普利生有限公司產品；ST-360酶標儀，上海科華實驗系統有限公司產品；FT-200動物跑步機，成都泰盟科技有限公司產品。

1.5 動物分組及給藥

1.6 運動訓練方法

1.7 統計學分析

2 結果

2.1 GGP結合耐力運動對STZ糖尿病大鼠體質量、進食量、飲水量、排尿量的影響

與N組比較，C組體質量明顯降低(P<0.05或P<0.001)，C組進食量、飲水量、排尿量有顯著升高(P<0.05或P<0.001)；與C組比較，E組、G組、GE組在給藥第1周后STZ糖尿病大鼠體質量均有增長趨勢，進食量有降低趨勢，但均無統計學差異(P>0.05)；E組大鼠飲水量和尿量有降低趨勢，無統計學差異(P>0.05)；GE組在給藥第1周后飲水量和尿量均明顯降低(P<0.05或P<0.01)，而G組給藥第2周后飲水量和尿量均出現明顯降低(P<0.05或P<0.01)。與G組比較，E組和GE組體質量增長和進食量組間比較均無統計學差異(P>0.05)；GE組飲水量和排尿量在給藥后第4周時明顯低于G組(P<0.05)，其他觀察點均無統計學意義(P>0.05)。與E組比較，GE組飲水量、排尿量在給藥第3與4周后明顯低于E組(P<0.05)，其他觀察點無統計學意義(P>0.05；表1、表2、表3、表4)。

表 1 本研究GGP結合耐力運動對STZ引起高血糖大鼠體質量的影響一覽表

表 2 本研究GGP結合耐力運動對STZ引起高血糖大鼠進食量的影響一覽表

表 3 本研究GGP結合耐力運動對STZ引起高血糖大鼠飲水量的影響一覽表

表 4 本研究GGP結合耐力運動對STZ引起高血糖大鼠排尿量的影響一覽表

2.2 GGP結合耐力運動對STZ糖尿病大鼠血糖的影響

與N組比較，C組血糖明顯升高(P<0.001)；與C組比較，在各個觀察時間點，E組大鼠血糖含量有降低趨勢，但無統計學差異(P>0.05)，在給藥第3周后，G組大鼠血糖含量出現明顯降低(P<0.05)，在給藥第1周后，GE組大鼠血糖含量出現明顯降低(P<0.05或P<0.01)。與E組比較，在各個觀察時間點，G組與GE組血糖含量均低于E組，給藥第4周后G組與GE組較E組有顯著降低(P<0.05)，但其他各觀察點均無統計學差異(P>0.05)。與G組比較，GE組血糖含量均低于G組，給藥第4周有明顯降低(P<0.05)。GE組降低血糖作用比G組先2周出現，降低血糖作用明顯優于G組和E組(表5)。

2.3 4周運動訓練后GGP結合耐力運動對STZ糖尿病大鼠TC、TG、NO、INS、C肽、FFA和肝糖原含量的影響

與N組比較，C組TC、TG、NO及FFA含量明顯高于N組(P<0.05或P<0.01)，C組INS、C-P和肝糖原水平明顯低于N組(P<0.05或P<0.01)；與C組比較，E組大鼠TG、NO及FFA含量均低于C組，TC、INS、C-P和肝糖原高于C組，但均無明顯差異(P>0.05)；G組大鼠TG含量明顯降低(P<0.05)，INS和C-P水平則明顯升高(P<0.05)，TC、FFA及NO含量均低于C組，而肝糖原高于C組，但無統計學意義(P>0.05)；GE組大鼠TC、TG、NO和FFA均有明顯降低(P<0.05或P<0.01)，INS及C-P水平則明顯升高(P<0.05)。與E組比較，G組TC、TG、FFA及NO含量均低于E組，而INS、C-P及肝糖原水平高于E組，但均無明顯差異(P>0.05)；GE組TC、NO含量明顯降低(P<0.05)，肝糖原水平明顯升高(P<0.05)，TG、FFA含量低于E組，C-P、INS水平高于E組，但均無統計學差異(P>0.05)。與G組相比，GE組TC水平明顯升高(P<0.05)，NO、TG、及FFA均低于G組，INS、C-P及肝糖原水平則高于G組，但均無明顯差異(P>0.05；表6)。

2.4 4周運動訓練后GGP結合耐力運動對STZ糖尿病大鼠SOD、MDA、GSH、TNF-α、LD、LDH、GHb的影響

與N組比較，C組SOD、GSH、LDH水平明顯低于 N組(P<0.05或P<0.01)，MDA、TNF-α、LA及GHb含量明顯高于N組(P<0.05或P<0.01)；與C組比較，E組大鼠GHb含量明顯降低(P<0.05)，MDA、TNF-α、LA及GHb含量均低于C組，SOD和GSH及LDH均高于C組，但均無明顯差異(P>0.05)；G組大鼠SOD、LDH和GSH水平則明顯升高(P<0.05或P<0.01)，GHb含量明顯降低(P<0.05)， MDA、TNF-α及LA含量均低于C組，但無統計學意義(P>0.05)；GE組大鼠MDA、TNF-α、LA及GHb均有明顯降低(P<0.01或P<0.001)，SOD、GSH及LDH水平則明顯升高(P<0.05或P<0.001)。與E組比較，G組LA含量明顯降低(P<0.05)，G組MDA、TNF-α、GHb含量均低于E組，而SOD、GSH、LDH水平高于E組，但均無明顯差異(P>0.05)，GE組大鼠MDA、TNF-α、LA及GHb均有明顯降低(P<0.05或P<0.01)， LDH水平明顯升高(P<0.001)，SOD及GSH無統計學差異(P>0.05)。與G組相比，GE組MDA、TNF-α、LA及GHb均有明顯降低(P<0.05或P<0.001)，LDH水平明顯升高(P<0.05)，SOD及GSH無統計學差異(P<0.05；表7)。

表 5 本研究GGP結合耐力運動對STZ引起高血糖大鼠血糖的影響一覽表

表 6 本研究GGP結合耐力運動對STZ性糖尿病大鼠TC、TG、FFA、INS、NO、C-P、肝糖原的影響一覽表Table 6 Effect of GGP Plus Endurance Exercise on TC,TG,FFA,INS,NO,C-P and Hepatic Glycogen in Diabetic Rats

表 7 本研究GGP對STZ性糖尿病大鼠SOD、MDA、GSH、TNF-α、LD、LDH、GHb的影響一覽表Table 7 Effect of GGP Plus Endurance Exercise on SOD,MDA,GSH,TNF-α,LD,LDH and GHb in Diabetic Rats

3 討論

糖尿病已成為世界上發病率最高，對人類健康威脅最嚴重的疾病之一[20]。它是一種以高血糖癥為主要特征的代謝性疾病，由于病程長，患者體內血糖、脂肪和蛋白質代謝紊亂，可誘導一系列病理變化，從而引起心血管、神經、腎臟、血脂、皮膚及眼睛等多系統和器官的慢性病變，這些并發癥己成為糖尿病患者致死、致殘的主要原因[15]。血糖是糖尿病中重要的指標，而肝糖原是體內血糖的重要來源，當機體需要葡萄糖或者血糖水平降低時，它可以迅速被動員分解入血以補充血糖，使血糖維持恒定[12]。糖化血紅蛋白可反映機體測定前6～10周內的平均血糖水平，血糖越高且持續時間越長，糖化血紅蛋白的濃度就越高，其含量與血糖濃度呈明顯正相關[4]。本實驗結果表明，與C組比較，E組和G組均可升高糖尿病大鼠肝糖原水平，降低GHb水平，但組間比較無統計學差異(P>0.05)；運動結合GGP可顯著升高肝糖原(P<0.05)，降低GHb(P<0.05)水平，其作用明顯優于E組與G組。在給藥第3周后，G組血糖含量出現明顯降低(P<0.05)。在給藥第1周后，GE組大鼠血糖含量出現明顯降低，一直持續到第4周給藥結束，GE組STZ糖尿病大鼠的降低血糖作用比G組先2周出現，且降低血糖作用明顯優于G組和E組。提示，GGP結合耐力運動可明顯調節糖尿病大鼠的血糖和肝糖原水平，其作用優于單純運動或單純注射GGP。另一方面，C肽是胰島β細胞的分泌產物，與胰島素以等分子數共存。它可明顯增強并延長外源性胰島素的降糖效應，并且，具有重要的改善血管神經功能的作用[5,28]。胰島素是人體胰腺β細胞分泌的身體內惟一的降血糖激素，如果胰島素分泌不足或功能發揮受限，則會出現血糖明顯升高而導致糖尿病的發生[21]。本研究結果顯示：運動結合GGP可明顯升高INS與C-P水平。提示，運動結合GGP可改善糖尿病大鼠胰島素分泌水平，對降低血糖有較好的效果。其作用優于單純運動或單純注射GGP。本研究認為，STZ糖尿病大鼠血糖及GHb水平降低，INS與C-P水平升高，可能與運動結合GGP 調節STZ糖尿病大鼠胰腺β細胞分泌功能以及肝糖原合成增加有關。

2型糖尿病患者普遍存在糖代謝紊亂和脂肪代謝異常，主要表現為TC、TG水平升高,長期TC和TG增高可導致β細胞功能損傷，β細胞破壞，胰島素抵抗增加[29]。本實驗結果顯示，與正常對照組比較，糖尿病對照組大鼠TC、TG水平明顯升高(P<0.05)，說明糖尿病大鼠體內存在脂代謝異常。注射GGP與單純運動均可降低STZ大鼠TC、TG水平，GGP結合運動組TC、TG水平明顯低于單純注射GGP組與單純運動組(P<0.05)；糖尿病患者體內脂質代謝紊亂的同時，也存在自由基代謝紊亂，即MDA升高、SOD降低的現象，其損傷程度可通過MDA含量及SOD活性的變化間接評定。MDA是不飽和脂肪酸在自由基的攻擊下發生脂質過氧化物的分解產物，可間接反映出細胞受損的程度；SOD是體內重要的抗氧化酶或自由基清除劑，可保護機體臟器免受損害[6,7,16]。故MDA含量升高及SOD活性降低反映體內組織細胞自由基清除能力下降、抗氧化反應增強、損傷加重。GSH也能清除自由基，防止受氧化損傷，并能結合毒物，加速代謝，GSH含量也可衡量機體的抗氧化能力[11]。此外，糖尿病機體由于腎小球內皮細胞產生NO增多，體內會產生過量的NO，過量的NO會產生大量過硝酸根離子(ONOO-) 和OH-等自由基，發揮細胞毒作用，損傷β細胞的結構和功能[17,25]。本研究顯示，運動和注射GGP均可升高SOD和GSH水平，降低MDA與NO水平，證實了單純運動與單純注射GGP均可提高STZ大鼠的抗氧化能力，并且具有清除自由基的作用。運動結合GGP作用更佳。說明運動結合GGP可改善糖尿病大鼠脂代謝紊亂，有效抑制STZ糖尿病大鼠NO水平，增強機體抗氧化能力，保護胰島β細胞的結構與功能，對糖尿病脂肪代謝并發癥具有一定的防治作用。

TNF-α、FFA均可調節葡萄糖轉運和脂質代謝，與胰島素抵抗密切相關。TNF-α、FFA水平升高，加重胰島素抵抗。在高血糖的基礎上，長時間FFA水平升高會抑制胰島素的分泌,破壞胰島β細胞功能。TNF-α是一種具有多種生物學功能的細胞因子，它可通過抑制脂蛋白脂酶活性，促進脂肪細胞內的脂肪顆粒分解而升高FFA,導致胰島素抵抗。此外，TNF-α還可通過降低胰島素受體酪氨酸激酶的活性等多種途徑干擾周圍組織胰島素作用而導致胰島素抵抗[1,18]。提示，運動與GGP均可降低STZ糖尿病大鼠TNF-α、FFA含量，證實了運動和GGP均具有調節胰島素水平、抑制胰島素抵抗的作用，其作用優于單純運動或單純注射GGP。

糖尿病人葡萄糖氧化過程受到阻滯，增強了葡萄糖酵解，產生大量乳酸，如果乳酸脫氫酶不足，乳酸不能繼續氧化成丙酮酸，使乳酸的合成大于降解和排泄，體內乳酸聚集而引起的一種糖尿病性乳酸中毒[2]。本研究表明，運動結合GGP比單純運動或單純注射GGP更能降低LA含量，升高LDH水平，證實了GGP結合運動可以更好的調節LA及LDH，可有效增強STZ大鼠乳酸的降解和排泄，對預防糖尿病性乳酸中毒有一定的作用。

提示，GGP明顯降低STZ糖尿病大鼠血糖水平，其降糖機制可能與促進STZ糖尿病大鼠胰島素分泌，改善胰島素抵抗和糖脂代謝紊亂，促進肝糖原合成等類胰島素樣作用和清除自由基及抗脂質過氧化有關，GGP結合耐力運動對STZ糖尿病大鼠的作用優于單純給予GGP和耐力運動。

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StudiesonHypoglycemicEffectandMechanismofTheGinsengGlycopeptideCombinedEnduranceExerciseonDiabeticRats

LIU Xue-mei1,CHEN Wen-xue2,YANG Ming2,YU De-wei2,YANG Ming2

Objective:To study the hypoglycemic effect and mechanism of the Ginseng Glycopeptide(GGP) combined endurance exercise on diabetic rats induced by streptozotocin(STZ).Method:The model of type 2 diabetic rats was induced by high-fat diet feeding for 4 weeks combined with intravenous injection of streptozotocin(STZ).Then the rats without above-mentioned treatment were selected as the normal control group,the diabetic rats of 80 mg/kg.The model control rats were treated subcutaneous injection with saline for 4 weeks.The rats were fed with high fat diet for during treatment.Body weight,capacity of take food,capacity of drink water,capacity of urinate,and serum glucose concentration were measured every week.12 hours after the last training,glucose(Glu),total cholesterol(TC),triglyceride(TG),glycated hemoglobin(GHb),lactic acid(LA),lactate dehydrogenase(LDH),serum insulin(INS),C-peptide(C-P),superoxide dismutase(SOD),malondialdehyde(MDA),glutathione(GSH),tumor necrosis factor-α(TNF-α) free fatty acid(FFA),and nitric oxide(NO) and Hepatic glycogen were determined.Result:the body weight of rats growth in group N was increased significantly than group C(P<0.05 orP<0.001),food intake,water intake,urine output was significantly lower than group C(P<0.05 orP<0.001),Compared with the group N,the level of GLU,TC,TG,FFA,TNF-α,NO,MDA,LA and GHb were decreased significantly than group C(P<0.05 orP<0.01),the level of INS,C-P,SOD,GSH and LDH were increased significantly(P<0.05 orP<0.01).The body weight of rats growth and food intake between the two groups showed no significant difference(P>0.05)of the group C,group E,group G and group GE.Compared with the group C,The drinking water and urine volume were decreasing tendency in rats of Group E,but no significant difference(P>0.05).The amount of drinking water and urine volume were significantly reduce group G and group GE(P<0.05 orP<0.01).The groups E of rats decreased significantly GHb(P<0.05).There were no significant differences of other indexes(P>0.05).The GLU,TG,TNF- α and GHb were significantly lower(P<0.05) In group G,the level of INS,C-P,SOD,GSH and LDH increased significantly(P<0.05 orP<0.01);the level of GLU,TC,TG,FFA,TNF- α,NO,MDA,LA and GHb were increased significantly(P<0.05 orP<0.01) In group GE,the level of INS,C-P,SOD,GSH and LDH significantly lower(P<0.05 orP<0.01).Conclusion:GGP can significantly decrease the level of blood glucose in diabetic rats induced by STZ.The Hypoglycemic mechanism of diabetic rats induced by STZ was probably that promote the STZ diabetic islet beta cell injury in rats,promotion of insulin secretion,improvement of insulin resistance and lipid metabolism disorder,promote the liver glycogen synthesis of insulin-like effect and scavenging free radicals and anti lipid peroxidation and other relevant for.The GGP group plus endurance exercise group was better than the GGP group and endurance exercise group.

GinsengGlycopeptide;Streptozotocin;hypoglycemic;insulinresistance;rat;animalexperiment

2014-04-04；

：2014-09-30

劉雪梅(1964-)，女，吉林長春人，副教授，主要研究方向為運動藥理學，Tel： (0431)86058658，E-mail：cwxue2011@163.com。

1.長春中醫藥大學 體育部，吉林 長春 130117； 2.吉林省 中醫藥科學院，吉林 長春 130012 1.Changchun University of Chinese Medicine,Changchun 130117,China;2.Jilin Academy of Traditional Chinese Medicine,Changchun 130012,China.

1002-9826(2014)06-0134-07

G804.5

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