中國楤木粗多糖對糖尿病大鼠的降血糖作用

趙　博，王一峰*，侯宏紅

（1.西北師范大學生命科學學院，甘肅 蘭州 730070；2.中國農業科學院蘭州畜牧與獸藥研究所，農業部獸用藥物創制重點實驗室，甘肅省新獸藥工程重點實驗室，甘肅 蘭州 730050）

中國楤木粗多糖對糖尿病大鼠的降血糖作用

趙博1，2，王一峰1，*，侯宏紅1

（1.西北師范大學生命科學學院，甘肅 蘭州 730070；2.中國農業科學院蘭州畜牧與獸藥研究所，農業部獸用藥物創制重點實驗室，甘肅省新獸藥工程重點實驗室，甘肅 蘭州 730050）

目的：研究中國楤木粗多糖（Aralia chinensis polysaccharide，ACP）對糖尿病大鼠的降血糖作用。方法：采用四氧嘧啶（alloxan，ALX）誘導建立糖尿病大鼠模型，并隨機將Sprague-Dawley（SD）大鼠分為正常對照組，糖尿病模型組，ACP高、中、低劑量組，二甲雙胍組。連續灌胃給藥28 d，測定ACP對糖尿病大鼠空腹血糖（fasting blood glucose，FBG）、糖化血紅蛋白（glycosylated hemoglobin A1c，HbA1c）、總膽固醇（total cholesterol，TC）、甘油三酯（triglyceride，TG）、高密度脂蛋白（high density lipoprotein，HDL）、低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL）水平的影響。結果：ACP能夠有效降低糖尿病大鼠的FBG、HbA1c、TC、TG水平，提高HDL水平。結論：ACP能夠顯著降低糖尿病大鼠血糖水平，有效調節糖尿病大鼠血脂代謝紊亂。

中國楤木；粗多糖；糖尿病大鼠；降血糖；血脂

糖尿病（diabetes mellitus，DM）是由多種致病因素引起的一種以高血糖為特征的代謝紊亂綜合征，是一種伴有胰島素分泌不足或障礙的終身性疾病，近年來，糖尿病已經成為日益明顯的流行病，逐漸發展為全世界嚴重的公共衛生問題［1］。預計在2010—2030年間，發展中國家的糖尿病成年人患病者會增加69%，發達國家會增加20%［2］。目前，市場上治療糖尿病的藥物主要是化學合成藥，雖然短期療效顯著，但常伴有不同 程度的副作用，如心血管疾病、過敏反應等［3］，促使人們尋找安全、高效的降血糖天然活性成分。

多糖（polysaccharides）是由多個單糖聚合而成的大分子化合物，是廣泛存在于動植物和微生物體內的生物高分子物質，具有多種生物活性［4］。研究發現，許多植物多糖具有降血糖作用，Kiho等［5］從銀耳中分離出了一種酸性雜多糖，由甘露糖、木糖、葡萄糖醛酸和葡萄糖組成，能顯著增加正常小鼠和ddY糖尿病小鼠葡萄糖激酶、己糖激酶、葡萄糖-6-磷酸脫氫酶的活性，降低葡萄糖-6-磷酸酶和血漿膽固醇水平。Takahashi等［6］從知母中提取4 種多糖，30、100 mg/kg劑量組對正常小鼠均有降血糖作用。Hikino等［7］從靈芝中分離出一種多糖，可顯著降低小鼠血糖水平，增加肝臟葡萄糖激酶活性。具有降血糖效果的多糖類成分還有：白背三七多糖［8］、黃芪多糖［9］、百合多糖［10］、桑葉多糖［11］、南瓜多糖［12］、黑果枸杞果實多糖［13］等。天然多糖具有顯著的降血糖作用，具有依賴性低、毒副作用小的特點，使得天然多糖的研究成為目前生命科學中最活躍的研究領域之一［14］。

楤木屬（Aralia Linn.）系五加科（Araliaceae）植物，全世界共有40余種，大多數分布于亞洲和北美洲，我國廣泛分布有32 種，主要分布于陜西、四川、甘肅中南部、青海孟達等地區，資源豐富［15］。在我國民間有用楤木治療糖尿病的記載［16］，日本、韓國民間均常采用遼東楤木治療糖尿病［17］。從中國楤木中提取粗多糖成分進行降血糖研究，對于中國楤木的進一步開發利用具有十分重要的意義。本實驗在前期研究的基礎上，采用四氧嘧啶（alloxan，ALX）誘導糖尿病大鼠模型，通過中國楤木粗多糖（Aralia chinensis polysaccharide，ACP）作用于化學性糖尿病大鼠模型，觀測ACP對糖尿病大鼠的降血糖作用。

1　材料與方法

1.1材料、動物與試劑

中國楤木（Aralia chinensis）采自甘肅徽縣，原植物經由西北師范大學生命科學學院植物分類教研室鑒定為中國楤木。

雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠，體質量180～220 g，SD大鼠及飼料均由甘肅中醫學院提供，合格證號：SCXK（甘）2011-0001。大鼠分籠飼養。

四氧嘧啶 美國Sigma公司；鹽酸二甲雙胍片（規格0.25 g/片，48 片/盒） 上海醫藥（集團）有限公司信誼制藥總廠；血糖試紙 愛奧樂醫療器械（深圳）有限公司。

1.2儀器與設備

AU5800全自動生化分析儀 美國貝克曼庫爾特公司；全自動血糖檢測儀 愛奧樂醫療器械（深圳）有限公司；WGL-230B型電熱鼓風干燥箱 天津市泰斯特儀器有限公司；JAR-6數顯磁力攪拌水浴鍋、JJ-1增力電動攪拌器 金壇市杰瑞爾電器有限公司；Allegra 64R臺式高速冷凍離心機 普瑞麥迪（北京）實驗室技術有限公司；RE-52AA旋轉蒸發儀 上海亞榮生化儀器廠；SHB-Ⅲ循環水式真空泵 上海比朗儀器有限公司；LGJ-18S冷凍干燥機 北京松源華興科技發展有限公司。

1.3方法

1.3.1中國楤木粗多糖的制備

取中國楤木根皮，于烘箱中40 ℃烘干，粉碎后加入蒸餾水，60 ℃水浴提取3 次，每次8 h。合并濾液，4 000 r/min離心15 min得上清液。將所得上清液減壓濃縮并用95%乙醇沉淀，將離心后的沉淀進行冷凍干燥，即得中國楤木粗多糖。以葡萄糖為對照，苯酚-硫酸比色法［18］測得中國楤木粗多糖的多糖含量為63%。使用時將中國楤木粗多糖用蒸餾水配制成所需劑量。

1.3.2糖尿病大鼠模型的建立

將60 只SD雄性大鼠適應性喂養5 d，禁食不禁水12 h后，稱量大鼠體質量，測定空腹血糖（fasting blood glucose，FBG）含量。隨機取10 只大鼠作為正常對照組，其余50 只大鼠腹腔一次性注射245 mg/kg（以體質量計）新鮮配制的質量分數3%的ALX溶液。72 h后將大鼠斷尾取血，用血糖儀測定FBG含量（測定前禁食不禁水12 h），將FBG含量≥11.1 mmol/L視為造模成功。

1.3.3動物分組及給藥

根據《保健食品檢驗與評價技術規范（2003年版）》［19］中保健食品功能評價對受試樣品劑量及時間的基本要求，設定中國楤木粗多糖高、中、低3 個劑量組，并將造模成功的SD大鼠隨機分成5 組（每組10 只），組間初始指標無明顯差異。ACP高、中、低劑量組按照0.5、0.3、0.1 g/（kg·d）的劑量（以體質量計，下同）灌胃給藥，二甲雙胍組作為陽性對照，按0.025 g/（kg·d）的劑量灌胃給藥。糖尿病模型組和正常對照組每天灌胃等量的生理鹽水。

實驗期間，大鼠自由飲食和飲水，連續觀察28 d，每隔7 d測定大鼠的FBG含量和體質量（測定FBG含量前禁食不禁水12 h）。

1.3.4檢測指標

末次給藥后，各組大鼠禁食不禁水12 h，采用血糖儀和血糖試紙，剪尾取血測定各組大鼠FBG含量；然后迅速處死大鼠并采血，離心收集血清，采用全自動生化分析儀測定各組大鼠總膽固醇（total cholesterol，TC）、甘油三酯（triglyceride，TG）、高密度脂蛋白（high density lipoprotein，HDL）、低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL）水平。

1.4數據統計分析

2　結果與分析

2.1ACP對糖尿病大鼠血糖水平的影響

由表1可知，造模成功后，與正常對照組相比，各組大鼠FBG含量均明顯升高，表現為極顯著差異（P＜0.01），且表現出明顯的“三多一少”癥狀。連續灌胃給藥后，與糖尿病模型組相比，二甲雙胍組大鼠FBG含量在不同時期均明顯降低，具有極顯著差異（P＜0.01）。ACP中劑量組大鼠給藥14 d后的FBG含量與糖尿病模型組相比顯著降低（P＜0.05），而ACP高劑量組與糖尿病模型組比較，給藥14 d后的FBG含量明顯降低，具有極顯著差異（P＜0.01）。以上結果表明ACP對糖尿病大鼠具有降低血糖的作用，而且這種降血糖作用以0.5 g/（kg·d）的劑量效果最佳，與二甲雙胍組的降糖效果無顯著差異（P＞0.05）。

表1　中國楤木粗多糖對糖尿病大鼠空腹血糖含量的影響（x±s，n=10）Table1　Effect of ACP fromA. chinennssiiss on blood glucose in diabetic raattss （， n = 1100）mmol/L

表1　中國楤木粗多糖對糖尿病大鼠空腹血糖含量的影響（x±s，n=10）Table1　Effect of ACP fromA. chinennssiiss on blood glucose in diabetic raattss （， n = 1100）mmol/L

注：*. 與糖尿病模型組比較，差異顯著（P＜0.05）；**. 與糖尿病模型組比較，差異極顯著（P＜0.01）；##. 與正常對照組比較，差異極顯著（P＜0.01）。下同。

組別0 d7 d14 d21 d28 d正常對照組4.37±0.314.45±0.255.85±0.376.06±0.136.40±0.25糖尿病模型組19.06±0.2519.87±1.34##22.26±1.24##25.33±1.43##28.25±2.34##二甲雙胍組19.14±0.4121.56±0.37**##20.26±1.30**##18.85±0.64**##17.52±3.09**##ACP高劑量組19.96±0.5022.27±0.65**##20.34±0.67**##19.02±0.47**##17.42±3.09**##ACP中劑量組19.56±0.8223.37±1.35*##21.84±1.54*##21.56±1.36*##19.30±2.82*##ACP低劑量組19.26±1.2325.16±1.37*##27.14±1.52*##26.56±1.37*##24.21±2.83##

2.2ACP對糖尿病大鼠糖化血紅蛋白含量的影響

表2　中國2 楤木粗多糖對糖尿病大鼠糖化血紅蛋白含量的影響（，n=10）=10Table2　Effect of ACP fromA. chinensis nsis on HbA1c in diabetic rats（， n = 10） 10

表2　中國2 楤木粗多糖對糖尿病大鼠糖化血紅蛋白含量的影響（，n=10）=10Table2　Effect of ACP fromA. chinensis nsis on HbA1c in diabetic rats（， n = 10） 10

組別灌胃劑量/（g/（kg·d））HbA1c含量/%正常對照組05.87±0.41糖尿病模型組014.85±0.39##二甲雙胍組0.02510.63±0.33**##ACP高劑量組0.510.78±0.40**##ACP中劑量組0.311.69±0.37*##ACP低劑量組0.113.13±0.35##

由表2可知，ACP高、中劑量組大鼠的HbA1c含量顯著下降，與糖尿病模型組比較具有顯著或極顯著差異（P＜0.05或P＜0.01）。以上結果表明，ACP能夠降低糖尿病大鼠HbA1c水平，而這種作用以0.5 g/（kg·d）的劑量效果最佳（P＜0.01），與二甲雙胍組的效果相當（P＞0.05）。

2.3ACP對糖尿病大鼠血脂代謝水平的影響

表3　中國3 楤木粗多糖對糖尿病模型大鼠血脂代謝水平的影響n=10）=10Table3　Effect of ACP fromA. chinensis nsis on serum lipid in diabetic rats（， n = 10） 10 mmol/L

表3　中國3 楤木粗多糖對糖尿病模型大鼠血脂代謝水平的影響n=10）=10Table3　Effect of ACP fromA. chinensis nsis on serum lipid in diabetic rats（， n = 10） 10 mmol/L

注：#. 與正常對照組比較，差異顯著（P＜0.05）。

組別TCTGHDLLDL正常對照組1.33±0.180.76±0.200.48±0.050.51±0.20糖尿病模型組1.62±0.22#1.28±0.86#0.64±0.13#0.39±0.18二甲雙胍組1.43±0.37*1.05±0.26*0.54±0.25*0.42±0.10 ACP高劑量組1.34±0.45**0.87±0.36**0.45±0.17**0.49±0.21 ACP中劑量組1.32±0.45**0.96±0.71**0.51±0.19*0.37±0.11 ACP低劑量組1.57±0.381.04±0.430.54±0.180.50±0.15

由表3可知，與正常對照組相比，糖尿病模型組大鼠的TC、TG水平均顯著升高（P＜0.05），而HDL水平則顯著降低（P＜0.05），LDL水平無顯著性差異（P＞0.05）。給藥28 d后，與糖尿病模型組比較，二甲雙胍組大鼠的TC、TG和HDL水平均有明顯恢復（P＜0.05），LDL水平仍無明顯變化。ACP中、高劑量組大鼠的TC、TG和HDL水平與糖尿病模型組比較，有顯著或極顯著差異（P＜0.05或P＜0.01），ACP高劑量組對糖尿病大鼠血脂水平的調節作用與二甲雙胍組相當，兩組大鼠的TC、TG、HDL及LDL含量相當。以上結果表明ACP可以調節糖尿病大鼠的血脂水平。

2.4ACP對糖尿病大鼠體質量的影響

表4　中國楤木粗多糖對糖尿病大鼠體質量的影響（x±s，n=10）Table4　Effect of ACP fromA. chinennssiiss on body weight in diabetic raattss （x ±s， n = 1100）g

由表4可知，正常對照組大鼠體質量隨著實驗時間的推移而迅速增加。與正常對照組相比，造模成功后的各組大鼠則明顯消瘦，體質量逐漸減輕。與糖尿病模型組相比，在給藥21、28 d后，ACP高、中、低劑量組大鼠體質量逐漸增加，精神狀況較好。該結果表明ACP具有促進糖尿病大鼠體質量恢復的作用。

3　討 論

高血糖是糖尿病的一個主要病理特征，本實驗通過對SD大鼠進行腹腔注射ALX，對胰島β細胞進行特殊的破壞，從而減少胰島素的來源，使大鼠FBG水平升高，大鼠進食量、飲水量、尿量增加，體形明顯消瘦，行動遲緩，說明糖尿病模型建立成功。以中國楤木粗多糖為材料，經過28 d的灌胃治療，結果表明糖尿病模型組大鼠的FBG水平明顯高于正常對照組，ACP各劑量組不同程度地降低了大鼠的FBG水平，其中以高劑量組（0.5 g/（kg·d））的降糖效果最佳。

HbA1c是人體血液中紅細胞內的血紅蛋白與葡萄糖通過非酶促反應緩慢結合所形成的一種血紅蛋白組分，HbA1c含量與血糖濃度成正比，又因紅細胞的平均壽命是120 d，因此測定血液中HbA1c的水平可以觀測120 d以來的平均血糖水平，能更好地反映機體糖代謝的情況［20］。Khan等［21］的研究表明HbA1c含量與FBG、TG、LDL水平成正相關，HbA1c是診斷機體血糖水平的重要指標，同時也是血脂紊亂的報警器。本實驗結果表明，與糖尿病模型組相比，ACP各劑量組不同程度地降低了大鼠的HbA1c含量，并與二甲雙胍組效果相當。

糖尿病的眾多典型并發癥之一是血脂紊亂。高血糖可引起血脂代謝紊亂，因此，在控制血糖水平的同時，有效調節血脂代謝紊亂對治療糖尿病及其并發癥有重要作用。機體內脂肪代謝與糖代謝有密切關系，當機體需要能量供給時，肝糖原分解和異生作用產生的葡萄糖與脂肪組織降解產生的游離脂肪酸共同成為能量的來源。糖尿病患者由于胰島素分泌不足或細胞對胰島素作用不敏感，使葡萄糖進入肌肉細胞受阻，從而造成葡萄糖的利用率降低，血糖升高。脂肪分解產生大量游離脂肪酸，血液中存在的大量游離脂肪酸使得肌肉細胞對葡萄糖的消耗利用度更差，形成糖尿病的惡性循環［22］。由此可見，改善血脂代謝紊亂對糖尿病的治療具有重要作用。在本實驗中，與正常組相比，糖尿病模型組大鼠TC、TG水平明顯升高，HDL含量有所下降。與糖尿病模型組相比，ACP各劑量組均能使糖尿病大鼠血清中TG、TC含量降低，同時提高HDL含量，說明ACP能夠改善糖尿病大鼠血脂代謝紊亂的情況。

糖尿病癥狀之一是體質量減輕。當胰島素絕對或相對缺乏或發生胰島素抵抗時，機體不能充分利用葡萄糖產生能量，葡萄糖部分從尿中排出，同時由于糖代謝紊亂而提供的生理需要能量不足，致使脂肪和蛋白質加速分解，過多消耗，呈負氮平衡，體質量逐漸下降［23］。本實驗結果表明，與正常對照組相比，糖尿病模型組大鼠體質量急劇下降，經ACP灌胃治療后，大鼠體質量有不同程度地恢復。

本實驗對ACP降血糖作用進行了初步研究，但有關ACP如何參與機體的血糖代謝，及其分子層面的降血糖機理還有待深入研究。

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Hypoglycemic Effect of Crude Polysaccharide Extract from Aralia chinensis on Diabetic Rats

ZHAO Bo1，2， WANG Yifeng1，*， HOU Honghong1
（1. College of Life Sciences， Northwest Normal University， Lanzhou 730070， China； 2. Key Laboratory of New Animal Drug Project of Gansu Province， Key Laboratory of Veterinary Pharmaceutics Discovery， Ministry of Agriculture， Lanzhou Institute of Husbandry and Pharmaceutical Sciences， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou 7 30050， China）

Purpose： To observe the hypogly cemic effect of crude polysaccharides from Aralia chinensis roots （APC） on experimental diabetic rats. Methods： A rat model of diabetes was induced through the injection of alloxan. Sprague-Dawley（SD） rats were randomly divided into six groups： low， medium and high ACP dose groups， positive control group， blank control gro up and diabetic model group. The mice in the treatment groups were administrated with APC for 4 consecutive weeks， and then the changes in fasting blood glucose （FBG）， glycosylated hemoglobin （HbA1c）， total cholesterol （TC），triglyceride （TG）， high density lipoprotein （HDL） and low density liporotein （LDL） were determined. Results： ACP could reduce the levels of FBG and HbA1c in diabetic rats， decrease the contents of serum TC and TG， significantly increase HDL levels， and result in little change in LDL levels. Conclusion： ACP can effectively ameliorate the metabolism of blood glucose and lipids in diabetic rats.

Aralia chinensis； crude polysacch arides； diabetes rats； hypoglycemia； serum lipid

Q946.3

A

1002-6630（2015）13-0211-04

10.7506/spkx1002-6630-201513039

2014-08-20

國家自然科學基金面上項目（C030401）；甘肅省自然科學基金項目（1208RJZA-126）；蘭州市科技局技術支撐項目（2013-4-89）

趙博（1985—），女，碩士，研究方向為植物學和植物化學。E-mail：365823682@qq.com

王一峰（1964—），男，教授，博士，研究方向為植物學和植物化學。E-mail：wangyifeng6481@aliyun.com