筆筒草有效組分抗2型糖尿病作用機制研究

梁寧+張雅琪

[摘要]目的研究筆筒草有效組分對2型糖尿病大鼠抗氧化作用、胰島素抵抗的影響。方法通過腹腔注射鏈佐霉素聯合高脂飼料喂養制備2型糖尿病大鼠模型，觀察其對大鼠空腹血糖（FPG）、空腹胰島素（FINS）、胰島素抵抗指數（HOMA-IR）、血清超氧化物歧化酶（sOD）活性、丙二醛（MDA）、及葡萄糖轉運蛋白4（GLUT4）的影響。結果與模型組比較，筆筒草乙醇組分及乙酸乙酯組分均可顯著降低糖尿病大鼠FPG、FINS及HOMA-IR，明顯升高骨骼肌GLUT4表達水平，與模型組相比，差異有統計學意義（P<0.05）；與乙酸乙酯組分不同之處在于，乙醇組分還能升高SOD及降低MDA含量，差異有統計學意義（P<0.05）。結論筆筒草乙醇及乙酸乙酯組分降血糖機制可能與改善機體對胰島素的敏感性，調控骨骼肌GLUT4表達水平，維持胰島細胞的正常結構和功能密切相關，其中筆筒草乙醇組分還具有清除自由基和提高機體抗氧化能力等作用。

[關鍵詞]筆筒草；有效組分；抗2型糖尿病；大鼠

2型糖尿病是最常見的慢性病之一。近年來，隨著社會的發展和人民生活水平的提高，人類的疾病譜發生顯著變化，正由傳染性疾病逐步過渡到慢性非傳染性疾病，根據WHO公布的數據顯示，糖尿病的患病人數在逐漸增加，其已經成為繼腫瘤、心腦血管疾病后威脅人類健康和生命安全的第三位重大疾病。2型糖尿病患病率近50年來增加迅速，估計我國患病人數已接近2千萬。筆筒草，別名節節草、接骨草、鎖眉草。為木賊科木賊屬植物筆筒草的全草，生于潮濕路旁、砂地、荒原、溪邊，在廣西資源豐富。筆筒草性微寒，味甘、苦，具有祛風清熱除濕等功效。筆筒草具有降血糖作用，課題組前期基礎研究發現，筆筒草乙醇提取組分和乙酸乙酯組分均能降低2型糖尿大鼠血糖水平。本研究在前期基礎之上，采用SMZ腹腔注射及高脂肪飼料造成大鼠2型糖尿模型，觀察筆筒草對胰島素抵抗作用及抗氧化作用的影響，為廣西研發抗糖尿病新藥提供科學實驗依據，為臨床使用筆筒草治療2型糖尿病作用機制研究提供參考。

1材料與方法

1.1動物

SD大鼠70只，雌雄各半，SPF級，體質量（200±20）g，由湖南斯萊克景達實驗動物有限公司提供，生產許可證號：SCXK（湘）2011-0003。

1.2藥物及試劑

筆筒草醇提取物，筆筒草乙酸乙酯提取物制備方法：筆筒草提取物的制備：（1）取適量筆筒草粗粉，加入10倍量純凈水浸漬1h，加熱沸騰1h，重復提取2次，合并濃縮，得水提浸膏。（2）取適量筆筒草粗粉，分別加入10倍量50%乙醇，反復回流提取、濃縮、過濾直至濾液澄清，合并濾液濃縮，得50%乙醇浸膏。（3）取適量筆筒草粗粉，加入10倍量70%乙醇，反復回流提取，合并濾液濃縮，得浸膏，硅膠拌樣，乙酸乙酯提取，得乙酸乙酯提取物。濃縮至2.5g/mL，置于4℃恒溫冰箱備用。二甲雙胍片（常州制藥廠有限公司，批號：20150823）；鏈脲佐菌素（streptozotocin，STZ，美國Sigma公司）；超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）試劑盒、丙二醛（malonaldehvde，MDA）試劑盒（南京建成生物工程研究所）；胰島素試劑盒（瑞典Mercodia公司）；轉運蛋白4（GLUT4）ELISA試劑盒，（上海高創化學科技有限公司）。

1.3造模方法

分組及給藥取SD大鼠70只，適應性喂養5d，選取8只作為空白組喂養一般飼料，其余喂養高糖高脂飼料，分別腹腔注射STZ35mg/kg，2周后選取模型復制成功大鼠（空腹血糖值高于血糖≥16.7mmol/L）共56只并隨機分為7組：空白組，模型組，二甲雙胍組（0.2g/kg），筆筒草乙醇低（ERAL，5 g/kg）、高劑量組（ERAH，10g/kg），筆筒草乙酸乙酯低（EREL，5g，kg）、高劑量組（EREH，10g/kg），每組8只。連續給藥4周。

大鼠空腹血糖（FPG）、大鼠空腹胰島素（FINS）和胰島素抵抗指數（HOMA-IR）測定：末次給藥后，腹主動脈取血，3000r/min，10min分離血清，-20℃保存。按試劑盒說明，檢測各組大鼠FPG、FINS含量，計算胰島素抵抗指數：HOMA-IR=空腹血糖x空腹胰島素/22.5。

骨骼肌組織GLUT-4的含量測定：給藥4周，末次給藥后處死，快速提取大鼠左后肢的大腿骨骼肌組織，進行組織勻漿，5000r/min離心5min后，取上清液，按照葡萄糖轉運蛋白4（GLUT4）ELISA試劑盒進行檢測。

1.4統計學處理

所有數據用SPSS19.0軟件進行統計學處理，計量資料以（x±s）表示，采用t檢驗，多組間比較采用單因素方差分析及q檢驗，P<0.05為差異有統計學意義。

2結果

2.1筆筒草對2型糖尿病模型大鼠FPG、FNIS及HOMA-IR的影響

實驗結果表明，筆筒草各給藥組均能降低FPG、FNIS及HOMA-IR，與模型組比較差異有統計學意義（P<0.05），見表1。

2.2筆筒草對2型糖尿病大鼠血清中SOD及MDA水平的影響

實驗結果表明，筆筒草乙醇提取組分和二甲雙胍組均能降低SOD及MDA水平，與模型組比較差異有統計學意義（P<0.05），筆筒草乙酸乙酯提取組分未能影響SOD及MDA水平，與模型組比較差異無統計學意義（P>0.05）。見表2。

2.3筆筒草對2型糖尿病大鼠骨骼肌GLUT4含量的影響

實驗結果表明，筆筒草各給藥組均能降低大鼠骨骼肌GLUT4水平，與模型組比較差異有統計學意義（P<0.05），見表3。

3討論

糖尿病屬中醫“消渴”或“消癉”范疇，傳統理論認為陰津虧損，燥熱偏盛是消渴病的基本病機。2型糖尿病是一組由多原因引起的以慢性高血糖為特點的代謝性、系統性疾病，其病理機制是胰島素分泌不足或胰島素抵抗。臨床西醫治療2型糖尿病的主要藥物有磺酰脲類、雙胍類降血糖藥、a葡萄糖苷酶抑制劑和胰島素增敏劑。西醫在防治2型糖尿病過程中由于其毒副作用、耐藥性的原因影響長期使用。中草藥在防治糖尿病及其并發癥領域有獨特優勢。近些年來研究顯示，許多中藥制劑可以改善胰島素抵抗。

現代醫學認為，胰島素抵抗是糖尿病發病的中心環節，不僅貫穿于2型糖尿病的發生、發展的始末，同時也是導致2型糖尿病各種合并癥的根源。GLUT膜上的跨膜糖蛋白，可在組織中協助葡萄糖的攝取，骨骼肌是機體利用葡萄糖的主要外周組織，而GLUT4介導的葡萄糖轉運是骨骼肌組織攝取葡萄糖的關鍵限速步驟，在機體整體糖代謝中發揮中心作用。胰島素通過結合胰島素受體并激活相應的底物來起始對血糖的調節，在正常個體中，胰島素與分布于細胞膜上的相應胰島素受體結合后，刺激GLUT4通路將葡萄糖轉運到肌肉組織和脂肪細胞中，并抑制肝臟生成葡萄糖，由此維持血糖處于正常水平。胰島素抵抗導致高血糖，高血糖使機體清除氧自由基的酶被糖化產生大量自由基聚集而產生氧化應激反應，其中SOD活性可反映機體清除氧自由基的能力；MDA含量可反映機體脂質過氧化的程度，二者水平可反映體內氧化與抗氧化平衡。

本實驗采用小劑量STZ腹腔注射聯合高脂飲食法可導致模型組FPG、FNIS及HOMA-IR，SOD及MDA升高，GLUT4水平降低，與空白組比較明顯升高，差異有統計學意義（P<0.05），說明2型糖尿病大病理模型復制成功。各給藥組能降低FPG、FNIS及HOMA-IR的含量，與模型組比較差異有統計學意義（P<0.05）；各給藥組能升高GLUT4的水平，與模型組比較差異有統計學意義（P<0.05）。說明筆筒草各提取物對2型糖尿病胰島素抵抗模型大鼠胰島功能有明顯保護作用，其機制可能與調控骨骼肌GLUT4表達水平，維持胰島細胞的正常結構和功能密切相關。實驗研究中糖尿病大鼠SOD明顯低于正常組，MDA水平明顯高于正常組，印證了氧化應激與炎性反應參與了糖尿病的發生。筆筒草乙醇提取組分組均能升高降低SOD及降低MDA的含量，與模型組比較差異有統計學意義（P<0.05）；表明筆筒草乙醇組分具有一定的減輕氧化應激、抑制炎性反應的作用。

綜上分析，本研究結果表明筆筒草乙醇及乙酸乙酯組分均具有降血糖作用，可能與調控骨骼肌GLUT4表達水平，改善2型糖尿病大鼠胰島素抵抗，為筆筒草臨床治療2型糖尿病胰島素抵抗提供指導和參考。另外，筆筒草乙醇組分能夠升高2型糖尿病大鼠SOD及降低MDA含量，可能與清除自由基和抗氧化、抗炎、改善胰島β細胞功能等多靶向作用有關。