刺梨、桑葉、苦瓜飲料對糖尿病小鼠的降糖作用

陳小敏，譚書明*，黃 穎，陳 萍，宋長軍

（1.貴州大學 釀酒與食品工程學院，貴州 貴陽 550025；2.貴州大學 生命科學學院貴州省農畜產品貯藏與加工重點實驗室，貴州 貴陽 550025）

糖尿病主要是由于胰島素缺乏或分泌不足引起的糖代謝紊亂疾病[1]。目前治療糖尿病主要采用口服降糖類藥物或注射胰島素等，然而往往低效且缺乏安全性[2]。近年來，許多研究者逐漸將天然植物應用于糖尿病的治療，因其具有毒副作用小且應用廣泛等優點[3-4]。

刺梨（Rosa roxburghii Tratt）又名茨梨，為薔薇科繅絲花的果實[5]。廣泛分布于我國的云南、四川、貴州等地[6]。刺梨果實中含有豐富的維生素C、礦物質元素、有機酸、黃酮類等營養物質[7]。有研究報道，刺梨中的黃酮類物質具有預防糖尿病的作用[8]。

苦瓜（Momordica charantia L.）又名“錦荔枝”、“癩瓜”等，是一種藥食兩用植物[9]。苦瓜中含有豐富的多糖、多肽、皂苷、類黃酮等活性成分[10]，被廣泛的應用于糖尿病的輔助治療。

桑葉（Morus alba L.）是桑科桑屬植物桑的葉子，中國的桑葉資源豐富，品種繁多[11]。桑葉中含有豐富的多糖、黃酮類化合物、多種氨基酸等活性成分，具有降血糖、抗衰老、降低膽固醇等功效[12-13]。該研究以刺梨、桑葉、苦瓜為原料制作飲料，并研究該配方飲料對糖尿病小鼠的降糖作用，旨在為降糖飲料的研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

刺梨汁（100%）：市售；苦瓜汁（料水比1∶1榨汁）、桑葉汁（料水比1∶4榨汁）：貴州省農畜產品貯藏與加工重點實驗室自制。

無特定病原體（specific pathogen free，SPF）級昆明種小鼠（kunming mice，KM）（雄性，體質量18～22 g）：遼寧長生生物技術股份有限公司[生產許可證：SCXK（遼）2015-0001]。

葡萄糖、檸檬酸、檸檬酸鈉（AR）：成都金山化學試劑有限公司；鹽酸二甲雙胍（純度≥98%）：源葉生物科技有限公司；鏈脲佐菌素（streptozotocin，STZ）（純度98%）：美國Sigma公司；586型魚躍血糖儀與配套血糖試紙：江蘇魚躍醫療設備股份有限公司；糖化血清蛋白（glycated serum protein，GSP）試劑盒、糖化血紅蛋白（glycosylated hemoglobin，GHb）試劑盒、血清胰島素（serum insulin，INS）酶聯免疫分析試劑盒、肝糖原試劑盒：上海橋杜生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

SpectraMax190連續波長多功能酶標儀：美國Molecular Devices公司；H1-16KR高速冷凍離心機：湖南可成儀器設備有限公司；R-201旋轉蒸發器、L5S紫外-可見分光光度計：上海儀電分析儀器有限公司；DY89-II電動玻璃勻漿機：寧波新芝生物科技股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 配方提取液制備

根據感官評定確定刺梨桑葉苦瓜飲料的最優配比為桑葉汁20%、苦瓜汁6%、刺梨汁74%，混合后4℃保存，備用[14-15]。

1.3.2 I型糖尿病小鼠模型的建立

小鼠適應性喂養7 d后，隨機選取8只作為空白組（NC）；其余24只小鼠經過12 h禁食，不禁水，腹腔注射STZ 150 mg/kg體質量誘導I型糖尿病小鼠模型。建模期間自由飲食飲水，建模后第3天小鼠禁食10 h后剪尾采血測定空腹血糖值（fasting blood glucose，FBG），當FBG值＞11.1 mmol/L（200 mg/100 mL），視為建模成功[16]。

1.3.3 糖尿病小鼠的分組及喂養

建模成功的小鼠隨機分組（n=8），分別為空白組（NC）、模型組（MC）、陽性組（PC）、配方飲料組（CS）。模型組、空白組灌胃0.1 mL/10 g體質量檸檬酸鈉緩沖液；陽性組灌胃0.1 mL/10 g體質量鹽酸二甲基雙胍溶液；配方飲料組灌胃0.1 mL/10 g體質量配方飲料。灌胃4周。

1.3.4 測定方法

小鼠飲食飲水量：每隔24 h測定小鼠的飲食飲水量，連續4周，每周的數據以平均值表示。

體質量：每隔1周測量體質量一次，連續4周。

空腹血糖（FBG）的測定：每隔1周進行1次剪尾采血，測定FBG（禁食不禁水6 h），連續4周。

口服糖耐量：灌胃結束后小鼠禁食不禁水16 h進行葡萄糖耐量實驗，每只小鼠按2 g/kg體質量劑量灌胃給予葡萄糖，測定給予葡萄糖后0、0.5 h、1 h和2 h時的血糖值。血糖曲線下面積（area under curve of glucose，AUCG）根據以下公式計算：

式中：AUCG表示白糖曲線下面積，mmol/（L·h），A、B、C、D分別代表給予葡萄糖后0、0.5 h、1.0 h和2.0 h的血糖值。

糖化血紅蛋白（GHb）和糖化血清蛋白（GSP）：灌胃結束后禁食不禁水12 h，通過摘眼球取血，室溫條件下靜置1 h，3 500 r/min離心15 min，分離血清與血漿，按試劑盒說明書的操作步驟進行GHb和GSP的測定。

血清胰島素：具體操作步驟按試劑盒說明書進行測定。

小鼠肝糖原：灌胃結束后小鼠脫頸處死，解剖取其肝臟，生理鹽水漂洗干凈，吸水紙吸干肝臟表面的水分，轉入-80℃冰箱保存備用，測定時具體操作步驟按試劑盒說明書進行。

小鼠臟器指數：小鼠取血處死前稱量體質量并記錄，快速解剖取其肝臟、心臟、腎臟、脾臟等組織。用生理鹽水洗凈，吸水紙擦干后精確稱量各組織器官質量并記錄，各器官質量與體質量的比值即為臟器指數。

1.3.5 數據分析

實驗結果以平均值±標準差（xˉ±s）表示，采用 SPSS 22.0進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 各組小鼠飲食飲水量的變化

圖1 配方飲料對糖尿病小鼠飲食量（A）、飲水量（B）的影響Fig.1 Effect of formula beverage on food intake(A)and water intake(B)of diabetic mice

由圖1可知，空白組小鼠飲食、飲水量無明顯變化，其他組與空白組相比，飲食、飲水量均有不同程度的上升，第4周時，空白組小鼠飲食量為（5.84±0.61）g，模型組為（12.36±0.95）g，差異性極顯著（P＜0.01），陽性組、配方飲料組與模型組比較，飲食量分別下降了15.45%、25.32%。與空白組比較，模型組小鼠的飲水量一直呈現上升趨勢，第4周時，空白組小鼠飲水量為（13.06±1.12）mL，模型組小鼠為（49.5±2.52）mL，差異性極顯著（P＜0.01），陽性組、配方飲料組與模型組比較，飲水量分別下降了34.06%、33.60%，差異性極顯著（P＜0.01）。說明模型組小鼠經造模后胰島細胞被破壞，分泌胰島素的能力下降，導致糖尿病癥狀越來越嚴重；與模型組相比，陽性組和配方飲料組能有效改善糖尿病小鼠多飲多食癥狀。

2.2 配方飲料對糖尿病小鼠體質量的影響

糖尿病小鼠體質量下降主要是由于血糖過高引起葡萄糖、蛋白質等能量物質吸收受到阻礙，不能被吸收的物質只能從尿液中排出，導致體質量下降，尿液增加。由圖2可知，第1周時，其他組與空白組比較，體質量明顯下降，特別是模型組體質量極顯著下降（P＜0.01），說明建模成功。經治療4周后，空白組小鼠體質量上升趨勢明顯，增長率為8.82%；模型組與空白組比較體質量極顯著下降（P＜0.01），降低了11.43%；與模型組比較，陽性組和配方飲料組小鼠體質量呈現緩慢上升趨勢，差異性顯著（P＜0.05），增長率分別為3.54%、4.06%。說明配方飲料能通過促進葡萄糖的吸收利用，減少能量的流失。

圖2 配方飲料對糖尿病小鼠體質量的影響Fig.2 Effect of formula beverage on body mass of diabetic mice

2.3 配方飲料對糖尿病小鼠空腹血糖（FBG）的影響

FBG是目前臨床上判斷糖尿病的常用檢測手段之一，當FBG值＞11.1 mmol/L（200 mg/100 mL）視為糖尿病患者。各組小鼠的FBG值如圖3所示。由圖3可知，第1周時，空白組小鼠FBG值為（8.14±1.04）mmol/L，模型組為（25.48±2.24）mmol/L，模型組與空白組相比，FBG值顯著升高，差異性極顯著（P＜0.01），說明由STZ誘導的糖尿病小鼠胰島細胞受損嚴重，胰島素分泌降低，導致血糖水平顯著上升；而陽性組和配方飲料組連續治療4周后，FBG值不斷下降，特別是第4周時，與模型組相比，差異性極顯著（P＜0.01），血糖值分別降低了46.87%、51.02%，而配方飲料組與造模時相比，血糖值下降了45.58%，達到了（13.90±1.56）mmol/L，雖未到達正常的血糖值，但配方飲料能一定程度降低糖尿病小鼠的FBG值。說明配方飲料可能對胰島細胞具有修復作用，能促進胰島素的分泌，緩解血糖的升高。

圖3 配方飲料對糖尿病小鼠空腹血糖的影響Fig.3 Effect of formula beverage on fasting blood glucose in diabetic mice

2.4 配方飲料對糖尿病小鼠糖耐量的影響

糖耐量試驗可以檢測機體對血糖濃度的調控，如果服葡萄糖2 h后血糖值介于7.8～11.1 mmol/L，表明機體糖耐量能力減低[17]。各組小鼠糖耐量實驗結果如表1所示。

表1 配方飲料對糖尿病小鼠糖耐量的影響Table 1 Effect of formula beverage on glucose tolerance of diabetic mice

由表1可知，口服葡萄糖溶液0.5 h時，各組小鼠的血糖值均達到最大值，模型組小鼠血糖值與空白組相比，差異性極顯著（P＜0.01）。2.0 h時空白組小鼠血糖值達到正常水平（7.87±1.88）mmol/L，模型組小鼠的血糖值仍保持在較高值（29.42±1.37）mmol/L，是空白組的3.74倍，差異性極顯著（P＜0.01），說明模型組小鼠糖耐量受損嚴重，陽性組與配方組較模型組分別降低了49.25%、58.40%，差異性極顯著（P＜0.01），而配方組血糖值降至（12.24±0.74）mmol/L，未達到正常值范圍，但能一定程度上有效改善小鼠的高血糖水平。空白組小鼠白糖曲線下的面積（AUCG）較模型組下降了68.37%，差異性極顯著（P＜0.01），陽性組和配方組白糖曲線下的面積（AUCG）較模型組分別下降了28.55%、31.52%，差異性極顯著（P＜0.01），表明配方飲料組能有效增強糖尿病小鼠對葡萄糖的耐受能力，調控血糖水平。

2.5 配方飲料對糖尿病小鼠GHb、GSP和INS的影響

GHb和GSP能準確反映機體過去1～2個月內的血糖變化情況，是目前常用來測定血糖的指標。由表2可知，模型組的GHb和GSP分別是空白組的2.87倍和3.67倍，血糖水平極顯著升高（P＜0.01），說明糖尿病癥狀嚴重。而陽性組與配方飲料組的GHb含量比模型組降低了18.83%、29.53%，差異極顯著（P＜0.01）。GSP含量與模型組相比，陽性組降低了10.89%、差異顯著（P＜0.05）；配方飲料組降低了14.81%，差異極顯著（P＜0.01）。表明配方飲料能一定程度上改善由于胰島細胞受損導致胰島素的分泌不足而引起的血糖水平升高情況，對降低糖尿病小鼠血糖水平具有輔助治療效果。

表2 配方飲料對糖尿病小鼠血糖指標的影響Table 2 Effects of formula beverage on blood glucose indexes of diabetic mice

INS是機體內唯一降低血糖的激素。由表2可知，空白組小鼠的血清胰島濃度為（47.45±0.15）mU/L，模型組小鼠的血清胰島濃度為（35.05±0.34）mU/L，模型組與空白組相比，INS含量降低了26.13%，差異性極顯著（P＜0.01），說明胰島細胞受損，STZ干擾了小鼠體內胰島素的分泌，造模成功。而陽性組和配方飲料組與模型組比較，INS含量分別升高了20.94%、24.82%，差異性極顯著（P＜0.01），說明二甲雙胍和配方飲料可以通過修復胰島細胞促進糖尿病小鼠血清胰島素的分泌。

2.6 配方飲料對糖尿病小鼠肝糖原的影響

圖4 配方飲料對糖尿病小鼠肝糖原的影響Fig.4 Effect of formula beverage on hepatic glycogen of diabetic mice

糖原是體內葡萄糖的重要儲存形式，糖原異生和合成是血糖的重要來源和去路，糖原合成減少或者分解增加均能引起血糖水平的升高，所以糖原含量與糖尿病的發展密切相關[18]。由圖4可知，模型組與空白組相比，肝糖原含量極顯著降低（P＜0.01），是空白組的50%，說明模型組小鼠肝臟受損，合成糖原能力減弱。而陽性組和配方飲料組肝糖原含量比模型組顯著增高（P＜0.01），分別是模型組的2.03倍和2.01倍，表明鹽酸二甲雙胍和配方飲料能增加糖尿病小鼠的肝糖原合成能力，降低肝糖原的分解，抑制血糖水平的升高。

2.7 配方飲料對糖尿病小鼠臟器指數的影響

臟器指數可以反映機體的健康情況。由表3可知，模型組的肝臟指數與空白組相比，增高了28.33%，差異極顯著（P＜0.05），模型組小鼠的肝臟出現明顯的腫大現象；陽性組與配方飲料組的肝臟指數比模型組分別降低了13.02%、9.25%，說明鹽酸二甲雙胍和配方飲料能有效的改善糖尿病小鼠肝臟腫大現象。由表3可知，模型組的腎臟指數比空白組極顯著增高了56.76%（P＜0.01），說明模型組小鼠后期可能伴隨有腎病的產生，陽性組與配方飲料組的腎臟指數比模型組下降了24.14%、26.29%，差異極顯著（P＜0.01），說明配方飲料對糖尿病小鼠的腎臟具有一定的保護作用。脾臟指數一定程度上可以反映機體的免疫能力，模型組的脾臟指數比空白組極顯著升高了52.17%（P＜0.01），配方飲料組比模型組極顯著下降了22.86%（P＜0.01），表明配方飲料能增強小鼠的免疫力。

表3 連續灌胃4周后小鼠的臟器指數Table 3 Organ indexes of mice after continuous gavage for 4 weeks

3 結論

本實驗從天然植物中選取無毒副作用且具有降糖效果的苦瓜、桑葉與刺梨汁進行復配研發一款降糖配方飲料。通過一次性高劑量腹腔注射STZ誘導Ⅰ型糖尿病小鼠模型，連續灌胃給與配方飲料4周后觀察小鼠的降糖效果。結果發現，與模型組比較，配方飲料組多飲多食的癥狀明顯好轉，體質量增長率為4.06%，FBG下降了45.58%、白糖曲線下的面積（AUCG）下降31.52%，GHb和GSP分別降低29.53%、14.81%，INS含量升高24.82%，肝糖原含量升高101%，表明該配方飲料對糖尿病小鼠具有輔助降糖效果。