臺灣牛蒡根降血糖作用研究

張 瑞，張瑜倪，苗 航，廖華軍，郭素華，林珠燦

（福建中醫藥大學藥學院，福建 福州350122）

臺灣牛蒡根為我國引進日本的牛蒡新品種，具有疏散風熱、清熱解毒消腫、宣肺祛痰、利咽透疹之功［1］，日本及東南亞國家將其作為一種可食用蔬菜，具有豐富的營養價值［2］。據現代研究表明：臺灣牛蒡根中含有多種活性物質，如酚類［3-4］、揮發油［5］、糖類［6-7］及氨基酸［8］等化學成分，這些成分可用于治療各種疾病，如利尿、抗菌［9］、抗癌［10］、降血糖、降血脂、治療肥胖癥［11-12］等。現代多個研究表明：牛蒡子苷可緩解糖尿病大鼠的視網膜結構，對視網膜損傷有一定的治療效果［13］；而牛蒡子總木脂素可減輕糖尿病大鼠的腎臟病變，改善大鼠的腎臟功能［14］。因此，本研究采用高脂飼料＋鏈脲傳菌素（STZ）建立大鼠糖尿病模型來研究臺灣牛蒡根提取物的降血糖作用，以期為臺灣牛蒡根的深入研發提供依據。

1 實驗材料

1.1 實驗動物 SPF級雄性SD大鼠，體質量（200±20）g，購自上海斯萊克實驗動物有限責任公司［許可證號：SCXK（滬）2017-0005］，飼養于福建中醫藥大學動物房（合格證編號：20170005011999），適應性喂養1周后開始試驗。

1.2 實驗藥材 臺灣牛蒡根購自福建康力得力食品有限公司（產地：臺灣省臺南縣永康市，批號：20190718），經福建中醫藥大學藥學院中藥資源與開發教研室車蘇容老師鑒定為菊科牛蒡屬直根系二年生大型草本植物臺灣牛蒡根。

1.3 實驗試劑 STZ（美國Sigma公司，批號：s0130）；檸檬酸鈉（上海興達化工試劑廠）；檸檬酸（天津百世化工有限公司）；鹽酸二甲雙胍片（中美上海施貴寶上海制藥有限公司，批號：AAW1402）；總膽固醇（TC）試劑盒、高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）試劑盒、甘油三酯（TG）試劑盒（南京建成生物工程研究所）；魚躍血糖儀（上海魚躍醫療設備有限公司，型號：Ⅰ型720）；高脂飼料（北京峁思倍科生物科技有限公司，批號：HD001）。

1.4 實驗儀器 數顯恒溫水浴鍋（常州國華電器有限公司，型號：HH-4）；精密pH計（瑞士Mettler Toledo公司，型號：PHS-3C）；高速離心機（德國EPPendorf公司，型號：5810R）；精密電子天平（北京賽多利斯科學儀器有限公司，型號：BT25S）；多功能酶標儀（奧地利Tecan公司）。

2 實驗方法

2.1 實驗試劑配制 檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液的配制（pH＝4.5）：精密稱定4.2 g檸檬酸溶于200 mL超純水中即為a液，精密稱定5.88 g檸檬酸鈉溶于200 mL超純水中即為b液，分別取a液22.8 mL和b液17.2 mL混合均勻，既得pH＝4.5的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液；STZ溶液的配制：精密稱定300 mg STZ粉末溶于40 mL的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液中既得（此溶液需現配、避光、冰上保存）。

2.2 實驗藥物制備 將適量臺灣牛蒡根粉碎，以1∶8料液比加入95%乙醇，提取2次，每次90 min，合并提取液后減壓濃縮使其無醇味，-20℃保存備用，即得醇提物；將醇提后的藥渣風干后加入8倍量水提取2次，每次90 min，過濾合并提取液后減壓濃縮，加入95%乙醇5倍量體積并不斷攪拌，4℃靜置過夜，4 000 r／min離心10 min，收集沉淀部分凍干保存備用，即得水提物。

2.3 模型建立 56只SD大鼠適應性喂養1周，隨機抽取8只作為正常組，采用基礎飼料喂養；其余均為造模組，采用高脂飼料喂養，記錄體質量。4周后，所有大鼠禁食12 h，造模組大鼠按照60 mg／kg的劑量一次性腹腔注射STZ（冰浴操作，需在短時間內注射完畢），正常組按照同等劑量腹腔注射檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液。

2.4 模型評價 注射STZ溶液72 h后，所有大鼠禁食12 h，剪尾測定大鼠血糖含量。以大鼠空腹血糖≥11.1 mmol／L為造模成功［15］。

2.5 分組及給藥 血糖穩定1周后，隨機將造模組大鼠分為模型組，陽性組，醇提物高、低劑量組，水提物高、低劑量組，每組8只。每天上午9點灌胃，連續5周。正常組和模型組大鼠分別灌胃生理鹽水10 mL／（kg·d），陽性組灌胃二甲雙胍150 mg／（kg·d），醇提物和水提物高、低劑量組分別灌胃醇提物、水提物600、200 mg／（kg·d）。大鼠在患糖尿病期間由于多飲多尿，需每日清洗鼠籠，更換干燥墊料，保持鼠籠干燥衛生，并要隨時保持大鼠飲水充足。

2.6 指標測定

2.6.1 生存狀態監測 每隔3 d測定各組大鼠體質量，并觀察各組大鼠飲食、毛發、行動及其糞便形狀。

2.6.2 血糖測定 開始給藥后每隔3 d剪尾測定血糖，每只大鼠測定3次取平均值即為血糖值，取每組大鼠血糖平均值作為每周測定的本組大鼠血糖值。需注意在測定血糖前需禁食不禁水12 h。

2.6.3 糖耐量（OGTT）和曲線下面積（AUC）測 定給藥結束前1 d，各組大鼠禁食不禁水12 h，測定空腹血糖（FBG），并以40%葡萄糖液2 g／kg對大鼠灌胃，于0、30、60、90、120 min檢測血糖值（Glu），計算曲線下面積（AUC）值［16］。

2.6.4 血液指標測定 末次給藥結束后，禁食不禁水12 h，在測定大鼠體質量及空腹血糖值后，用20%烏拉坦麻醉大鼠，行腹主動脈取血，采用低溫離心機3 000 r／min離心10 min，吸取上清液于-80℃冰箱保存備用。采用相應試劑盒測定大鼠血清TG、TC、HDL-C，按相應試劑盒說明書逐步操作。

2.7 統計學方法 運用SPSS 24.0軟件進行統計分析。計量資料屬正態分布的以（±s）表示，采用單因素方差分析。

3 結 果

3.1 各組大鼠生存狀態比較 實驗結果顯示：正常組大鼠精神狀態良好，反應靈活，飲食正常，皮毛光澤順亮，體質量正常增長，糞便呈橢圓狀；造模組大鼠精神萎靡，反應遲鈍，飲食增加，毛發稀疏且干燥發黃，與正常組比較體質量下降，糞便不成型，出現多飲多尿癥狀；給藥后，與模型組比較，醇提物高、低劑量組大鼠體質量、飲食無變化，多飲多尿癥狀明顯，陽性組和水提物高劑量組飲食正常，體質量下降緩慢，多飲多尿癥狀減輕，水提物低劑量組各種癥狀相較于模型組有所改善，但效果相比于水提物高劑量組較差。見表1、圖1。

圖1 各組大鼠進食量變化圖

表1 各組大鼠體質量比較（±s）g

表1 各組大鼠體質量比較（±s）g

注：與正常組比較，1）P＜0.01；與模型組比較，2）P＜0.01。

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3.2 各組大鼠空腹血糖比較 醇提物組大鼠空腹血糖始終保持在較高水平，陽性組、水提物高劑量組糖尿病大鼠空腹血糖下降，說明水提物可降低糖尿病大鼠空腹血糖。見表2。

表2 各組大鼠空腹血糖比較（±s）mmol／L

表2 各組大鼠空腹血糖比較（±s）mmol／L

注：與正常組比較，1）P＜0.01；與模型組比較，2）P＜0.01。

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3.3 各組大鼠OGTT和AUC比較 醇提物未能使灌胃葡萄糖的大鼠血糖下降，且血糖保持在較高水平，而陽性藥和水提物可使灌胃葡萄糖的大鼠血糖下降，但仍未能達到正常水平。醇提物組AUC與模型組比較無明顯變化，陽性組與水提物高劑量組AUC下降，說明水提物可改善糖尿病大鼠糖耐受水平。見表3。

表3 各組大鼠OGTT和AUC比較（±s）

表3 各組大鼠OGTT和AUC比較（±s）

注：與正常組比較，1）P＜0.01；與模型組比較，2）P＜0.01。

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3.4 各組大鼠TG、TC、HDL-C比較 水提物高、低劑量組血清TG、TC、HDL-C均降低（P＜0.01），說明水提物可降低糖尿病大鼠血清指標。見表4。

表4 各組大鼠TG、TC、HDL-C比較（±s）mmol／L

表4 各組大鼠TG、TC、HDL-C比較（±s）mmol／L

注：與正常組比較，1）P＜0.01；與模型組比較，2）P＜0.01。

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4 討 論

本實驗采用STZ＋高脂飼料建立SD大鼠糖尿病模型，通過比較不同溶劑臺灣牛蒡根提取物對糖尿病大鼠的生存狀態、空腹血糖、OGTT及血清TG、TC、HDL-C的影響，結果表明臺灣牛蒡根水提物可使糖尿病大鼠的體質量及對葡萄糖的耐受性增加。研究發現糖尿病與血脂代謝異常有關，而且血液中脂質水平的升高在某些情況下還可導致心血管疾病［17］，而臺灣牛蒡根水提物可降低空腹血糖、TG、TC、HDL-C，表明臺灣牛蒡根水提物有較好的降血糖和降血脂作用。臺灣牛蒡根降血糖的主要活性成分可能是其水提物中的多糖，文獻研究表明：多糖可減少自由基的產生，保護并修復胰島β細胞，增加胰島β細胞的數量［18-20］，改善胰島β細胞的形態并修復其功能［21-22］，促進胰島素的釋放，進而達到降血糖的目的。但由于多糖結構復雜，后續實驗還需進一步分離純化多糖，篩選其降血糖作用的均一活性多糖成分，并深入研究其降血糖的作用機制，以期為后續臺灣牛蒡根藥品及保健品的研發提供實驗依據。