白芍總苷對膠原性關節炎大鼠血糖和葡萄糖轉運體的影響

袁君，王曉娟，王春，黃慶，周淑萍，徐禮五

作者單位：1安徽理工大學第一附屬醫院藥學部，安徽 淮南 232000；

2安徽醫科大學臨床藥理研究所，安徽 合肥 230000

類風濕關節炎（RA）是一種病因未明，以滑膜炎癥為主要特點的自身免疫性疾病。RA 除了侵犯關節滑膜導致關節侵蝕破壞外，隨著病程的延長，還會出現風濕心臟病、代謝綜合征等多種并發癥，嚴重影響病人的生活質量［1］。研究發現RA 病人多伴有血糖代謝異常和胰島素抵抗等現象［2］。血糖代謝異常作為獨立誘因，不僅刺激免疫細胞異常活化，加重免疫系統紊亂，同時還能直接損傷機體多個靶器官，與炎癥反應等因素共同誘導并發癥的發生［2-3］。因此維持糖代謝穩定對于延緩RA 疾病進程具有積極的意義。

白芍總苷（total glucosides of paeonia ，TGP）是從白芍根部提取的有效成分，臨床上主要用于治療RA 等自身免疫性疾病［4］。TGP 具有抗炎免疫調節活性，能有效改善RA 病人的關節功能，降低血沉、類風濕因子、C-反應蛋白等多種實驗室指標［4］。TGP抗炎免疫調節作用主要機制包括抑制免疫細胞過度活化，調控炎癥細胞因子網絡平衡，恢復炎癥相關的G 蛋白偶聯受體信號通路至生理水平［5］。近年來有研究發現［6］TGP 主要活性成分芍藥苷對糖尿病大鼠具有保護作用，可降低大鼠空腹血糖，改善胰島素抵抗現象。臨床研究也發現TGP 聯合硫酸羥氯喹治療RA 合并糖尿病病人能有效降低血糖、血脂水平［7］。

本研究于2021 年1—5 月通過考察TGP 治療給藥對膠原性關節炎（CIA）大鼠血糖、血清胰島素、糖化血紅蛋白、肝糖原和肌糖原等水平的影響，初步探討TGP 對CIA 大鼠血糖和葡萄糖轉運體的影響，為TGP 用于治療RA 合并糖代謝紊亂提供一定的實驗依據。

1 材料與方法

1.1 藥物及試劑 TGP（寧波立華制藥有限公司，批號H20055058），規格0.3 克/粒，臨用前用0.5%羧甲基纖維素鈉溶解；甲氨蝶呤（methotrexate ，MTX）（上海信誼藥廠有限公司，批號H31020644），規格0.25克/片；卡介苗（BCG）及雞Ⅱ型膠原（CCⅡ）為美國Sigma 公司；GLUT4 抗體（批次ab33780）；GLUT2抗體（批次ab85715）；胰島素檢測試劑盒（南京建成生物有限公司，批次20180706，規格48T）；糖化血紅蛋白檢測試劑盒（南京建成生物有限公司，批次20180524，規格48T）。

1.2 實驗動物 Wistar 大鼠，雄性，體質量（180±20）g；購于北京維通利華有限公司，許可證SCXK（京）2016-0006。在恒溫（24±2）℃、光照周期12 h∶12 h環境中飼養1周后實驗。

1.3 實驗方法

1.3.1 CIA大鼠模型制備與評價 將BCG放置于水浴鍋中80 ℃水浴1 h 后，與無菌液體石蠟充分研磨呈乳白狀，配制成濃度是4 g/L的弗氏完全佐劑。將CCⅡ溶解在0.1 mol/L 乙酸中，并用等體積的弗氏完全佐劑乳化，使其終濃度為2 g/L，然后在4 ℃下孵育過夜。實驗造模大鼠60只，在大鼠的右后足跖和尾根部進行皮下注射各0.1 mL 混合溶液，以誘導CIA模型，正常組的大鼠用同樣方法注射溶媒，記為第0天（D0）并在D7 在尾根部再次進行加強注射。致炎后D14 測量大鼠的足爪容積和空腹血糖，選取關節明顯腫脹且血糖濃度較高的大鼠18只，重新采用隨機數字表法分組（每組6 只）進行后續給藥，TGP 組大鼠每天按照50 mg/kg，MTX 組每3 天按照0.5 mg/kg，模型組大鼠給予等量的溶媒。各給藥組在大鼠致炎后D14至D30連續灌胃給藥。

1.3.2 血糖水平 初次免疫前，及免疫后D14 和D30，大鼠空腹眼內靜脈層取血0.4 mL，采用羅氏血糖儀（ACCU-CHEK，上海羅氏診斷產品有限公司）監測血糖水平。

1.3.3 血清胰島素和糖化血紅蛋白水平 末次給藥后24 h，大鼠空腹眼內靜脈層取血0.4 mL，于室溫下靜置1 h，3 000 r/min 離心10 min 分離出血清，分別采用糖化血紅蛋白試劑盒和胰島素試劑盒對各組大鼠血清胰島素和糖化血紅蛋白水平進行檢測，具體操作步驟參照試劑盒說明書。

1.3.4 肝糖原和肌糖原水平 末次給藥后24 h，處死實驗動物，解剖并分離出肝臟及后腿肌肉樣本。生物樣本中糖原含量水平采用試劑盒檢測（南京建成生物工程研究所）。參照說明書將組織樣本用生理鹽水進行漂洗，然后用濾紙吸干多余的水分。各樣本準確稱取100 mg，與堿液混合后，沸水中煮20 min 后冷卻。將稀釋制備的肝糖原檢測液和肌糖原檢測液與樣本進行混合，在620 nm 處比色定量測定。

1.3.5 葡萄糖轉運體水平 末次給藥后24 h，處死動物，解剖并分離出肝臟及后腿肌肉樣本。剪碎組織后加入裂解液進行勻漿，冰上研磨30 min，采用蛋白定量試劑盒（碧云天生物科技有限公司）對組織蛋白進行定量。聚丙烯酰胺凝膠電泳后轉膜，以5%牛血清白蛋白對膜進行封閉2 h。加葡萄糖轉運體-2（GLUT2）和葡萄糖轉運體-4（GLUT4）的一抗抗體（英國Abcam 公司），4 ℃孵育過夜；洗滌后加二抗（上海碧云天生物技術有限公司），37 ℃孵育1 h；顯影液顯影，條帶灰度值采用Image-J軟件進行分析處理。以目的蛋白與內參蛋白（β-actin）的比值表示相對蛋白表達量。

1.3.6 關節組織病理學 末次給藥后24 h，股動脈放血處死各組大鼠，浸泡于0.1%新潔兒滅溶液中10 min，用4%甲醛溶液固定取下大鼠的繼發側踝關節，常規方法石蠟包埋、切片和HE 染色，采用光學顯微鏡觀察各組大鼠繼發側踝關節病理，從滑膜增生、炎性細胞浸潤、軟骨侵蝕和血管翳形成等方面進行定量評價［8］。

1.4 統計學方法 采用SPSS 18.0 統計軟件對數據進行分析，計量資料以±s 表示，多組間比較采用單因素方差分析或重復測量的方差分析，組間兩兩比較采用LSD-t 檢驗，以P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 TGP 對CIA 大鼠足爪腫脹的影響 由表1 可知，大鼠致炎后D14足爪明顯腫脹，約在致炎后D26腫脹達到峰值，隨后腫脹逐漸自行緩解。與模型組大鼠相比，TGP 和MTX 治療給藥能夠明顯抑制大鼠非致炎側足爪腫脹。

表1 白芍總苷（TGP）治療給藥對膠原性關節炎（CIA）大鼠非致炎側足爪腫脹的影響/（mL，±s）

表1 白芍總苷（TGP）治療給藥對膠原性關節炎（CIA）大鼠非致炎側足爪腫脹的影響/（mL，±s）

注：①與正常組相比較，P＜0.01。②與模型組相比較，P＜0.01。

組別正常組模型組TGP組MTX組F值P值第30天1.36±0.04 1.88±0.05①1.75±0.08②1.61±0.07②87.72＜0.001鼠數6666第0天1.33±0.04 1.33±0.05 1.32±0.04 1.34±0.05 0.04 0.990第14天1.34±0.05 1.51±0.02①1.55±0.04 1.57±0.03 30.67＜0.001第18天1.37±0.04 1.71±0.03①1.66±0.04 1.59±0.05②55.26＜0.001第22天1.38±0.04 1.96±0.10①1.81±0.05②1.74±0.05②48.96＜0.001第26天1.33±0.05 1.99±0.06①1.86±0.02②1.76±0.12②48.06＜0.001

2.2 TGP 對CIA 大鼠踝關節組織病理學的影響大鼠關節組織病理學結果如圖1所示。正常組大鼠關節面光滑完整，關節間隙均勻，軟骨外側可見少量排列整齊的滑膜細胞。模型組大鼠關節間隙不均一，關節面中可見增生為多層、排列紊亂的滑膜細胞，并伴有大量炎性細胞浸潤，明顯的軟骨侵蝕及局部炎癥。與模型組相比較，TGP 和MTX 治療給藥能夠顯著抑制滑膜層滑膜細胞增生，減少炎性細胞浸潤，同時在一定程度上能夠改善軟骨侵蝕。模型組，TGP 和MTX 組大鼠的關節組織病理學評分依次（12.5±1.2）、（7.5±0.8）、（6.3±0.8）。與模型組大鼠相比，TGP 和MTX 治療給藥能顯著降低大鼠踝關節組織病理學評分（F=36.69，P＜0.001）。

2.3 TGP 治療給藥對CIA 大鼠血糖的調控作用結果如表2 所示，致炎前各組大鼠空腹血糖濃度差異無顯著性；致炎后D14，模型組大鼠空腹血糖濃度明顯高于正常組大鼠。與模型組大鼠相比，TGP 治療給藥能夠顯著降低大鼠的血糖濃度，差異有統計學意義。

表2 白芍總苷（TGP）治療給藥對膠原性關節炎（CIA）大鼠血糖濃度的影響/（mmol/L，±s）

表2 白芍總苷（TGP）治療給藥對膠原性關節炎（CIA）大鼠血糖濃度的影響/（mmol/L，±s）

注：①與正常組相比較，P＜0.01。②與模型組相比較，P＜0.01。

組別正常組模型組TGP組F值P值第30天6.66±0.32 12.92±1.98①9.97±1.13②20.54＜0.001鼠數666第0天6.52±0.48 6.70±0.33 6.82±0.45 0.45 0.648第14天6.71±0.34 9.20±0.60①9.12±0.52 30.78＜0.001

2.4 TGP 治療給藥對CIA 大鼠胰島素、糖化血紅蛋白的影響 結果如表3所示，與正常組相比較，模型組大鼠空腹胰島素水平和糖化血紅蛋白水平明顯升高，差異有統計學意義；與模型組大鼠相比較，TGP治療給藥能夠顯著降低胰島素水平和糖化血紅蛋白水平，差異有統計學意義。

2.5 TGP 治療給藥對大鼠肌糖原和肝糖原的影響 結果如表3所示，與正常組相比較，模型組大鼠的肝糖原和肌糖原含量水平均明顯降低，差異有統計學意義；與模型組大鼠相比較，TGP治療給藥能夠顯著提高大鼠肝臟和肌肉糖原水平，差異有統計學意義。

表3 白芍總苷（TGP）治療給藥對膠原性關節炎（CIA）大鼠胰島素、糖化血紅蛋白、肌糖原、肝糖原的影響/±s

表3 白芍總苷（TGP）治療給藥對膠原性關節炎（CIA）大鼠胰島素、糖化血紅蛋白、肌糖原、肝糖原的影響/±s

注：①與正常組相比較，P＜0.01。②與模型組相比較，P＜0.01。

組別正常組鼠數666空腹胰島素/（μg/L）13.9±1.42糖化血紅蛋白/%0.50±0.05肌糖原/（mg/g）8.70±0.67肝糖原/（mg/g）45.85±5.63模型組TGP組F值P值17.48±1.32①33.83±4.23②45.07＜0.001 24.6±2.22①16.7±1.87②34.17＜0.001 0.78±0.06①0.63±0.07②27.32＜0.001 2.30±0.53①5.35±0.82②65.73＜0.001

2.6 TGP 治療給藥對CIA 大鼠GLUT-2 和GLUT-4 水平的影響 結果如圖2 所示，正常組，模型組和TGP 組大鼠的GLUT-2/β-actin 比值依次為（0.76±0.07）、（0.29±0.06）、（0.77±0.09）。與正常組相比較，模型組大鼠肝臟組織GLUT-2 表達水平顯著低于正常對照組；與模型組相比較，TGP 給藥組GLUT-2 表達水平顯著升高，差異有統計學意義（F=51.24，P＜0.001）。此外，正常組，模型組和TGP 組大鼠的GLUT-4/β-actin 比值依次為（0.89±0.05）、（0.36±0.03）、（0.81±0.04）。與正常組相比，模型組大鼠肌肉組織GLUT-4 表達水平顯著低于正常對照組；與模型組相比較，TGP治療組大鼠肌肉組織GLUT-4表達水平顯著升高，差異有統計學意義（F=177.21，P＜0.001）。

圖2 白芍總苷（TGP）治療給藥對膠原性關節炎（CIA）大鼠GLUT-2和GLUT-4水平的影響

3 討論

RA 是一類以侵蝕性關節炎為主要表現的全身性、慢性自身免疫病。在RA 疾病進程過程中會誘發多種并發癥，其中血糖異常升高在長病程RA 病人中較為常見。研究發現RA 病人合并糖尿病發生的概率約為20%［9］，遠遠高于正常人群。目前對RA病人血糖異常升高的原因尚未完全闡明清楚，但一般認為在RA 發病初期，炎癥免疫反應及其調控因素參與誘發了血糖的代謝異常［10］。然而血糖的異常升高可反過來促進炎癥和免疫反應。這兩種因素在RA 疾病發展過程中，相互作用構成惡性循環［11］，加重RA 病情及誘發多種并發癥，嚴重影響病人的預后。因此，在RA 病人早期診斷和治療過程中，及時監控血糖代謝情況以及維持血糖的穩定對于控制疾病的發展具有積極的意義。

TGP是我國傳統中藥白芍根中的提取有效活性成分成，具有抗氧化、抗腫瘤、抗炎免疫調節活性等多種藥理活性［12］。TGP 治療RA 療效肯定，安全性高，能明顯改善病人的關節功能，降低實驗室指標血沉、C 反應蛋白及類風濕因子等［13］。TGP 聯合來氟米特等改變病情抗風濕病藥物（DEMARDs）治療RA 不僅療效協同增加，同時還能降低DEMARDs 引起的肝腎損傷等不良反應［14］。研究報道TGP 主要活性成分芍藥苷對2型糖尿病動物模型具有良好治療作用，不僅可以抑制糖尿病動物機體炎癥反應，還可以降低空腹血糖，改善胰島素抵抗水平，提示TGP具有維持血糖代謝穩態等作用。本研究初步考察TGP 對關節炎動物模型血糖的調控作用。大鼠CIA 模型是兼有體液免疫和細胞免疫的慢性炎癥性動物模型，其遺傳背景和病理學改變與RA 極為相似，是研究RA 發病機制、病程變化和藥物作用的最常用模型之一［15］。本研究中，我們首先建立了大鼠CIA 模型，結果表明模型大鼠足爪腫脹在致炎后D26 達到高峰期，隨后逐步緩解。組織病理學結果表明模型大鼠關節間隙不均一，關節面可見異常的滑膜細胞增生并伴有炎性細胞浸潤和軟骨侵蝕，而TGP 和陽性對照藥MTX 能顯著抑制足爪腫脹，改善關節組織病理學，提示當前模型建立成功。為了探討TGP 對CIA 大鼠血糖的作用，在實驗開始之前對每只大鼠進行標記，并且在大鼠致炎前，致炎后（給藥前）及給藥后三個不同的時間點檢測大鼠空腹血糖水平。研究結果表明致炎前三組大鼠之間血糖差異無統計學意義，致炎后D14，模型組大鼠血糖濃度明顯高于正常組，且TGP 治療給藥能顯著降低大鼠空腹血糖水平和糖化血紅蛋白水平。此外，本研究還發現TGP 治療給藥能夠降低模型大鼠胰島素水平，提示對胰島素抵抗具有改善作用。

正常機體血糖濃度維持在一個相對恒定的水平，主要是受到神經系統、激素及組織器官共同調節的結果。在生理性血糖升高情況下，肝臟作為血糖濃度最主要器官，會通過快速上調GLUT-2，加速攝取過多的葡萄糖進入肝細胞，通過肝糖原合成來降低血糖濃度［16］。除肝臟之外，肌肉組織細胞膜上GLUT4 水平也會上調，加快對血液中葡萄糖吸收，合成肌糖原或轉變成脂肪儲存起來。當血糖濃度偏低時，肝臟通過糖原分解及糖異生升高血糖濃度［17］。本研究結果表明TGP 給藥后能夠增加關節炎大鼠肝臟和肌肉糖原的含量水平，進一步研究發現TGP 上調了GLUT-2 和GLUT-4 的水平，提示TGP通過調控轉運體，加快機體組織對葡萄糖吸收，達到穩定血糖水平作用。TGP 如何調控GLUT-2 和GLUT-4，已有研究發現GLUT4 受到胰島素受體介導的信號通路正性調控［18］。芍藥苷作為TGP 最主要活性成分能夠調控糖尿病下異常的胰島素受體信號通路［19］，提示TGP 調控GLUT 可能與胰島素受體信號通路有關，而該作用機制可能獨立于其抗炎免疫調節作用。

綜上所述，TGP 能夠維持CIA 大鼠血糖穩定，該作用可能與其調控GLUT-2和GLUT-4水平有關。

（本文圖1見插圖8-1）