新型保健蔬菜黃秋葵對糖尿病小鼠的降糖作用及其機理研究

黃秋葵又稱羊角豆、秋葵、咖啡黃葵等，原產于非洲，是一種具有較高營養價值的新型蔬菜，在歐美地區已將黃秋葵作為運動員和老年人的保健食用蔬菜，近幾年從日本引進國內栽培[1]。糖尿病是一種慢性代謝性疾病，其發病逐年增高，糖尿病總患病人數不斷增加，此類人群對于健康的追求，使得市場對糖尿病食品的需求增大，利用新型食物資源研發的現代功能食品越發受到消費者的青睞。本文對新型保健蔬菜黃秋葵的降糖作用及機理進行研究，為黃秋葵保健功能產品開發應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 受試物的制備

取干黃秋葵，加水煎煮3次，每次1.5 h，合并提取液，減壓濃縮干燥制成黃秋葵提取物粉末，1 g提取物粉末相當于5 g干秋葵。臨用時，采用1%羧甲基纖維素鈉溶解至灌胃濃度。

1.2 動物

選擇雄性昆明種小鼠120只，SPF級，體重（20±2）g，由北京華阜康生物科技股份有限公司提供。

1.3 試劑與儀器

鏈 脲 佐 菌 素（Streptozotocin，STZ）（ 北 京Solarbio生物科技有限公司），鹽酸二甲雙胍（北京京豐制藥有限公司），葡萄糖、枸櫞酸鈉（國藥集團化學試劑有限公司），胰島素放射免疫分析試劑盒（北京北方生物技術研究所），葡萄糖測定試劑盒（葡萄糖氧化酶法）。

BS224S電子天平（上海天美天儀器有限公司），全自動生化分析儀[日立診斷產品（上海）有限公司]，高速冷凍離心機（力康生物醫療科技控股有限公司），血糖儀（美國強生集團）。

1.4 實驗方法

1.4.1 對糖尿病小鼠空腹血糖和胰島素及生化指標的影響

取SPF級雄性小鼠60只，適應性喂養5 d。其中10只小鼠為正常對照組，余下50只小鼠為實驗組。實驗組小鼠一次性腹部注射1%STZ-枸櫞酸鈉溶液40 mg·kg-1，建模7 d后，小鼠禁食6 h，通過血糖儀測定空腹血糖值。造模小鼠空腹血糖值均在15～30 mmol·L-1，表明模型復制成功，隨機分成模型對照組、陽性對照組及黃秋葵低、中、高劑量組（0.2 g·kg-1、0.4 g·kg-1、0.6 g·kg-1），每組 10 只。其中正常對照組和模型對照組給予等量蒸餾水，陽性對照組給予鹽酸二甲雙胍0.25 g·kg-1，黃秋葵低、中、高劑量組分別給予不同濃度黃秋葵提取物-1%羧甲基纖維鈉溶液，灌胃體積均為10 mL·kg-1，每天1次，連續4周。末次給藥前，小鼠禁食不禁水12 h，經口給藥1 h后檢測空腹血糖（Fasting Blood Glucose，FBG），尾靜脈取血，置于離心機中3 500 r·min-1離心10 min，取上層血清，放射免疫法測定血清中空腹胰島素（Fasting Insulin，FINS），并按以下公式計算胰島素敏感指數（Insulin Action Index，IAI）[2-4]。

IAI=ln[1/(FBG×FINS)]

1.4.2 對糖尿病小鼠糖耐量及糖化血紅蛋白和糖化血清蛋白的影響

取60只SPF級雄性小鼠，按照1.4.1方式造模、分組和給藥，給藥時間和方式不變。末次給藥20 min后，經口灌胃2.0 g·kg-1葡萄糖，分別于0 h、0.5 h、2.0 h測定血糖值，并計算血糖曲線下面積（Area Under the Curve，AUC）[3]。糖耐量實驗完畢72 h后，小鼠摘眼球取血。取部分全血檢測糖化血紅蛋白（Hemoglobin A1c，HbA1c），其余血液置于離心機中，3 500 r·min-1離心15 min，分離血漿，測定糖化血清蛋白（Glycated Serum Protein，GSP），記錄檢測結果。AUC計算公式為AUC=0.25×(0 h血糖值+4×0.5 h血糖值+3×2 h血糖值)。

1.5 統計學處理

2 結果與分析

2.1 黃秋葵對糖尿病小鼠FBG、FINS的影響

由表1可知，模型對照組小鼠FBG遠高于正常對照組，FINS低于正常對照組，差異均具有統計學意義（P＜0.01）。連續給藥4周，與模型組相比，陽性對照組和黃秋葵各劑量組小鼠FBG降低、FINS升高，IAI顯著增強，差異均有統計學意義（P＜0.05）。

表1 黃秋葵對糖尿病小鼠FBG、FINS、IAI的影響表

2.2 黃秋葵對糖尿病小鼠糖耐量的影響

由表2可知，與正常對照組相比，模型對照組小鼠各時間點血糖值均遠大于正常對照組，差異均有統計學意義（P均＜0.01）。與模型對照組相比，黃秋葵低、中、高劑量組在各時間點血糖值均低于模型對照組，且在進食后2 h小鼠血糖值降低至進食前血糖值，AUC均減小，具有統計學意義（P＜0.05，P＜0.01）。

表2 黃秋葵對糖尿病小鼠糖耐量的影響表

2.3 黃秋葵對糖尿病小鼠HbA1c、GSP的影響

由表3可知，與正常對照組相比，模型對照組小鼠HbA1c、GSP大幅度增加，差異極顯著（P＜0.01）。與模型對照組相比，陽性對照組和黃秋葵劑量組均能使HbA1c、GSP含量降低，均具有統計學意義（P＜0.05或P＜0.01），其中黃秋葵高劑量組作用效果優于陽性對照組。

表3 黃秋葵對糖尿病小鼠HbA1c、GSP的影響表

3 結論與討論

糖尿病在我國被稱為“消渴證”，飲食不節、貪食甘美、勞倦內傷等均是導致其發生的重要因素。飲食療法在我國有著悠久歷史，《黃帝內經》指出疾病緩解后應“谷肉果菜，食養盡之”[5]。黃秋葵是一種草本植物，素有“綠色人參”的美稱，含有豐富的蛋白質、礦物質和維生素、生物堿、多糖類和黃酮類多種活性成分，可以起到降血糖、抗疲勞、護肝等功效作用，被稱為“植物黃金金秋葵”，并且黃秋葵的嫩果中含有豐富的果膠和黏液質，對增加胃腸蠕動、通便、抗胃炎有很好的促進作用[6]。大量的研究表明，天然植物分離的多糖具有重要的生物學活性，黃秋葵的黏性液質多糖也是近年來的研究熱點[7]，故本實驗將黃秋葵水提的多糖類提取物作為研究對象，對其降血糖作用及機理進行探討。

鏈脲佐菌素（STZ）通過對胰島β細胞造成損傷，使機體外周組織對胰島素不敏感，誘導小鼠生理、病理上的改變，與II型糖尿病機理相近[8]。本次實驗腹腔注射1%的STZ-枸櫞酸鈉溶液建立糖尿病模型小鼠，模型成功率100%。胰島素抵抗是影響血糖水平最重要的因素，是測定胰島素介導的糖代謝的黃金指標，最直接地反映出血糖控制情況[9]。因其測定費時，故目前多采用胰島素敏感指數來描述胰島素抵抗的程度。胰島素敏感性越低，單位胰島素的效果越差，分解糖類的程度越低。本實驗結果顯示，黃秋葵各劑量組均可降低糖尿病小鼠空腹血糖值，增加空腹胰島素含量，其機理可能是通過提高小鼠胰島素敏感指數，促進胰島素分泌，加速體內糖代謝能力，從而起到調節血糖的作用。

GSP是血液中葡萄糖與白蛋白和其他蛋白分子發生非酶促糖化的產物，能反映糖尿病患者近期的平均血糖水平，避免了單次血糖測定的不穩定性。其敏感度高、特異性強，不受大多外在因素的干擾，是診斷糖尿病及反映一段時間內血糖控制情況的良好指標。HbA1c是非酶反應相結合的產物，具有持續、緩慢、不可逆的特點，可反映2～3個月內的空腹血糖和餐后血糖水平。GSP和HbA1c是糖尿病的宏觀指標，血糖值是糖尿病的微觀控制指標，三者不能相互取代，同時檢測時具有互補作用[10]。實驗結束后，血清HbA1c和GSP含量均下降，提示黃秋葵能抑制機體非酶促反應，減少HbA1c和GSP的生成，起到持續控制血糖作用。

綜上所述，黃秋葵能增強胰島素敏感性，使胰島素分泌量增加，同時可抑制非酶促反應，減少HbA1c和GSP的生成量，持續調節血糖水平，可以作為良好的保健功能原料進行開發優選。