葛根素對胰島素抵抗大鼠胰島素敏感性的影響

劉 晶 宋光耀 (河北省人民醫(yī)院內(nèi)分泌二科，河北 石家莊 050000)

胰島素抵抗(IR)是指機體對葡萄糖攝取和利用的能力降低，機體為了保持內(nèi)在環(huán)境穩(wěn)定和血糖正常代償性地分泌更多的胰島素，因而導致高胰島素血癥。IR是多種疾病如2型糖尿病、肥胖、高血壓、高脂血癥、冠心病的共同發(fā)病基礎(chǔ)。近年來探討改善IR的傳統(tǒng)中藥已成為研究的熱點，葛根素作為中藥葛根中活性成分-異黃酮化合物的主要成分，具有廣泛的藥理作用和臨床應(yīng)用價值。本課題通過高脂喂養(yǎng)誘導形成IR大鼠動物模型，采用國際公認的評價IR的高胰島素-正葡萄糖鉗夾技術(shù)判定成模及干預(yù)效果，探討葛根素對IR大鼠胰島素的敏感性影響，為糖尿病的早期預(yù)防提供實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗動物及分組 70只雄性Wistar大鼠，體重250～280 g，由河北醫(yī)科大學實驗動物中心提供，每籠2只，適應(yīng)性喂養(yǎng)1 w后按體重隨機分為正常對照組(n=20)，高脂飲食組(n=50)。正常對照組給予基礎(chǔ)飼料(熱量組成:碳水化合物占65.5%，脂肪占10.3%，蛋白質(zhì)占24.2%)，高脂飲食組喂以高脂飼料(熱量組成:脂肪59.8%，碳水化合物20.1%，蛋白質(zhì)20.1%)，所有飼料均由河北醫(yī)科大學實驗動物中心提供。兩組每日等熱量投喂飼料，每周稱體重1次。高脂喂養(yǎng)4 w，經(jīng)高胰島素-正葡萄糖鉗夾實驗證實高脂喂養(yǎng)IR形成，然后將高脂組繼續(xù)隨機分為3個亞組，即高脂組(n=15);羅格列酮組(n=15)，葛根素組(n=15)。

1.2 藥物干預(yù) 葛根素組給予葛根素注射液100 mg·kg－1·d－1治療(華北制藥有限公司，批號050701)，羅格列酮組給予馬來酸羅格列酮(葛蘭素史克天津有限公司，批號:05060018)生理鹽水混懸液3 mg·kg－1·d－1灌胃，1次/d，正常對照組和高脂組給予與葛根素組等量生理鹽水腹腔注射，共4 w。期間飼養(yǎng)條件不變，每周稱體重2次，根據(jù)體重調(diào)整給藥量。各組隨機抽取10只大鼠，清醒狀態(tài)下行高胰島素-正葡萄糖鉗夾實驗，實驗前及達穩(wěn)態(tài)血糖后各取血1 ml，用于空腹血糖(FBG)、胰島素(FINS)及穩(wěn)態(tài)胰島素測定。

1.3 高胰島素-正葡萄糖鉗夾試驗 在麻醉狀態(tài)下行大鼠頸動脈及頸靜脈插管，導管經(jīng)皮下從頸后引出，100 U/ml肝素封管，結(jié)扎后固定于頸后皮膚。大鼠清醒后單籠飼養(yǎng)，自由采食飲水。4～5 d后，待大鼠恢復插管前體重，禁食12 h過夜，次晨在特制的鼠籠中行清醒狀態(tài)下高胰島素-正葡萄糖鉗夾試驗。平衡10 min后，自頸動脈導管取血分離血清測定基礎(chǔ)胰島素，并在其遠端接一支裝有50 U/ml肝素生理鹽水的注射器，避免凝血，保證取血順利。頸靜脈導管通過一個三通接雙通道微量輸液泵，一個通道內(nèi)裝有濃度為40 mU/ml胰島素(基因工程人胰島素，丹麥諾和諾德公司產(chǎn)品)，另一通道內(nèi)為30%的葡萄糖?；A(chǔ)血糖穩(wěn)定后在大鼠清醒狀態(tài)下以4 mU·kg－1·min－1的固定速率輸注胰島素。每5 min測血糖一次，如低于基礎(chǔ)值則開始按9～14 mg·kg－1·min－1的速率輸注30%葡萄糖，并在隨后的鉗夾過程中每10 min測定血糖一次，根據(jù)血糖值調(diào)整葡萄糖輸注速度，使大鼠血糖保持在實驗前FBG±0.5 mmol/L的范圍內(nèi)，連續(xù)5次以上血糖在上述范圍說明達到穩(wěn)態(tài)。記錄穩(wěn)態(tài)下5～6次葡萄糖輸注速率(GIR)的平均值作為大鼠胰島素的敏感性的評價指標。

1.4 指標測定方法 FINS的測定用放射免疫法(藥盒購自中國原子能科學研究院同位素研究所);血糖測定采用Roche公司羅康優(yōu)越牌血糖測定儀;TG、TC的測定采用德國產(chǎn)Beckman X20自動生化儀;FFA測定采用銅顯色法(南京建成生物工程公司生產(chǎn))。

2 結(jié)果

2.1 血脂的變化 血清總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)含量高脂組均高于正常對照組(P＜0.01)，經(jīng)羅格列酮、葛根素干預(yù)4 w后，葛根素組和羅格列酮組血清TC、TG含量均明顯低于高脂組(P＜0.01)，而葛根素組和羅格列酮組差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。見表1。

2.2 血游離脂肪酸(FFA)含量變化 高脂喂養(yǎng)4 w，高脂組大鼠FFA含量(1 164.27±276.9)μmol/L與正常對照組(676.29±138.50)μmol/L比較顯著升高(P＜0.01)。經(jīng)葛根素、羅格列酮干預(yù)4 w后，葛根素組(696.17±370.22)μmol/L和羅格列酮組(778.04±147.22)μmol/L與高脂組(1 252.41±432.61)μmol/L比較FFA含量均明顯降低(P＜0.05)，葛根素組和羅格列酮組相比，差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。

2.3 實驗第4周大鼠FBG、FINS及GIR情況 與正常對照組比較，實驗第4周時，高脂組大鼠FBG及FINS明顯升高(P＜0.05);經(jīng)葛根素、羅格列酮干預(yù)4 w后，F(xiàn)BG、FINS與高脂組相比均下降(P＜0.01)。葛根素組、羅格列酮組相比差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。高脂喂養(yǎng)4 w后，高脂組大鼠GIR顯著低于正常對照組(P＜0.01)。經(jīng)葛根素、羅格列酮干預(yù)4 w后，葛根素組、羅格列酮組GIR顯著升高(P＜0.05)，葛根素組、羅格列酮組差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。見表3，表4。

表1 高脂喂養(yǎng)4 w大鼠血脂(s)

表1 高脂喂養(yǎng)4 w大鼠血脂(s)

與正常對照組比較:1)P＜0.05

組別 n 體重(g)TC(mmol/L)TG(mmol/L)20 290.0±12.35 0.78±0.11 0.59±0.10高脂飲食組 50 310.0±20.651)0.92±0.101) 0.74±0.091)正常對照組

表2 藥物干預(yù)后各組大鼠血脂(s)

表2 藥物干預(yù)后各組大鼠血脂(s)

與正常對照組相比:1)P＜0.05，2)P＜0.01;與高脂對照組相比:3)P ＜0.05，4)P ＜0.01，下表同

組別 n 體重(g)TC(mmol/L)TG(mmol/L)20 298.0±15.0 0.84±0.06 0.63±0.08高脂組 15 321.0±23.0 1.00±0.041)0.75±0.052)羅格列酮組 15 311.0±13.4 0.79±0.064)0.60±0.074)葛根素組 15 310.0±20.1 0.73±0.083)0.55±0.044)正常對照組

表3 高脂喂養(yǎng)4 w大鼠血糖、FINS及GIR(s)

表3 高脂喂養(yǎng)4 w大鼠血糖、FINS及GIR(s)

組別 n FBG(mmol/L)FINS(mIU/L)GIR(mg·kg－1·min －1)正常對照組20 4.83±0.25 12.14±3.29 27.68±6.30高脂組 50 5.34±0.241) 16.17±2.591) 18.20±2.772)

表4 藥物干預(yù)后各組大鼠血糖、FINS及GIR(s)

表4 藥物干預(yù)后各組大鼠血糖、FINS及GIR(s)

20 12.36±3.06 4.86±0.14 27.68±6.30高脂組 15 19.97±7.441) 5.52±0.112) 19.99±4.312)羅格列酮組 15 15.62±4.443) 4.90±0.264) 25.0±1.124)葛根素組 15 12.12±1.133) 4.86±0.164) 24.75±1.544))正常對照組

3 討論

許多動物模型可用于IR的研究，其中高脂飼養(yǎng)致大鼠胰島素抵抗已成為可靠、有用的動物模型〔1〕。本研究表明高脂飼料喂養(yǎng)的大鼠存在高胰島素血癥，胰島素敏感性明顯降低，說明用高脂肪喂養(yǎng)法成功地復制了IR大鼠模型，與我們的前期研究發(fā)現(xiàn)相同〔2，3〕。

IR及其所致的糖、脂代謝異常是產(chǎn)生冠心病、糖尿病及高血壓的共同土壤。而IR和代償性高胰島素血癥是IR綜合征的中心環(huán)節(jié)，因此，對2型糖尿病患者注意改善胰島素抵抗，對糖尿病的治療及減少糖尿病心血管的死亡率具有重要的臨床意義。葛根素是從豆科植物個野葛根的干燥根中提取的單體——異黃酮化合物，能促進β細胞分泌胰島素，增強組織細胞對胰島素的敏感性，從而使血糖下降 。秦佳佳等〔4〕、向芳〔5〕也在動物實驗中證實了葛根素能降低血糖，提高胰島素敏感性，改善IR的作用。本研究通過高脂喂養(yǎng)大鼠造成IR模型后，給予葛根素干預(yù)4 w后，高血糖、高胰島素血癥明顯減輕、改善IR狀態(tài)。同時，明顯降低了IR綜合征大鼠的血壓和產(chǎn)生調(diào)節(jié)血脂的作用。作用與羅格列酮的作用相似。

研究表明，葛根素改善IR，提高胰島素敏感性的機制可能為(1)抗血小板聚集，擴張血管，疏通微循環(huán)，改善周圍神經(jīng)及環(huán)境的缺血缺氧癥狀及提高神經(jīng)傳導速度〔6〕。(2)通過清除自由基，抗脂質(zhì)過氧化，進而改善糖尿病大鼠體內(nèi)抗氧化能力〔7〕。(3)調(diào)節(jié)腫瘤壞死因子2α(TNF2α)和視黃醇結(jié)合蛋白4(RBP4)水平〔8〕。(4)葛根素通過抑制脂肪組織ADRP基因的表達，降低IR水平，從而降低T2DM大鼠血糖和改善體內(nèi)脂代謝紊亂，達到治療糖尿病的目的〔9〕。但有關(guān)葛根素改善IR確切的機制，還需進一步深入研究。

1 王智華，宋光耀，劉 晶，等.高脂飲食誘發(fā)胰島素抵抗大鼠模型的建立與評價〔J〕.現(xiàn)代中西醫(yī)結(jié)合雜志，2012;21(3):244-9.

2 高 宇，馮增斌，劉曉燕，等.羅格列酮上調(diào)高脂飲食老年大鼠骨骼肌GLUT4和PKB的表達5〔J〕.中國老年學雜志，2011;1(31):247-9.

3 宋光耀，王 敬，曲東明，等.銀杏葉提取物對胰島素抵抗大鼠骨骼肌蛋白激酶B表達的影響〔J〕.中國全科醫(yī)學，2009;12(3):455-7.

4 秦佳佳，李瑞滿.葛根素對妊娠期糖尿病大鼠胰島素抵抗作用的研究〔J〕.中藥新藥與臨床藥理，2008;19(2):89-91.

5 向 芳.葛根素注射液治療代謝綜合征64例臨床觀察〔J〕.中醫(yī)藥導報，2010;16(11):48-9.

6 劉亞明，牛 欣，馮前進.葛根素治療糖尿病評述〔J〕.中國醫(yī)藥學報，2003;18(1):49-51.

7 龔志剛，胡紅霞，朱 篤，等.葛根素對糖尿病大鼠血糖和抗氧化能力的影響〔J〕.食品科學，2006;27(11):498-501.

8 王 憲，趙曉燕，李 建.葛根素對2型糖尿病患者胰島素抵抗作用的研究〔J〕.中華全科醫(yī)學，2010;8(1):46-7.

9 孫 衛(wèi)，鄭學芝，崔榮軍，等.葛根素對2型糖尿病大鼠脂代謝及脂肪分化相關(guān)蛋白基因表達的影響〔J〕.中國全科醫(yī)學，2008;11(7):1161-3.