L-阿拉伯糖對正常及高糖高脂飼喂小鼠血糖代謝的影響

劉秋晨，單春喬，劉艷，李晶晶，馬崢，江國托，余麗蕓

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學，黑龍江大慶163319；2.江蘇巨托食品科技有限公司，江蘇邳州221300）

L-阿拉伯糖對正常及高糖高脂飼喂小鼠血糖代謝的影響

劉秋晨1，單春喬2，劉艷2，李晶晶2，馬崢2，江國托2，余麗蕓1

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學，黑龍江大慶163319；2.江蘇巨托食品科技有限公司，江蘇邳州221300）

探討L-阿拉伯糖對正常及高糖高脂飼喂昆明小鼠血糖代謝的影響。根據(jù)空腹血糖和體重篩選56只昆明小鼠隨機分為7組，分別以普通飼料和高糖高脂飼料飼喂，同時用L-阿拉伯糖進行干預，觀察實驗第42天和第60天小鼠的空腹血糖和糖耐量水平。實驗第42天和第60天，高、中劑量實驗組的糖耐量水平與模型對照組比較均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05或P＜0.01）。無論糖耐量檢測時是否按給藥劑量口服L-阿拉伯糖，一定劑量時，L-阿拉伯糖都能明顯增強小鼠糖耐量水平，但在空腹血糖方面作用不明顯。

L-阿拉伯糖；糖耐量受損；空腹血糖；葡萄糖耐量

根據(jù)世界衛(wèi)生組織2011年第312號關(guān)于糖尿病的實況報道中統(tǒng)計顯示，全世界有3.46億人患有糖尿病。眾所周知，糖尿病難以根治，目前的眾多療法效果都不理想，因此針對現(xiàn)狀，防重于治。

糖耐量受損（IGT）是指人體血糖值介于正常與糖尿病血糖值之間過渡階段的一種中間狀態(tài)，可以視為糖尿病的先兆，如果不加以及時、有效地干預，其間的大部分患者將不可避免地進入Ⅱ型糖尿病階段?？梢娞綄ひ环N能夠增強機體糖耐量水平的食品用于糖耐量受損人群的防控是改變目前嚴峻形勢的必要手段之一，是有效緩解糖尿病人群急速增長的方法之一。

L-阿拉伯糖由于其能非競爭性抑制小腸內(nèi)蔗糖酶的活性的生理功能，引起了較高的關(guān)注，本研究在前人研究的基礎(chǔ)上進一步觀察了L-阿拉伯糖對小鼠血糖代謝的影響，為L-阿拉伯糖在降糖保健品方面的研究和應用提供科學依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

穩(wěn)豪倍易型血糖儀及配套試紙：美國強生公司；L-阿拉伯糖（純度99%，HPLC）由大連三儀生物工程研究所提供；蔗糖（分析純，批號20100406）：天津市科密歐化學試劑有限公司；高糖高脂飼料（配方：61%基礎(chǔ)料，15%蔗糖，10%雞蛋，10%豬油，2%膽固醇，2%麻油）：北京華阜康生物科技股份有限公司加工提供，生產(chǎn)許可證編號[SCXK（京）2009-00087]。

1.2 動物及飼養(yǎng)

80只初始體重18 g～22 g的清潔級昆明小鼠，購自大連醫(yī)科大學實驗動物中心，生產(chǎn)許可證編號[SCXK（遼）2008-0002]；動物飼養(yǎng)在大連三儀動物藥品有限公司實驗動物房，自由進食和飲水，自然光照，房間溫度保持在20℃～26℃，濕度40%～60%。

1.3 分組與給藥

小鼠在動物房適應喂養(yǎng)2 d后，禁食不禁水16 h，針刺尾靜脈測小鼠空腹血糖值，根據(jù)空腹血糖和體重篩選出56只，隨機分為7組（n=8）：空白對照組，L-阿拉伯糖高、低劑量對照組，模型對照組，L-阿拉伯糖高、中、低劑量實驗組。各組按給藥劑量以灌胃方式給予L-阿拉伯糖，高劑量100 mg/只/d，中劑量2 g/kg· BW·d，低劑量1 g/kg·BW·d（約相當于60 kg人體每天口服劑量24.3、9.72、4.86 g），用純化水配制至所需濃度，空白和模型對照組灌胃等量的純化水。每日灌胃一次，連續(xù)60 d。自試驗開始，空白對照組、L-阿拉伯糖高、低劑量對照組給予普通基礎(chǔ)飼料，其余組均給予高糖高脂飼料。

1.4 檢測指標

實驗開始的第42天，禁食不禁水16 h后，針刺尾靜脈測小鼠空腹血糖值，小鼠灌胃2 g/kg蔗糖溶液，于糖負荷后0、0.25、0.5、1、2 h針刺尾靜脈測定即時血糖值。實驗開始的第60天，禁食不禁水16 h后，針刺尾靜脈測小鼠空腹血糖值，各組按給藥劑量以灌胃方式給予L-阿拉伯糖和純化水后，立即給6組小鼠灌胃2 g/kg蔗糖溶液，于糖負荷后0、0.25、0.5、1、2h針刺尾靜脈測定即時血糖值。血糖曲線下面積計算公式：AUC=1/8×（0 h血糖值+1/4 h血糖值）+1/8×（1/4 h血糖值+1/2 h血糖值）+1/4×（1/2 h血糖值+1 h血糖值）+1/ 2×（1 h血糖值+2 h血糖值）。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

實驗數(shù)據(jù)采用SPSS17.0版統(tǒng)計學軟件進行統(tǒng)計分析，數(shù)據(jù)以x±s表示，組間差異采用t檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 對小鼠空腹血糖的影響

L-阿拉伯糖對小鼠空腹血糖的影響，見表1。

表1 L-阿拉伯糖對小鼠空腹血糖的影響（x±s，n=8，mmol/L）Table 1 Effect of L-arabinose on Fasting blood glucose in mice

表1結(jié)果顯示，連續(xù)灌胃60 d，正常小鼠的空腹血糖值與空白對照組比較，3個實驗組的空腹血糖值與模型對照組比較，均沒有統(tǒng)計學意義。這表明，長期服用L-阿拉伯糖不會對正常和高糖高脂飼養(yǎng)小鼠的空腹血糖產(chǎn)生影響。

2.2 對小鼠糖耐量的影響

對小鼠糖耐量的影響，見表2。

從表2可以看出，經(jīng)過42 d的高糖高脂飼料喂養(yǎng)，模型對照組的AUC值明顯高于空白對照組（P＜0.01），而經(jīng)L-阿拉伯糖干預，正常小鼠的AUC值與空白對照組比較有降低的趨勢，且高劑量對照組與空白對照組比較有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。高劑量和中劑量實驗組的AUC值與模型對照組比較有統(tǒng)計學意義（P＜0.05或P＜0.01），且高劑量實驗組的AUC值幾乎與空白對照組的AUC值相同。說明長期的高糖高脂飲食，勢必會引起血糖異常升高，而服用L-阿拉伯糖能明顯減緩這一趨勢。

表2實驗第42天L-阿拉伯糖對小鼠糖耐量的影響（x±s，n=8，mmol/L）Table 2 Effect of L-arabinose on glucose tolerance in mice on days 42

表3 實驗第60天L-阿拉伯糖對小鼠糖耐量的影響（x±s，n=8，mmol/L）Table 3 Effect of L-arabinose on glucose tolerance in mice on days 60

從表3我們可知，經(jīng)過60 d的高糖高脂飼料喂養(yǎng)，模型對照組的AUC值仍明顯高于空白對照組（P＜0.01），而糖耐量測試前按常規(guī)方法服用L-阿拉伯糖，高、中、低劑量實驗組的AUC值與模型對照組比較均有統(tǒng)計學意義（P＜0.01）。說明長期服用一定劑量的L-阿拉伯糖可以明顯的增強小鼠的糖耐量水平。

3 討論

本實驗以昆明小鼠為實驗動物，并且選擇長期喂養(yǎng)高糖高脂飼料，導致小鼠餐后血糖升高（見表2和表3）。在此過程中，我們同時采用不同劑量的L-阿拉伯糖進行干預，并在實驗的第42天和第60天檢測空腹血糖和糖耐量水平，我們監(jiān)測到小鼠長期口服L-阿拉伯糖后，無論糖耐量檢測時是否按給藥劑量灌胃給予L-阿拉伯糖，服用100 mg/只/d和2 g/kg·BW·d L-阿拉伯糖的實驗組小鼠的糖耐量水平與模型對照組比較均明顯增強了，且對正常小鼠的糖耐量水平?jīng)]有影響，說明服用適量的L-阿拉伯糖能增強機體的糖耐量作用，且其效果是劑量依賴型，但對于空腹血糖的作用效果不明顯。

國內(nèi)學者何麗、吳漢洲、韓偉和周可夫等也分別研究了L-阿拉伯糖對Wistar大鼠、新西蘭大白兔和昆明小鼠血糖代謝的影響。都是飼喂高糖高脂飼料的同時給予L-阿拉伯糖進行干預治療，發(fā)現(xiàn)，在小鼠、新西蘭大白兔和大鼠上使用的最低實驗劑量（60 kg人用劑量為7.29 g/d、6 g/d和5.25 g/d），均能夠提高機體糖耐量水平，且實驗中各劑量的干預效果存在很好的量效關(guān)系[1-4]。這與本實驗的研究結(jié)論是一致的。

本實驗在確定高糖高脂飼料（含15%蔗糖，10%豬油，2%膽固醇）時，假設每只小鼠的飼喂量為5 g/d，確定了1 g/kg、2 g/kg、100 mg/只的用藥劑量后，當添加L-阿拉伯糖的量為蔗糖添加量的3%、6%和12%時，蔗糖的添加量約為15%，因此確定高糖高脂飼料中添加15%蔗糖，與吳漢洲和韓偉選用的10%豬油和37%白蔗糖以及周可夫選用的10%豬油，10%蔗糖和3%膽固醇的高糖高脂飼料和何麗選用的10%豬油，10%蔗糖和1%膽固醇的高糖高脂飼料有所差別，但均達到了導致小鼠血糖升高的效果。

在糖耐量監(jiān)測實驗上，本實驗與以上四位學者的研究相比，在監(jiān)測服用L-阿拉伯糖后負荷蔗糖后的血糖代謝的研究之外，增加了在同一樣本上監(jiān)測直接負荷蔗糖后的血糖代謝情況，且增加了糖負荷后0.25 h的即時血糖值的監(jiān)測，更加全面和直觀的反應L-阿拉伯糖抑制血糖升高的作用，在有效使用劑量方面，本實驗設置了一個1 g/kg·BW·d的實驗劑量（即60 kg人用劑量為4.86 g/d），低于目前國內(nèi)報道的研究劑量，發(fā)現(xiàn)其對于增強糖耐量水平?jīng)]有作用，為L-阿拉伯糖在增強糖耐量作用方面的有效使用劑量提供了新的參考數(shù)據(jù)。

日本學者探討了L-阿拉伯糖和其相關(guān)的戊糖在體外對α-葡萄糖苷酶和胰淀粉酶的影響，發(fā)現(xiàn)L-阿拉伯糖能抑制腸道黏膜蔗糖酶的活性（Ki，2 mmol/L），但對腸道麥芽糖酶，異麥芽糖酶，海藻糖酶，乳糖酶，葡糖淀粉酶和胰淀粉酶是無效的。L-阿拉伯糖抑制蔗糖酶的動力學分析的結(jié)果顯示L-阿拉伯糖以一種非競爭性抑制的方式抑制蔗糖酶活性，并根據(jù)研究結(jié)果推測L-阿拉伯糖選擇性對腸蔗糖-蔗糖酶復合體有較高的親和力，形成了一個低蔗糖酶活性的三元復合體，L-阿拉伯糖對蔗糖酶的親和力是蔗糖的12倍[5]，由此揭示了L-阿拉伯糖體內(nèi)抑制負荷蔗糖后血糖升高的機理。

通過監(jiān)測實驗第60天糖負荷后0、0.25、0.5、1、2 h的即時血糖值，我們發(fā)現(xiàn)高劑量對照組和空白對照組的血糖高峰值均出現(xiàn)在0.5 h，高、中、低劑量實驗組在0.25、0.5、1 h和2 h的即時血糖值與模型對照組比較有統(tǒng)計學意義（P＜0.01），說明L-阿拉伯糖幾乎不會延遲血糖的高峰值，有短時間快速抑制口服蔗糖后血糖升高的功效，且主要針對血糖升高的幅度起作用，在體內(nèi)的有效作用時間約為0.25 h～2 h。與白雪琴報道的在人體內(nèi)有效作用時間0.5 h～1 h的研究結(jié)果有所差別[6]，與國外學者報道的在大鼠負荷蔗糖后給予100 mg/kg的L-阿拉伯糖在0.25 h～1 h之間顯著地抑制血糖升高的研究結(jié)果也有所不同[5]。本實驗在前人研究基礎(chǔ)上，進行L-阿拉伯糖抑制負荷蔗糖后血糖升高的研究，希望可以對L-阿拉伯糖在增強糖耐量保健食品上的應用和推廣提供一些科學依據(jù)，在使用劑量上有更客觀和全面的參考。

[1]何麗,滿青青,仇芝林,等.L-阿拉伯糖對正常及高糖高脂喂養(yǎng)大鼠生長及糖脂代謝的影響[J].中國食品衛(wèi)生雜志,2009,20(5): 406-409

[2]吳漢洲,韓偉,謝予朋,等.L-阿拉伯糖對喂養(yǎng)高糖高脂飼料的新西蘭大白兔血糖代謝的影響[J].中國醫(yī)藥導刊,2009,11(7):1165-1167

[3]韓偉,吳漢洲,楊彩霞.L-阿拉伯糖降血糖和減肥功能實驗研究[J].中國中醫(yī)藥信息雜志,2010,17(3):39-40

[4]周克夫,韓偉,張忠英,等.L-阿拉伯糖對高糖高脂喂養(yǎng)小鼠體質(zhì)量及耐糖量的影響[J].廈門大學學報:自然科學版,2008,47(6): 772-776

[5]Seri K,Sanai K,Matsuo N,et al.L-arabinose selectively inhibits intestinal sucrase in an uncompetitive mannet and suppresses glycemic response after sucrose ingestion in animals[J].Metabolism, 1996,45(11):1368-1374

[6]白雪琴.L-阿拉伯糖干預高血糖患者的臨床研究[D].北京:北京中醫(yī)藥大學,2010

Effects of L-Arabinose on Glucose Metabolism in Mice with Normal Feeding and High-Sucrose and High-Fat Feeding

LIU Qiu-chen1，SHAN Chun-qiao2，LIU Yan2，LI Jing-jing2，MA Zheng2，JIANG Guo-tuo2，YU Li-yun1
（1.Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319，Heilongjiang，China；2.Jiangsu Heavy Food Science And Technology Co，Ltd.，Pizhou 221300，Jiangsu，China）

We investigated the effect of the L-arabinose on Maintaining the Glucose Metabolism in mice with Normal Feeding and High-Sucrose and High-Fat Feeding.The 56 Kunming mice were divided into seven group by the limosis sera-glucose and body weight.These mice were fed with regular fodder or high glucose and fat fodder respectively and interfered in by L-arabinose at the same time.The levels of the limosis sera-glucose and glucose tolerance at 42 d and 60 d were screened.At 42 d and 60 d，the glucose tolerance in high-and mid-dose group have significance higher then the control group（P＜0.05 or P＜0.01）.Whether the oral administration manner of L-arabinose was normal or not when we detected the glucose tolerance，a certain dose of L-arabinose was able to enhance the levelofglucose tolerance.

L-Arabinose；impaired glucose tolerance；fasting blood glucose；glucose tolerance

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.19.002

2013-12-03

劉秋晨（1984—），女（漢），助理工程師，碩士研究生，主要從事生物制藥的研究。

*通信作者：余麗蕓（1965—），女（漢），教授，博士，主要從事分子病毒學與基因工程的研究。