玄參多糖對2型糖尿病大鼠降糖作用的研究

趙洪偉，張寧，李自輝，董婉茹，劉樹民*

(1.黑龍江省高等院校中藥藥性理論創(chuàng)新團(tuán)隊，黑龍江 哈爾濱 150040；2.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040；3.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)藥物安全性評價中心，黑龍江 哈爾濱 150040)

玄參多糖對2型糖尿病大鼠降糖作用的研究

趙洪偉1,2，張寧1,2，李自輝1,2，董婉茹1,3，劉樹民1,3*

(1.黑龍江省高等院校中藥藥性理論創(chuàng)新團(tuán)隊，黑龍江 哈爾濱 150040；2.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040；3.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)藥物安全性評價中心，黑龍江 哈爾濱 150040)

目的：探討玄參多糖對2型糖尿病模型大鼠的降糖作用。方法：觀察腹腔注射鏈脲菌素(STZ)加高脂高糖飼料法誘導(dǎo)建立的糖尿病模型大鼠的生存狀態(tài)，并記錄其體質(zhì)量與飲食飲水量的變化;監(jiān)測大鼠空腹血糖及糖耐量變化，并對其糖化血紅蛋白、C-肽、血脂(TG、TC、LDL-C、HDL-C)及胰島素分泌量進(jìn)行測定，以此對玄參多糖降糖作用進(jìn)行綜合性研究及評價。結(jié)果：玄參多糖中、高劑量可顯著改善STZ與高脂高糖飼料所致2型糖尿病大鼠糖代謝及脂代謝功能(P<0.05或P<0.01)，提高機(jī)體的抗氧化能力并促進(jìn)胰島素的分泌量(P<0.05)，顯著性降低模型大鼠的血糖(P<0.05)。結(jié)論：玄參多糖對2型糖尿病模型大鼠有降糖作用，且高劑量組降糖效果略強(qiáng)于中劑量組。

玄參多糖；血糖；胰島素；2型糖尿病

玄參為玄參科(Scrophulariaceae)玄參屬多年生草本植物玄參(ScrophularianingpoeusisHemsl.)干燥塊根，始載《神農(nóng)本草經(jīng)》，味甘、苦、咸；性微寒，歸肺、胃、腎經(jīng)。2015版《中國藥典》中記載玄參具有涼血滋陰，瀉火解毒的作用。臨床主要用于熱邪入血分營分，陰傷煩渴，津虧舌絳等證的治療，現(xiàn)代臨床研究表明其具有抗菌抗炎、抗腫瘤、保肝、解熱鎮(zhèn)痛、改善微循環(huán)及毛細(xì)管通透性等作用[1-2]。目前認(rèn)為玄參主要的化學(xué)成分為環(huán)烯醚萜類、苯丙素類、黃酮類及芳香糖類等[3]。近些年來已有大量關(guān)于中藥多糖組分對于機(jī)體血糖與血脂具有調(diào)節(jié)作用的報導(dǎo)，有研究表明玄參多糖具有一定的抗疲勞和抗氧化的作用，但鮮有關(guān)于其降血糖功能和機(jī)理的研究[4-5]。本研究通過對鏈脲菌素(STZ)加高脂高糖飼料誘導(dǎo)建立的糖尿病模型大鼠多項指標(biāo)的綜合評價，初步揭示玄參多糖降血糖的作用機(jī)制，為今后的開發(fā)及應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料

1.1 試驗藥物

玄參飲片購自黑龍江省藥材公司(批號20120623012)，經(jīng)黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)中藥資源與開發(fā)教研室王振月教授鑒定為玄參科植物玄參(ScrophularianingpoensisHemsl.)的干燥根。將適量玄參粉碎后，分別用10倍和8倍量的蒸餾水恒溫加熱進(jìn)行提取(水煎煮法)，兩煎液均冷凝回流1.5 h，合并藥液，過濾，減壓濃縮，得到棕褐色，甜膩芳香氣味，略帶苦味的水煎液，提取得到的玄參水煎液經(jīng)過凍干得到干粉，加水溶解，加入85%乙醇(10倍量體積)，不斷攪動，靜置12 h(此過程反復(fù)3～4次)，收集沉淀部分，凍干，作為玄參多糖組分待研究。提取后計算其產(chǎn)率為2.18%[6]。

1.2 動物

SD大鼠60只，SPF級，雄性，體質(zhì)量(140±20)g，由黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)動物實驗中心提供，許可證編號：SCXK(黑)2013-004。適應(yīng)性喂養(yǎng)3 d后進(jìn)行實驗，所有實驗小鼠的使用和喂養(yǎng)嚴(yán)格遵照動物保護(hù)協(xié)會所規(guī)定的有關(guān)條款。

1.3 試劑

鏈脲佐菌素(STZ,Sigma公司)；檸檬酸(天津市百世化工有限公司)；檸檬酸鈉(湖北金銘洲化學(xué)技術(shù)有限公司)；鏈脲佐菌素STZ配制液：用時將A(檸檬酸2.1 g加入雙蒸水100 mL中)、B(檸檬酸鈉2.94 g加入雙蒸水100 mL中)液按1∶1.32比例混合，調(diào)節(jié)pH值4.2后，與STZ混合配制濃度1%溶液；羅氏全活力型血糖試紙(羅氏診斷產(chǎn)品有限公司)；大鼠糖化血紅蛋白酶聯(lián)免疫檢測試劑盒、大鼠胰島素酶聯(lián)免疫檢測試劑盒、大鼠C-肽酶聯(lián)免疫檢測試劑盒(北京誠林生物科技有限公司)；甘油三酯(TG)、總膽固醇(TC)、低密度脂蛋白(LDL-C)、高密度脂蛋白(HDL-C)測定試劑盒(中生北控生物科技有限公司)；超氧化物歧化酶測定試劑盒、丙二醛測定試劑盒(南京建成生物工程研究所)；高脂高糖飼料成分：豬油15%，蔗糖20%，蛋黃5%，基礎(chǔ)飼料(北京澳協(xié)力飼料有限公司)60%，由哈爾濱玉英飼料廠加工制成。

1.4 儀器

UVmini-1240紫外-可見分光光度計(島津國際貿(mào)易上海有限公司)；HHS型數(shù)顯恒溫水浴鍋(上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠)；Accu-Chek Ative 血糖儀(羅氏診斷產(chǎn)品有限公司)；魅力2000全自動生化分析儀(美國MD公司)；超低溫冰箱(賽默飛世爾科技中國有限公司)；pH計(上海雷磁儀器廠)；AL204電子天平(梅特勒-托利多儀器上海有限公司)；YP10001電子稱(上海佑科儀器有限公司)；Anthos2010酶標(biāo)儀(奧地利安圖斯公司)；KDC-160HR臺式高速冷凍離心機(jī)(科大創(chuàng)新股份有限公司中佳分公司)；MS3 digital蝸旋儀(德國IKA公司)；微量移液器(賽默飛世爾科技中國有限公司)。

2 方法

2.1 動物造模與分組給藥

SD大鼠60只隨機(jī)抽取10只作為正常對照組，采用基礎(chǔ)飼料喂養(yǎng)；其余 50只作為造模組，采用高脂高糖飼料喂養(yǎng)。4周后，所有大鼠禁食12 h，造模組大鼠按照 30 mg/kg的劑量一次性腹腔注射STZ(冰浴操作，10 min內(nèi)注射完畢)，正常對照組按照同等劑量腹腔注射檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液。注射 STZ 72 h后，禁食12 h，羅氏血糖儀檢測針刺尾靜脈取出血樣的血糖含量。記錄造模大鼠空腹血糖≥7.0 mmo1/L，灌胃2 g/kg葡萄糖溶液2 h后血糖≥12 mmol/L認(rèn)為2型糖尿病模型成功。將成模大鼠隨機(jī)分為模型組、玄參多糖高、中、低劑量組及陽性藥組。其中空白對照組和模型組灌胃給予10 ml/(kg·d)蒸餾水；玄參多糖高、中、低劑量組給藥劑量按玄參人體臨床用藥上限的4、2、1倍量折算后給予實驗小鼠，即0.16 g/kg、0.08 g/kg、0.04 g/kg；陽性藥組按照0.15 g/kg的劑量給予鹽酸二甲雙胍水溶液；各組大鼠均在每日9:00～10:00按照10 ml/kg(體質(zhì)量)灌胃給予相應(yīng)的試劑，連續(xù)6周，每日1次。

2.2 大鼠生存狀態(tài)的監(jiān)測

記錄各組大鼠體質(zhì)量、日均飲食飲水量，同時監(jiān)測各組大鼠的日常生存狀態(tài)。

2.3 大鼠口服糖耐量的測定(OGTT)

末次給藥前一天進(jìn)行FBG、OGTT、AUC的測定，各組大鼠禁食不禁水10 h，給藥2 h后針刺尾靜脈取血，用羅氏血糖儀檢測FBG同時灌胃2 g/kg(體質(zhì)量)葡萄糖溶液，于30 min、60 min、120 min同上方法取血檢測血糖值，并按照公式計算AUC值。

AUC=0.5×空腹血糖+30 min血糖+1.5×60 min血糖+120 min血糖

2.4 大鼠血清及肝臟生化指標(biāo)的測定

末次給藥前10 h禁食不禁水，給藥2 h后稱重，20%烏拉坦麻醉，腹主動脈取血，取血后室溫靜置15 min，4℃ 4 000 r/min離心10 min，取上清液于-80℃低溫保存，用Elisa法測定血清中胰島素分泌量(FINS)、C-肽及糖化血紅蛋白(GHb)的含量。取同一肝小葉上1.00 g肝組織加9倍量冷生理鹽水于冰水浴上手動勻漿制備10%肝組織勻漿，4℃ 3 500 r/min離心10 min，取上清用Elisa法測定肝臟組織中丙二醛(MDA)和超氧化物歧化酶(SOD)的含量。

2.5 統(tǒng)計學(xué)處理

3 結(jié)果

3.1 玄參多糖對2型糖尿病大鼠生存狀態(tài)及體質(zhì)量的影響

正常對照組大鼠精神飽滿，體形健壯，毛色光亮，反應(yīng)正常；與正常對照組大鼠相比，模型組大鼠身體消瘦，精神萎靡且嗜睡，皮毛稀疏干燥無光澤，尿液伴有腐敗性臭味，同時出現(xiàn)鼠尾大面積潰爛、足腫脹等糖尿病并發(fā)癥癥狀。經(jīng)給藥治療，玄參多糖高劑量組與陽性藥組治療效果較好，總體狀態(tài)與空白對照組大鼠無差異，其他各給藥組也有不同程度改善，結(jié)果見表1，圖1、2。

表1 玄參多糖對2型糖尿病大鼠體質(zhì)量的影響

注：與正常對照組比較，▲P<0.05，▲▲P<0.01，▲▲▲P<0.001；與模型組比較，★P<0.05，★★P<0.01。

圖1 玄參多糖對2型糖尿病大鼠飲食量的影響

圖2 玄參多糖對2型糖尿病大鼠飲水量的影響

3.2 玄參多糖對2型糖尿病大鼠OGTT和AUC的影響

與正常對照組相比，模型組大鼠0 min、30 min、60 min、120 min血糖及AUC值均極顯著性升高(P<0.01)，且120 min時血糖水平仍保持在很高的水平，糖耐量嚴(yán)重受損。與模型組相比，除多糖低劑量組外，其余各組均能在不同時段顯著性或極顯著性降低血糖(P<0.05或P<0.01)；多糖高劑量組與陽性藥組AUC出現(xiàn)極顯著性降低(P<0.01)，多糖中劑量組AUC能顯著性降低(P<0.05)，結(jié)果見表2。

3.3 玄參多糖對2型糖尿病大鼠血脂的影響

與正常對照組相比，模型組大鼠TG、TC、LDL-C的水平極顯著性升高(P<0.001)，HDL-C的水平極顯著性下降(P<0.01)。與模型組相比，多糖高劑量組四項指標(biāo)具有顯著性回調(diào)作用(P<0.05)；陽性藥組四項指標(biāo)具有極顯著性回調(diào)作用(P<0.01)；多糖中劑量組能降低LDL-C的水平(P<0.05)，升高HDL-C的水平(P<0.05)，結(jié)果見表3。

3.4 玄參多糖對2型糖尿病大鼠SOD和MDA的影響

與正常對照組相比，模型組大鼠肝臟中SOD水平極顯著性降低(P<0.01)，MDA水平極顯著性升高(P<0.01)。與模型組相比，多糖中、高劑量組SOD水平顯著性升高(P<0.05)，高劑量組MDA水平極顯著性下降(P<0.01)。中劑量組MDA水平顯著性下降(P<0.05)；陽性藥組SOD水平極顯著性升高(P<0.01)，MDA水平極顯著性下降(P<0.01)，結(jié)果見表4。

表2 玄參多糖對2型糖尿病大鼠OGCT和AUC的影響

注：與正常對照組比較，▲P<0.05，▲▲P<0.01，▲▲▲P<0.001；與模型組比較，★P<0.05，★★P<0.01。

表3 玄參多糖對2型糖尿病大鼠血脂影響

注：與正常對照組比較，▲P<0.05，▲▲P<0.01，▲▲▲P<0.001；與模型組比較，★P<0.05，★★P<0.01。

表4 玄參多糖對2型糖尿病大鼠SOD和MDA的影響

注：與正常對照組比較，▲P<0.05，▲▲P<0.01；與模型組比較，★P<0.05，★★P<0.01。

3.5 玄參多糖對2型糖尿病大鼠INS、C-肽、GHb的影響

與正常對照組相比，模型組INS、C-肽水平極顯著性下降(P<0.01)，GHb水平極顯著性升高(P<0.01)。與模型組相比，中劑量組INS、C-肽水平顯著性升高(P<0.05)；高劑量組INS水平顯著性升高(P<0.05)，C-肽水平極顯著性升高(P<0.01)，GHb水平極顯著性下降(P<0.01)；陽性藥組INS、C-肽水平極顯著性升高(P<0.01)，GHb水平極顯著性下降(P<0.01)，結(jié)果見表5。

表5 玄參多糖對2型糖尿病大鼠INS、C-肽、GHb的影響

注：與正常對照組比較,▲P<0.05，▲▲P<0.01；與模型組比較，★P<0.05，★★P<0.01。

4 討論

2型糖尿病是目前全世界最嚴(yán)重的以高血糖為主要特征，是一種代謝性的慢性非傳染性的疾病。本研究應(yīng)用當(dāng)前廣泛誘導(dǎo)2型糖尿病的化學(xué)誘導(dǎo)劑STZ進(jìn)行造模。STZ是鏈霉素菌與被烷基化硝亞基部分的糖分子組成的毒性物質(zhì),機(jī)制主要表現(xiàn)為選擇性破壞β細(xì)胞上轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的轉(zhuǎn)錄，激活自身免疫應(yīng)答和巨噬細(xì)胞抗原發(fā)生改變，導(dǎo)致胰島β細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞及細(xì)胞的損傷[7-10]。本實驗結(jié)果表明,模型大鼠血糖值明顯升高，并伴有多飲、多食、多尿、體質(zhì)量減輕等“三多一少”癥狀，抗氧化能力及胰島素分泌量降低，脂代謝和糖代謝功能明顯減退，說明2型糖尿病模型造模成功。

糖代謝通常是作為糖尿病研究最重要的方面之一，OGTT聯(lián)合FBS是目前臨床上最直接的糖尿病診斷方法，其中也包含對紅細(xì)胞與血糖在血液中相互結(jié)合的產(chǎn)物HbA1c和經(jīng)酶變后與胰島素等量釋放入血的C-肽含量的監(jiān)測；同時糖代謝紊亂亦會影響機(jī)體脂代謝的功能，經(jīng)常會引起血液中總膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白水平升高和高密度脂蛋白水平降低的現(xiàn)象發(fā)生，減緩胰臟組織對胰島細(xì)胞的分泌及胰島細(xì)胞對葡萄糖的攝取與利用，也降低了外周細(xì)胞對胰島細(xì)胞敏感性的調(diào)控，這也是引起糖尿病并發(fā)癥的主要原因之一[11-12]。本實驗結(jié)果表明,玄參多糖高劑量組能極顯著性提高大鼠總膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白的含量,降低高密度脂蛋白的含量，促進(jìn)胰島素分泌量及升高C-肽水平，其藥效接近于陽性藥二甲雙胍，說明玄參多糖對糖代謝與脂代謝能起到全面回調(diào)的功能。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病不僅能導(dǎo)致機(jī)體糖代謝和脂代謝的紊亂，抗氧化能力也會隨之減弱。機(jī)體的抗氧化能力主要與自由基酶SOD的清除氧自由基作用和脂質(zhì)過氧化物MDA生物膜的表達(dá)作用有關(guān)，MDA升高會導(dǎo)致血管病變的發(fā)生，而SOD的降低引起機(jī)體自由基的紊亂，進(jìn)一步會出現(xiàn)免疫功能的異常[13-14]。實驗結(jié)果表明,玄參多糖中、高劑量組能顯著性改善模型大鼠SOD和MDA的水平，說明玄參多糖不僅能治療糖尿病的癥狀，還能提高機(jī)體的抗氧化能力。

糖尿病在中醫(yī)學(xué)上應(yīng)屬“消渴”范疇，“消渴”一詞首見于《黃帝內(nèi)經(jīng)》[15]。中醫(yī)名家認(rèn)為,消渴癥的病因多以熱毒為主，常見于熱火郁結(jié)，傷陰耗津等癥狀；臨床用藥也多以清熱解毒與涼血滋陰藥為主[16]。本實驗結(jié)果表明,玄參多糖高劑量對2型糖尿病大鼠有極顯著性的降糖作用，與玄參清熱涼血代表藥的藥效相符；但玄參多糖中劑量組對模型大鼠糖代謝、脂代謝及抗氧化能力也有一定的調(diào)節(jié)作用；從量效關(guān)系來看，說明玄參多糖中劑量(0.04 g/kg)可能是最低有效劑量，隨著劑量的增加，機(jī)體的降糖效果越發(fā)明顯。由于中藥存在多藥性多靶點的特性，是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，很難反應(yīng)藥物的整體作用規(guī)律[17-18]。眾所周知，一般藥物在一定的范圍內(nèi)藥效隨著劑量增大而增強(qiáng)，但超出一定范圍后，藥效很可能會降低甚至消失，甚至產(chǎn)生毒副作用。玄參多糖隨著給藥劑量的提高，是否符合能上述規(guī)律，有待于進(jìn)一步的研究。

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TheEffectofPolysaccharidesfromRadixScrophulariaeonType2DiabetesRats

ZHAOHong-wei1,2,ZHANGNing1,2,LIZi-hui1,2,DONGWan-ru1,3,LIUShu-min1,3*

(1.TCMMedicinalTheoryInnovationTeamofHeilongjiangHigherEducationalInstitutions,Harbin150040,China; 2.HeilongjiangUniversityofChineseMedicine,Harbin150040,China; 3.DrugSafetyEvaluationCenter,HeilongjiangUniversityofChineseMedicine,Harbin150040,China)

Objective:To study the effect of polysaccharides fromRadixScrophulariaein reducing blood sugar of type 2 diabetes rats. Methods:The diabetes model was established by injecting streptozotoin(STZ) combined with fat diet. The changes of weight, intake of diet and water, and living status indexes were observed; fasting blood sugar and sugar tolerance were monitored; indexes of glycosylated hemoglobin, C-peptides, blood fat, and insulin were measured. On this basis, the effect of polysaccharides fromRadixScrophulariaewas elvaluted. Results:Medium-dose and high-dose Polysaccharides fromRadixScrophulariaesignificantly improved the metabolisms of sugar and fat(P<0.01 orP<0.05), and they enhanced the antioxidant activity(P<0.05)and increased insulin(P<0.05), also they significantly reduced blood sugar(P<0.05). Conclusion:Polysaccharides fromRadixScrophulariaecan reduce blood sugar of type 2 diabetes rats. The high-dose group was slightly better than the medium-dose group.

Polysaccharides fromRadixScrophulariae; Blood sugar; Insulin; Type 2 diabetes

國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃“973”計劃(No.2013CB531804)

趙洪偉(1992-)，女，黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)2015級臨床藥學(xué)專業(yè)碩士研究生，主要研究方向：中藥性味理論。

劉樹民*(1963-)，男，教授，博士研究生導(dǎo)師，主要研究方向：中藥臨床藥效物質(zhì)基礎(chǔ)及中藥藥性理論。

2016-10-18

修回日期：2016-11-10

R285.5

：A

：1002-2406(2017)05-0008-05