水牛初乳粉減輕糖尿病大鼠氧化應激的作用

黃 怡，李興芳，覃小榮，陳瑞芳，姜偉偉，梁自誠，王士長*

(廣西大學動物科學技術學院，廣西 南寧 530005)

水牛初乳粉減輕糖尿病大鼠氧化應激的作用

黃 怡，李興芳，覃小榮，陳瑞芳，姜偉偉，梁自誠，王士長*

(廣西大學動物科學技術學院，廣西 南寧 530005)

目的：觀察水牛初乳粉對Ⅰ型糖尿病大鼠血清抗氧化水平及臟器指數的影響。方法：采用腹腔注射65mg/kg bw鏈脲佐菌素誘導建立糖尿病大鼠模型，大鼠隨機分為正常組、糖尿病模型組、藥物組和水牛初乳組，正常組和糖尿病模型組灌胃滅菌水，藥物組和水牛初乳組分別灌胃鹽酸二甲雙胍和水牛初乳粉溶液，定期檢測血糖，第31天采血，用比濁法檢測血清抗氧化指標，并稱取各臟器質量，計算臟器指數。結果：水牛初乳能夠降低糖尿病初期大鼠的血糖(P＜0.01和P＜0.05)，顯著提高大鼠血清SOD活力(P＜0.01)，顯著降低血清NO含量(P＜0.05)，使胰臟和肺臟指數顯著減小(P＜0.01和P＜0.05)。結論：水牛初乳粉能夠控制Ⅰ型糖尿病初期大鼠的血糖值，增強機體的抗氧化能力，減輕氧化應激程度，并保護胰腺和肺臟。

水牛初乳粉；Ⅰ型糖尿病；抗氧化作用；臟器指數

I型糖尿病引起機體自由基代謝紊亂，產生氧化應激，加劇胰腺損傷，并引起多器官病理性變化[1]。因此，研究提高糖尿病患者的抗氧化能力，改善胰島機能及物質代謝，具有重要意義。牛初乳含有比常乳更豐富的營養物質和生物活性物質，具有降低糖尿病患者血糖的作用[2-3]。水牛初乳中的胰島素樣生長因子-I(IGF-I)[4]，以及鋅、銅、鉻和硒的含量都高于荷斯坦牛等常見奶牛品種的初乳，這些物質與胰島功能或者機體的抗氧化能力密切相關[5-8]，表明水牛初乳在保護胰腺和提高機體抗氧化能力方面的潛力不可忽視，但是到目前為止未見有這方面的研究報道。本實驗研究水牛初乳粉(water buffalo colostrums powder，WBCP))對由STZ誘導的Ⅰ型糖尿病(insulin-dependent diabetes mellitus，IDDM)大鼠抗氧化作用的影響以及對內臟器官的保護作用，為水牛初乳功能性食品的開發和尋找人類糖尿病輔助治療的新方法提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

水牛初乳粉(WBCP)：新鮮水牛初乳由廣西雄牛牧業有限責任公司提供，水牛初乳凍干粉由本實驗室加工，經60Co輻照滅菌，配制成質量濃度為100mg/mL的灌胃液。

Sprague-Dawley(SD)雄性清潔級大鼠，體質量180～220g，由浙江省醫學科學院提供，生產合格證號：SCXK (浙)2008-0033；大鼠飼養實驗在浙江大學實驗動物中心完成，飼養環境合格證號：SYXK(浙)2007-0098。

鏈脲佐菌素(STZ) Sigma公司；檸檬酸和檸檬酸鈉(化學純，配制成濃度為0.1mol/L緩沖液(pH 4.5)，并以此配制體積分數為1%的STZ注射液)、水合氯醛(化學純，配制成體積分數為10%的注射液) 中國醫藥集團上海化學試劑有限公司；鹽酸二甲雙胍(metformin，MT，配制成質量濃度為12.5mg/mL的灌胃液) 上海醫藥(集團)有限公司信誼制藥總廠。

強生穩豪型One Touch Ultra血糖監測系統 強生(中國)醫療器械有限公司；強生穩豪型血糖試紙 美國理康公司；促凝真空采血管 浙江康是醫療器械有限公司；722N型可見分光光度計 上海精密科學儀器有限公司。

1.2 動物造模和分組

大鼠適應性飼養1周后，過夜禁食12h，記錄體質量，腹腔注射65mg/kg bw的STZ 注射液[9]，作為正常組的大鼠(10只)按同樣的劑量注射0. 1mol/L無菌檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液。72h后斷尾取血檢測血糖值，選擇血糖值＞11.1mmol/L作為糖尿病成模標準。將造模成功的30只大鼠隨機分為糖尿病模型組、藥物組和水牛初乳組，每組10只，籠養，5只/籠。正常組和模型組每日灌胃飲用滅菌水，藥物組和水牛初乳組分別灌胃MT和WBCP灌胃液，2mL/(只·d)。實驗期間大鼠自由采食常規飼料和飲水。

1.3 考察指標及測定方法

分別于實驗第1、10、17、24、31天稱空腹體質量(前一天過夜禁食)，并剪尾采血，用One Touch Ultra血糖監測系統檢測空腹血糖值。實驗第30天時大鼠過夜禁食12h后，腹腔注射0.35mL/100g bw水合氯醛注射液[10]，待大鼠處于深度麻醉狀態后(5min左右)，無菌打開腹腔，用有分離膠的促凝真空采血管采集腹主動脈血[11]，4℃冰箱靜置保存。并完整取出胰臟、腎臟、胸腺、脾臟、心臟、肝臟和肺臟，用濾紙吸干血跡，稱質量，腎臟以雙側總質量/2記錄。臟器指數的計算方法：臟器指數=臟器質量/體質量。血液樣本靜置過夜后，于4℃、4500r/min離心10min，分離血清，-80℃保存。血清超氧化物歧化酶活力(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-PX)活力、過氧化氫酶(CAT)活力、總抗氧化能力(T-AOC)、丙二醛含量(MDA)以及一氧化氮(NO)含量由南京建成生物工程研究所檢測部檢測。檢測方法采用比濁法。

1.4 數據處理

實驗數據用SPSS16.0 for Windows 軟件進行統計，用One-Way ANOVA法進行方差分析，并用LSD法進行多重比較。

2 結果與分析

表1 大鼠的空腹血糖值(±s)Table 1 Level of blood sugar in fasting rats (±s)

表1 大鼠的空腹血糖值(±s)Table 1 Level of blood sugar in fasting rats (±s)

注：G0、G1、G10、G17、G24、G31分別為造模前，實驗的第1、10、17、24、31天的空腹血糖值；小寫字母為α=0.05時的比較結果，大寫字母為A=0.01時的比較結果。同列小寫或大寫字母不同，差異顯著(P＜0.05)或極顯著(P＜0.01)。下同。

組別 空腹血糖/ ( m m o l / L ) G 0 G 1 G 1 0 G 1 7 G 2 4 G 3 1正常組4 . 5 3 ± 0 . 2 9 4 . 8 7 ± 0 . 0 8 4 4 . 0 8 ± 0 . 1 4 4 . 0 7 ± 0 . 2 7 4 . 6 0 ± 0 . 0 8 2 4 . 1 5 ± 0 . 1 7模型組4 . 7 8 ± 0 . 2 1aA1 5 . 4 2 ± 2 . 4 7aA2 3 . 5 6 ± 1 . 7 3aA2 5 . 0 0 ± 1 . 3 6aA2 3 . 9 2 ± 1 . 3 2aA2 3 . 4 8 ± 1 . 3 9aA藥物組4 . 3 9 ± 0 . 1 9aA1 7 . 3 3 ± 1 . 7 3aA2 0 . 7 0 ± 1 . 7 0abAB1 9 . 2 6 ± 2 . 1 9abAB2 2 . 5 8 ± 1 . 5 7aA2 2 . 1 3 ± 2 . 0 3aA水牛初乳組4 . 4 8 ± 0 . 1 1aA1 6 . 0 3 ± 1 . 3 6aA1 5 . 6 8 ± 1 . 7 8cBC1 6 . 9 5 ± 2 . 6 2bcABC2 1 . 0 3 ± 1 . 5 2aA2 2 . 9 7 ± 2 . 3 5aA

2.1 水牛初乳粉對IDDM大鼠血糖水平的影響

由表1可見，模型組大鼠的空腹血糖值一直維持在較高的水平。與模型組相比，灌胃水牛初乳后的第10和17天，大鼠的血糖水平顯著下降(P＜0.01和P＜0.05)，但是對之后其他時間的血糖值影響不大，表明WBCP控制血糖作用不是持久的；藥物組在一定程度上也能夠控制血糖水平，但沒有統計學意義(P＞0.05)。

2.2 水牛初乳粉對IDDM大鼠血清抗氧化水平的影響

由表2可以看出，模型組的SOD、GSH-PX以及CAT活力都低于正常組(P＜0.01)， 而MDA、NO含量都比正常組高(P＜0.01)，表明IDDM大鼠有很明顯的氧化應激表現。與模型組相比，水牛初乳組的SOD、GSH-PX和CAT活力提高，其中SOD活力提高達到極顯著水平(P＜0.01)，而且與正常組差異不顯著(P＞0.05)。水牛初乳組的MDA和NO含量下降，其中NO含量下降達到顯著水平(P＜0.05)。表明WBCP對大鼠的抗氧化作用主要體現在使IDDM大鼠血清的SOD活力恢復到接近正常水平，同時減少NO的含量。而藥物組只有GSH-

PX活力有顯著的增加(P＜0.05)，但是CAT活力卻顯著下降(P＜0.05)，對其他指標影響不大。說明MT一方面通過提高GSH-PX活力來減輕大鼠的氧化應激反應，而另一方面卻抑制了CAT的活力，對大鼠的抗氧化性能產生不利的影響。模型組、藥物組以及水牛初乳組的T-AOC都顯著高于正常組(P＜0.01)，且藥物組和水牛初乳組較模型組稍高(P＞0.05)。表明IDDM大鼠能夠發揮自身的總抗氧化能力(包括酶與非酶系統)來抵抗氧化應激的侵害，而MT和WBCP對總抗氧化能力的提高可能有促進的作用。

2.3 水牛初乳粉對IDDM大鼠臟器指數的影響

由表3可知，模型組大鼠的胸腺和脾臟指數都低于正常組，而胰腺、腎臟、心臟、肝臟及肺臟指數都比正常組的大，除脾臟外都有顯著差異(P＜0.01或 P＜0.05)，表明IDDM大鼠的這幾種臟器都有不同程度的病理性變化。與模型組相比，MT對臟器指數影響都不顯著(P＞0.05)，而水牛初乳組大鼠胰腺指數下降達到極顯著水平(P＜0.01)，肺臟指數下降達到顯著水平(P＜0.05)，對其他臟器指數影響不明顯(P＞0.05)。表明WBCP主要對IDDM大鼠的胰腺和肺臟起到保護作用。

表2 大鼠的血清抗氧化水平Table 2 Antioxidative activity of rat serum

表3 大鼠的臟器指數Table 3 Organic indexes of rats

3 討 論

和丁紅等[3]研究結果不同的是，本次實驗發現，連續灌胃水牛初乳只能夠控制糖尿病初期(17d以內)大鼠的血糖上升，延長灌胃時間(至31d)對血糖上升沒有持續的影響。水牛初乳調節血糖的作用機制值得進一步的研究。單獨使用鹽酸二甲雙胍沒有控制IDDM大鼠血糖的作用，這與Lund等[12]報道的結果相似。鹽酸二甲雙胍與其他藥物(如胰島素等)聯合使用，才能夠有效地控制Ⅰ型糖尿病的血糖[13]。

Ⅰ型糖尿病一方面因葡萄糖和糖基化蛋白質自動氧化而產生大量自由基攻擊正常的細胞，另一方面機體內的抗氧化酶活性下降，清除自由基的能力減弱，促使機體產生明顯的氧化應激，使胰島β細胞功能損傷加劇，并牽連多器官的損傷[1,14]。因此，氧化應激被認為是糖尿病各種并發癥發病的共同途徑[15]。抗氧化酶SOD是機體抗氧化防御系統中的重要組成部分，主要作用是清除超氧陰離子自由基(O2-·)。血液和組織中SOD活性的檢測可以反映機體清除自由基的能力。另外，NO本身就是一種氧化劑，高血糖引起體內的NO升高，且NO能夠迅速與超氧化物結合形成更強的氧化劑——過氧化亞硝酸鹽(ONOO—)，破壞機體抗氧化系統的平衡，這可能是其胰島細胞病理損傷的原因之一[16-17]。因此，血清中的NO含量可以說明機體的氧化應激狀態。WBCP極顯著提高IDDM大鼠血清的SOD活力(P＜0.01)，能夠恢復至接近正常水平，同時顯著減少血清NO的含量(P＜0.05)，說明WBCP能夠提高IDDM大鼠機體的抗氧化能力，減輕其氧化應激程度。

臟器指數是衡量內臟器官生理水平的重要指標，無論是增大或減小都表明臟器發生了病理變化：臟器指數變大表明內臟器官有充血、水腫、 增生、肥大等病理變化，而臟器指數下降則反映內臟器官萎縮、退行性等變化[18]。WBCP顯著減小造模后大鼠的胰腺指數(P＜0.01)和肺臟指數(P＜0.05)，表明WBCP對IDDM大鼠的胰腺和肺臟有顯著的保護作用。

本次實驗結果與丁紅等[19]研究結果不一致，可能與初乳來源不同有關。IGF-I、鋅、鉻和硒對恢復糖尿病患者胰島和抗氧化防御系統的正常功能有重要作用[20-23]，這些物質在水牛初乳中的含量都很高，這可能是WBCP

增強IDDM大鼠抗氧化能力的主要因素。WBCP能夠有效地控制IDDM初期大鼠的血糖，減輕內臟器官的損傷，保護胰腺和肺臟，可能與其緩解大鼠的氧化應激水平并減少NO的產生有直接關系。長期服用WBCP的作用效果，以及WBCP對IDDM大鼠體內物質代謝和對胰島細胞在發生水平上的影響，還有待于深入研究。

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Attenuation of Oxidative Stress in Diabetes Rats by Water Buffaloes Colostrums Powder

HUANG Yi，LI Xing-fang，QIN Xiao-rong，CHEN Rui-fang，JIANG Wei-wei，LIANG Zi-cheng，WANG Shi-chang*
(College of Animal Science and Technology, Guangxi University, Nanning 530005, China)

Effects of water buffaloes colostrums powder (WBCP) on serum anti-oxidative activity and organic indexes in insulindependent diabetes mellitus (IDDM) rats were studied. Insulin-dependent diabetes mellitus rats were induced by intraperitoneal injection of STZ with high-dose of 65 mg/kg bw. Rats were randomly assigned to normal group, diabetic model group, medicine group and WBCP group. With intragastric administration, sterilized water were provided to the normal and the diabetic model group, while metformin and WBCP groups were supplied for the medicine group and the WBCP group daily, respectively. Blood sugar level in fasting rats was determined regularly and blood samples were collected on day 31. Serum anti-oxidative activity was determined and internal organs were weighed and organic indexes were calculated. Compared with the diabetic model group, fasting blood sugar level drop at the beginning (P＜0.01 and P＜0.05) and serum SOD activity increased (P＜0.01), however NO concentration decreased (P＜0.05) in the WBCP group. Moreover, pancreas index and lung index decreased (P＜0.01 and P＜0.05). In conclusion, WBCP can maintain the fasting blood sugar level at the beginning and oxidative stress is attenuated in IDDM rats with pancreases and lungs being protected.

water buffalo colostrums powder；insulin-dependent diabetes mellitus；anti-oxidation；organic index

R151.4

A

1002-6630(2010)23-0349-04

2010-03-26

廣西科學研究與技術開發計劃項目(桂科轉0718005-5B)

黃怡 (1971—)，女，講師，博士研究生，研究方向為動物營養與畜產品開發。E-mail：hygx9094@163.com

*通信作者：王士長(1950—)，男，教授，博士，研究方向為營養與食品科學。E-mail：wangshichang20012001@yahoo.com.cn