中國(guó)楤木粗多糖對(duì)糖尿病大鼠的降血糖作用

趙　博，王一峰*，侯宏紅

（1.西北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蘭州畜牧與獸藥研究所，農(nóng)業(yè)部獸用藥物創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅省新獸藥工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730050）

中國(guó)楤木粗多糖對(duì)糖尿病大鼠的降血糖作用

趙博1，2，王一峰1，*，侯宏紅1

（1.西北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蘭州畜牧與獸藥研究所，農(nóng)業(yè)部獸用藥物創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅省新獸藥工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730050）

目的：研究中國(guó)楤木粗多糖（Aralia chinensis polysaccharide，ACP）對(duì)糖尿病大鼠的降血糖作用。方法：采用四氧嘧啶（alloxan，ALX）誘導(dǎo)建立糖尿病大鼠模型，并隨機(jī)將Sprague-Dawley（SD）大鼠分為正常對(duì)照組，糖尿病模型組，ACP高、中、低劑量組，二甲雙胍組。連續(xù)灌胃給藥28 d，測(cè)定ACP對(duì)糖尿病大鼠空腹血糖（fasting blood glucose，F(xiàn)BG）、糖化血紅蛋白（glycosylated hemoglobin A1c，HbA1c）、總膽固醇（total cholesterol，TC）、甘油三酯（triglyceride，TG）、高密度脂蛋白（high density lipoprotein，HDL）、低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL）水平的影響。結(jié)果：ACP能夠有效降低糖尿病大鼠的FBG、HbA1c、TC、TG水平，提高HDL水平。結(jié)論：ACP能夠顯著降低糖尿病大鼠血糖水平，有效調(diào)節(jié)糖尿病大鼠血脂代謝紊亂。

中國(guó)楤木；粗多糖；糖尿病大鼠；降血糖；血脂

糖尿病（diabetes mellitus，DM）是由多種致病因素引起的一種以高血糖為特征的代謝紊亂綜合征，是一種伴有胰島素分泌不足或障礙的終身性疾病，近年來(lái)，糖尿病已經(jīng)成為日益明顯的流行病，逐漸發(fā)展為全世界嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問(wèn)題［1］。預(yù)計(jì)在2010—2030年間，發(fā)展中國(guó)家的糖尿病成年人患病者會(huì)增加69%，發(fā)達(dá)國(guó)家會(huì)增加20%［2］。目前，市場(chǎng)上治療糖尿病的藥物主要是化學(xué)合成藥，雖然短期療效顯著，但常伴有不同 程度的副作用，如心血管疾病、過(guò)敏反應(yīng)等［3］，促使人們尋找安全、高效的降血糖天然活性成分。

多糖（polysaccharides）是由多個(gè)單糖聚合而成的大分子化合物，是廣泛存在于動(dòng)植物和微生物體內(nèi)的生物高分子物質(zhì)，具有多種生物活性［4］。研究發(fā)現(xiàn)，許多植物多糖具有降血糖作用，Kiho等［5］從銀耳中分離出了一種酸性雜多糖，由甘露糖、木糖、葡萄糖醛酸和葡萄糖組成，能顯著增加正常小鼠和ddY糖尿病小鼠葡萄糖激酶、己糖激酶、葡萄糖-6-磷酸脫氫酶的活性，降低葡萄糖-6-磷酸酶和血漿膽固醇水平。Takahashi等［6］從知母中提取4 種多糖，30、100 mg/kg劑量組對(duì)正常小鼠均有降血糖作用。Hikino等［7］從靈芝中分離出一種多糖，可顯著降低小鼠血糖水平，增加肝臟葡萄糖激酶活性。具有降血糖效果的多糖類(lèi)成分還有：白背三七多糖［8］、黃芪多糖［9］、百合多糖［10］、桑葉多糖［11］、南瓜多糖［12］、黑果枸杞果實(shí)多糖［13］等。天然多糖具有顯著的降血糖作用，具有依賴(lài)性低、毒副作用小的特點(diǎn)，使得天然多糖的研究成為目前生命科學(xué)中最活躍的研究領(lǐng)域之一［14］。

楤木屬（Aralia Linn.）系五加科（Araliaceae）植物，全世界共有40余種，大多數(shù)分布于亞洲和北美洲，我國(guó)廣泛分布有32 種，主要分布于陜西、四川、甘肅中南部、青海孟達(dá)等地區(qū)，資源豐富［15］。在我國(guó)民間有用楤木治療糖尿病的記載［16］，日本、韓國(guó)民間均常采用遼東楤木治療糖尿病［17］。從中國(guó)楤木中提取粗多糖成分進(jìn)行降血糖研究，對(duì)于中國(guó)楤木的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用具有十分重要的意義。本實(shí)驗(yàn)在前期研究的基礎(chǔ)上，采用四氧嘧啶（alloxan，ALX）誘導(dǎo)糖尿病大鼠模型，通過(guò)中國(guó)楤木粗多糖（Aralia chinensis polysaccharide，ACP）作用于化學(xué)性糖尿病大鼠模型，觀測(cè)ACP對(duì)糖尿病大鼠的降血糖作用。

1　材料與方法

1.1材料、動(dòng)物與試劑

中國(guó)楤木（Aralia chinensis）采自甘肅徽縣，原植物經(jīng)由西北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院植物分類(lèi)教研室鑒定為中國(guó)楤木。

雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠，體質(zhì)量180～220 g，SD大鼠及飼料均由甘肅中醫(yī)學(xué)院提供，合格證號(hào)：SCXK（甘）2011-0001。大鼠分籠飼養(yǎng)。

四氧嘧啶 美國(guó)Sigma公司；鹽酸二甲雙胍片（規(guī)格0.25 g/片，48 片/盒） 上海醫(yī)藥（集團(tuán)）有限公司信誼制藥總廠；血糖試紙 愛(ài)奧樂(lè)醫(yī)療器械（深圳）有限公司。

1.2儀器與設(shè)備

AU5800全自動(dòng)生化分析儀 美國(guó)貝克曼庫(kù)爾特公司；全自動(dòng)血糖檢測(cè)儀 愛(ài)奧樂(lè)醫(yī)療器械（深圳）有限公司；WGL-230B型電熱鼓風(fēng)干燥箱 天津市泰斯特儀器有限公司；JAR-6數(shù)顯磁力攪拌水浴鍋、JJ-1增力電動(dòng)攪拌器 金壇市杰瑞爾電器有限公司；Allegra 64R臺(tái)式高速冷凍離心機(jī) 普瑞麥迪（北京）實(shí)驗(yàn)室技術(shù)有限公司；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠；SHB-Ⅲ循環(huán)水式真空泵 上海比朗儀器有限公司；LGJ-18S冷凍干燥機(jī) 北京松源華興科技發(fā)展有限公司。

1.3方法

1.3.1中國(guó)楤木粗多糖的制備

取中國(guó)楤木根皮，于烘箱中40 ℃烘干，粉碎后加入蒸餾水，60 ℃水浴提取3 次，每次8 h。合并濾液，4 000 r/min離心15 min得上清液。將所得上清液減壓濃縮并用95%乙醇沉淀，將離心后的沉淀進(jìn)行冷凍干燥，即得中國(guó)楤木粗多糖。以葡萄糖為對(duì)照，苯酚-硫酸比色法［18］測(cè)得中國(guó)楤木粗多糖的多糖含量為63%。使用時(shí)將中國(guó)楤木粗多糖用蒸餾水配制成所需劑量。

1.3.2糖尿病大鼠模型的建立

將60 只SD雄性大鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)5 d，禁食不禁水12 h后，稱(chēng)量大鼠體質(zhì)量，測(cè)定空腹血糖（fasting blood glucose，F(xiàn)BG）含量。隨機(jī)取10 只大鼠作為正常對(duì)照組，其余50 只大鼠腹腔一次性注射245 mg/kg（以體質(zhì)量計(jì)）新鮮配制的質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的ALX溶液。72 h后將大鼠斷尾取血，用血糖儀測(cè)定FBG含量（測(cè)定前禁食不禁水12 h），將FBG含量≥11.1 mmol/L視為造模成功。

1.3.3動(dòng)物分組及給藥

根據(jù)《保健食品檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范（2003年版）》［19］中保健食品功能評(píng)價(jià)對(duì)受試樣品劑量及時(shí)間的基本要求，設(shè)定中國(guó)楤木粗多糖高、中、低3 個(gè)劑量組，并將造模成功的SD大鼠隨機(jī)分成5 組（每組10 只），組間初始指標(biāo)無(wú)明顯差異。ACP高、中、低劑量組按照0.5、0.3、0.1 g/（kg·d）的劑量（以體質(zhì)量計(jì)，下同）灌胃給藥，二甲雙胍組作為陽(yáng)性對(duì)照，按0.025 g/（kg·d）的劑量灌胃給藥。糖尿病模型組和正常對(duì)照組每天灌胃等量的生理鹽水。

實(shí)驗(yàn)期間，大鼠自由飲食和飲水，連續(xù)觀察28 d，每隔7 d測(cè)定大鼠的FBG含量和體質(zhì)量（測(cè)定FBG含量前禁食不禁水12 h）。

1.3.4檢測(cè)指標(biāo)

末次給藥后，各組大鼠禁食不禁水12 h，采用血糖儀和血糖試紙，剪尾取血測(cè)定各組大鼠FBG含量；然后迅速處死大鼠并采血，離心收集血清，采用全自動(dòng)生化分析儀測(cè)定各組大鼠總膽固醇（total cholesterol，TC）、甘油三酯（triglyceride，TG）、高密度脂蛋白（high density lipoprotein，HDL）、低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL）水平。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

2　結(jié)果與分析

2.1ACP對(duì)糖尿病大鼠血糖水平的影響

由表1可知，造模成功后，與正常對(duì)照組相比，各組大鼠FBG含量均明顯升高，表現(xiàn)為極顯著差異（P＜0.01），且表現(xiàn)出明顯的“三多一少”癥狀。連續(xù)灌胃給藥后，與糖尿病模型組相比，二甲雙胍組大鼠FBG含量在不同時(shí)期均明顯降低，具有極顯著差異（P＜0.01）。ACP中劑量組大鼠給藥14 d后的FBG含量與糖尿病模型組相比顯著降低（P＜0.05），而ACP高劑量組與糖尿病模型組比較，給藥14 d后的FBG含量明顯降低，具有極顯著差異（P＜0.01）。以上結(jié)果表明ACP對(duì)糖尿病大鼠具有降低血糖的作用，而且這種降血糖作用以0.5 g/（kg·d）的劑量效果最佳，與二甲雙胍組的降糖效果無(wú)顯著差異（P＞0.05）。

表1　中國(guó)楤木粗多糖對(duì)糖尿病大鼠空腹血糖含量的影響（x±s，n=10）Table1　Effect of ACP fromA. chinennssiiss on blood glucose in diabetic raattss （， n = 1100）mmol/L

表1　中國(guó)楤木粗多糖對(duì)糖尿病大鼠空腹血糖含量的影響（x±s，n=10）Table1　Effect of ACP fromA. chinennssiiss on blood glucose in diabetic raattss （， n = 1100）mmol/L

注：*. 與糖尿病模型組比較，差異顯著（P＜0.05）；**. 與糖尿病模型組比較，差異極顯著（P＜0.01）；##. 與正常對(duì)照組比較，差異極顯著（P＜0.01）。下同。

組別0 d7 d14 d21 d28 d正常對(duì)照組4.37±0.314.45±0.255.85±0.376.06±0.136.40±0.25糖尿病模型組19.06±0.2519.87±1.34##22.26±1.24##25.33±1.43##28.25±2.34##二甲雙胍組19.14±0.4121.56±0.37**##20.26±1.30**##18.85±0.64**##17.52±3.09**##ACP高劑量組19.96±0.5022.27±0.65**##20.34±0.67**##19.02±0.47**##17.42±3.09**##ACP中劑量組19.56±0.8223.37±1.35*##21.84±1.54*##21.56±1.36*##19.30±2.82*##ACP低劑量組19.26±1.2325.16±1.37*##27.14±1.52*##26.56±1.37*##24.21±2.83##

2.2ACP對(duì)糖尿病大鼠糖化血紅蛋白含量的影響

表2　中國(guó)2 楤木粗多糖對(duì)糖尿病大鼠糖化血紅蛋白含量的影響（，n=10）=10Table2　Effect of ACP fromA. chinensis nsis on HbA1c in diabetic rats（， n = 10） 10

表2　中國(guó)2 楤木粗多糖對(duì)糖尿病大鼠糖化血紅蛋白含量的影響（，n=10）=10Table2　Effect of ACP fromA. chinensis nsis on HbA1c in diabetic rats（， n = 10） 10

組別灌胃劑量/（g/（kg·d））HbA1c含量/%正常對(duì)照組05.87±0.41糖尿病模型組014.85±0.39##二甲雙胍組0.02510.63±0.33**##ACP高劑量組0.510.78±0.40**##ACP中劑量組0.311.69±0.37*##ACP低劑量組0.113.13±0.35##

由表2可知，ACP高、中劑量組大鼠的HbA1c含量顯著下降，與糖尿病模型組比較具有顯著或極顯著差異（P＜0.05或P＜0.01）。以上結(jié)果表明，ACP能夠降低糖尿病大鼠HbA1c水平，而這種作用以0.5 g/（kg·d）的劑量效果最佳（P＜0.01），與二甲雙胍組的效果相當(dāng)（P＞0.05）。

2.3ACP對(duì)糖尿病大鼠血脂代謝水平的影響

表3　中國(guó)3 楤木粗多糖對(duì)糖尿病模型大鼠血脂代謝水平的影響n=10）=10Table3　Effect of ACP fromA. chinensis nsis on serum lipid in diabetic rats（， n = 10） 10 mmol/L

表3　中國(guó)3 楤木粗多糖對(duì)糖尿病模型大鼠血脂代謝水平的影響n=10）=10Table3　Effect of ACP fromA. chinensis nsis on serum lipid in diabetic rats（， n = 10） 10 mmol/L

注：#. 與正常對(duì)照組比較，差異顯著（P＜0.05）。

組別TCTGHDLLDL正常對(duì)照組1.33±0.180.76±0.200.48±0.050.51±0.20糖尿病模型組1.62±0.22#1.28±0.86#0.64±0.13#0.39±0.18二甲雙胍組1.43±0.37*1.05±0.26*0.54±0.25*0.42±0.10 ACP高劑量組1.34±0.45**0.87±0.36**0.45±0.17**0.49±0.21 ACP中劑量組1.32±0.45**0.96±0.71**0.51±0.19*0.37±0.11 ACP低劑量組1.57±0.381.04±0.430.54±0.180.50±0.15

由表3可知，與正常對(duì)照組相比，糖尿病模型組大鼠的TC、TG水平均顯著升高（P＜0.05），而HDL水平則顯著降低（P＜0.05），LDL水平無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。給藥28 d后，與糖尿病模型組比較，二甲雙胍組大鼠的TC、TG和HDL水平均有明顯恢復(fù)（P＜0.05），LDL水平仍無(wú)明顯變化。ACP中、高劑量組大鼠的TC、TG和HDL水平與糖尿病模型組比較，有顯著或極顯著差異（P＜0.05或P＜0.01），ACP高劑量組對(duì)糖尿病大鼠血脂水平的調(diào)節(jié)作用與二甲雙胍組相當(dāng)，兩組大鼠的TC、TG、HDL及LDL含量相當(dāng)。以上結(jié)果表明ACP可以調(diào)節(jié)糖尿病大鼠的血脂水平。

2.4ACP對(duì)糖尿病大鼠體質(zhì)量的影響

表4　中國(guó)楤木粗多糖對(duì)糖尿病大鼠體質(zhì)量的影響（x±s，n=10）Table4　Effect of ACP fromA. chinennssiiss on body weight in diabetic raattss （x ±s， n = 1100）g

由表4可知，正常對(duì)照組大鼠體質(zhì)量隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的推移而迅速增加。與正常對(duì)照組相比，造模成功后的各組大鼠則明顯消瘦，體質(zhì)量逐漸減輕。與糖尿病模型組相比，在給藥21、28 d后，ACP高、中、低劑量組大鼠體質(zhì)量逐漸增加，精神狀況較好。該結(jié)果表明ACP具有促進(jìn)糖尿病大鼠體質(zhì)量恢復(fù)的作用。

3　討 論

高血糖是糖尿病的一個(gè)主要病理特征，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)SD大鼠進(jìn)行腹腔注射ALX，對(duì)胰島β細(xì)胞進(jìn)行特殊的破壞，從而減少胰島素的來(lái)源，使大鼠FBG水平升高，大鼠進(jìn)食量、飲水量、尿量增加，體形明顯消瘦，行動(dòng)遲緩，說(shuō)明糖尿病模型建立成功。以中國(guó)楤木粗多糖為材料，經(jīng)過(guò)28 d的灌胃治療，結(jié)果表明糖尿病模型組大鼠的FBG水平明顯高于正常對(duì)照組，ACP各劑量組不同程度地降低了大鼠的FBG水平，其中以高劑量組（0.5 g/（kg·d））的降糖效果最佳。

HbA1c是人體血液中紅細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白與葡萄糖通過(guò)非酶促反應(yīng)緩慢結(jié)合所形成的一種血紅蛋白組分，HbA1c含量與血糖濃度成正比，又因紅細(xì)胞的平均壽命是120 d，因此測(cè)定血液中HbA1c的水平可以觀測(cè)120 d以來(lái)的平均血糖水平，能更好地反映機(jī)體糖代謝的情況［20］。Khan等［21］的研究表明HbA1c含量與FBG、TG、LDL水平成正相關(guān)，HbA1c是診斷機(jī)體血糖水平的重要指標(biāo)，同時(shí)也是血脂紊亂的報(bào)警器。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與糖尿病模型組相比，ACP各劑量組不同程度地降低了大鼠的HbA1c含量，并與二甲雙胍組效果相當(dāng)。

糖尿病的眾多典型并發(fā)癥之一是血脂紊亂。高血糖可引起血脂代謝紊亂，因此，在控制血糖水平的同時(shí)，有效調(diào)節(jié)血脂代謝紊亂對(duì)治療糖尿病及其并發(fā)癥有重要作用。機(jī)體內(nèi)脂肪代謝與糖代謝有密切關(guān)系，當(dāng)機(jī)體需要能量供給時(shí)，肝糖原分解和異生作用產(chǎn)生的葡萄糖與脂肪組織降解產(chǎn)生的游離脂肪酸共同成為能量的來(lái)源。糖尿病患者由于胰島素分泌不足或細(xì)胞對(duì)胰島素作用不敏感，使葡萄糖進(jìn)入肌肉細(xì)胞受阻，從而造成葡萄糖的利用率降低，血糖升高。脂肪分解產(chǎn)生大量游離脂肪酸，血液中存在的大量游離脂肪酸使得肌肉細(xì)胞對(duì)葡萄糖的消耗利用度更差，形成糖尿病的惡性循環(huán)［22］。由此可見(jiàn)，改善血脂代謝紊亂對(duì)糖尿病的治療具有重要作用。在本實(shí)驗(yàn)中，與正常組相比，糖尿病模型組大鼠TC、TG水平明顯升高，HDL含量有所下降。與糖尿病模型組相比，ACP各劑量組均能使糖尿病大鼠血清中TG、TC含量降低，同時(shí)提高HDL含量，說(shuō)明ACP能夠改善糖尿病大鼠血脂代謝紊亂的情況。

糖尿病癥狀之一是體質(zhì)量減輕。當(dāng)胰島素絕對(duì)或相對(duì)缺乏或發(fā)生胰島素抵抗時(shí)，機(jī)體不能充分利用葡萄糖產(chǎn)生能量，葡萄糖部分從尿中排出，同時(shí)由于糖代謝紊亂而提供的生理需要能量不足，致使脂肪和蛋白質(zhì)加速分解，過(guò)多消耗，呈負(fù)氮平衡，體質(zhì)量逐漸下降［23］。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與正常對(duì)照組相比，糖尿病模型組大鼠體質(zhì)量急劇下降，經(jīng)ACP灌胃治療后，大鼠體質(zhì)量有不同程度地恢復(fù)。

本實(shí)驗(yàn)對(duì)ACP降血糖作用進(jìn)行了初步研究，但有關(guān)ACP如何參與機(jī)體的血糖代謝，及其分子層面的降血糖機(jī)理還有待深入研究。

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Hypoglycemic Effect of Crude Polysaccharide Extract from Aralia chinensis on Diabetic Rats

ZHAO Bo1，2， WANG Yifeng1，*， HOU Honghong1
（1. College of Life Sciences， Northwest Normal University， Lanzhou 730070， China； 2. Key Laboratory of New Animal Drug Project of Gansu Province， Key Laboratory of Veterinary Pharmaceutics Discovery， Ministry of Agriculture， Lanzhou Institute of Husbandry and Pharmaceutical Sciences， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou 7 30050， China）

Purpose： To observe the hypogly cemic effect of crude polysaccharides from Aralia chinensis roots （APC） on experimental diabetic rats. Methods： A rat model of diabetes was induced through the injection of alloxan. Sprague-Dawley（SD） rats were randomly divided into six groups： low， medium and high ACP dose groups， positive control group， blank control gro up and diabetic model group. The mice in the treatment groups were administrated with APC for 4 consecutive weeks， and then the changes in fasting blood glucose （FBG）， glycosylated hemoglobin （HbA1c）， total cholesterol （TC），triglyceride （TG）， high density lipoprotein （HDL） and low density liporotein （LDL） were determined. Results： ACP could reduce the levels of FBG and HbA1c in diabetic rats， decrease the contents of serum TC and TG， significantly increase HDL levels， and result in little change in LDL levels. Conclusion： ACP can effectively ameliorate the metabolism of blood glucose and lipids in diabetic rats.

Aralia chinensis； crude polysacch arides； diabetes rats； hypoglycemia； serum lipid

Q946.3

A

1002-6630（2015）13-0211-04

10.7506/spkx1002-6630-201513039

2014-08-20

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（C030401）；甘肅省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（1208RJZA-126）；蘭州市科技局技術(shù)支撐項(xiàng)目（2013-4-89）

趙博（1985—），女，碩士，研究方向?yàn)橹参飳W(xué)和植物化學(xué)。E-mail：365823682@qq.com

王一峰（1964—），男，教授，博士，研究方向?yàn)橹参飳W(xué)和植物化學(xué)。E-mail：wangyifeng6481@aliyun.com