水溶性苦瓜膳食纖維的降血糖活性研究

李榮喬，謝曉亮，賈東升，崔施展，溫春秀，劉靈娣

（河北省農(nóng)林科學(xué)院經(jīng)濟作物研究所，藥用植物研究中心，河北石家莊050051）

水溶性苦瓜膳食纖維的降血糖活性研究

李榮喬，謝曉亮*，賈東升*，崔施展，溫春秀，劉靈娣

（河北省農(nóng)林科學(xué)院經(jīng)濟作物研究所，藥用植物研究中心，河北石家莊050051）

研究苦瓜水溶性膳食纖維（Water-soluble dietary fiber，SDF）的降血糖功效。試驗腹腔注射四氧嘧啶制備糖尿病小鼠模型，設(shè)置SDF3個劑量組、模型對照組和陽性藥物對照組，通過測定小鼠空腹血糖和糖耐量研究SDF的降血糖效果，通過測定總抗氧化能力（Total Antioxidant Capacity，T-AOC）、過氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（Glutathione Peroxidase，GSH-PX）活性和丙二醛（Malonaldehyde，MDA）、腫瘤壞死因子-α（Tumor Necrosis Factor-α，TNF-α）和白細胞介素-6（Interleukin-6，IL-6）水平研究SDF的降血糖機制。SDF能降低糖尿病小鼠血糖水平，提高糖尿病模型小鼠的葡萄糖耐量，降低機體氧化應(yīng)激水平和炎性水平。SDF可以改善糖尿病小鼠血糖水平可能與其抗氧化和抗炎活性有關(guān)。

苦瓜；水溶性膳食纖維；血糖；抗氧化；抗炎

糖尿病以糖代謝紊亂為主要表現(xiàn)，具有較高的致殘率，成為影響人類健康的主要疾病之一。膳食纖維由Hipsley于1953年提出，在保持消化系統(tǒng)的正常功能上起著重要作用，膳食纖維可以有效控制糖尿病血糖水平，增加外周組織對胰島素敏感性，尤以可溶性膳食纖維的作用更加明顯[1-3]。苦瓜（Momordica charantia L.）為我國常見食品，具有降血糖、抗菌、免疫調(diào)節(jié)等多種藥理活性，其中降血糖活性最為顯著[4-6]。苦瓜精深加工過程中常常產(chǎn)生大量廢棄物苦瓜渣，而苦瓜渣是制備苦瓜膳食纖維的重要原料，并且有關(guān)苦瓜膳食纖維降血糖活性的研究鮮有報道，因此本研究以苦瓜渣為原料制備苦瓜膳食纖維，并重點研究了其降血糖活性，旨在為苦瓜膳食纖維的廣泛應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

1 試劑與材料

1.1 試劑

T－AOC、SOD、GSH－PX、MDA、TNF－a、IL－6試劑盒：南京建成生物工程研究所；吡格列酮片（批號：H20040267：北京太平洋藥業(yè)股份有限公司；其余試劑均為市售分析純。

1.2 主要儀器

GLUCOTREND2血糖檢測儀：羅氏診斷有限公司；FSH－2A/FS－2勻漿機：金壇市城西崢嶸實驗儀器廠；ME104電子分析天平：梅特勒托利多；3－30ks高速離心機：德國Sigma；Multiskan FC酶標儀：Thermo。

1.3 試驗材料

小白鼠（昆明種）：購于河北醫(yī)科大學(xué)動物室，體重（25±2）g；苦瓜水溶性膳食纖維（實驗室自制）。

2 方法

2.1 苦瓜膳食纖維制備

取鮮苦瓜榨汁后的苦瓜渣，于60℃烘箱中烘干，粉碎，過60目篩備用。于37℃、pH 5.5、料液比1∶30（kg/ L），蝸牛酶添加量0.4%條件下酶解1.5 h。酶解完成后于100℃保溫5 min使酶失活。向酶解液中加入4倍體積的無水乙醇，靜置過夜，離心取沉淀，60℃烘箱中烘干，得苦瓜SDF[7－9]。

2.2 小鼠造模、分組和給藥

選取健康昆明種小鼠80只，雌雄各半，適應(yīng)性飼養(yǎng)5 d，腹腔注射四氧嘧啶160 mg/kg，給藥7天后禁食3 h～5 h，尾部取血測血糖值，選取50只血糖值10 mmol/L～25 mmol/L小鼠為病理模型。將50只糖尿病小鼠隨機分為模型對照組、陽性藥物對照組、可溶性纖維高、中、低劑量組，試驗期間給予各組小鼠普通飼料喂養(yǎng)，可溶性纖維低、中、高劑量組分別每天灌胃200、400、600 mg/kg可溶性纖維，模型組灌胃等體積0.9%生理鹽水，陽性藥物對照組每天灌胃吡格列酮8 mg/kg（以片重計），連續(xù)4周。

2.3 空腹血糖和糖耐量測定

試驗結(jié)束時禁食12 h，測定小鼠空腹血糖值。測定空腹血糖后經(jīng)口灌胃2.0 g/kg葡萄糖，分別測定小鼠服糖后0、0.5、2 h的血糖值。曲線下面積=1/4（A+4B+ 3C）（A、B、C分別為給藥后0、0.5、2.0 h的血糖值）。

2.4 抗氧化能力相關(guān)指標

試驗結(jié)束后將小鼠處死，取肝臟組織，用生理鹽水制備肝臟勻漿。T－AOC、SOD、GSH－PX活性和MDA測定具體操作依照說明書進行。

2.5 血清炎性因子TNF－a、IL－6、IL－1β水平

常規(guī)分離血清，試劑盒法測定小鼠血清中炎性因子TNF－a、IL－6、IL－1β水平。

2.6 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS19.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)處理，實驗數(shù)據(jù)以平均值±標準差（±s）表示，多組間比較采用單因素方差分析，以P＜0.05作為有統(tǒng)計學(xué)差異。

3 結(jié)果與分析

3.1 SDF對實驗性糖尿病小鼠空腹血糖的影響

SDF對實驗性糖尿病小鼠空腹血糖的影響如表1所示。

表1 SDF對實驗性糖尿病小鼠空腹血糖的影響（x±s）Table 1 Effect of SDF on fasting blood glucose levelin diabetes mice

給藥前模型對照組空腹血糖值明顯高于正常對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），除正常對照外其他5個試驗組小鼠空腹血糖水平無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05），給藥14天后SDF高劑量組空腹血糖值較模型組降低29.86%（P＜0.05），給藥28天后，SDF低、中、高劑量組空腹血糖值均明顯低于模型對照組（P＜0.05），分別下降8.07%、18.45%和29.23%，其中高劑量組與陽性藥物對照組差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），表明服用SDF可有效降低糖尿病小鼠空腹血糖水平。

SDF對實驗性糖尿病小鼠糖耐量的影響如表2所示。

表2 SDF對糖尿病小鼠糖耐量的影響（x±s）Table 2 Effect of SDF on glucose tolerance in diabetes mice

各組小鼠血糖值均在攝入葡萄糖后0.5 h時最高，0.5 h后血糖呈下降趨勢。0.5 h時和2 h時SDF高劑量組血糖水平均低于模型對照組水平（P＜0.05），較模型組分別降低16.56%和7.88%。2 h時高劑量組血糖水平與陽性藥物對照組差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），且高劑量組血糖曲線下面積與對照組差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），表明SDF可以有效改善糖尿病小鼠糖耐量。

3.2 SDF對糖尿病小鼠氧化應(yīng)激水平的影響

SDF對糖尿病小鼠氧化應(yīng)激水平的影響如表3所示。

表3 SDF對糖尿病小鼠氧化應(yīng)激水平的影響（x±s）Table 3 Effect of SDF on oxidative stressin diabetes mice

模型組小鼠T－AOC、SOD、GSH－PX水平和活性較正常組小鼠均明顯下降，MDA水平明顯上升，SDF灌胃后小鼠血清4個指標水平均得到明顯改善。低劑量組MDA水平較模型組下降22.63%，與模型組差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；中劑量組T－AOC、GSH－PX活性較模型組分別上升65%和49.115%，高劑量組TAOC、SOD、GSH－PX活性較模型組分別上升145.00%、21.92%和141.66%，MDA水平下降45.80%，與模型組差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；其中高劑量組TAOC、SOD活性與陽性藥物組相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），表明苦瓜SDF可以降低糖尿病小鼠肝臟氧化應(yīng)急水平，具有體內(nèi)抗氧化活性。

3.3 SDF對糖尿病小鼠炎性因子水平的影響

膳食纖維對2型糖尿病小鼠血清TNF－α和IL－6的影響如表4所示，模型組小鼠血清TNF－α和IL－6水平較正常對照組明顯升高，灌胃低劑量SDF后，IL－6水平下降至（37.52±4.58）pg/mL，與模型組相比差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；中劑量組IL－6水平下降33.40%，高劑量組TNF－α和IL－6水平分別下降43.12%和60.20%，雖然與陽性藥物對照組相比水平較高（P＜0.05），但與模型組相比差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），說明膳食纖維成分可以降低2型糖尿病小鼠血清炎癥因子的水平。

表4 SDF對糖尿病小鼠炎性因子水平的影響（x±s）Table 4 Effect of SDF on cytokine levels in diabetes mice

4 討論

氧化應(yīng)激與糖尿病病情的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)，常由體內(nèi)氧化和抗氧化之間的不平衡導(dǎo)致。氧化應(yīng)激反應(yīng)導(dǎo)致胰島細胞破壞、外周組織對胰島素的敏感性降低，進而導(dǎo)致胰島素抵抗和糖尿病發(fā)生[10－11]。葡萄糖自氧化是體內(nèi)自由基的主要來源，在自由基的清除過程中，SOD將超氧陰離子還原為H2O2，H2O2再被GSHPX還原為H2O。MDA在不飽和脂肪酸的氧化分解過程中產(chǎn)生，T－AOC是衡量機體總抗氧化能力的指標，因此T－AOC、SOD、GSH－PX和MDA含量的變化是衡量抗氧化體系的重要指標[12－13]。攝食具有抗氧化功能的食品或食品成分是改善氧化應(yīng)激、減輕2型糖尿病的有效方法。在本研究表明苦瓜SDF可以提高2型糖尿病小鼠肝臟的抗氧化能力，減少脂質(zhì)過氧化到干預(yù)2型糖尿病的作用。

炎癥因子與糖尿病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，其主要抑制胰島素傳導(dǎo)信號通路中胰島素受體的下游傳導(dǎo)而導(dǎo)致胰島素抵抗的發(fā)生。TNF－α是促進胰島素抵抗的主要炎性因子，能促進胰島素受體底物磷酸化，抑制胰島素受體的自身磷酸化和胰島素的信號傳導(dǎo)。IL－6主要通過與TNF－α結(jié)合抑制胰島素的分泌，過高的IL－6濃度也可能導(dǎo)致胰島β細胞功能的損害[14－15]。在本實驗中可溶性膳食纖維均能顯著地降低2型糖尿病小鼠血清TNF－α和IL－6炎癥因子水平，抗炎作用顯著，其抗炎功能性成分可能為低聚糖類。苦瓜可溶性膳食纖維屬純天然產(chǎn)物，可用于改善人們的飲食結(jié)構(gòu)，而且還可用于預(yù)防糖尿病，具有較好的發(fā)展前景。

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Hypoglycemic Effect of Momordica charantia L.Water-Soluble Dietary Fiber

LI Rong-qiao，XIE Xiao-liang*，JIA Dong-sheng*，CUI Shi-zhan，WEN Chun-xiu，LIU Ling-di
（Institute of Cash Crops of Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Medicinal Plant Research Center，Shijiazhuang 050051，Hebei，China）

A mouse model of diabetes induced by intraperitoneal injection of alloxan was established to investigate the hypoglycemic effect of Water soluble dietary fiber（SDF）.Mice were randomly divided into 3 groups：high-，medium-and low-dose SDF-treated groups，glibenclamide-treated group and model control group，the levels of blood glucose and glucose tolerance were dedected to evaluation the hypoglycemic effect of SDF，the levels of T-AOC，SOD，GSH-PX，MDA，TNF-α and IL-6 glucose tolerance were dedected to reaserch the hypoglycemic mechanism of SDF.SDF showed excellent hypoglycemic and glucose tolerance improveabilities.The levels of T-AOC，SOD，GSH-PX were obviously inecreased and MDA，TNF-α and IL-6 were obviously decreased in diabetes rats after SDF was intaked.These results showed that the hypoglycemic activity of SDF maybe realated with anti-oxidative and anti-inflammation.

MomordicacharantiaL.；water-solubledietaryfiber；bloodsugar；anti-oxidation；anti-inflammatory

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.10.005

2016-12-13

河北省農(nóng)林科學(xué)院青年基金項目（A2015050101）；河北省科技計劃項目（17227101D）；河北省科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展計劃項目（11231005D）；河北省中藥材產(chǎn)業(yè)體系項目（11232025D）；河北省農(nóng)林科學(xué)院財政項目（F17R02-01）

李榮喬（1989—），女（漢），碩士研究生，主要從事中藥功能食品研究。

*通信作者：謝曉亮（1962—），男（漢），研究員，博士，主要從事中藥資源、中藥加工研究；賈東升（1982—），男（漢），主要從事中藥功能食品研究。