復合營養粉對2型糖尿病大鼠的輔助降血糖試驗

生慶海 趙 偉 賈艷菊 戴智勇 何 英 劉 晶 徐 麗 龍金利 王 郡 李增寧

(1. 河北經貿大學生物科學與工程學院，河北 石家莊 050061；2. 澳優乳業〔中國〕有限公司，湖南 長沙 410200；3. 譜尼測試集團深圳有限公司，廣東 深圳 518054；4. 河北醫大第一醫院，河北 石家莊 050031)

現代不良的飲食和生活習慣導致了越來越多的代謝疾病，糖尿病便是其中之一。2型糖尿病(T2DM)占糖尿病患者人數的約90%以上[1]，其主要由于胰島素分泌相對不足和/或胰島素抵抗引起[2]。當糖尿病患者持續糖代謝異常時，通常會引起脂代謝、蛋白代謝異常，帶來一系列并發癥。有研究[3]顯示，70%以上的糖尿病患者伴隨著不同程度的并發癥。因此，采取有效措施控制血糖、預防并發癥產生、延緩并發癥發展，是糖尿病患者干預的關鍵。

通過改變營養狀況或攝食量來改善糖尿病患者的健康狀況或治療疾病是一項十分重要的措施[4]，研究[5]顯示，經過3～6個月的營養干預，T2DM患者的糖化血紅蛋白下降效果可能相當于或大于現有的臨床藥物治療，且持續性的營養干預有助于維持血糖水平改善。將天然安全的降糖物質進行合理復配，并制成營養粉形式進行干預，是解決糖尿病患者血糖控制的良好途徑之一。赤蘚糖醇是一種多元醇類甜味劑，具有低熱值的特點。人體由于缺乏代謝赤蘚糖醇的酶，導致進入血液中的赤蘚糖醇不能被消化分解，大部分由尿液排出。其代謝途徑很少依賴胰島素或與胰島素無關，因此對糖代謝幾乎沒有影響[6]。杏仁是一種營養密集型食品，含有豐富的蛋白質、膳食纖維、單不飽和脂肪酸、維生素E和礦物質[7]，近年來多項研究[8-10]表明，其有利于血糖控制，對血脂代謝亦具有積極意義。膳食纖維是人體必需的營養素之一，是維持人體組織細胞對胰島素敏感性的重要因素[11]，日常膳食纖維攝入不足會導致糖尿病發病風險升高[12]。此外，研究[13]表明，增加膳食纖維有助于降低糖尿病患者的空腹血糖和糖化血紅蛋白水平。羅漢果甜苷是一種天然高倍甜味劑，小鼠試驗[14-15]表明，其具有降血糖、降血脂和抗氧化功效。

研究擬以全脂乳粉為基底，并添加赤蘚糖醇、杏仁粉、抗性糊精、聚葡萄糖、菊粉、羅漢果甜苷等制成營養粉，并評估營養粉對試驗動物的輔助降血糖功能，旨在為該營養粉的應用提供臨床依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

健康雄性SD大鼠：SPF級，湖南斯萊克景達實驗動物有限公司；

復合營養粉：配料為全脂乳粉、赤蘚糖醇、杏仁粉、抗性糊精、聚葡萄糖、菊粉、麥芽糊精、羅漢果甜苷、甜菊糖，人體推薦使用量為25～75 g/d，豐寧水星乳品有限責任公司；

二甲雙胍片：薄膜衣片(0.25 g/片)，臨床擬用量為0.75 g/d，中美上海施貴寶制藥有限公司；

大鼠胰島素酶聯免疫分析試劑盒：江蘇酶免實業有限公司；

地塞米松磷酸鈉注射液：三明三藥獸藥有限公司；

葡萄糖：國藥集團化學試劑有限公司；

0.9%氯化鈉注射液：湖南康源制藥有限公司。

1.1.2 主要儀器設備

電子天平：PL2002型，梅特勒—托利多儀器(上海)有限公司；

電子天平：ME1002E型，梅特勒—托利多儀器(上海)有限公司；

大小動物多功能麻醉機：ZS-MV-Ι型，湖南省凱達實業發展有限公司；

臺式低速離心機：TD4型，湖南省凱達實業發展有限公司；

自動生化分析儀：LABOSPECT003型，日本日立儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 正常大鼠試驗 選用雄性SD大鼠20只，按體重隨機分為2組，即陰性對照組和復合營養粉組，每組10只。復合營養粉組灌胃劑量為6.70 g/kg(相當于人體推薦食用量的10倍)，灌胃前配制成適宜濃度樣液以便灌胃；陰性對照組給予等體積純水灌胃。每日一次，連續30 d。給樣期間每周稱重一次，并根據體重調整灌胃量。

給樣前及末次給樣后測定空腹血糖值(禁食不禁水4 h)。若復合營養粉組與陰性對照組相比空腹血糖差異無統計學意義，則判定對正常大鼠血糖無影響。

1.2.2 胰島素抵抗糖/脂代謝紊亂模型大鼠試驗 選用雄性SD大鼠60只，按體重、空腹血糖(禁食不禁水4 h)及給糖后0.5 h血糖值隨機分為6組，即陰性對照組、模型對照組、復合營養粉低劑量組、復合營養粉中劑量組、復合營養粉高劑量組和陽性對照組，每組10只。對低、中、高劑量組分別給予復合營養粉灌胃，劑量為1.68，3.35，6.70 g/kg(分別相當于人體推薦食用量2.5，5.0，10.0倍)；陰性對照組和模型對照組給予等體積純水灌胃；陽性對照組給予二甲雙胍灌胃，劑量為0.11 g/kg。每日一次，連續給樣35 d。給樣期間每周稱重一次，并根據體重調整灌胃量。

從給樣起，各組維持普通飼料喂養1周。1周后，除陰性對照組維持普通飼料外，其他各組均更換為高熱能飼料喂養2周。2周后，除陰性對照組外，其他組在飼喂高熱能飼料的基礎上按0.8 mg/kg腹腔注射地塞米松，每日1次，連續10 d。試驗結束，各組動物禁食不禁水4 h，眼眶采血測定空腹血糖、血清胰島素，之后按2.5 g/kg 灌胃給予葡萄糖后眼眶采血測定0.5，2.0 h血糖值，并按式(1)、(2)計算血糖曲線下面積和胰島素抵抗指數；異氟烷麻醉大鼠，腹主動脈采血檢測血清低密度脂蛋白、高密度脂蛋白、膽固醇和甘油三酯。

W=(G0.0+G0.5)×0.5×0.5+(G2.0+G0.5)×1.5×0.5，

(1)

式中：

W——血糖曲線下面積，mmol·h/L；

G0.0——0.0 h血糖值，mmol/L；

G0.5——0.5 h血糖值，mmol/L。

G2.0——2.0 h血糖值，mmol/L。

f=G×I/22.5，

(2)

式中：

f——胰島素抵抗指數；

I——胰島素值，mU/L；

G——血糖值，mmol/L。

模型對照組與陰性對照組相比，胰島素抵抗指數無明顯下降，且動物糖/脂代謝紊亂成立，則判定胰島素抵抗糖/脂代謝紊亂模型成功。模型成立前提下，復合營養粉劑量組與模型對照組相比，空腹血糖下降有統計學意義，則判定復合營養粉空腹血糖指標結果為陽性；模型成立前提下，復合營養粉劑量組與模型對照組相比，在給葡萄糖后0.5，2.0 h任一時間點血糖下降有統計學意義，或0.0，0.5，2.0 h血糖曲線下面積降低有統計學意義，則判定復合營養粉糖耐量指標結果為陽性；模型成立前提下，復合營養粉劑量組與模型對照組相比，血清膽固醇或甘油三酯下降有統計學意義，則判定復合營養粉降血脂指標為陽性。

1.2.3 結果判定指標 對糖/脂代謝紊亂模型大鼠，空腹血糖和糖耐量二項指標中有一項指標陽性，且血脂(總膽固醇、甘油三酯)無明顯升高，對正常大鼠空腹血糖無影響，則判定復合營養粉輔助降血糖功能動物試驗結果為陽性。

2 結果與分析

2.1 復合營養粉對正常大鼠的影響

復合營養粉對正常SD大鼠空腹血糖的影響如表1所示，與陰性對照組相比，復合營養粉組大鼠空腹血糖值無統計學差異(P>0.05)，提示復合營養粉對正常大鼠血糖無明顯影響。

表1 復合營養粉對正常SD大鼠空腹血糖值的影響

2.2 復合營養粉對胰島素抵抗糖/脂代謝紊亂模型大鼠的影響

2.2.1 胰島素抵抗糖/脂代謝紊亂模型大鼠建模結果

如表2所示，與陰性對照組相比，模型對照組大鼠的空腹血糖值、0.5 h血糖值和血糖曲線下面積均顯著升高(P<0.01)，提示該試驗模型糖代謝紊亂；與陰性對照組相比，模型對照組大鼠的甘油三酯、總膽固醇、低密度脂蛋白均升高且具有顯著差異(P<0.01)，提示該試驗模型脂代謝紊亂；與陰性對照組相比，模型對照組大鼠的胰島素抵抗指數顯著上升(P<0.05)，提示該試驗模型出現胰島素抵抗。綜上，判定胰島素抵抗糖/脂代謝紊亂模型大鼠建模成功。地塞米松是一種糖皮質激素的長效類似物，可誘導3T3-L1脂肪細胞產生胰島素抵抗，動物試驗中常用于建立2型糖尿病模型[16]。試驗采用高脂飲食與地塞米松共同誘導SD大鼠，形成胰島素抵抗糖/脂代謝紊亂模型。

表2 胰島素抵抗糖/脂代謝紊亂模型大鼠建模結果?Table 2 Modeling results of insulin resistance glucose/lipid metabolism disorder model rats (n=20)

2.2.2 對胰島素抵抗糖/脂代謝紊亂模型大鼠空腹血糖和糖耐量的影響 復合營養粉對胰島素抵抗糖/脂代謝紊亂模型大鼠空腹血糖和糖耐量的影響結果見表3。與模型對照組相比，復合營養粉高劑量組0.5 h血糖值(P<0.05)和血糖曲線下面積(P<0.01)均顯著降低；陽性對照組2.0 h血糖值(P<0.05)和血糖曲線下面積(P<0.05)也顯著降低。試驗結果提示，復合營養粉糖耐量指標為陽性。

表3 復合營養粉對胰島素抵抗糖/脂代謝紊亂模型大鼠空腹血糖和糖耐量的影響?Table 3 The effect of compound nutritional powder on fasting blood glucose and glucose tolerance in insulin resistance glucose/lipid metabolism disorder model rats (n=50)

復合營養粉以全脂乳粉為基底，并將赤蘚糖醇、杏仁粉、抗性糊精、聚葡萄糖、菊粉以及羅漢果甜苷等復配使用。赤蘚糖醇作為一種低熱值甜味劑，對人體糖代謝過程幾乎無影響，因此對糖尿病人具有良好的適用性。據報道[17]，受試者分別按1.5 mL/kg體重經口攝入質量分數為20%的赤蘚糖醇和葡萄糖溶液，結果表明赤蘚糖醇對人體血糖值和胰島素分泌無影響，而葡萄糖使血糖和胰島素分泌增加。一項長期隨機臨床試驗[18]顯示，將含有杏仁的高蛋白質和單不飽和脂肪膳食(供能比為：蛋白質25%、脂肪40%、單不飽和脂肪22%)與2型糖尿病病人推薦使用的AHA膳食(供能比為：蛋白質15%、脂肪30%、單不飽和脂肪15%)進行比較，發現兩種膳食均有利于受試者減輕體重、改善血糖控制?？剐院⒕燮咸烟呛途辗劬鶎儆谒苄陨攀忱w維，其進入人體后吸水膨脹，延緩胃排空，從而使食物不能集中進入腸道，避免血糖驟速升高[19]。Meta分析[13]顯示，膳食纖維組與安慰劑組相比能使空腹血糖水平平均下降0.85 mmol/L，使HbA1c平均下降0.26%，是糖尿病患者控制血糖的良好干預方式。一項研究羅漢果皂甙對小鼠血糖調節作用的試驗[20]顯示，羅漢果皂甙可能是通過抑制α-葡萄糖苷酶的活性來抑制葡萄糖轉化，進而降低血糖含量。通過上述幾種降糖物質協同使用最終表現為復合營養粉高劑量組0.5 h血糖值和血糖曲線下面積顯著降低。

2.2.3 對胰島素抵抗糖/脂代謝紊亂模型大鼠血脂的影響 復合營養粉對胰島素抵抗糖/脂代謝紊亂模型大鼠血脂的影響結果如表4所示。與模型對照組相比，復合營養粉各劑量組甘油三酯、總膽固醇、低密度脂蛋白和高密度脂蛋白均無統計學差異(P>0.05)；陽性對照組與之相似，在該4個指標上也未表現出與模型對照組的顯著差異(P>0.05)。試驗結果提示復合營養粉降血脂指標為陰性。

表4 復合營養粉對胰島素抵抗糖/脂代謝紊亂模型大鼠血脂的影響Table 4 The effect of compound nutritional powder on blood lipids in insulin resistance glucose/lipid metabolism disorder model rats (n=50)

杏仁粉中含有較多的單不飽和脂肪酸，除改善血糖外，其對血脂控制也具有積極意義。Kris-Etherton等[21]研究表明，高單不飽和脂肪酸飲食能夠降低血漿膽固醇和甘油三酯濃度；Paniagua等[22]試驗證實富含單不飽和脂肪酸的飲食可改善胰島素抵抗患者的血脂反應。補充適量膳食纖維也被認為是干預血脂代謝的有效途徑，研究人員[23]認為，以糖尿病飲食為基礎，適量增加膳食纖維的攝入量，可降低糖尿病患者血脂水平，尤其在甘油三酯上有顯著作用。另有報道[24]，飲食治療中加入適量膳食纖維可使2型糖尿病患者的三酰甘油和膽固醇明顯下降。然而，試驗復合營養粉未顯示血脂指標陽性結果，可能是由于杏仁粉和/或膳食纖維在配方中添加量略有不足，未達到起效量。

2.2.4 復合營養粉對胰島素抵抗糖/脂代謝紊亂模型大鼠胰島素的影響 如表5所示，與模型對照組相比，復合營養粉各劑量組和陽性對照組的血清胰島素值、胰島素抵抗指數均無統計學差異(P>0.05)。

表5 復合營養粉對胰島素抵抗糖/脂代謝紊亂模型大鼠胰島素的影響

Lustig[25]認為，唯一與胰島素敏感性有關的因素是膳食纖維，且只有不溶性膳食纖維能提高胰島素敏感性。而試驗復合營養粉的膳食纖維組成主要為可溶性膳食纖維，可能是導致胰島素敏感性沒有發生明顯變化的原因。

3 結論

研究建立了高脂飲食與地塞米松共同誘導的胰島素抵抗糖/脂代謝紊亂模型，復合營養粉對該模型糖尿病大鼠的輔助降血糖功能為陽性。研究使用的營養粉以全脂乳粉為基底，并添加赤蘚糖醇、杏仁粉、抗性糊精、聚葡萄糖、菊粉、羅漢果甜苷等，相較其他片劑、湯飲、顆粒等具有口感佳、味道好的優點，糖尿病患者在實際使用時更易依從，從而達到持久營養干預以維持血糖正常水平的效果。但試驗同時存在降血脂指標為陰性、胰島素敏感性未見明顯改善的問題，這可能與配方配比有關，有待進一步研究。