甲壳低聚糖对饲高糖高脂大鼠血糖的调节作用

曹朝晖，封少龙，董世访，江伟凡，李邦良，胡小波

(南华大学 1.生化与分子生物学教研室，2.公共卫生学院，湖南 衡阳 421001)

随着人口老龄化和生活方式的改变，糖尿病及其并发症已成为严重危害社会和家庭的一种流行性非传染病。目前临床上对糖尿病的药物治疗主要应用口服降糖药、胰岛素增敏剂、胰岛素制剂等，这虽能使血糖水平尽可能接近正常，但长期使用易给患者带来低血糖、肾衰竭等副作用。生物多糖作为优良的非特异性生物调节剂，无免疫原性和毒副作用以及具有良好的降血糖效果而逐渐引人注目［1］。甲壳低聚糖(Chitooligosaccharides，COS)对糖尿病小鼠血糖血脂的影响已有报道［2-4］，但对注射小剂量链脲佐菌素(STZ)加饲高糖高脂建立的2型糖尿病模型大鼠糖代谢的影响报道较少。本研究利用COS干预，观察其对注射小剂量STZ及饲高糖高脂大鼠空腹血葡萄糖、胰岛素水平及葡萄糖耐量的影响，旨在为将COS开发成防治2型糖尿病的保健药物提供实验依据。

1 材料

COS，南华大学生化与分子生物学教研室用壳聚糖通过H2O2氧化降解法制备，聚合度3～7的寡糖约占降解产物的60%［5］。

高糖高脂饲料，本校动物部配置(蔗糖25%，猪油17%，奶粉3.36%，鸡蛋1.68%)。

胰岛素放射免疫试剂盒，北京中国原子能科学研究所;ONE-TOUCHⅡ微型血糖仪及配套试纸，美国强生公司。

健康雄性Wistar大鼠，体重(200±20)g，购自南华大学实验动物部，动物合格证号:SYXK(湘)2004-0011。

2 方法

2.1 动物分组及饲养

实验性2型糖尿病大鼠模型的建立参照文献［6］:雄性Wistar大鼠50只饲养在12 h光照周期，温度为(24±2)℃的实验室内，自由饮水，定时喂食，单笼喂养。动物适应性喂养1周后，随机分为2组:正常对照组10只，喂基础饲料;造模组40只，按30 mg/kg剂量空腹腹腔注射1%STZ溶液，正常对照组注射等体积的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液。正常对照组一直喂饲基础饲料，而造模组用基础饲料喂养2周后，挑选口服葡萄糖耐量异常者共20只随机分为高糖高脂组10只和COS干预组10只。高糖高脂组和COS组改喂高糖高脂饲料，同时COS组灌胃COS 0.3 g/kg，正常组和高糖高脂组给予等体积的生理盐水，1次/d。各组连续观察16周。

2.2 检测指标

分别于实验的第0，5，10，16周处理禁食不禁水过夜的大鼠，称体重，并计算体重增长率;剪尾取一滴血用微型血糖仪测空腹血糖后，收集其余血样室温放置不超过30 min，2 000 r/min离心10 min，分离血清，置于-70℃冰箱保存，检测胰岛素等指标。实验结束前(第15周)，进行口服葡萄糖耐量试验:大鼠禁食不禁水过夜，灌胃50%葡萄糖溶液2 g/kg，在口服葡萄糖后 0，30，60，120 min 用微型血糖仪测血糖。

2.3 统计学处理

3 结果

3.1 COS对体重的影响

结果见表1。实验第5周，高糖高脂组和COS组体重明显高于正常对照组(P＜0.05)，而高糖高脂组体重增长更快。高糖高脂组和COS组体重的差异也随着时间的推移有加大的趋势，从第10周起，两组差异具有统计学意义(P＜0.05)。实验结束时，各组的体重增长率比较，高糖高脂组非常显著地高于正常组(P＜0.01)，COS组明显低于高糖高脂组(P＜0.05)。说明COS对高糖高脂饲料动物体重的增长具有抑制作用。

表1 COS对饲高糖高脂大鼠体重的影响(±s，n=10)Tab.1 Effect of COS on body weight in high fat/high sucrose-fed Wistar rats(±s，n=10)

表1 COS对饲高糖高脂大鼠体重的影响(±s，n=10)Tab.1 Effect of COS on body weight in high fat/high sucrose-fed Wistar rats(±s，n=10)

与正常组比较:1P＜0.05，2P＜0.01;与高糖高脂组比较:3P＜0.051P＜0.05，2P ＜0.01 vs normal;3P ＜0.05 vs high-fat/high-sucrose-fed group

组 别 体重/g 0周 5周 10周 16周16周时体重增长/%正常组 216.20±6.38 232.80±9.99 254.00±8.98 274.00±7.83 26.35±3.18高糖高脂组 207.00±5.71 262.14±10.761 302.71±9.702 345.71±8.112 67.09±2.662 COS 组 219.75 ±7.88 257.67 ±6.301 289.64 ±5.691，3 309.27 ±9.851，3 39.36 ±3.271，3

3.2 COS对空腹血糖的影响

结果见表2。整个实验期间，正常对照组空腹血糖值始终保持在相对稳定的水平，高糖高脂组和COS干预组动物空腹血糖值逐渐增加，至第5周以后，显著地高于正常对照组(P＜0.05)，且高糖高脂组在第16周差异更明显(P＜0.01)。COS干预组空腹血糖值的增长较平缓，在第10周以后与高糖高脂组相比差异有统计学意义(P＜0.05)。这提示COS可能有抑制饲高糖高脂动物空腹血糖水平上升过快的作用。

3.3 COS对空腹血胰岛素的影响

如表3所示，高糖高脂组动物空腹血胰岛素水平增长较快，在第10，16周与正常组相比差异非常显著(P＜0.01)，而COS组增长较慢，差异具有显著性(P＜0.05)。第16周COS组胰岛素水平明显低于高糖高脂组(P＜0.05)。这表明高糖高脂组和COS组动物在第10周时已出现了高胰岛素血症，而COS可能对高糖高脂饲料动物的高胰岛素血症有一定改善作用。

3.4 COS对葡萄糖耐量的影响

如表4所示，高糖高脂组的血糖水平在各个时相点均非常明显高于正常组(P＜0.01)，且2 h后血糖仍维持在高水平状态，提示高糖高脂组已出现非常显著的葡萄糖耐量异常，胰岛β细胞功能障碍。而COS组尽管与正常组相比，差异具有显著性(P＜0.05)，但在4个时相点均明显低于高糖高脂组(P＜0.05)。这说明COS可减少高糖高脂饲料萄糖耐量异常。

表2 COS对饲高糖高脂大鼠空腹血糖的影响(±s，n=6)Tab.2 Effect of COS on fasting serum glucose in high fat/high sucrose-fed Wistar rats(±s，n=6)

表2 COS对饲高糖高脂大鼠空腹血糖的影响(±s，n=6)Tab.2 Effect of COS on fasting serum glucose in high fat/high sucrose-fed Wistar rats(±s，n=6)

与正常组比较:1P＜0.05，2P＜0.01;与高糖高脂组比较:3P＜0.051P＜0.05，2P ＜0.01 vs normal;3P ＜0.05 vs high-fat/high-sucrose-fed group

组 别 空腹血糖/(mmol/L)0周 5周 10周 16周正常组4.42±0.47 4.18±0.83 4.39±0.76 4.50±0.58高糖高脂组 4.21±0.35 5.89±0.741 8.86±0.951 12.16±1.022 COS 组 5.01 ±0.33 5.53 ±0.451 7.15 ±0.221，3 9.07 ±0.911，3

表3 COS对饲高糖高脂大鼠空腹血胰岛素的影响(±s，n=6)Tab.3 Effect of COS on fasting serum insulin in high fat/high sucrose-fed Wistar rats(±s，n=6)

表3 COS对饲高糖高脂大鼠空腹血胰岛素的影响(±s，n=6)Tab.3 Effect of COS on fasting serum insulin in high fat/high sucrose-fed Wistar rats(±s，n=6)

与正常组比较:1P＜0.05，2P＜0.01;与高糖高脂组比较:3P＜0.051P＜0.05，2P ＜0.01 vs normal;3P ＜0.05 vs high-fat/high-sucrose-fed group

组 别 空腹血清胰岛素/(mIU/L)0周 5周 10周 16周正常组 22.16±3.58 23.69±3.31 21.85±2.57 22.74±1.61高糖高脂组 20.37±2.03 28.32±2.68 41.15±3.722 50.35±4.272 COS组 23.05±1.96 27.68±1.59 36.90±3.871 36.12±2.651，3

表4 COS对饲高糖高脂大鼠葡萄糖耐量的影响(±s，n=6)Tab.4 Effect of COS on OGTT in high fat/high sucrose-fed Wistar rats(±s，n=6)

表4 COS对饲高糖高脂大鼠葡萄糖耐量的影响(±s，n=6)Tab.4 Effect of COS on OGTT in high fat/high sucrose-fed Wistar rats(±s，n=6)

与正常组比较:1P＜0.05，2P＜0.01;与高糖高脂组比较:3P＜0.051P＜0.05，2P ＜0.01 vs normal;3P ＜0.05 vs high-fat/high-sucrose-fed group

组 别 血糖/(mmol/L)0 min 30 min 60 min 120 min正常组4.26±0.39 12.64±0.61 8.70±0.42 4.72±1.13高糖高脂组 11.52±0.942 20.76±1.242 18.89±1.642 15.01±1.752 COS 组 8.43 ± 0.761，3 18.53 ± 0.981，3 15.27 ± 1.931，3 9.29 ± 1.081，3

4 讨论

糖代谢紊乱是2型糖尿病的主要表现之一。长期过食高糖高脂导致机体能源过剩并发生肥胖。机体为了维持血糖浓度恒定，胰岛长期处于应激状态，胰岛素分泌增加。肌肉、脂肪等组织对胰岛素敏感性降低使得机体出现胰岛素抵抗。胰岛代偿性分泌胰岛素增加，胰岛功能逐渐衰竭，糖利用减少，血糖升高，最终发展为糖尿病。所以防治2型糖尿病的主要措施是尽早减肥，改善糖脂代谢。

本研究的主要目的是探索COS对腹腔注射小剂量STZ破坏大鼠部分胰岛细胞再以高糖高脂诱导建立类似于人类2型糖尿病模型鼠的血糖和胰岛素水平的影响。COS是壳聚糖的降解产物，由2～20个脱乙酰葡萄糖胺组成。COS、壳聚糖和甲壳素又统称为甲壳素或甲壳多糖。甲壳多糖目前被认为是自然界惟一的动物性膳食纤维，是自然界中少见的带正电荷碱性多糖，具有膳食纤维的多种特殊性和功效。本研究结果表明，COS能明显降低饲高糖高脂大鼠体重、空腹血糖、葡萄糖负荷后2 h血糖浓度以及胰岛素水平(P＜0.05)，与Lee等报道的一致［3］。以上提示COS具有改善糖代谢，预防糖尿病的作用。文献报道，COS可减轻体重、调血脂［2-4，7］。我们推测其降血糖作用可能通过减轻肥胖，改善胰岛素抵抗、脂质代谢而改善糖代谢或者也可能与抑制或延缓葡萄糖的肠道吸收等有关［8］。至于其降糖机制是否涉及对体内氧化应激以及胰岛素受体敏感性等仍需进一步研究。

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