咖啡及其成分胡芦巴碱对2型糖尿病大鼠的抗糖尿病作用*

陈世丰 袁磊

咖啡是世界上最流行的饮品之一。经常饮用咖啡可以预防和治疗多种疾病，如多种肿瘤、心血管疾病、2型糖尿病[1-3]。Bidel等[4]的临床研究显示，饮用咖啡与空腹血糖和胰岛素水平呈负相关。与之相反，Van等[5]却发现饮用咖啡可使血中葡萄糖和胰岛素水平升高。然而Yamashita等[6]的研究表明，常喝咖啡往往伴有脂联素水平升高和瘦素水平下降，但与糖代谢无显著相关。咖啡中含有丰富的胡芦巴碱（trigonelline，TRG）。胡芦巴碱具有降血糖、降血脂、抗肿瘤和抗氧化等药理作用。最近的一项研究表明，胡芦巴碱还具有心肌保护作用[7]。本研究以SD大鼠为研究对象，建立2型糖尿病大鼠模型，以探究咖啡及其主要成分胡芦巴碱对2型糖尿病大鼠的糖代谢、血脂水平、脂肪因子和炎症因子的影响。

1 材料与方法

1.1 实验动物 4周龄雄性清洁级SD乳鼠50只，购自郑州大学实验动物动物中心。

1.2 主要试剂 链脲佐菌素（streptozotocin，STZ）和胡芦巴碱购自Sigma公司，雀巢速溶咖啡为市售品（广东东莞雀巢有限公司），葡萄糖测定试剂盒、胰岛素检测试剂盒、总胆固醇检测试剂盒、甘油三酯检测试剂盒、高密度脂蛋白检测试剂盒、脂联素检测试剂盒、白细胞介素-6测定试剂盒和肿瘤坏死因子α检测试剂盒购自南京建成生物工程研究所。1.3 糖尿病大鼠模型及分组 雄性SD大鼠以高脂高糖饲料喂养4周后，腹腔注射低剂量STZ（30 mg/kg），72 h后，尾静脉取血，筛选空腹血糖值≥11.1 mmol/L的大鼠为2型糖尿病模型大鼠[8]。正常大鼠为对照组（Control组），糖尿病大鼠随机分为模型组（Model组）、咖啡组（Coffee组）和胡芦巴碱组（TRG组），每组8只。Coffee组和TRG组分别按60 mg/kg和1.5 mg/kg剂量每天灌胃，Model组每日以等体积蒸馏水灌胃，持续5周。

1.4 生化指标检测 禁食12 h后麻醉，腹主动脉取血。按试剂盒说明检测空腹血糖（FBG）、空腹胰岛素（FINS）、总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白（HDL）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）、脂联素（APN）。根据FPG和FINS计算胰岛素敏感指数（ISI），计算公式为：ISI=ln[1/（FPG×FINS）]。

1.5 统计学处理 采用SPSS 16.0统计学软件分析数据，计量资料以（±s）表示，多组间比较采用单因素方差分析（ANOVA），组间两两比较采用最小显著性差异法（LSD法），P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 大鼠FBG、FINS和ISI的变化 与Control组相比，Model组FBP水平明显升高（P<0.05），FINS水平和ISI明显下降（P<0.05）。与Model组相比，Coffee组和TRG组FBG水平显著下降（P<0.05），FINS水平和ISI则显著升高（P<0.05）。Coffee组和TRG组相比，FBG、FINS和ISI无明显差异。见表1。

表1 各组FBG、FINS和ISI的比较（x-±s）

2.2 大鼠TC、TG和HDL的变化 与Control组相比，Model组TC和TG水平明显升高（P<0.05），HDL水平明显下降（P<0.05）。与Model组相比，Coffee组TC显著下降（P<0.05），TG和HDL无明显变化；TRG组TC和TG水平显著下降（P<0.05），HDL水平则显著升高（P<0.05）。见表2。

表2 各组TC、TG和HDL的比较（x-±s） mmol/L

2.3 大鼠TNF-α、IL-6和APN的变化 与Control组相比，Model组TNF-α和IL-6水平明显升高（P<0.05），APN水平明显下降（P<0.05）。与Model组相比，Coffee组IL-6水平显著下降（P<0.05），APN水平则显著升高（P<0.05），TNF-α无明显变化；TRG组TNF-α和IL-6水平显著下降（P<0.05），APN水平显著升高（P<0.05）。见表3。

表3 各组TNF-α、IL-6和APN的比较（x-±s）

3 讨论

最新的临床研究表明，经常喝咖啡能够降低2型糖尿病的患病风险[9]。本研究通过构建2型糖尿病大鼠模型，以探讨咖啡及其重要成分胡芦巴碱对糖尿病大鼠糖代谢、脂质代谢以及一些脂肪因子水平的影响。

胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能缺陷是2型糖尿病的两大基本病理特征和发病基础。胰岛素抵抗为全身性胰岛素感受性下降的一种状态，使正常浓度的胰岛素不能发挥其相应的效应。胰岛素抵抗是一种广泛存在的重要病理生理状态，与肥胖、2型糖尿病、高血压、心血管疾病、脂质代谢异常、妊娠、肿瘤、感染和应激等关系密切[10-12]。2型糖尿病患者除了胰岛素抵抗还存在进行性的β细胞损伤，而高血糖和高血脂可加重β细胞功能缺陷，β细胞分泌功能逐渐失代偿，最终衰竭[13]。

脂肪组织中的脂肪细胞和浸润其中的巨噬细胞分泌的脂肪因子也是导致胰岛素抵抗的关键环节，脂肪因子包括瘦素、脂联素、抵抗素、内脂素、TNF-α、IL-6、单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）以及细胞因子，这些脂肪因子的释放会引起慢性轻度炎症反应，进而导致胰岛素抵抗和2型糖尿病的发生，并增加心血管疾病的发病风险[14]。

本研究以SD大鼠为研究对象，先通过高脂高糖膳食的喂养，使其发生胰岛素抵抗，再腹腔小剂量注射STZ，诱发2型糖尿病，该模型除了血糖增高外，还表现出以高胰岛素血症、脂代谢紊乱为特征的胰岛素抵抗。结果发现，咖啡组2型糖尿病大鼠的空腹血糖和胰岛素水平均显著下降，胰岛素敏感性显著升高。这表明咖啡能够影响2型糖尿病大鼠的血糖代谢，改善2型糖尿病大鼠的胰岛素抵抗。在脂质代谢方面，饮用咖啡可使2型糖尿病大鼠的TC水平降低，TG和HDL水平无显著变化。这表明咖啡在降血脂方面的作用十分有限。最值得笔者关注的是，尽管饮用咖啡未能改变2型糖尿病大鼠血中TNF-α的水平，但IL-6水平显著降低，同时APN水平则显著升高。APN作为一种胰岛素超敏化激素，可以增加促进骨骼肌细胞的脂肪酸氧化和糖吸收，明显加强胰岛素的抑制糖原异生作用，抑制肝脏的糖生成，是机体的脂质代谢和血糖稳态的调控网络中的重要调节因子[15]。胡芦巴碱作为咖啡中的重要成分，则具有更加多样的生物学作用。本研究结果显示，胡芦巴碱可降低糖尿病大鼠的血糖、胰岛素、TC、TG、TNF-α和IL-6水平，同时提高胰岛素敏感性、HDL和APN水平。在临床治疗2型糖尿病方面，胡芦巴碱具有较高的应用价值。

综上所述，咖啡和胡芦巴碱均可有效降低血糖，提高胰岛素敏感性，降低血脂，减轻炎症反应以及提高APN水平，但其分子机制还需进一步阐明。

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