黄芪甲苷对实验性糖尿病大鼠降糖、调脂和抗氧化作用的研究

韩　冬

(河北省沧州市中心医院,河北 沧州 061001)



黄芪甲苷对实验性糖尿病大鼠降糖、调脂和抗氧化作用的研究

韩冬

(河北省沧州市中心医院,河北 沧州 061001)

[摘要]目的研究黄芪甲苷对实验性糖尿病大鼠血糖、血脂和机体抗氧化能力的影响。方法通过高脂高糖饮食加腹腔注射链脲佐菌素(STZ)的方法诱导制备糖尿病大鼠模型，将100只造模成功大鼠随机分为模型组、黄芪甲苷低剂量组(30 mg/kg)、黄芪甲苷中剂量组(60 mg/kg)、黄芪甲苷高剂量组(120 mg/kg)和盐酸二甲双胍组(200 mg/kg)，每组20只；另取20只同龄大鼠作为正常组。各给药组每天灌胃相应药物，模型组和正常组灌胃相同体积生理盐水，1次/d，连续灌胃4周。分别于灌胃前和灌胃后第7，14，21，28天测定各组大鼠空腹血糖水平；末次灌胃后检测各组大鼠血清总胆固醇(TC)、三酰甘油(TG)、低密度脂蛋白(LDL-C)、高密度脂蛋白(HDL-C)、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST))、乳酸脱氢酶(LDH)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)及总抗氧化能力(T-AOC)水平；通过HE染色观察肝脏组织和心肌组织病理形态学表现。结果黄芪甲苷中、高剂量组大鼠空腹血糖、TC、TG、LDL-C、ALT、AST、LDH、MDA水平均显著低于模型组(P均<0.05)，血清SOD、CAT活性显著高于模型组(P均<0.05)；黄芪甲苷高剂量组大鼠血清HDL-C水平、GSH-Px活性和T-AOC水平均显著高于模型组(P均<0.05)。各给药组肝脏组织和心肌组织病理形态学改变均明显减轻，以黄芪甲苷高剂量组效果最为显著。结论黄芪甲苷能够有效降低实验性糖尿病大鼠血糖、血脂水平，改善抗氧化酶活性，抑制氧化应激损伤。

[关键词]黄芪甲苷；糖尿病；血糖；血脂；抗氧化

糖尿病(Diabetes Mellitus，DM)是一种常见的慢性内分泌代谢系统疾病，表现为血糖、尿糖增高以及“三多一少”等症状[1]。流行病学研究资料显示，近年来糖尿病的发病率逐年升高，仅次于恶性肿瘤和心脑血管疾病。长期血糖控制不佳的糖尿病晚期患者多伴有心、脑、肾、血管、神经等多个组织器官并发症，极大地影响患者的身体健康和生活质量，也是糖尿病患者致死的主要原因。病理生理学研究发现，胰岛素分泌相对不足而导致的糖脂代谢异常，氧自由基过剩而引发的广泛氧化应激损伤是糖尿病及其并发症发生发展的共同通路[2-5]，并且肝脏和心脏是对氧化应激非常敏感的器官。因此，糖尿病患者除了很好地控制血糖外，还应注重调节血脂、降低氧化应激损伤，并关注肝功能和心功能。黄芪甲苷为我国传统中药品种黄芪的主要有效成分之一，具有抗氧化、抗炎、降血压、提高机体免疫力等多种药理学活性[6-8]。本实验采用高脂高糖饮食饲养8周后腹腔注射链脲佐菌素(STZ)的方法诱导制备糖尿病大鼠模型，研究黄芪甲苷对实验性糖尿病大鼠血糖、血脂和机体抗氧化能力的影响，现将结果报道如下。

1实验资料

1.1试验药物与试剂黄芪甲苷(成都锦泰和医药化学技术有限公司，批号：140523，纯度≥98%)；盐酸二甲双胍(河北天成药业股份有限公司，批号：20131126)；总胆固醇(TC)、三酰甘油(TG)、低密度脂蛋白(LDL-C)、高密度脂蛋白(HDL-C)、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、乳酸脱氢酶(LDH)测定试剂盒均购自深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司；超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、过氧化氢酶(CAT)活性、总抗氧化能力(T-AOC)水平以及丙二醛(MDA)测定试剂盒均购自南京建成生物工程研究所；细胞凋亡原位检测(TUNEL)试剂盒购自北京博奥森生物工程有限公司；STZ购自美国Sigma公司；乌拉坦购自北京化学试剂公司。

1.2实验动物清洁级雄性SD大鼠，体质量180～220 g，购自河北省实验动物中心，动物许可证号：SCXK(冀)2008-1-003。饲养环境：室温23～25 ℃，相对湿度65%～70%，光照周期12 h∶12 h。

1.3主要仪器血糖仪(罗氏)，UV-1800型紫外分光光度计(日本岛津公司)，卓越310型全自动生化分析仪(武汉精诚伟业医疗设备有限公司)，石蜡切片机(德国SLEE公司)，台式高速离心机(深圳市赛泰克生物科技有限公司)，倒置光学显微镜(日本Olympus公司)。

1.4方法

1.4.1模型制备与分组实验用大鼠经高脂高糖饮食喂养8周后，通过一次性腹腔注射STZ 60 mg/(kg·d)破坏胰岛β细胞的方法诱导制备糖尿病大鼠模型，3 d后测定空腹血糖水平，高于16.7 mmol/L即认定造模成功。选取100只造模成功大鼠随机分为模型组、黄芪甲苷低剂量组(30 mg/kg)、黄芪甲苷中剂量组(60 mg/kg)、黄芪甲苷高剂量组(120 mg/kg)和盐酸二甲双胍组(200 mg/kg)，每组20只；另取20只同龄大鼠作为正常组。各给药组每天灌胃相应药物，模型组和正常组灌胃相同体积生理盐水，1次/d，连续灌胃4周。

1.4.2空腹血糖水平的检测分别于灌胃前和灌胃后第7，14，21，28天由尾静脉采血，然后通过血糖仪平行测定各组大鼠空腹血糖水平并记录。

1.4.3血脂指标的检测末次灌胃后24 h腹腔注射乌拉坦实施麻醉，经腹主动脉取血，1 500 r/min离心10 min后取血清，通过全自动检测仪平行测定各组大鼠血清TC、TG、LDL-C、HDL-C水平。

1.4.4氧化应激损伤指标的检测参照1.4.3方法制备血清，参照各试剂盒操作方法步骤，通过全自动检测仪平行测定各组大鼠血清ALT、AST、LDH水平；通过紫外可见分光光度计测定各组大鼠血清SOD、GSH-Px、CAT活性、T-AOC水平以及MDA水平。

1.4.5肝脏组织和心肌组织病理形态学观察待1.4.3取血完成后，开腹取肝脏组织、开胸取心脏组织，置于4%多聚甲醛溶液中进行固定，经石蜡包埋、切片(厚度为5 μm)，行常规HE染色，于光学显微镜下观察肝脏组织和心肌组织病理形态学变化。

2结果

2.1各组大鼠空腹血糖水平比较模型组大鼠空腹血糖水平显著高于正常组(P<0.05)；黄芪甲苷中剂量组灌胃第28天后空腹血糖水平明显低于模型组(P<0.05)，黄芪甲苷高剂量组和盐酸二甲双胍组灌胃第7，14，21，28天空腹血糖水平均明显低于模型组(P均<0.05)。见表1。

2.2各组大鼠血脂水平比较模型组大鼠血清TC、TG、LDL-C水平均显著高于正常组(P均<0.05)，HDL-C水平显著低于正常组(P均<0.05)；黄芪甲苷中、高剂量组大鼠血清TC、TG、LDL-C水平均明显低于模型组(P均<0.05)，其中黄芪甲苷高剂量组血清HDL-C水平显著高于模型组(P<0.05)；黄芪甲苷中、高剂量组各指标水平比较差异均无统计学意义(P均>0.05)。见表2。

2.3各组大鼠氧化应激损伤指标比较模型组大鼠血清ALT、AST、LDH水平显著高于正常组(P均<0.05)，黄芪甲苷中、高剂量组和盐酸二甲双胍组大鼠血清ALT、AST、LDH水平均显著低于模型组(P均<0.05)，其中黄芪甲苷高剂量组各指标水平均明显低于中剂量组(P均<0.05)，见表3。模型组大鼠血清SOD、GSH-Px、CAT活性及T-AOC水平均显著低于正常组(P均<0.05)，MDA水平显著高于正常组(P<0.05)；黄芪甲苷中、高剂量组大鼠血清SOD、CAT活性均显著高于模型组(P均<0.05)，MDA水平显著低于模型组(P<0.05)，其中黄芪甲苷高剂量组GSH-Px活性和T-AOC水平均显著高于黄芪甲苷中剂量组(P均<0.05)，见表4。

表1　各组大鼠空腹血糖水平比较

注：①与正常组比较，P<0.05；②与模型组比较，P<0.05。

表2　各组大鼠血脂水平比较

注：①与正常组比较，P<0.05；②与模型组比较，P<0.05。

表3　各组大鼠血清ALT、AST、LDH水平比较

注：①与正常组比较，P<0.05；②与模型组比较，P<0.05；③与黄芪甲苷中剂量组比较，P<0.05。

2.4各组大鼠肝脏组织病理学表现经HE染色后观察发现，正常组大鼠肝脏组织结构未见异常；模型组大鼠肝小叶轮廓不清，肝细胞肿胀呈浊状病变，充斥大量脂肪，出现嗜酸性病变；各给药组大鼠肝脏组织病变程度明显减轻，黄芪甲苷各组中以高剂量组效果最为显著。见图1～6。

2.5各组大鼠心肌组织病理学表现经HE染色后观察发现，正常组大鼠心肌组织结构未见异常：心肌纤维平行排列，细胞均匀分布、形态正常，细胞膜完整，胞质染色均匀；模型组大鼠心肌纤维排列紊乱、疏松，心肌细胞膜破坏、出现空泡变性；各给药组大鼠心肌组织病理形态学改变显著改善，黄芪甲苷各组中以高剂量组效果最为显著。见图7～12。

表4　各组大鼠血清SOD、GSH-Px、CAT活性、T-AOC水平及MDA水平比较

注：①与正常组比较，P<0.05；②与模型组比较，P<0.05；③与黄芪甲苷中剂量组比较，P<0.05。

3讨论

近年来随着人们饮食结构以及生活习惯的改变，糖尿病的发病率逐渐升高，严重危害着人类的身体健康和生活质量。黄芪为豆科草本植物蒙古黄芪、膜荚黄芪的根，味甘性微温，具有敛汗固脱、托疮生肌、利水消肿之功效，为我国传统中药品种。黄芪甲苷为黄芪的主要有效成分之一，其能够有效降低糖尿病大鼠血糖水平，提高免疫力并改善肾脏并发症[9-10]。本研究发现，黄芪甲苷60，120 mg/kg干预4周后，糖尿病大鼠空腹血糖水平和血清TC、TG、LDL-C水平均显著降低， HDL-C水平显著升高，提示黄芪甲苷具有改善实验性糖尿病大鼠血糖和血脂作用。

血清中T-AOC水平能够反映机体整体抗氧化能力，而脂质过氧化终产物MDA水平能够间接反映机体氧化应激损伤程度； SOD能够提供氢原子配体而催化氧自由基还原生成H2O2[11]，并且在GSH-Px和CAT的催化作用下能够进一步还原生成对人体无害的H2O和O2[12]，所以SOD、GSH-Px和CAT的活性能够反映机体抗氧化能力。正常情况下，血清中ALT、AST和LDH含量都非常低，但是当心肌细胞或肝细胞受损时，大量的ALT、AST和LDH将从细胞中释放到血液，使血清中的含量陡然增高，所以血清中三者的含量水平能够敏感的反映心肌组织和肝脏组织受损伤程度。本研究发现，黄芪甲苷60，120 mg/kg干预4周后，糖尿病大鼠血清ALT、AST、LDH、MDA水平显著降低，血清SOD、CAT活性显著升高；黄芪甲苷120 mg/kg干预4周后，大鼠血清HDL-C水平、GSH-Px活性和T-AOC水平均显著升高。各给药组大鼠心肌组织和肝脏组织病变均明显改善，其中以黄芪甲苷120 mg/kg干预效果最为显著。提示黄芪甲苷具有改善糖尿病大鼠抗氧化能力的作用。

图1　正常组肝脏组织病理表现(HE)

图2　模型组肝脏组织病理表现(HE)

图3　黄芪甲苷低剂量组肝脏组织病理表现(HE)

图4　黄芪甲苷中剂量组肝脏组织病理表现(HE)

图5　黄芪甲苷高剂量组肝脏组织病理表现(HE)

图6　盐酸二甲双胍组肝脏组织病理表现(HE)

图7　正常组心肌组织病理表现(HE)

图8　模型组心肌组织病理表现(HE)

图9　黄芪甲苷低剂量组心肌组织病理表现(HE)

图10　黄芪甲苷中剂量组心肌组织病理表现(HE)

图11　黄芪甲苷高剂量组心肌组织病理表现(HE)

图12　盐酸二甲双胍组心肌组织病理表现(HE)

综上所述，黄芪甲苷能够有效降低实验性糖尿病大鼠血糖、血脂水平，改善抗氧化酶活性，抑制氧化应激损伤。

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Study of Astragalosides on antihyperglycemia, regulating plasma lipid and improving antioxidant ability in experimental diabetic rats

HAN Dong

(Cangzhou Central Hospital, Cangzhou 061001, Hebei, China)

Abstract:Objective It is to investigate the effects of Astragalosides on anti-hyperglycemia, regulating plasma lipid and improving antioxidant ability in diabetic rats. Methods 100 diabetic rat models were made by feeding with high fat and sugar and injecting STZ, and were randomly divided into five groups: diabetic model control group, Astragalosides (30, 60 and 120 mg/kg) treated groups and metformin hydrochloride 200 mg/kg treated group, each group had 20 rats. Another 20 same-aged rats were selected as normal control group. Every treated group was given respective drugs by intragastric administration, the model group and normal group was given normal saline, all the groups were treated for 4 weeks. Before and after the drugs were given 7, 14, 21, 28 days, the level of plasma glucose was determined. 4 weeks later, the content of TC, TG, LDL-C, HDL-C were determined; the content of ALT, AST, LDH, MDA, the level of T-AOC and the activity of SOD, GSH-Px, CAT in serum were determined; and the histopathological changes of hepatic tissue and mycadical tissue were observed by HE staining. Results Compared with the diabetes model control group, the level of plasma glucose, the content of TC, TG, LDL-C, ALT, AST, LDH, MDA in serum in Astragalosides (60, 120 mg/kg) treated groups were significantly decreased (P all <0.05), while the activity of SOD, CAT in serum were significantly increased (P all<0.05), the content of HDL-C, the level of T-AOC and the activity of GSH-Px in serum of Astragalosides 200 mg/kg treated group was significantly increased(P all<0.05). The hepatic tissue and mycadical tissue histopathological changes were significantly improved in every treatment group, the changes were more significant in the Astragalosides 200 mg/kg treated group. Conclusion Astragalosides could effectively decrease the blood glucose and blood lipid, improve the activity of antioxidase, reduce the damage of oxidative stress in diabetic rats.

Key words:Astragalosides; diabetes; blood glucose; blood lipid; antioxidant

[收稿日期]2015-03-15

[中图分类号]R-332

[文献标识码]A

[文章编号]1008-8849(2016)04-0360-05

doi:10.3969/j.issn.1008-8849.2016.04.006

[基金项目]沧州市中心医院药学部研究基金

[作者简介]韩冬，男，硕士，主管药师，主要从事药学研究工作。