维药榅桲叶总黄酮对血糖、肝功能和脂代谢紊乱的影响
2016-07-02帕克提娜依帕塔尔阿迪力阿不都热合曼努尔买买提吐尔孙齐曼古丽萨拉木余顺杰邬利娅伊明艾尼瓦尔吾买尔
帕克提娜依·帕塔尔,阿迪力·阿不都热合曼,努尔买买提·吐尔孙,齐曼古丽·萨拉木,秦 浩,余顺杰,邬利娅·伊明,艾尼瓦尔·吾买尔
(新疆医科大学1临床医学院, 2基础医学院药理学教研室,乌鲁木齐 830011)
维药榅桲叶总黄酮对血糖、肝功能和脂代谢紊乱的影响
帕克提娜依·帕塔尔1,阿迪力·阿不都热合曼2,努尔买买提·吐尔孙1,齐曼古丽·萨拉木1,秦浩1,余顺杰1,邬利娅·伊明2,艾尼瓦尔·吾买尔2
(新疆医科大学1临床医学院,2基础医学院药理学教研室,乌鲁木齐830011)
摘要:目的观察榅桲叶总黄酮(Cydonia Oblonga Mill. leaf total flavonoid)对糖尿病大鼠血糖、肝功能和脂代谢紊乱的影响。方法采用高脂高糖饲料连续喂养4 w、小剂量链脲佐菌素(STZ)腹腔注射的方法建立SD糖尿病大鼠模型,造模成功后将大鼠按照血糖及体质量随机分为模型组、二甲双胍组(200 mg/kg体质量)及榅桲叶总黄酮高(160 mg/kg体质量)、中(80 mg/kg体质量)、低(40 mg/kg体质量)剂量组,并取同批正常大鼠作为空白组。灌胃给药5 w后,观察榅桲叶总黄酮对糖尿病模型大鼠空腹血糖(FBG)、糖化血清蛋白(GSP)、血清胰岛素(Ins)的影响,计算肝脏指数,测定血清丙氨酸氨基转移酶(ALT)、门冬氨酸氨基转移酶(AST)水平,并且用全自动生化分析仪检测大鼠血清总胆固醇(TC)、 甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL-C)、高密度脂蛋白(HDL-C),观察肝脏的组织病理学改变。结果(1) 榅桲叶总黄酮高剂量组肝脏指数(P<0.01)和肝脏体积明显降低;(2) 与模型组比较,榅桲叶总黄酮中、高剂量组血清TC、TG、LDL-C的含量均显著降低(P<0.01),ALT与AST的活性均明显降低(P<0.05);(3) 榅桲叶总黄酮中、高剂量组空腹胰岛素(FBG)水平均显著降低(P<0.05),总黄酮高剂量组血清胰岛素(Ins)水平(P<0.01)和糖化血清蛋白(GSP)的含量均明显降低(P<0.05)。结论榅桲叶总黄酮在降血糖及调血脂方面具有一定的作用,并能够改善糖尿病大鼠的肝功能。
关键词:榅桲; 总黄酮; 糖尿病; 血糖; 高血脂
榅桲又名木梨、土木瓜、比也,为蔷薇科榅桲属植物榅桲(Cydonia Oblonga Mill,COM)的成熟果实[1]。乌兰·巴依尔等[2]研究表明,榅桲化学成分丰富,果实富含糖、氨基酸、有机酸、鞣质等;果肉含挥发油、黄酮等;叶子含有生物碱、葡萄糖苷、鞣质、维生素C等。夏扎旦·夏克尔等[3]研究显示,榅桲具有降血压、降脂、止咳、治疗胃肠病和头晕心慌、防止肝病的作用。榅桲可制作果冻、果酱、香料等,并可用榅桲药水治疗痢疾、腹泻、淋病、子宫内膜炎和真菌性口炎等疾病。本课题组前期的研究工作已经通过提取分离纯化工艺制备榅桲总黄酮,并发现其具有显著抗大鼠动、静脉血栓形成和调血脂的作用[2]。本研究以雄性SD大鼠作为实验对象,高脂高糖饲料喂养4 w加小剂量腹腔注射链脲佐菌素(STZ)建立糖尿病大鼠模型,灌胃给予榅桲叶总黄酮提取物,初步探究其对糖尿病大鼠血糖、肝功能和脂代谢紊乱的作用,为其在保健营养和药用方面的进一步开发利用提供参考。
1材料与方法
1.1试剂、仪器与受试药物链脲佐菌素(streptozotocin,STZ) (Solarbio公司,批号1126C036),ALT测定试剂盒(深圳迈瑞生物医疗电子有限公司,批号140114010),AST测定试剂盒(深圳迈瑞生物医疗电子有限公司,批号20140214009),INS试剂盒(上海江莱生物科技有限公司,批号201411),糖化血清蛋白测试盒(南京建成生物工程研究所,批号20141226)。BS-320型全自动生化分析仪(深圳迈瑞生物医疗电子有限公司),BenchmarkPlus型酶标仪(Bio-Rad公司),TDL-5A离心机(上海菲恰尔分析仪器有限公司),LXJ-IIB大容量低速多管离心机 (上海,安亭),BL1500电子天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司),101A-2干燥箱(上海市实验仪器总厂),ACS-1.5A电子称(上海,友声衡器公司),722可见分光光度计(上海棱光技术有限公司),ONE TOUCH血糖仪及试纸(Ultra,批号3605450)。榅桲叶总黄酮由新疆医科大学基础医学院药理教研室提供,盐酸二甲双胍片(中美上海施贵宝制药有限公司,批号:201406)。
1.2实验动物与造模SD大鼠,雄性,体质量(180±20)g;室温18~22℃,无特定病原体(SPF)级,由新疆医科大学实验动物中心提供[合格证号:SCXK(新)2011-0004]。取130只SD大鼠,基础饲料适应性喂养1 w,再按体质量随机分为模型组(120只)和空白组(10只),分别给予高脂高糖饲料(在100 kg基础饲料中加入1 kg胆固醇、500 g猪胆盐、15 kg猪油、10 kg 蛋黄粉、15 kg白砂糖、58.5 kg基础饲料)和基础饲料(由新疆医科大学实验动物中心提供)。喂养4 w,自由进水,每周称重1次。饲养温度保持于20~24℃,相对湿度为40%~70%,自由取食、进水,12 h光照周期。4 w后,禁食不禁水12 h,模型组大鼠一次性腹腔注射链脲佐菌素30 mg/kg体质量 (STZ溶于0.1 mol/L、pH 4.4的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中),空白组大鼠仅腹腔注射相同剂量的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液。注射STZ 1 w后,禁食12 h,用ONE TOUCH血糖仪测定大鼠尾尖血糖,以空腹血糖值≥11.1 mmol/L 作为糖尿病成模的标准。2 w后再测一次血糖,2次血糖值均>11.1 mmol/L及具有明显多饮、多食、多尿症状的确定为2型糖尿病模型大鼠,不成功的造模大鼠弃之。
1.3分组及给药将造模成功的90只大鼠,按照体质量和血糖均衡随机分为6组,每组15只,分别为空白组、模型组、二甲双胍(200 mg/kg体质量)组及榅桲叶总黄酮低、中、高(40、80、160 mg/kg体质量)剂量组。于每日固定时间(北京时间10:00~12:00)灌胃给药,空白组和模型组给予等量蒸馏水,灌胃容积为10 mL/kg体质量,除空白组喂饲基础饲料外,其余各组继续喂饲高脂高糖饲料,并自由进水,连续灌胃给药5 w。每日观察各组动物饮水、进食、活动情况、体毛和垫料潮湿程度。各组大鼠每隔1周称量1次体质量,根据体质量的变化及时调整给药剂量。
1.4样本采集与实验室指标测定灌胃给药5 w后,实验结束前1天禁食12 h不禁水,当日称重,用2.5%戊巴比妥钠腹腔麻醉后固定,由腹主动脉采血,并分装于不抗凝的普通管,在室温下静置30 min后离心15 min(3 000 r/min),取上层血清,测定总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、 低密度脂蛋白(LDL-C)、 高密度脂蛋白(HDL-C)、 丙氨酸氨基转移酶(ALT)、 门冬氨酸氨基转移酶(AST)以及空腹血糖(FBG)、糖化血清蛋白(GSP)水平和胰岛素(Ins)含量。腹主动脉采血后,立即取出肝脏,观察肝脏外观,用4℃生理盐水冲洗,脱脂滤纸吸干后称重,记录重量。按以下公式计算肝脏指数:脏器指数=脏器重量/动物体质量×100%。
另取适量肝左叶,用10%的甲醛溶液中固定,石蜡包埋,切片,苏木精-伊红(HE)染色,光镜下观察,作肝组织超微病理切片检查。
2结果
2.1各组大鼠一般情况和体质量的变化(1)空白组大鼠的运动能力、反应能力、精神状态均良好,体毛有光泽,饮食量、进水量和尿量正常,每周换1次垫料,体质量逐渐增加。(2)模型组:大鼠精神萎靡,反应慢,运动减少且动作迟缓,毛色枯黄、无光泽、杂乱、易脱落,并且出现多食、多饮、多尿和消瘦等现象,垫料潮湿,每天更换垫料1次。药物干预前,各组大鼠体质量差异均无统计学意义(P>0.05),表明在对大鼠分组时体质量指标符合均衡随机原则。实验过程中,模型组大鼠体质量持续下降,从实验第1周至实验结束,模型组大鼠体质量下降的程度与空白组比较差异有统计学意义(P<0.01)。(3)二甲双胍组:大鼠精神尚可,反应较活跃,毛色比较接近正常,饮水量略增加,饮食量正常,尿量增多,药物干预第3周起,二甲双胍组大鼠的体质量逐渐增加,干预第5周后,与模型组相比,二甲双胍组大鼠体质量明显增加,差异有统计学意义(P<0.01)。(4)榅桲叶总黄酮低、中、高剂量组:大鼠反应较迟钝,活动减少,毛色暗黄失去光泽,各剂量组饮食量较干预前及前2周稍多,第3周起中、高剂量组大鼠饮食量减少,各给药组饮水量明显增加,低剂量组个别大鼠出现足部水肿和皮肤感染。总黄酮低、中剂量组大鼠的体质量持续下降,其在实验结束第5周后仍没有恢复到干预前水平。干预第5周,榅桲叶总黄酮高剂量组大鼠的体质量呈现上升的趋势,与模型组相比,差异有统计学意义(P<0.05),见表1。
表1 各组大鼠体质量的变化 (g, ±s)
注:与空白组比较,**P<0.01; 与模型组比较,△P<0.05,△△P<0.01。
2.2榅桲叶总黄酮对糖尿病大鼠糖代谢紊乱的影响
2.2.1榅桲叶总黄酮对糖尿病大鼠FBG的影响药物干预前,模型组大鼠FBG水平明显高于空白组(P<0.01),且其他各干预组与模型组比较差异均无统计学意义(P>0.05)。随着实验进程的发展,模型组大鼠的FBG值持续升高。二甲双胍组大鼠的FBG值稳步下降,经药物干预3 w后,与模型组比较差异有统计学意义(P<0.01);干预5 w后,差异增大(P<0.01)。榅桲叶总黄酮低剂量组大鼠的FBG值从实验第1周开始持续升高,直至干预5 w后,仍未出现下降的趋势。榅桲叶总黄酮中剂量组大鼠的FBG值于第3周开始呈降低的趋势,干预5 w后,与模型组相比,差异有统计学意义(P<0.05)。榅桲叶总黄酮高剂量组大鼠的FBG值在干预5 w后开始下降,与模型组比较差异有统计学意义(P<0.05),见表2。
表2 榅桲叶总黄酮对糖尿病大鼠FBG的影响(mmol/L, ±s)
注:与空白组比较,**P<0.01;与模型组比较,△P<0.05,△△P<0.01。
2.2.2榅桲叶总黄酮对糖尿病大鼠GSP和Ins的影响与空白组比较,模型组大鼠GSP和Ins含量明显增高,差异有统计学意义(P<0.05);药物干预5 w后,与模型组比较,二甲双胍组大鼠GSP和Ins含量降低,差异有统计学意义(P<0.05)。药物干预5 w后,榅桲叶总黄酮高剂量组的GSP和Ins含量明显降低(P<0.05),且降低GSP的水平接近二甲双胍组,见表3。
表3 榅桲叶总黄酮对糖尿病大鼠糖化血清蛋白和血清胰岛素的影响(±s)
注:与空白组比较,*P<0.01;与模型组比较,△P<0.05,△△P<0.01。
2.3榅桲叶总黄酮对糖尿病大鼠肝脏功能和脂代谢紊乱的影响
2.3.1大鼠肝脏外观空白组:肝脏颜色鲜红,弹性、质地均正常;模型组:肝脏略带油腻感,体积增大,质地变软;高剂量组:肝脏体积比模型组有所减轻。
2.3.2大鼠肝脏指数的变化与空白组比较,模型组大鼠肝脏指数明显增加,差异有统计学意义(P<0.01)。药物干预5 w后,与模型组相比,各给药组的肝脏指数均降低,其中二甲双胍组和榅桲叶总黄酮高剂量组降低的幅度最大(P<0.01),高剂量组的效果近似于二甲双胍组,见表4。
2.4榅桲叶总黄酮对糖尿病大鼠血清转氨酶活性的影响与空白组比较,模型组大鼠的血清AST、ALT活性明显增高(P<0.01);经干预5 w后,榅桲叶总黄酮中、高剂量组ALT与AST活性均降低 (P<0.05),见表5。
表4 榅桲叶总黄酮对糖尿病大鼠肝脏指数的影响(±s)
注:与空白组比较,**P<0.01;与模型组比较,△△P<0.01。
表5 榅桲叶总黄酮对糖尿病大鼠AST和ALT的影响(±s)
注:与空白组比较,**P<0.01;与模型组比较,△P<0.05,△△P<0.01。
2.5榅桲叶总黄酮对糖尿病大鼠血脂的影响与空白组比较,模型组大鼠血清TC、TG、LDL-C含量明显升高,HDL-C则显著降低(P<0.01)。与模型组比较,榅桲叶总黄酮中、高剂量组TC、TG、LDL-C水平均显著降低(P<0.01),且低、中剂量组降低TG的水平与二甲双胍组相当。在实验过程中,糖尿病大鼠出现了脂代谢紊乱,给予榅桲叶总黄酮干预后,脂代谢紊乱得到了改善,尤其是总黄酮中、高剂量组的效果与二甲双胍组相当,见表6。
2.6各组糖尿病模型大鼠肝脏病理学的变化空白组:大鼠肝组织结构正常并清晰可见,肝小叶结构完整,肝细胞呈放射状排列,胞质丰富,肝脏细胞内未发现脂性病变,未发现炎性细胞浸润,肝小叶结构也无变化(图1)。模型组:大鼠肝细胞排列紊乱,肝小叶界限不清,肝细胞出现弥漫性水肿,部分伴有脂肪变性,未发现炎性细胞浸润(图2)。二甲双胍与榅桲叶总黄酮高、中、低剂量组:大鼠肝小叶结构完整,肝细胞脂肪变性减少,无炎性细胞浸润,空泡减少明显,细胞排列比较规则(图3~6)。
表6 榅桲叶总黄酮对糖尿病大鼠TC, TG, LDL-C和HDL-C的影响(±s)
注:与空白组比较,**P<0.01; 与模型组比较,△△P<0.01。
图1 空白组肝脏HE染色(×200)
图2 模型组肝脏HE染色(×200)
图3 二甲双胍组肝脏HE染色(×200)
图4 总黄酮高剂量组肝脏HE染色(×200)
图5 总黄酮中剂量组肝脏HE染色(×200)
图6 总黄酮低剂量组肝脏HE染色(×200)
3讨论
目前,高糖高脂饮食联合STZ被研究者用于建立糖尿病模型[4]。该模型首先用高脂饲料饲养引起外周组织胰岛素敏感性降低,再联合注射STZ破坏部分胰岛β细胞,有高血糖、高胰岛素血症、血脂异常等类似于人类2型糖尿病的表型[5],血糖升高和胰岛素分泌减少是2型糖尿病的主要特征。本研究通过高糖高脂饲料加小剂量STZ成功诱导糖尿病模型,并采用不同剂量的榅桲叶总黄酮干预治疗糖尿病大鼠,结果表明榅桲叶总黄酮中、高剂量组的降糖效果显著,提示榅桲叶总黄酮对糖尿病大鼠具有一定的降血糖作用,且效果明显。GSP是血浆中的蛋白质与葡萄糖非酶糖化过程中形成的一种高分子酮胺结构,其半衰期为17~20 d,可以反映糖尿病患者检测前1~3周内的血糖水平,因此从一定程度上能反映较短时间内血糖浓度变化的不足,是鉴别应激性血糖升高和糖尿病的有效指标之一[6]。本研究结果显示,与模型组相比,榅桲叶总黄酮高剂量组血清中GSP含量显著降低,且差异有统计学意义(P<0.05)。低、中剂量组GSP降低的幅度不大,且差异无统计学意义,这也可能与药物干预的时间不够长有关。
转氨酶是催化氨基酸与酮酸之间氨基转移的一类酶,其中最重要的是AST和ALT,均属于非特异性细胞内功能酶。在肝脏中,ALT是肝脏细胞浆的一种分泌物,而AST来源于肝脏细胞的线粒体,在正常人的血清中含量很低,但当肝细胞被破坏时,这2种酶就会从肝细胞释放到血清中,从而使血清中的转氨酶水平升高[7]。在糖尿病的发展过程中伴随肝组织的损伤,这是由于肝细胞对氧自由基敏感性增加,表现在AST 和ALT活性升高。所以检测血清AST 和ALT活性可以反映肝功能减退的程度,这可能与脂类代谢紊乱有关。本研究显示,与空白组相比,模型组大鼠的血清AST和ALT活性显著升高,表明高糖高脂饲料喂养方法建立的模型可使实验型糖尿病大鼠的肝功能下降。与模型组比较,榅桲叶总黄酮中、高剂量组大鼠AST 和ALT活性均显著降低,说明榅桲叶总黄酮对糖尿病大鼠的肝功能减退有明显改善作用。
糖尿病胰岛素缺乏会引起血脂增高,血脂增高也会加重糖尿病,二者彼此促进[8]。多数糖尿病患者易发生高脂血症和高脂蛋白血症等脂代谢紊乱,尤其在肥胖患者中居多。机体血脂水平异常改变,导致体内脂质异常蓄积,诱发机体产生高脂血症,加重糖尿病患者脂质过氧化损伤,抑制机体抗氧化酶活性的保护作用,致氧自由基产生,加重清除失衡现象,从而可引起动脉粥样硬化、冠心病等心血管病变的发生[9-10]。高脂血症主要表现为TC、TG 2项或1项增高,HDL-C升高,而HDL-C降低。本研究显示,榅桲叶总黄酮中、高剂量组血清中TC、LDL-C水平均显著降低,并且差异均有统计学意义。TC是合成肾上腺皮质激素的重要原料,也是细胞膜的主要成分,血清TC可作为脂代谢的指标[11]。LDL是人体TC的主要载体,多余的TC在细胞内堆积,会导致动脉粥样硬化。本研究结果显示,榅桲叶总黄酮对TC和LDL-C的升高有一定抑制作用。TG是人体内含量最多的脂类,在脂肪、肝脏等组织中合成,并在脂肪中贮存。当胰岛素生物活性不足时,激素敏感性脂肪酶活性增加,抗脂解作用降低[12],使血糖和TG水平增高,对机体产生脂毒性作用。本研究显示榅桲叶总黄酮在降血糖的同时,亦能降低TG的含量,这可能是由于胰岛β细胞功能恢复,胰岛素分泌增加,糖尿病大鼠血糖下降,随着血糖的降低,其脂代谢紊乱得到了改善。但是调节血糖和脂代谢紊乱的作用机制仍需进一步研究。
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(本文编辑周芳)
The effect of total flavonoid of Cydonia Oblonga Mill. leaf on blood sugar,liver function and lipid metabolism disorders
Paktinay Pattar1, Adil Abdurahman2, Nurmamat Tursun1, Qimangul Salamu1, QIN Hao1,YU Sunjie1, Wuliya Yiming2, Anwar Umar2,
(1Clinical College,2Department of Pharmacology, Xinjiang Medical University,Urumqi 830011,China)
Abstract:ObjectiveTo observe the effects of the total flavonoids of Cydonia Oblonga Mill. leaf. (thereinafter referred to as COM) on the blood glucose, liver function and lipoidosis of experimental diabetic rats. MethodsThe rats were given a high-carbonhydrate and high-fat diet for four weeks and built as experimental diabetic models with small-dose peritoneal injections of STZ. The models were then randomly divided into the following groups based on blood glucose and body mass Including model group, dimethyl biguanide group (200 mg/kg), and high dose of total flavonoids of the COM leaf group (160 mg/kg), medium dose group (80 mg/kg), and low dose group (40 mg/kg) . Normal rats from the same source were selected as contrast group. After 5 weeks of intragastric administration, the effects of the the total flavonoids of Cydonia Oblonga Mill. leaf on the fasting blood glucose (FBG), glycosylated serum protein (GSP) and serum insulin (INS) of diabetic rats were observed and Liver index was calculated, the levels of ALT and AST were measured, and the concentration of TC, TG, HDL-C and LDL-C were detected by automatic biochemistry analyser. Meanwhile, pathologic examination was conducted on the liver tissue. Results(1) High dosage of total flavonoids of the COM extract could significantly decrease the liver coefficient and weight of diabetic rats (P<0.01). (2) Compared with the model group, medium and high dosage of total flavonoids of the COM leaf could reduce the level of TC, TG, LDL-C in the blood serum (P<0.01) and inhibit the activity of ALT and AST (P<0.05). (3) Medium and high dosage of total flavonoids of the COM leaf extract could considerably reduce the level of FBG (P<0.05), the level of serum insulin and GSP were significant reduced in high dosage group (P<0.01,P<0.05). ConclusionTotal flavonoids of the COM leaf has a certain founction on reducing the level of blood glucose and lipid, and could improve the blood glucose and lipid disorders in the diabetic rats.
Keywords:Cydonia Oblonga Mill.; total flavonoids; diabetes; hyperlipidemia
基金项目:国家自然科学基金 (81260490); 新疆医科大学创新基金(201510760001)
作者简介:帕克提娜依·帕塔尔(1994-),女(维吾尔族),本科,研究方向:心血管药理学研究。 通信作者:艾尼瓦尔·吾买尔,男(维吾尔族),博士,教授,研究方向:心血管药理学研究,E-mail: anwar.umar@126.com。
中图分类号:R285
文献标识码:A
文章编号:1009-5551(2016)07-0835-06
doi:10.3969/j.issn.1009-5551.2016.07.006
[收稿日期:2016-03-08]