发酵桔梗醇提取物降血糖作用的研究

于婷，李鹏飞，李雪，韩春姬，崔承弼（.延边大学医学院，吉林延吉33002；2.延边大学长白山生物资源与功能分子教育部重点实验室，吉林延吉33002）

发酵桔梗醇提取物降血糖作用的研究

于婷1，李鹏飞1，李雪1，韩春姬1，崔承弼2，*
（1.延边大学医学院，吉林延吉133002；2.延边大学长白山生物资源与功能分子教育部重点实验室，吉林延吉133002）

为了探究不同发酵条件对桔梗降血糖作用的影响。通过体内试验研究发酵桔梗对Ⅱ型糖尿病大鼠的降血糖作用；体外试验测定发酵桔梗对Ⅱ型糖尿病大鼠肝/肌糖原、血清中T-SOD和MDA含量的影响，从抗氧化角度研究桔梗的降血糖效果。结果表明不同发酵条件下的桔梗对Ⅱ型糖尿病大鼠具有降血糖作用，且发酵处理的桔梗降血糖作用更为明显。

桔梗；发酵；提取物；降血糖

随着经济社会的迅猛发展和人类生活方式的转变，世界疾病谱也有了显著的变化：传统传染病的患病率在逐渐下降；心脑血管类等非传染性慢性疾病的发病率却逐渐上升［1-3］。中国慢性病出现了大爆发情况，卫生部部长陈竺院士在2011年中国慢性病防控论坛上用“井喷”一词形象地描述了中国慢性病防控所面临的严峻形势。其中，糖尿病目前已经成为威胁人类健康的世界性的公共卫生问题之一。国际糖尿病联盟组织的第五次会议报道显示，到2012年为止，全世界有3.71亿人患有糖尿病；2030年将上升至5.52亿［4］。我国到2010年为止，被确诊为糖尿病患者的人数为9420万，按此速度发展，到2030年中国糖尿病人口将增加4倍［5］。

在传统的中药成分中，起到降血糖作用的生物活性成分主要有6大类，即多糖类、生物碱类、黄酮类、皂苷类、萜类以及含硫化合物类。这一说法被多数学者所证实，于雷［6］和许海顺［7］的研究表明，红参多糖由于具有一定的抗氧化活性，能明显降低糖尿病患病小鼠的血脂和血糖水平，改善糖尿病小鼠的血脂代谢。祁学忠［8］、闫婓艳［9］和张越红［10］等的研究报道显示，从苦荞中提取的黄酮类化合物能够明显降低血糖、血脂的作用，同时起到一定的抗氧化作用。李建［11］和李诗语［12］在各自的研究中证实，从苦瓜和蒲公英中提取出的皂苷类化合物具有降血糖作用，能够改善糖尿病动物的血糖代谢。此外，还有研究学者证实，从香蕉皮和葡萄籽中提取的多酚类化合物具有一定的抗氧化和抑制癌细胞增殖的作用［13-14］。虽然，人们对降血糖各类化合物的研究方法不同，化合物降血糖的有效作用途径及机理也各有不同，但最终都起到了一定程度的降低血糖的作用［15］。在传统的中药植物—桔梗中，也含有桔梗皂苷类、桔梗多糖及寡糖类、黄酮类和多酚类等起降血糖作用的成分。为此，本试验将对不同发酵条件下的桔梗进行降血糖试验，以探讨不同发酵处理后的桔梗降血糖效果的异同，以期为桔梗资源的开发提供技术基础。

1　材料与方法

1.1材料

1.1.1材料与试剂

发酵桔梗乙醇提取物；盐酸二甲双胍缓释片（国药准字H20031225）：河南天方药业股份有限公司；链脲佐菌素（STZ）：Signma公司。

1.1.2试剂盒

糖原测试盒（货号：A043）；总超氧化物歧化酶（TSOD）测试盒（货号：A001-1）；丙二醛（MDA）测试盒（货号：A003-1）：南京建成生物工程研究所。

1.1.3动物

健康、清洁级、雄性SD大鼠40只，体重（150±10）g，由延边大学动物饲养中心提供。饲养于室温为（24± 2）℃、相对湿度为（55±10）%的延边大学食品研究中心动物室内适应7 d，自由摄食和饮水，多笼饲养。基础饲料由延边大学实验动物中心提供。

1.1.4仪器

IVC型全膜终端过滤独立送风净化笼具：苏州新区枫桥净化设备厂；DG5033A型酶联免疫检测仪：南京华东电子集团医疗装备有限责任公司；YZN-50型液体真空浓缩煎药机：北京东华原医疗设备有限责任公司。

1.2溶液的制备

将不同处理的桔梗乙醇提取物配制成桔梗乙醇提取物0.08 g/mL的水溶液；二甲双胍盐酸缓冲片配制配制成0.08 g/mL的水溶液。

1.3体内实验

将40只SD大鼠分为空白对照组（BC）、二甲双胍治疗组（MetDM）、未发酵桔梗治疗组（UFDM）、发酵桔梗多糖含量最高治疗组（FPSDM）、发酵桔梗皂苷含量最高治疗组（FSDM）、发酵桔梗黄酮含量最高治疗组（FFDM）、发酵桔梗多酚含量最高治疗组（FPPDM）、高血糖模型无治疗组（DM），共8组，每组5只。高血糖实验组动物采用一次小剂量腹腔注射链脲佐菌素（STZ，50 mg/kg·BW）诱导Ⅱ型糖尿病大鼠模型。空腹血糖值＞300 mg/dL者纳入试验［16］。桔梗给药组统一灌胃剂量为0.8 g/kg·BW，二甲双胍给药组的灌胃剂量为0.2 g/kg·BW［17］。空白对照组和高血糖模型无治疗组灌胃等容积的蒸馏水，鼠的灌胃体积为0.1 mL/10 g鼠重。灌胃4周，每天记录饮水量和摄食量，观察大鼠外貌特征、垫料湿度、颜色及气味的变化。每周剪尾取血测血糖测定大鼠体重和空腹血糖值2次（禁食不禁水6 h）。第4周末测各实验组大鼠的空腹葡萄糖耐量（OGTT）。随即乙醚麻醉处死并解剖大鼠，测心脏、肝脏、脾脏和肾脏的湿重。

1.4体外实验

各实验组大鼠肝脏组织及肌肉组织中的糖原含量按照糖元测试盒操作；血清中总超氧化物歧化酶（T-SOD）和丙二醛（MDA）水平分别按照T-SOD测试盒和MDA测试盒操作。

1.5统计学处理

2　结果与讨论

2.1体内实验结果

体内实验结果见表1～表3，图1～图3。

表1　对Ⅱ型糖尿病大鼠体重及增长率的影响（±S）Table 1　The body weight and growth rate of typeⅡdiabetic rats（±S）

表1　对Ⅱ型糖尿病大鼠体重及增长率的影响（±S）Table 1　The body weight and growth rate of typeⅡdiabetic rats（±S）

注：**表示与BC组比较，P＜0.01；#表示与MetDM组比较，P＜0.05；##表示与MetDM组比较，P＜0.01；a表示与DM组比较，P＜0.05；aa表示与DM组比较，P＜0.01；b表示与UFDM组比较，P＜0.05；bb表示与UFDM组比较，P＜0.01。

组别　　动物/只　　给药前体重/g　　给药后增长率/［g/（只·7 d）］1周　2周　3周　4周BC　5　151.60±10.12　60.40±8.14　60.80±5.81　59.20±7.79　59.00±9.92 MetDM　5　158.80±16.89　35.80±5.93**　43.40±9.94**　25.40±4.04**aa　23.20±4.97**aabbUFDM　5　153.00±10.05　27.80±4.55**#　24.00±11.62**##　19.60±2.88**#a　17.00±1.14**#aaFSDM　5　146.00±16.14　28.80±6.38**　24.40±8.61**##　23.00±4.12**aa　18.80±3.03**aaFPSDM　5　161.80±8.53　28.40±4.04**　27.40±10.00**##a　26.80±4.49**aab　20.00±4.53**aaFFDM　5　158.60±19.15　33.20±8.61**　37.00±8.57**ab　26.40±4.62**aab　18.40±7.50**aaFPPDM　5　147.20±20.03　30.80±8.32**　33.80±7.60**ab　24.20±6.76**aa　21.00±3.67**aaDM　5　151.20±23.33　31.00±5.20**　19.40±4.22**##　13.60±3.78**##　10.60±4.67**##bb

高血糖模型动物降血糖实验表明，与未发酵桔梗相比，发酵处理后的桔梗乙醇提取物能明显降低高血糖模型动物的持续血糖水平，其中发酵桔梗总多酚含量最高时给药组的血糖水平控制较好。发酵桔梗能够有效缓解糖尿病大鼠的“三多一少”症状，改善OGTT，增加肝糖原和肌糖原储备量，提高了糖尿病大鼠的肝糖代谢能力。其机理为，经过发酵处理后的桔梗中总皂苷等主要降血糖因子的含量相对升高，增加了桔梗对糖尿病大鼠的降血糖能力。从脏器指数来看，糖尿病大鼠由于患有糖尿病，其肝脏、脾脏及肾脏指数与空白组比较有所增加。原因可能是糖尿病大鼠患有糖尿病代谢综合疾病，发生心血管病变，使得脏器负担过重，在肝脏等解毒器官内的脂肪堆积，以及肝脏和肾脏组织纤维化病变导致脏器湿重增加。经发酵桔梗给药组治疗4周后，明显降低了各组大鼠的脏器指数，减少了糖尿病大鼠的脏器负担。

图1　对Ⅱ型糖尿病大鼠饮水量的影响［±S，mL/（5只·d）］Fig.1　The water intake ofⅡdiabetic rats［±S，mL/（every group·d）］

图2　对Ⅱ型糖尿病大鼠摄食量的影响［±S，g/（5只·d）］Fig.2　The food intake ofⅡdiabetic rats［±S，mL/（every group·d）］

表2　对Ⅱ型糖尿病大鼠空腹血糖值的影响（±S，mg/dL）Table 2　The effect on fasting blood glucose ofⅡdiabetic rats（±S，mg/dL）

表2　对Ⅱ型糖尿病大鼠空腹血糖值的影响（±S，mg/dL）Table 2　The effect on fasting blood glucose ofⅡdiabetic rats（±S，mg/dL）

注：**表示与BC组比较，P＜0.01；#表示与MetDM组比较，P＜0.05；##表示与MetDM组比较，P＜0.01；a表示与DM组比较，P＜0.05；aa表示与DM组比较，P＜0.01；b表示与UFDM组比较，P＜0.05；bb表示与UFDM组比较，P＜0.01。

组别　　动物/只　　造模后　　给药后1周　2周　3周　4周BC　5　96.60±11.26　106.40±9.07　103.20±4.76　102.40±9.40　107.60±11.19 MetDM　5　410.60±73.55**　376.20±28.51**　389.40±35.47**a　386.20±38.14**a　377.20±34.62**aUFDM　5　366.20±48.23**　386.40±21.38**a　383.40±51.23**　367.80±21.04**a　352.20±33.78**aFSDM　5　477.60±59.21**　447.60±68.34**#　389.40±27.48**　362.80±43.29**a　328.40±23.89**aabFPSDM　5　397.00±49.84**　414.60±49.57**　371.80±28.73**a　355.20±51.52**a　345.40±29.58**aFFDM　5　419.60±77.62**　406.60±51.96**　365.00±39.83**a　347.60±26.43**aa　336.60±42.17**aaFPPDM　5　360.00±51.87**　421.60±69.22**　397.20±30.02**　359.40±45.08**a　324.80±33.25**aabDM　5　359.80±47.98**　471.80±51.66**##b　434.40±51.06**#b　452.20±35.42**#　463.60±47.82**##b

图3对Ⅱ型糖尿病大鼠OGTT的影响（±S，mg/dL）Fig.3　The effect on the OGTT ofⅡdiabetic rats（±S，mg/dL）

表3　对Ⅱ型糖尿病大鼠脏器指数的影响（±S）Table 3　The effect on the organ index ofⅡdiabetic rats（±S）g/100 g·BW

表3　对Ⅱ型糖尿病大鼠脏器指数的影响（±S）Table 3　The effect on the organ index ofⅡdiabetic rats（±S）g/100 g·BW

注：*表示与BC组比较，P＜0.05；**表示与BC组比较，P＜0.01；##表示与MetDM组比较，P＜0.01；a表示与DM组比较，P＜0.05；b表示与UFDM组比较，P＜0.05。

组别　　动物/只　　心脏指数　　肝脏指数　　脾脏指数　　肾脏指数BC　5　0.323±0.071　3.256±0.163　0.207±0.022　0.868±0.105**MetDM　5　0.324±0.033　3.970±0.569*a　0.233±0.032**　1.068±0.065**UFDM　5　0.347±0.040　4.453±0.565**　0.230±0.040**　1.039±0.164**FSDM　5　0.360±0.053　4.192±0.254**　0.246±0.077**　1.094±0.127**FPSDM　5　0.328±0.031　3.860±0.843*a　0.223±0.032**　1.083±0.145**FFDM　5　0.332±0.046　4.478±0.825**　0.225±0.035**　1.002±0.047*FPPDM　5　0.326±0.026　3.719±0.945**ab　0.234±0.040**　1.049±0.099**DM　5　0.394±0.023*　5.012±0.465**##　0.275±0.034**　1.101±0.127**

2.2体外实验结果

体外实验结果见表4。

表4　糖尿病大鼠的肝/肌糖原（mg/g组织）、总超氧化物歧化酶（U/mL）和丙二醛（nmol/mL）水平（±S）Table 4　The level of liver/muscle glycogen（mg/g），the T-SOD（U/mL）and MDA（nmol/mL）ofⅡdiabetic rats（±S）

在众多的中草药辅助治疗糖尿病的研究报道中，实验动物的糖原储备量在一定程度上反映了糖尿病的治疗效果，糖原在调节机体的血糖水平中起到了至关重要的作用。而在降血糖机理中的其他指标如血清T-SOD和MDA水平经常用来反应糖尿病动物体内抗氧化能力，可间接反映出机体细胞的损伤程度。本实验结果说明发酵桔梗可以保护细胞免受自由基的损伤，同时可以抑制血清中的脂质过氧化反应，从而可以提高和改善糖尿病大鼠的抗氧化应激反应，实现降低血糖［18］。对高血糖动物的相关代谢指标分析结果显示：发酵桔梗各实验剂量组能明显提高糖尿病大鼠的糖原储备能力；同时明显降低血清中MDA的水平，增加血清中T-SOD水平；且发酵桔梗较未发酵桔梗的降血糖实验结果好。

3　结论

实验结果表明，经过发酵处理后的桔梗能够更好地改善糖尿病大鼠的氧化应激能力，减少血清中TSOD和MDA的水平。同时增加糖原储备量，改善血糖水平，具有较好地抗氧化和降血糖能力。

［1］Edith Schober，Reinhard W Holl.Diabetes mellitus typeⅡin childhood and adolescence in Germany and parts of Austria［J］.European Journal of Pediatrics，2005，264（11）：705-707

［2］Rosenbaum M，NONAS C，Horlick M，et al.beta-Cell function and insulin sensitivity in early adolescence：association with body fatness and family history of typeⅡdiabetes mellitus［J］.Clin Endocrino Metab，2004，89（11）：5469-5476

［3］ Weill J，Vanderbecken S，Froguel P.Understanding the rising incidence of typeⅡdiabetes in adolescence［J］.Arch Dis Child，2004，89（6）：502-504

［4］Monisha Banerjee，Pushpank Vats.Reactive metabolites and antioxidant gene polymorphisms in Type 2 diabetes mellitus［J］.Redox biology，2014（2）：170-177

［5］Wan-Ling Lin，Wei-Wei Su，Xue-Ying Cai，et al.Fermentation effects of oligosaccharides of Radix Ophiopogonis on alloxan-induced diabetes in mice［J］.International Journal of Biological Macromolecules，2011，49（2）：194-200

［6］于雷，刘洋，越皓，等.红参多糖的提取及其对STZ糖尿病小鼠血糖血脂的作用［J］.食品科技，2012，37（11）：181-190

［7］许海顺，蒋剑平，徐攀，等.红参多糖抗氧化活性的研究［J］.浙江中医药大学学报，2011，35（6）：909-912

［8］姚佳，靳秔，贾建斌.苦荞黄酮及其生理功能的研究进展［J］.食品科技，2014，39（10）：194-197

［9］闫婓艳，李玉英，崔晓东，等.苦荞黄酮提取物的体外抗肿瘤活性研究［C］.2010年中国药学大会暨第十届中国药师周论文集，2010

［10］张越红，郑子新.苦荞提取物对餐后血糖及α-葡萄糖苷酶活性的影响［J］.中国临床康复，2006，10（15）：111-113

［11］李建，张令文，黄艳，等.苦瓜总皂苷降血糖及抗氧化作用的研究［J］.食品科学，2007，28（9）：518-520

［12］李诗语，姜斌，赵玉娟，等.不同采摘时期蒲公英功效成分的含量变化规律及降血糖作用研究［J］.食品科学，2012，35（7）：238-242

［13］缪晓平，邓开野.香蕉皮多酚的提取及其抗氧化性研究［J］.食品科技，2011，36（3）：169-171

［14］夏兰兰，张雅丽，朱磊，等.葡萄籽多酚化合物抗氧化能力与抗癌细胞增殖活性的评价［J］.食品科技，2011，36（11）：174-179

［15］赵晶，王四旺.降血糖中药及有效成分的研究进展［J］.现代生物医学进展，2010，10（9）：1771-1774

［16］Ting Zhang，Jie Gao，Zheng-Yu Jin，et al.Protective effects of polysaccharides from Lilium lancifolium on streptozotocin-induced diabetic mice［J］.International Journal of Biological Macromolecules，2014，65：436-440

［17］Chongming Wu，Xiaopo Zhang，Xue Zhang，et al.The caffeoylquinic acid-rich Pandanus tectorius fruit extract increases insulin sensitivity and regulates hepatic glucose and lipid metabolism in diabetic db/db mice［J］.Nutritional Biochemistry，2014，25（4）：412-419

［18］张明发，沈雅琴.薏苡仁的降糖降脂作用研究进展［J］.中国执业药师，2011，8（3）：12-15

Study on Hypoglycemic Activity of Platycodon Grandiflorum Alcohol Extract

YU Ting1，LI Peng-fei1，LI Xue1，HAN Chun-ji1，CUI Cheng-bi2，*
（1.School of Medical Sciences，Yanbian University，Yanji 133002，Jilin，China；2.Key Laboratory of Natural Resources of Changbai Mountain and Functional Molecules of Ministry of Education，Yanbian University，Yanji 133002，Jilin，China）

In order to explore the influence of different conditions about the hypoglycemic effect of Platycodon grandiflorum，the vivo experiments were used to explore the hypoglycemic of fermented Platycodon grandiflorum on type II diabetes rats.The vitro experiments were used to measure the T-SOD，MDA levels and the liver/muscle glycogen content of type II diabetes rats.Then study the hypoglycemic effect of fermented Platycodon grandiflorum from the antioxidant angle.The results showed that Platycodon grandiflorum under different fermentation conditions had a certain role in hypoglycemic activity on type II diabetes rats.The hypoglycemic effect of the fermented Platycodon grandiflorum was more obvious than unfermented.

Platycodon grandiflorum；fermented；extract；hypoglycemic

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.10.005

科技部国际科技合作专项（2011DFA33470）

于婷（1989—），女（汉），在读硕士研究生，研究方向：食品毒理学及功能性食品。
*

崔承弼（1968—），男，教授，博士。

2015-04-20