海洋小球藻粉膳食干预对糖尿病小鼠降血糖及抗氧化作用

李恒，蒋慧，张澜，李妍，徐建春，李悦明

（1.山东省食品药品检验研究院，山东济南250000；2.日照市食品药品检验检测中心，山东日照276800；3.青岛市黄岛区食品药品监督管理局，山东青岛266400；4.青岛琅琊台集团股份有限公司，山东青岛266400）

海洋小球藻粉膳食干预对糖尿病小鼠降血糖及抗氧化作用

李恒1，蒋慧1，张澜2，李妍3，徐建春4，李悦明4

（1.山东省食品药品检验研究院，山东济南250000；2.日照市食品药品检验检测中心，山东日照276800；3.青岛市黄岛区食品药品监督管理局，山东青岛266400；4.青岛琅琊台集团股份有限公司，山东青岛266400）

探讨海洋小球藻粉膳食干预对糖尿病小鼠降血糖及抗氧化作用。分别采用掺有不同含量海洋小球藻粉的复合饲料饲喂糖尿病模型小鼠28 d，连续测定小鼠血糖水平。实验结束后，测定小鼠糖耐量、血清丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）与谷胱甘肽-过氧化物酶（GSH-Px）含量。与正常对照组比较，各糖尿病模型组小鼠体重升高程度、葡萄糖耐受量、SOD 与GSH-Px含量均显著降低（p＜0.05），血糖值与MDA水平显著升高（p＜0.05）。与模型对照组比较，中、高剂量海洋小球藻粉膳食干预组小鼠体重升高程度、葡萄糖耐受量、SOD与GSH-Px含量均显著增加（p＜0.05），血糖值与MDA水平显著降低（p＜0.05）。结果表明海洋小球藻粉膳食干预对糖尿病小鼠具有良好的降血糖及抗氧化作用，中、高剂量效果最好。

小球藻；膳食干预；糖尿病；抗氧化；小鼠

小球藻（Chlorella）属于单细胞真核微藻，是绿藻门（Chlorophyta）绿球藻目（Chlorococcales）小球藻科（Chlorellaceae）中一个重要的属，包括普通小球藻、蛋白核小球藻和椭圆小球藻等10个属［1］。小球藻富含维生素、膳食纤维、色素、蛋白质、多糖、多不饱和脂肪酸及矿物元素等生物活性物质［2-5］，上述活性物质具有协同抗氧化、调血脂及减肥等功能［6-8］。自上个世纪60年代小球藻在日本商业化生产以来，日本、挪威及美国等发达国家广泛地将小球藻作为饲料添加剂应用于畜禽饲料及水产饲料，代替饲养动物所用的抗生素与抗菌素等药品［9-10］，我国主要将小球藻作为高端水产饲料添加剂使用［11］。目前，小球藻已成为全世界最重要的商业微藻之一［12］。

糖尿病是继恶性肿瘤和心脑血管疾病后的第三大非传染性疾病，通常认为是由遗传因素、免疫功能紊乱、微生物感染及其毒素、自由基毒素及精神因素等导致胰岛功能减退、胰岛素抵抗而引起［13］。随着现代医学及分子生物学的发展，越来越多的糖尿病及其综合性并发症发病机制被证实与机体自由基过多而引起的机体氧化损伤有关，如白内障［14］、心脑血管疾病［15］、恶性肿瘤［16］及肝肾疾病［17］等。本文探讨了海洋小球藻粉膳食干预对糖尿病小鼠抗氧化能力的影响，并对其作用机制进行初步探究，旨在为海洋小球藻粉在降血糖及抗氧化功能食品与新型健康宠物饲料产品的开发与应用提供数据支持及理论参考。

1　材料与方法

1.1实验动物

健康昆明种小鼠（批准号：医动字第15-1711），雄性，体质量（20±2）g，所用饲料为基础标准饲料（玉米粉27%、麸皮19%、大米16%、豆饼16%、鱼粉13%、钙粉3%、骨粉3%、酵母粉2.3%、食盐0.5%、复合维生素0.1%、微量元素0.1%），均由青岛今墨堂百福泰生物技术有限公司提供。

1.2材料与试剂

海洋小球藻粉（蛋白核小球藻），青岛琅琊台集团股份有限公司提供；丙二醛（MDA）测试盒、超氧化物歧化酶（SOD）测试盒、谷胱甘肽-过氧化物酶（GSH-Px）测试盒，均购自南京建成生物工程研究所；四氧嘧啶，购自北京太洋药业有限公司；其余试剂均为国产分析纯。

1.3仪器与设备

YB-P50001型电子天平，北京长拓锐新科技发展有限公司；血糖测试仪及测定试纸，北京怡成生物电子技术有限公司；BS224S型电子天平，鹤壁市鑫泰高科仪器制造有限公司；HS-120A型造粒机，曲阜市宏机械厂；HHA-1型恒温水浴锅，上海精宏实验设备有限公司。

1.4实验方法

1.4.1实验动物分组与饲养

参照保健食品检验与评价技术规范（2003年版）中动物实验分组与饲养方法要求，取健康小鼠60只，适应性饲养一周，称重，随机抽取10只为正常对照组（NOR组），其余按文献方法［18］。采用一次性腹腔注射四氧嘧啶（ALX）溶液的方法构建糖尿病小鼠模型，将血糖值≥11.1mmol/L的小鼠随机分为：模型对照组（MoD组）、高剂量海洋小球藻粉膳食干预组（HD组）、中剂量海洋小球藻粉膳食干预组（MD组）、低剂量海洋小球藻粉膳食干预组（LD组），每组小鼠10只。

小鼠饲养在动物实验专用的塑料鼠笼中，以无菌碎木屑为垫料，每隔两天换一次垫料，顶部配有钢丝网盖以及自动饮水器，室温（22±2）℃，相对湿度（53±2）%，每日光照12 h，自由饮水。

1.4.2给药剂量与方法

将小球藻粉与磨碎的基础饲料按不同比例（1∶4，1∶9，1∶14）混合，添加适当的去离子水后重新造粒，制备含小球粉的复合饲料。各组小鼠每天同一时间饲喂一次，连续28 d，其中NOR组与MoD组小鼠每天自由摄食标准饲料，HD组小鼠摄食1∶4复合饲料，MD组小鼠摄食1∶9复合饲料，LD组小鼠摄食1∶14复合饲料。

1.4.3动物指标测定

实验期间，每天观察并记录小鼠形态特征、死亡率及体重变化，小鼠定期尾静脉采血，测定空腹血糖值。小鼠饲养28 d后，按小鼠体重灌胃给予葡萄糖2.5 g/kg，测定给糖后0、30、60、90、120 min血糖值，考察小鼠葡萄糖耐受量［19］。实验结束后，摘除小鼠眼球取血，测定小鼠血清MDA、SOD 与GSH-Px含量。

1.4.4统计学分析

2　结果与分析

2.1海洋小球藻粉膳食干预对糖尿病小鼠代谢情况的影响

各组小鼠体重变化见图1。实验期间，与正常组小鼠比较，模型对照组小鼠体重升高程度显著降低（p＜0.05），摄食量与排尿量增加，呈显著的糖尿病症状，但是饮水量并未明显增加，各组小鼠无死亡。而糖尿病小鼠经海洋小球藻粉膳食干预后，糖尿病症状均有不同程度缓解。与模型对照组小鼠比较，中、高剂量组小鼠体重升高程度显著增加（p＜0.05），糖尿病症状缓解程度最好。结果表明：中、高剂量海洋小球藻粉膳食干预能够显著调节糖尿病小鼠日常代谢情况，缓解小鼠糖尿病症状。

2.2海洋小球藻粉膳食干预对糖尿病小鼠血糖的影响

图2为各组小鼠血糖值的变化，从图中可以看出：小鼠在0～28 d饲养期间，正常对照组小鼠血糖值稳定，各糖尿病模型组小鼠血糖值呈逐渐下降趋势；实验结束时，MD组与HD组小鼠血糖值均稳定降至9.5左右，两者之间无显著差异性（p＞0.05），均低于糖尿病血糖值评定标准（11.1 mmol/L）；MoD组与LD组小鼠血糖值虽然有所下降，但仍显著高于其他三组（p＜0.05），且两者之间无显著差异性（p＞0.05）。结果表明海洋小球藻粉膳食干预对糖尿病小鼠的血糖水平具有一定的降低作用，并呈现一定的量效关系，以中、高剂量降糖效果最强。

2.3海洋小球藻粉膳食干预对糖尿病小鼠葡萄糖耐受量的影响

机体对血糖浓度的自身调节能力通常采用葡萄糖耐受量进行表征。从图3可以看出：小鼠经灌胃给予葡萄糖溶液后，各组小鼠在30 min内血糖水平显著升高（p＜0.05），其中NOR组、MD组与HD组小鼠血糖升高水平显著低于MoD组与LD组（p＜0.05）；30～120min内，各组小鼠血糖水平均呈下降趋势，120min时，各组小鼠血糖水平下降至最低，其中各糖尿病模型组小鼠血糖水平显著高于NOR组（p＜0.05），MD组与HD组血糖值显著低于MoD组（p＜0.05）。由此表明海洋小球藻粉膳食干预能增加糖尿病小鼠的葡萄糖耐受量，效果显著，以中、高剂量干预效果最好。

2.4海洋小球藻粉膳食干预对糖尿病小鼠抗氧化能力的影响

从表1看以看出：与NOR小鼠比较，各糖尿病模型组小鼠血清MDA水平显著升高（p＜0.05），SOD与GSH-Px水平显著降低（p＜0.05）；与MoD组小鼠比较，各海洋小球藻粉膳食干预组小鼠血清MDA水平显著降低（p＜0.05），SOD与GSH-Px水平显著上升（p＜0.05）。结果表明：ALX能够显著增加小鼠机体脂质过氧化水平，增加MDA等脂质过氧化物含量，并进一步破坏机体自身抗氧化酶系，降低机体抗氧化能力。经海洋小球藻粉膳食干预后，小鼠上述三指标均有不同程度改善，并呈一定量效关系，中、高剂量组小鼠改善程度最好。

表1　各组小鼠血清MDA、SOD及GSH-Px水平

3　结论

四氧嘧啶是一种特异性的β-细胞毒剂，其在体内可被胰岛β-细胞有效吸收，在细胞内产生过量自由基，改变β-细胞的结构，导致胰岛β-细胞的损伤和坏死，从而使机体胰岛素水平降低而出现高血糖等糖尿病症状［20］。另一方面，机体因胰岛功能失调会引发糖、蛋白质及脂肪等代谢紊乱，机体氮与糖负荷升高将进一步引起β-细胞损伤持续恶化，该病理机制与目前临床常见Ⅱ型糖尿病相似［21］。

本实验以海洋小球藻粉对ALX致糖尿病小鼠进行膳食干预，实验表明，ALX能够有效引发小鼠Ⅱ型糖尿病症状，显著提高小鼠日常血糖水平，降低小鼠葡萄糖耐受量，增加机体脂质过氧化水平，诱导MDA的生成，同时破坏机体SOD与GSH-Px等抗氧化酶系正常水平。糖尿病小鼠经海洋小球藻粉膳食干预28 d后，糖尿病病状出现不同程度的改善，自身血糖调控能力与抗氧化能力极大改善，血糖与MDA水平显著下降，葡萄糖耐受量、SOD与GSH-Px含量显著升高，中、高剂量海洋小球藻粉修复效果最好。这主要是由于海洋小球藻粉相对于标准鼠粮具有低脂、低钠、高钾及富含维生素、多不饱和脂肪酸、超氧化物歧化酶（SOD）、β-胡萝卜素等抗氧化成分的特点，在降低脂肪摄入对糖尿病小鼠的二次代谢压力的同时，修复糖尿病小鼠的胰岛上皮细胞过氧化损伤，促进机体糖、蛋白质及脂肪代谢平衡［22-23］。结果表明，海洋小球藻粉能够显著拮抗ALX引起的糖尿病小鼠氧化应激，减少自由基对胰岛β细胞膜脂质或胰岛组织中脂肪酸的破坏，促进胰岛β细胞修复和再生，从而降低糖尿病小鼠血糖水平，提高糖尿病小鼠葡萄糖耐量，同时减少自由基对机体抗氧化酶系的破坏，进一步提高机体抗氧化水平，修复和减少自由基对胰岛β细胞的损伤。

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（责任编辑：朱小惠）

Effects ofmarine chlorella powder diet intervention on declining lood glucoselevel and im proving antioxidant activity in diabeticm ice

LIHeng1，JIANG Hui1，ZHANG Lan2，LIYan3，XU Jianchun4，LIYueming4
（1.Shandong Provincial Food and Drug Inspection and Research Institute，Jinan 250000，China；2.Rizhao Center for Food and Drug Control，Rizhao 276800，China；3.Huangdao Drug Supervision and Administration Bureau，Qingdao 266400，China；4.Qingdao LangyataiCo.，Ltd.，Qingdao 266400，China）

In order to investigate the effects ofmarine chlorella powder on antioxidant capacity in diabetic mice，the diabetes model mice were fed with fodders containing different amount of marine chlorella powder for 28 d，and the blood glucose level in mice weremonitored continuously in the whole feeding period.The levels of glucose tolerance，MDA，SOD and GSH-Px of blood serum were measured at the end of the experiment.Compared with normal control group，the weight gain levels，glucose tolerance，SOD and GSH-Px contents in all of diabetesmodel groups significantly decreased（p＜0.05），and the blood glucose concentration and MDA increased significantly（p＜0.05）.Compared with model control group，the weight gain levels，glucose tolerance，SOD and GSH-Px contents increased significantly（p＜0.05）in the marine chlorella powder diet intervention groups，and the blood glucose and MDA decreased significantly（p＜0.05）. The results showed that marine chlorella powder diet intervention had good hypoglycemic and antioxidant effects in diabeticmice，especiallymedium and high dose diet intervention.

chlorella；diet intervention；diabetes；antioxidant；mice

TS218

A

1674-2214（2016）03-0152-05

2016-04-21

李恒（1982—），男，山东济南人，工程师，主要从事食品质量安全及产品风险控制方面的研究，E-mail：393908248@qq.com.