水溶性苦瓜膳食纤维的降血糖活性研究

李荣乔，谢晓亮，贾东升，崔施展，温春秀，刘灵娣

（河北省农林科学院经济作物研究所，药用植物研究中心，河北石家庄050051）

水溶性苦瓜膳食纤维的降血糖活性研究

李荣乔，谢晓亮*，贾东升*，崔施展，温春秀，刘灵娣

（河北省农林科学院经济作物研究所，药用植物研究中心，河北石家庄050051）

研究苦瓜水溶性膳食纤维（Water-soluble dietary fiber，SDF）的降血糖功效。试验腹腔注射四氧嘧啶制备糖尿病小鼠模型，设置SDF3个剂量组、模型对照组和阳性药物对照组，通过测定小鼠空腹血糖和糖耐量研究SDF的降血糖效果，通过测定总抗氧化能力（Total Antioxidant Capacity，T-AOC）、过氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione Peroxidase，GSH-PX）活性和丙二醛（Malonaldehyde，MDA）、肿瘤坏死因子-α（Tumor Necrosis Factor-α，TNF-α）和白细胞介素-6（Interleukin-6，IL-6）水平研究SDF的降血糖机制。SDF能降低糖尿病小鼠血糖水平，提高糖尿病模型小鼠的葡萄糖耐量，降低机体氧化应激水平和炎性水平。SDF可以改善糖尿病小鼠血糖水平可能与其抗氧化和抗炎活性有关。

苦瓜；水溶性膳食纤维；血糖；抗氧化；抗炎

糖尿病以糖代谢紊乱为主要表现，具有较高的致残率，成为影响人类健康的主要疾病之一。膳食纤维由Hipsley于1953年提出，在保持消化系统的正常功能上起着重要作用，膳食纤维可以有效控制糖尿病血糖水平，增加外周组织对胰岛素敏感性，尤以可溶性膳食纤维的作用更加明显[1-3]。苦瓜（Momordica charantia L.）为我国常见食品，具有降血糖、抗菌、免疫调节等多种药理活性，其中降血糖活性最为显著[4-6]。苦瓜精深加工过程中常常产生大量废弃物苦瓜渣，而苦瓜渣是制备苦瓜膳食纤维的重要原料，并且有关苦瓜膳食纤维降血糖活性的研究鲜有报道，因此本研究以苦瓜渣为原料制备苦瓜膳食纤维，并重点研究了其降血糖活性，旨在为苦瓜膳食纤维的广泛应用提供一定的理论依据。

1 试剂与材料

1.1 试剂

T－AOC、SOD、GSH－PX、MDA、TNF－a、IL－6试剂盒：南京建成生物工程研究所；吡格列酮片（批号：H20040267：北京太平洋药业股份有限公司；其余试剂均为市售分析纯。

1.2 主要仪器

GLUCOTREND2血糖检测仪：罗氏诊断有限公司；FSH－2A/FS－2匀浆机：金坛市城西峥嵘实验仪器厂；ME104电子分析天平：梅特勒托利多；3－30ks高速离心机：德国Sigma；Multiskan FC酶标仪：Thermo。

1.3 试验材料

小白鼠（昆明种）：购于河北医科大学动物室，体重（25±2）g；苦瓜水溶性膳食纤维（实验室自制）。

2 方法

2.1 苦瓜膳食纤维制备

取鲜苦瓜榨汁后的苦瓜渣，于60℃烘箱中烘干，粉碎，过60目筛备用。于37℃、pH 5.5、料液比1∶30（kg/ L），蜗牛酶添加量0.4%条件下酶解1.5 h。酶解完成后于100℃保温5 min使酶失活。向酶解液中加入4倍体积的无水乙醇，静置过夜，离心取沉淀，60℃烘箱中烘干，得苦瓜SDF[7－9]。

2.2 小鼠造模、分组和给药

选取健康昆明种小鼠80只，雌雄各半，适应性饲养5 d，腹腔注射四氧嘧啶160 mg/kg，给药7天后禁食3 h～5 h，尾部取血测血糖值，选取50只血糖值10 mmol/L～25 mmol/L小鼠为病理模型。将50只糖尿病小鼠随机分为模型对照组、阳性药物对照组、可溶性纤维高、中、低剂量组，试验期间给予各组小鼠普通饲料喂养，可溶性纤维低、中、高剂量组分别每天灌胃200、400、600 mg/kg可溶性纤维，模型组灌胃等体积0.9%生理盐水，阳性药物对照组每天灌胃吡格列酮8 mg/kg（以片重计），连续4周。

2.3 空腹血糖和糖耐量测定

试验结束时禁食12 h，测定小鼠空腹血糖值。测定空腹血糖后经口灌胃2.0 g/kg葡萄糖，分别测定小鼠服糖后0、0.5、2 h的血糖值。曲线下面积=1/4（A+4B+ 3C）（A、B、C分别为给药后0、0.5、2.0 h的血糖值）。

2.4 抗氧化能力相关指标

试验结束后将小鼠处死，取肝脏组织，用生理盐水制备肝脏匀浆。T－AOC、SOD、GSH－PX活性和MDA测定具体操作依照说明书进行。

2.5 血清炎性因子TNF－a、IL－6、IL－1β水平

常规分离血清，试剂盒法测定小鼠血清中炎性因子TNF－a、IL－6、IL－1β水平。

2.6 统计学方法

采用SPSS19.0软件进行统计学处理，实验数据以平均值±标准差（±s）表示，多组间比较采用单因素方差分析，以P＜0.05作为有统计学差异。

3 结果与分析

3.1 SDF对实验性糖尿病小鼠空腹血糖的影响

SDF对实验性糖尿病小鼠空腹血糖的影响如表1所示。

表1 SDF对实验性糖尿病小鼠空腹血糖的影响（x±s）Table 1 Effect of SDF on fasting blood glucose levelin diabetes mice

给药前模型对照组空腹血糖值明显高于正常对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），除正常对照外其他5个试验组小鼠空腹血糖水平无统计学差异（P＞0.05），给药14天后SDF高剂量组空腹血糖值较模型组降低29.86%（P＜0.05），给药28天后，SDF低、中、高剂量组空腹血糖值均明显低于模型对照组（P＜0.05），分别下降8.07%、18.45%和29.23%，其中高剂量组与阳性药物对照组差异无统计学意义（P＞0.05），表明服用SDF可有效降低糖尿病小鼠空腹血糖水平。

SDF对实验性糖尿病小鼠糖耐量的影响如表2所示。

表2 SDF对糖尿病小鼠糖耐量的影响（x±s）Table 2 Effect of SDF on glucose tolerance in diabetes mice

各组小鼠血糖值均在摄入葡萄糖后0.5 h时最高，0.5 h后血糖呈下降趋势。0.5 h时和2 h时SDF高剂量组血糖水平均低于模型对照组水平（P＜0.05），较模型组分别降低16.56%和7.88%。2 h时高剂量组血糖水平与阳性药物对照组差异无统计学意义（P＞0.05），且高剂量组血糖曲线下面积与对照组差异无统计学意义（P＞0.05），表明SDF可以有效改善糖尿病小鼠糖耐量。

3.2 SDF对糖尿病小鼠氧化应激水平的影响

SDF对糖尿病小鼠氧化应激水平的影响如表3所示。

表3 SDF对糖尿病小鼠氧化应激水平的影响（x±s）Table 3 Effect of SDF on oxidative stressin diabetes mice

模型组小鼠T－AOC、SOD、GSH－PX水平和活性较正常组小鼠均明显下降，MDA水平明显上升，SDF灌胃后小鼠血清4个指标水平均得到明显改善。低剂量组MDA水平较模型组下降22.63%，与模型组差异具有统计学意义（P＜0.05）；中剂量组T－AOC、GSH－PX活性较模型组分别上升65%和49.115%，高剂量组TAOC、SOD、GSH－PX活性较模型组分别上升145.00%、21.92%和141.66%，MDA水平下降45.80%，与模型组差异均具有统计学意义（P＜0.05）；其中高剂量组TAOC、SOD活性与阳性药物组相比差异无统计学意义（P＞0.05），表明苦瓜SDF可以降低糖尿病小鼠肝脏氧化应急水平，具有体内抗氧化活性。

3.3 SDF对糖尿病小鼠炎性因子水平的影响

膳食纤维对2型糖尿病小鼠血清TNF－α和IL－6的影响如表4所示，模型组小鼠血清TNF－α和IL－6水平较正常对照组明显升高，灌胃低剂量SDF后，IL－6水平下降至（37.52±4.58）pg/mL，与模型组相比差异具有统计学意义（P＜0.05）；中剂量组IL－6水平下降33.40%，高剂量组TNF－α和IL－6水平分别下降43.12%和60.20%，虽然与阳性药物对照组相比水平较高（P＜0.05），但与模型组相比差异具有统计学意义（P＞0.05），说明膳食纤维成分可以降低2型糖尿病小鼠血清炎症因子的水平。

表4 SDF对糖尿病小鼠炎性因子水平的影响（x±s）Table 4 Effect of SDF on cytokine levels in diabetes mice

4 讨论

氧化应激与糖尿病病情的发生和发展密切相关，常由体内氧化和抗氧化之间的不平衡导致。氧化应激反应导致胰岛细胞破坏、外周组织对胰岛素的敏感性降低，进而导致胰岛素抵抗和糖尿病发生[10－11]。葡萄糖自氧化是体内自由基的主要来源，在自由基的清除过程中，SOD将超氧阴离子还原为H2O2，H2O2再被GSHPX还原为H2O。MDA在不饱和脂肪酸的氧化分解过程中产生，T－AOC是衡量机体总抗氧化能力的指标，因此T－AOC、SOD、GSH－PX和MDA含量的变化是衡量抗氧化体系的重要指标[12－13]。摄食具有抗氧化功能的食品或食品成分是改善氧化应激、减轻2型糖尿病的有效方法。在本研究表明苦瓜SDF可以提高2型糖尿病小鼠肝脏的抗氧化能力，减少脂质过氧化到干预2型糖尿病的作用。

炎症因子与糖尿病的发生、发展密切相关，其主要抑制胰岛素传导信号通路中胰岛素受体的下游传导而导致胰岛素抵抗的发生。TNF－α是促进胰岛素抵抗的主要炎性因子，能促进胰岛素受体底物磷酸化，抑制胰岛素受体的自身磷酸化和胰岛素的信号传导。IL－6主要通过与TNF－α结合抑制胰岛素的分泌，过高的IL－6浓度也可能导致胰岛β细胞功能的损害[14－15]。在本实验中可溶性膳食纤维均能显著地降低2型糖尿病小鼠血清TNF－α和IL－6炎症因子水平，抗炎作用显著，其抗炎功能性成分可能为低聚糖类。苦瓜可溶性膳食纤维属纯天然产物，可用于改善人们的饮食结构，而且还可用于预防糖尿病，具有较好的发展前景。

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Hypoglycemic Effect of Momordica charantia L.Water-Soluble Dietary Fiber

LI Rong-qiao，XIE Xiao-liang*，JIA Dong-sheng*，CUI Shi-zhan，WEN Chun-xiu，LIU Ling-di
（Institute of Cash Crops of Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Medicinal Plant Research Center，Shijiazhuang 050051，Hebei，China）

A mouse model of diabetes induced by intraperitoneal injection of alloxan was established to investigate the hypoglycemic effect of Water soluble dietary fiber（SDF）.Mice were randomly divided into 3 groups：high-，medium-and low-dose SDF-treated groups，glibenclamide-treated group and model control group，the levels of blood glucose and glucose tolerance were dedected to evaluation the hypoglycemic effect of SDF，the levels of T-AOC，SOD，GSH-PX，MDA，TNF-α and IL-6 glucose tolerance were dedected to reaserch the hypoglycemic mechanism of SDF.SDF showed excellent hypoglycemic and glucose tolerance improveabilities.The levels of T-AOC，SOD，GSH-PX were obviously inecreased and MDA，TNF-α and IL-6 were obviously decreased in diabetes rats after SDF was intaked.These results showed that the hypoglycemic activity of SDF maybe realated with anti-oxidative and anti-inflammation.

MomordicacharantiaL.；water-solubledietaryfiber；bloodsugar；anti-oxidation；anti-inflammatory

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.10.005

2016-12-13

河北省农林科学院青年基金项目（A2015050101）；河北省科技计划项目（17227101D）；河北省科学技术研究与发展计划项目（11231005D）；河北省中药材产业体系项目（11232025D）；河北省农林科学院财政项目（F17R02-01）

李荣乔（1989—），女（汉），硕士研究生，主要从事中药功能食品研究。

*通信作者：谢晓亮（1962—），男（汉），研究员，博士，主要从事中药资源、中药加工研究；贾东升（1982—），男（汉），主要从事中药功能食品研究。