燕麦多肽降血糖功能的研究

张慧娟,黄莲燕,尹 梦,王 静

(北京食品营养与人类健康高精尖创新中心,北京市食品添加剂工程技术研究中心,北京 100048)



燕麦多肽降血糖功能的研究

张慧娟,黄莲燕,尹 梦,王 静*

(北京食品营养与人类健康高精尖创新中心,北京市食品添加剂工程技术研究中心,北京 100048)

目的:探究燕麦多肽对小鼠体内降血糖的功能。方法:实验采用ICR小鼠进行糖尿病造模,对燕麦多肽干预后小鼠的降血糖相关指标进行了研究。将90只雌性ICR小鼠随机分为6组,正常对照组、模型组、阳性组(二甲双胍0.6 g/kg)和燕麦多肽高、中、低剂量组(燕麦多肽1、0.5、0.25 g/kg),连续灌胃28 d。并对小鼠的体重、饮食、饮水、血糖水平、胰岛素含量和肝糖原含量进行测定。结果:燕麦多肽组小鼠体重缓慢增加,与模型组相比,燕麦多肽高剂量组从第2周开始进食量显著降低(p<0.05),第3周开始饮水量显著降低(p<0.05),高剂量组小鼠血糖在给药后第2～4周极显著降低(p<0.01),中剂量组小鼠血糖在给药后第3～4周极显著降低(p<0.01),且4周后中、高剂量组肝糖原含量显著提高(p<0.05),高剂量组胰岛素含量显著提高(p<0.05)。结论:燕麦多肽可增加糖尿病小鼠体重,改善其多饮多食的症状。

燕麦,多肽,降血糖

燕麦分为带麩型和裸粒型两类,我国栽培燕麦有着3000多年的历史,是裸燕麦的发源地[1]。燕麦营养成分丰富,除含有蛋白质、脂肪、膳食纤维等主要营养成分以外,还含有钙、铁、磷、维生素B和维生素E等人体必需矿物质和维生素。国内外大量科学研究及临床医学研究表明,燕麦具有降血糖、降胰岛素水平、降胆固醇、降血脂、抗氧化、延缓衰老、预防结肠癌和减肥等多种保健功能[2]。

肽是蛋白质的组成部分,是氨基酸由酰胺键相互连接而成,10～50个氨基酸的肽称为多肽,多肽与蛋白质和游离氨基酸相比,抗原性和渗透压均较低[3],大量研究表明,生物活性多肽具有多种对人体有益的生理功能,如抗氧化、抗肿瘤、免疫调节、抑菌、降血压[4]和降血糖等功能,动植物是这类多肽的主要来源[5]。Jin J等[6]从苦瓜中提取的多肽具有一定的生物活性,并验证了苦瓜多肽的降血糖功能。刘雪峰等[7]通过对Wistar大鼠动物实验研究表明,杏仁多肽具有一定的降血糖作用。黄凤杰等[8]从鹿角脱盘中制备多肽,研究了其降血糖功能,并证实了多肽与胰岛素抵抗有密切关系。袁晓晴等[9]证实水溶性癞葡萄多肽对糖尿病小鼠的高血糖症状有一定的改善作用,是一种具有降血糖功能的多肽。多肽在降血糖领域的研究虽然较晚,但目前的研究成果较显著,对继续研究生物活性多肽的降血糖功能提供了重要前提。

糖尿病是一种机体糖代谢紊乱导致的慢性疾病,分为Ⅰ型糖尿病和Ⅱ型糖尿病两大类。Mamdouh A等[10]研究表明，C-肽通过刺激病变的胰岛β细胞,对糖尿病有一定的防治作用。Chaluntorn V等[11]证实了桑叶多肽提取物是一种良好的α淀粉酶抑制剂,可延缓多糖生物降解过程,在3 h内明显降低Wistar大鼠的血糖。Dae Young Kwon等[12]发现大豆发酵制品中存在小型生物活性多肽,可显著改善胰岛素抵抗作用,促进胰岛素分泌和延缓Ⅱ型糖尿病的发展。谷物类产品多肽研究较为广泛,但对其降血糖功能的研究与糖尿病功能因子的降糖机理的研究还处于初期探索阶段,有待进一步的创新与探索。因此本实验对燕麦多肽降血糖体内指标的研究,并与模型组和阳性药组检测指标进行对比分析,探索燕麦肽是否具有降血糖功能。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

燕麦 吉林白城农产品研究所;健康ICR小鼠 90只,雄性,SPF级,体重18～20 g,购自斯贝福(北京)实验技术有限公司,许可证号:SCXK(京)2011-0004;脲佐菌素 Sigma公司;柠檬酸、柠檬酸钠 国药集团化学试剂有限公司;二甲双胍肠溶衣片 贵州天安药业股份有限公司;血糖试纸 强生(中国)医疗器械有限公司;肝糖原试剂盒 南京建成生物工程研究所;胰岛素酶联免疫试剂盒(GL6211-7060) 美国贝克曼库尔特有限公司;葡萄糖试剂盒试 北京利德曼生化股份有限公司；碱性蛋白酶(2.4 AU/g)、β-葡聚糖酶(90 FBG/g) 诺维信公司。

One Touch Ultra血糖仪 强生(中国)医疗器械有限公司;Synchron cx4 Pro全自动生化测试仪 美国贝克曼库尔特有限公司;动物体重秤 上海精密科学仪器有限公司产品;酶标仪 美国 Thermo公司。

1.2 实验方法

1.2.1 动物的饲养与适应 小鼠的生活环境因购买和运输等原因而不断变化,需经过3 d的稳定适应期才能开始实验。本实验操作在屏障级实验室中进行,与外界隔离且处于无菌环境中。小鼠在明暗节律12 h/12 h、(22±2) ℃的条件下,饲养3 d[13]。实验期间小鼠自由饮食。

1.2.2 动物造模 配制0.1 mol/L的柠檬酸缓冲液(pH4.2～4.4)[14],以柠檬酸缓冲液为溶剂配制10 mg/mL链脲佐菌素(STZ)溶液。控制实验小鼠12 h禁食不禁水。以0.1 mL/10 g体重的浓度腹腔注射STZ溶液,使药物穿透皮下血管和肌肉组织到达腹腔。注射完成后,平衡3 d,测定小鼠血糖浓度。筛选血糖值大于11 mmol/L的小鼠,作为实验糖尿病小鼠模型,实验期间无死亡情况。

1.2.3 燕麦多肽的制备 燕麦用粉碎机进行破碎,过80目筛,称燕麦粉50 g,加入100 mL正己烷溶液脱脂,风干后称量上述燕麦粉,向其中加入pH5.5磷酸盐缓冲液,加入β-葡聚糖酶2%,55 ℃下反应1 h,灭酶,6000 r/min条件下离心15 min,沉淀物干燥。去除β-葡聚糖酶后的燕麦粉,加入磷酸盐缓冲液(料液比1∶14),添加4%碱性蛋白酶,调节pH至7.5,60 ℃下水解4 h。85 ℃灭酶处理,约10 min,冷却后采用高速冷冻离心机,在8000 r/min条件下离心,30 min。除去沉淀固形物,保留上清液冻干备用。

1.2.4 分组给药 实验共分为6组:将造模成功的糖尿病小鼠中随机分为5组,每组10只,分别为模型组、阳性组和燕麦多肽高、中、低剂量组;随机选取10只未造模小鼠作为正常对照组。阳性组每天灌胃二甲双胍0.6 g/kg;利用无菌水溶解燕麦多肽,浓度为10 mg/mL,燕麦多肽高、中、低剂量组每天分别灌胃燕麦多肽1、0.5和0.25 g/kg;正常对照组灌胃等量的无菌水,灌胃量为0.1 mL/10 g,实验进行4周,保证每天同一时间进行灌胃。

1.2.5 指标测定 体重:采用JA2003N型动物体重秤,记录小鼠体重,单位g。体重每周测定1次。

饮食:进食一周后,根据两次测定的饲料质量差计算进食量,每周测定1次。

饮水:饮水一周后,根据两次测定的饮水体积差计算饮水量,每周测定1次。

血糖浓度:实验前3周从尾尖依次剪尾取血,将血滴入血糖试纸,使用血糖仪测定,记录读数,单位mmol/L。第4周,摘眼球取眼眶血1 mL,采用葡萄糖试剂盒检测小鼠血糖,按试剂盒说明书进行操作,根据测定管吸光度、校准管吸光度和校准血清含量计算血糖含量,单位mmol/L。

胰岛素含量(Ins)与敏感性(ISI):在6组小鼠给药4周后,摘眼球取眼眶血1 mL,采用酶联免疫试剂盒对小鼠胰岛素含量进行测定[15]。根据试剂盒说明书进行操作,计算胰岛素含量。胰岛素敏感性(ISI)公式如下:

式(1)

肝糖原含量:在6组小鼠给药4周后,取部分肝组织,采用肝糖原试剂盒对小鼠肝糖元含量进行测定。按照试剂盒说明书进行操作,在620 nm波长下测定吸光度值。

2 结果与分析

2.1 燕麦多肽对小鼠体重的影响

表1 燕麦多肽对小鼠体重的影响Table 1 Effect of oat peptides on diabetic mice body weights

注:*表示与正常组比较差异显著(p<0.05),**表示与正常组比较差异极显著(p<0.01),#表示与模型组比较差异显著(p<0.05),##表示与模型组比较差异极显著(p<0.01);表2～表6同。

表2 燕麦多肽对小鼠进食量的影响Table 2 Effect of oat peptides on diabetic mice food intake

表3 燕麦多肽对小鼠饮水量的影响Table 3 Effect of oat peptides on diabetic mice water consumption

根据表1可以看出,给药后模型组小鼠体重较正常对照组极显著减轻(p<0.01),说明模型组小鼠具有糖尿病患者体重减轻症状。从第1周到第4周,除正常组体重增加较明显外,模型组小鼠的体重增加较小最后出现下降趋势,燕麦多肽组高、中、低剂量小鼠体重缓慢增加但没有出现下降趋势。在第3周,阳性对照组体重与模型组有显著差异(p<0.05)。分析数据得各组小鼠体重日平均增长量分别为:正常对照组1.8 g/d、阳性组1.1 g/d、模型组0.8 g/d、燕麦多肽高剂量组1.3 g/d、燕麦多肽中剂量组1.0 g/d和燕麦多肽低剂量组0.9 g/d,可以看出燕麦多肽组小鼠较模型组小鼠相比增长量明显提高。由表1可知燕麦多肽对糖尿病小鼠体重减轻有一定的改善,但未出现显著性差异,可能由于小鼠进食、饮水和精神状态差异造成。

2.2 燕麦多肽对糖尿病小鼠进食量的影响

根据表2可以看出,给药后模型组小鼠进食量较正常对照组增加显著(p<0.05),说明模型组小鼠具有糖尿病患者多食症状。从第1周到第4周,燕麦多肽组小鼠较模型组小鼠的多食症状有所降低;阳性对照组与模型组相比,从第2周开始,饮水量显著降低(p<0.05)。从第2周开始,燕麦多肽高剂量组小鼠较模型组小鼠进食量显著降低(p<0.05),第4周,进食量降低了17%。由此可知燕麦多肽可缓解糖尿病小鼠多食症状。

2.3 燕麦多肽对糖尿病小鼠饮水量的影响

根据表3可以看出,给药后模型组小鼠饮水量较正常对照组增加极显著(p<0.01),模型组小鼠具有糖尿病患者多饮症状。阳性对照组与模型组相比,从第2周开始,饮水量显著降低(p<0.05)。从第1周到第4周,燕麦多肽组较模型组的多饮症状有所降低。在第3周,燕麦多肽高剂量组小鼠较模型组小鼠饮水量出现显著差异(p<0.05),第4周饮水量降低21%。由此可知燕麦多肽可缓解糖尿病小鼠多饮症状。

2.4 燕麦多肽对糖尿病小鼠血糖的影响

表4 燕麦多肽对小鼠血糖的影响Table 4 Effect of oat peptides on diabetic mice blood glucose levels

表5 燕麦多肽对小鼠血糖、胰岛素及胰岛素敏感性的影响Table 5 Effect of oat peptidess on diabetic mice Ins and ISI

根据表4可以看出,正常组小鼠在0～3周,血糖无显著变化;与第0周相比,第4周时,正常组小鼠血糖水平降低了约25%。给药后模型组小鼠血糖值较正常对照组增加极显著(p<0.01),说明模型组小鼠具有糖尿病患者血糖升高症状。阳性对照组与模型组相比,从第1周开始,血糖显著降低(p<0.05),且从第2周开始有极显著差异(p<0.01)。从第1周到第4周,燕麦多肽组小鼠较模型组小鼠的血糖升高症状有所降低。在第2周,燕麦多肽高剂量组较模型组小鼠的血糖值出现极显著差异(p<0.01),到第4周,血糖值降低了31%。在第2周,燕麦多肽中剂量组较模型组小鼠血糖值出现显著差异(p<0.05),在第3～4周,燕麦多肽中剂量组小鼠较模型组小鼠血糖值出现了极显著差异(p<0.01),血糖值降低了14%。由此可知燕麦多肽可降低糖尿病小鼠血糖水平,可能由于多肽抑制了小鼠体内淀粉的消化过程,使水解产生的单糖减少,从而起到降低血糖的作用。

2.5 燕麦肽对糖尿病小鼠胰岛素及其敏感性的影响

根据表5可以看出,模型组小鼠血糖有升高的现象,与模型组相比,阳性对照组的胰岛素含量和胰岛素敏感性都极显著的差异。给药后模型组小鼠血糖值较正常对照组增加显著(p<0.01),说明模型组小鼠具有糖尿病患者胰岛素分泌不足症状。4周后,燕麦多肽组小鼠较模型组小鼠的胰岛素含量有明显回升,且胰岛素敏感性升高。燕麦多肽高剂量组较模型组小鼠胰岛素含量和胰岛素敏感性均出现显著差异(p<0.05),胰岛素含量增加了16%。

2.6 燕麦多肽对糖尿病小鼠肝糖原的影响

根据表6可以看出,给药后模型组小鼠肝糖原较正常对照组降低极显著(p<0.01),说明模型组小鼠具有糖尿病患者肝糖原较低症状。阳性对照组肝糖原含量与模型组有极显著的差异,4周后，燕麦多肽组小鼠较模型组小鼠的肝糖原含量有明显升高。燕麦多肽高剂量组较模型组小鼠肝糖原含量出现极显著差异(p<0.01),肝糖原含量增加了46.80%,燕麦多肽中剂量组较模型组小鼠肝糖原含量出现显著差异(p<0.05),肝糖原含量增加了19%。由此可知燕麦多肽可提高小鼠肝糖原含量,可能通过增加肝糖原的合成降低体内葡萄糖含量,从而达到降血糖的作用。

表6 燕麦多肽对小鼠肝糖原含量的影响Fig.6 Effect of oat peptidess on diabetic mice hepatic glycogen content

3 结论

本研究通过向高糖动物模型饲喂燕麦多肽,证明燕麦多肽可有效改善糖尿病小鼠体重减轻、多食和多饮的症状。其通过提高胰岛素敏感性和促进肝糖原的合成,起到降低糖尿病小鼠血糖水平的作用。燕麦多肽的体内降血糖功能验证,为开发燕麦功能性食品和保健药品提供了理论基础。

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Research on hypoglycemic function of oat peptides

ZHANG Hui-juan,HUANG Lian-yan,YIN Meng,WANG Jing*

(Beijing Advanced Innovation Center for Food Nutrition and Human Health,Beijing Engineering and Technology Research Center of Food Additives,Beijing Technology & Business University(BTBU),Beijing 100048,China)

Objective:To investigate the hypoglycemic effect of oat peptides in rats. Methods:In this research,hypoglycemic functions of oat peptides were studiedinvivo. Using the ICR diabetes mice,hypoglycemic related indicators after peptides intervention were tested.90 female ICR rices were divided into six groups randomly:nomal control group,model group(DMBG 0.6 g/kg),low-dose oat peptides group(oat peptides 0.25 g/kg),medium-dose oat peptides group(oat peptides 0.5 g/kg),high-dose oat peptides group(oat peptides 1 g/kg),continuous filling stomach for 28 days. The level of weight,diet,drinking water,blood glucose,insulin and liver glycogen were measured. Results:The weight of mice in the oat peptides groups were all increased slowly. Compared with the model group,the food-intake in the high-dose oat peptides group were significantly induced from the second week(p<0.05),and the water consumption in the high-dose oat peptides group were significantly induced from the thind week(p<0.05),blood sugar was significantly decreased from the second week to fourth week(p<0.01)and from the third week to fourth week in the medium-dose group(p<0.01).At the end of the fourth week mice in the high-dose and medium-dose group,its hepatic glycogen content were significantly increased(p<0.05),and insulin level were significantly improved in the high-dose group(p<0.05). Conclusion:Oat peptides could increase mice body weight,and improve its diabetes symptoms of food intake.

oat;peptides;hypoglycemic

2016-10-14

张慧娟(1983-),女,博士,副教授,研究方向:农副产品深加工,E-mail:zhanghuijuan@th.btbu.eud.cn。

*通讯作者:王静(1976-),女,博士,教授,研究方向:食品功能性配料,E-mail:wangjing@th.btbu.eud.cn。

国家自然科学基金项目(31401522);北京市教育委员会面上项目(KM201510011006)。

TS201.4

A

1002-0306(2017)10-0360-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.10.061