西红花水提物对实验性糖尿病小鼠血糖水平的影响*

江石平，沈 倩，陆 雨，晏永球，童应鹏，王 平

（浙江工业大学药学院，杭州310014）

糖尿病（diabetesmellitus，DM）是一种由遗传和 环境因素相互作用引起的以慢性高血糖为特征的内分泌代谢紊乱疾病。长期的高血糖和代谢紊乱导致全身组织器官，特别是眼、肾、心血管及神经系统的损害及功能障碍［1］，导致肾衰竭、视网膜病变、血管病变、神经病变、足部坏疽等多种严重并发症。糖尿病的病因和发病机制复杂，现代医学至今尚无针对病因的有效治疗手段。目前，临床上治疗糖尿病以注射胰岛素和口服化学降糖药物如双胍类、磺尿类、α-糖苷酶抑制剂等为主［2］，但是这些药物长期服用可致降糖作用失效，并且对肝、肾、肠道有较大的副作用。现在越来越多的研究者把开发新的治疗糖尿病药物转向天然产物或者功能性食品［3］，而且随着人们对生活水平要求的提高，对食品营养健康和安全问题日益重视。我国功能性食品发展迅速，目前已经发展到以具有明确量效和构效为特点的第三代功能性食品。现代药理研究也表明，饮食干预对糖尿病的治疗有积极作用。因此，从天然产物中开发功能性食品辅助治疗糖尿病显得极有意义。

西红花，又名藏红花、番红花，为鸢尾科（Iridaceae）番红花（crocus）属植物番红花（Crocus sativus L）的干燥柱头，其产量极低，亩产量仅为1 kg左右，在国际市场上其售价约为6 000美元／公斤，被誉为“植物黄金”。西红花作为一味名贵的传统中药，其药用部位主要为花柱，味甘、性平，具有解郁安神、活血化瘀、清热解毒之功效［4］。研究发现，地中海国家的人们由于经常把西红花当食品来服用，其心脏病、心肌病、肿瘤、高血脂的发病率要比其他地区低［5］。文献报道，伊朗西红花具有降血糖作用［6］。课题组前期的化学成分指纹图谱研究表明，中国产与伊朗产的西红花相比存在较大差异［7］，国产西红花的降血糖作用尚未进行实验验证。因此，本文通过链脲佐菌素建立糖尿病小鼠模型，观察国产西红花水提物对其空腹血糖、血脂及胰腺组织的影响，旨在为将国产西红花开发成功能性食品提供依据。

1 材料与方法

1.1 试剂、药品与仪器

1.1.1 主要试剂与药品 链脲佐菌素，由Sigma公司生产，杭州泽衡生物科技有限公司提供，批号：20161115；西红花，浙江建德西红花合作社提供；血糖（blood glucose，BG）测定试纸购于强生（上海）医疗器材有限公司；糖化血清蛋白（glycated serum protein，GSP）测定试剂盒、血清胰岛素（insulin，INS）测定试剂盒购于南京建成生物科技有限公司；总胆固醇（total cholesterol，TC）测定试剂盒、甘油三酯（triglyceride，TG）测定试剂盒、高密度脂蛋白胆固醇（high density lipoprotein cholesterol，HDL-c）购于宁波美康生物科技有限公司。

1.1.2 主要仪器 TBA-40FR全自动生化分析仪（东芝医疗系统株式会社）；Powerwave 340酶标仪（美国Bio-Tek公司）；Microc117微量离心机（美国Thermo公司）；XS205电子天平，Mettlertoledo生产；稳豪型血糖仪，强生（上海）医疗器材有限公司。

1.2 实验动物

ICR种小鼠，雄性，体重22～25 g，由上海斯莱克实验动物有限公司提供，合格证号：0277988，实验动物使用许可证号：SCXK（沪）2012-0002。

1.3 糖尿病模型的建立与分组

将50只ICR雄性小鼠分笼适应喂养1周后，禁食不禁水12 h，连续2 d 9：00腹腔注射链脲佐菌素（60mg／kg）。1周后测定小鼠空腹血糖，血糖值大于13.9 mmol／L视为造模成功。模型小鼠随机分为模型（diabetesmodel，DM）组、二甲双胍（metformin hydrochloride，MH）组、西红花（saffron aqueous extract，SE）组，每组10只，另取10只正常小鼠作为对照（normal control，NC）组。SE组给予西红花提取物（100mg／kg，用纯净水配置成 5 mg／ml，根据中华人民共和国药典规定日服量1 g折算）灌胃［8］，西红花水提物是由西红花在50℃下经超声提取45 min后，蒸发浓缩，冷冻干燥得到。MH组给予盐酸二甲双胍（100 mg／kg，用纯净水配制 5 mg／kg）灌胃［9］，NC组和DM组灌胃生理盐水（20 ml／kg）。各组连续灌胃6周。

1.4 指标观察与测定

每周记录1次小鼠的饮水量、进食量。实验第6周，每组动物禁食6 h，用血糖仪测定空腹血糖。接着各组动物均经口灌胃葡萄糖2.0 g／kg，测定0、0.5、2 h的血糖值以测定动物的糖耐量。实验最后摘眼球取血，常温下3 500 r／min离心2次分离血清，得到的上清液分别用相应的试剂盒测定TC、TG、HDL-c等指标。空腹血糖用血糖试纸测定，血清胰岛素用ELISA法测定，糖化血清蛋白用果糖胺法测定。

1.5 组织学观查

取胰脏，用10%中性福尔马林固定，之后进行石蜡包埋切片、HE染色，显微镜下观察胰腺的病理组织学变化。

1.6 统计学处理

实验数据采用SPSS 19软件进行统计学分析，以均数±标准差（）表示，各组间在进行方差分析的基础上进行 q检验。

2 结果

2.1 西红花水提物对糖尿病小鼠一般特征、饮水量及进食量影响

NC组小鼠精神状态良好、毛色光亮，饮食、尿量正常，体重逐渐增加；DM组小鼠精神萎靡、反应迟钝，表现出明显的多饮、多食、多尿症状。DM组小鼠的饮水量和进食量较NC组明显升高（P＜0.01）；MH组饮水量与进食量较 DM组显著降低（P＜0.05）；SE组饮水量较 DM组明显降低（P＜0.05），进食量与DM组无明显差异，但呈下降趋势（表1）。

Tab.1 Effects on the amountofwater drinking and food-intake in STZ induced diabeticmice（，n＝10）

Tab.1 Effects on the amountofwater drinking and food-intake in STZ induced diabeticmice（，n＝10）

NC：Normal control；DM：Diabetesmodel；MH：Metformin hydrochloride；SE：Saffron aqueous extract；STZ：Streptozotocin**P＜0.01 vs normal control group；＃P＜0.05 vs diabetic model group

Group Food（g／100 g） Water（ml／100 g ）NC 18.35±2.31 19.17±8.89 DM 71.35±8.13** 163.39±7.06**MH 57.64±11.61＃ 138.02±15.10＃SE 60.94±4.22 142.25±6.92＃

2.2 西红花水提物对糖尿病小鼠空腹血糖、血清胰岛素、糖化血清蛋白的影响

结果表明：DM组小鼠的FBG、GSP较NC组显著升高（P＜0.01），INS则明显降低（P＜0.01）；与DM组比较，MH组 FBG和GSP均明显降低（P＜0.05）；与 DM组比较，SE组 FBG显著降低（P＜0.05），INS明显升高（P＜0.05）；SE组，INS值优于MH组，但无统计学意义（表2）。

Tab.2 Effect of saffron aqueous extract on FBG、INS and GSP levels in STZ induced diabeticmice（，n＝10）

Tab.2 Effect of saffron aqueous extract on FBG、INS and GSP levels in STZ induced diabeticmice（，n＝10）

NC：Normal control；DM：Diabetesmodel；MH：Metformin hydrochloride；SE：Saffron aqueous extract；FBG：Fasting blood glucose；INS：Insulin；GSP：Glycated serum protein**P＜0.01 vs normal control group；＃P＜0.05 vs diabetic model group

Group FBG（mmol／L） INS（m IU／L） GSP（mmol／L）2.34±0.36 NC 4.58±0.86 61.58±4.90 1.87±0.11 DM 27.67±3.42**33.83±4.16**2.56±0.69**MH 20.83±0.97＃ 38.32±2.83 2.11±0.15＃SE 21.06±4.17＃ 39.06±3.05＃

2.3 西红花水提物对糖尿病小鼠糖耐量的影响

DM组灌胃葡萄糖后0 h、0.5 h、2 h的血糖值及线下曲线面积较NC组显著升高（P＜0.01）；与DM组相比，SE组0.5 h、2 h血糖值有下降趋势，但无显著差异，线下曲线面积显著降低（P＜0.01）；与 MH组相比，SE组2 h血糖和线下曲线面积有下降趋势，但无统计学意义（表3）。

Tab.3 Effectof saffron aqueous extracton glucose tolerance in STZ induced diabeticmice（，n＝10）

Tab.3 Effectof saffron aqueous extracton glucose tolerance in STZ induced diabeticmice（，n＝10）

NC：Normal control；DM：Diabetesmodel；MH：Metformin hydrochloride；SE：Saffron aqueous extract；**P＜0.01 vs normal control group；＃＃P＜0.01 vs diabeticmodel group

Group Blood glucose level（mmol／LArea under the curve NC 4.58±0.86 14.66±3.13 7.52±0.95 21.45±3.84 DM 27.67±3.42** 32.33±2.59** 27.84±5.69** 60.68±6.75**MH 20.83±0.97＃＃ 31.87±0.74 29.37±2.19 58.37±4.29 SE 21.06±4.17＃＃ 31.57±3.08 23.26±4.99 52.71±6.19）0 h 0.5 h 2 h＃＃

2.4 西红花水提物对糖尿病小鼠血脂的影响

DM组小鼠TC较NC组显著升高（P＜0.01），TG和HDL-c显著降低（P＜0.01）；与 DM相比，MH组TC显著降低（P＜0.01）；与DM组相比，SE组 TC显著降低（P＜0.01），HDL-c显著升高（P＜0.05）；SE组与 MH组比较，TC、TG、HDL-c均无统计学差异，但HDL有升高的趋势（表4）。

Tab.4 Effect of saffron aqueous extracton blood lipid in STZ induced diabeticmice（mmol／L，珋，n＝10）

Tab.4 Effect of saffron aqueous extracton blood lipid in STZ induced diabeticmice（mmol／L，珋，n＝10）

NC：Normal control；DM：Diabetesmodel；MH：Metformin hydrochloride；SE：Saffron aqueous extract；TC：Total cholesterol；TG：Triglyceride；HDL-c：High density lipoprotein cholesterol**P＜0.01 vs normal control group；＃P＜0.05，＃＃P＜0.01 vs diabeticmodel group

Group TC TG HDL-c NC 2.83±0.13 1.19±0.30 2.31±0.43 DM 3.66±0.39**0.42±0.19**1.78±0.27**MH 3.06±0.69＃＃ 0.46±0.25 1.93±0.33 SE 3.08±0.64＃＃ 0.37±0.22 2.14±0.35＃

2.5 西红花水提物对糖尿病小鼠胰腺组织结构的影响

胰腺组织进行HE染色显示：正常组胰岛结构和边缘界限清晰，形状呈圆形或椭圆形；胰岛细胞数量较多，分布均匀，细胞核大小均一，胞浆丰满，无血管扩增现象。模型组胰岛结构破坏，胰岛数量明显减少；胰岛细胞排列紊乱，细胞核大小不一，血管出现增生现象。经给药治疗后，SE组和MH组胰岛细胞形态、分布及胰岛边缘界限均有所改善，而且SE组胰岛细胞数量明显增加，细胞排列较规则（图1）。

Fig.1 Results of HE staining in pancreas tissue of each group（HE×400）

3 讨论

糖尿病是当前对人类健康威胁最严重的非传染性疾病之一。随着我国经济的发展和生活水平不断提高，我国的糖尿病发病率也在逐年上升。因此，从天然产物中开发功能性食品辅助治疗糖尿病是一个理想方向。

目前实验性糖尿病模型主要是通过化学药物诱导建立，常用的化学药物有四氧嘧啶和链脲佐菌素。四氧嘧啶造模易受环境因素的影响，模型不够稳定，部分动物能恢复正常血糖水平，而且对肝、肾组织有损害，死亡率高；链脲佐菌素可以选择性地破坏胰岛细胞，模型稳定，并且对其他组织无影响。因此，本次实验采用腹腔注射STZ诱导糖尿病模型。

现代药理学研究总结中药西红花具有广泛的药理活性，其主要的活性成分是西红花苷、西红花酸、藏花醛、西红花苦苷等，其药效主要有抗抑郁、抗肿瘤、抗心血管疾病、降血脂、抗氧化、减轻胰岛素抵抗［10］。Maeda研究报道藏花醛是一种蛋白质酪氨酸磷酸酶新型抑制剂，可激活C2C12肌肉胰岛素信号和改善糖尿病小鼠的糖耐量［11］。Samarghandian报道西红花苷可以抑制糖尿病大鼠主动脉的TNF-α和IL-6，减轻胰岛素抵抗，提高小鼠的免疫力［12］。本研究结果显示西红花水提物能够有效缓解糖尿病小鼠多饮多食的状况，降低FBG，升高INS含量，有效改善胰腺病变。与当前临床使用的药物二甲双胍相比较，二者的降血糖效果基本相近，但是二甲双胍长期使用容易导致肝肾功能受损及乳酸中毒等副作用［13］。西红花作为一种食品，长期食用，尚未见有严重副作用的报道。因此，将其开发成一种辅助降血糖的功能性食品，用于糖尿病的辅助治疗，具有一定的临床优势。西红花降血糖和修复胰岛细胞的物质基础可能是西红花苷，尚需进一步研究确定。

现代医学研究发现，糖尿病病人的血脂代谢和糖代谢密切关联，当糖代谢长期发生障碍时容易导致血脂代谢异常，进而造成糖尿病、冠心病、高血压等疾病。本实验结果显示，西红花水提物可以显著降低TC，升高HDL-c，西红花水提物降血脂效果与二甲双胍相比，无显著性差异。其降血脂机制可能是西红花苷抑制了促进甘油三酯水解的胰脂肪酶，从而阻碍了脂肪和胆固醇的吸收［14］。大量研究表明，糖尿病的治疗效果与血脂代谢水平直接相关。因此推测西红花水提物可以通过改善糖尿病小鼠的血脂代谢紊乱降低血糖。

综上所述，西红花水提物对实验性糖尿病小鼠有降血糖、降血脂作用，并且对受损的胰腺组织有较好的修复作用，为西红花开发成系列功能性食品提供了依据，但其物质基础以及作用机制还需进一步深入研究。

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