黄连素对糖尿病大鼠胰岛素抵抗的治疗作用*

范春芳, 郭一沙, 王嘉欢, 李 平， 张海龙

(1. 武警特色医学中心药剂科, 2. 武警特色医学中心神经内科, 3. 武警特色医学中心医研部， 天津 300162)

近年来，糖尿病的人群患病率和死亡率不断升高，其死亡率仅次于肿瘤、心血管病，位居第三位，给家庭、社会带来了巨大的经济负担。糖尿病主要是由于胰岛素绝对或相对缺乏而导致高血糖状态的一种代谢性疾病[1]。对糖尿病具有明确的防治作用的中药多为清热解毒、活血化瘀类药物，有效成分多为生物碱、多糖和苷类[2]。黄连素作为中药的一种，主要用于清热、解毒，治疗肠道感染。有研究发现，黄连素对高脂饮食大鼠有与二甲双胍相似的增加胰岛素敏感性、提高肝糖原含量的作用[3]，其对糖尿病的治疗是目前研究的热点之一。既往研究发现，黄连素对降低血糖、改善胰岛素抵抗等方面具有较为明显的作用，但多为黄连素与其他药物联合使用的研究，关于黄连素单独抗糖尿病作用的具体机制研究尚少[4.5]。因此，本研究通过建立大鼠糖尿病模型，单独使用黄连素进行抗糖尿病研究，观察黄连素对糖尿病大鼠血统水平、相关胰岛素水平的影响，探讨黄连素对治疗糖尿病的可能机制。

1 材料与方法

1.1 动物

健康SPF级雄性Wistar种系大鼠60只，8周龄，质量180～220 g。所有大鼠均用常规基础饲料喂养，自由饮水。

1.2 主要试剂与仪器

黄连素(上海源叶生物有限公司)，二甲双胍片(山东博山制药有限公司)。所有药物均用生理盐水配制成所需浓度。

链脲佐菌素(Streptozotocin,STZ，Sigma公司)；125I-胰岛素放射免疫分析试剂盒(北京原子高科核技术应用股份有限公司)；果糖胺测定试剂盒(南京建成生物工程研究所)；三诺SXT-1 快速血糖测试仪(长沙三诺生物传感技术有限公司)。

1.3 糖尿病小鼠模型建立

模型组大鼠给予高脂高糖饮食，喂养15 d，随后进行腹腔注射0.055 mg/kg STZ，注射2次，间隔3 d。末次注射STZ7 d后，采用血糖仪检测大鼠空腹血糖水平(Fasting blood glucose,FBG)，FBG≥11.1 mmol/L，则认为大鼠糖尿病模型建立成功。

1.4 实验分组及给药

将造模成功的大鼠随机分为5组：分别为模型组、黄连素低剂量组(100 mg/kg)、黄连素中剂量组(200 mg/kg)、黄连素高剂量组(300 mg/kg)和阳性对照组(二甲双胍：50 mg/kg)，每组10只。另取10只正常大鼠作为正常组。

造模第2日起，黄连素低、中和高剂量组小鼠每天分别灌胃100、200和300 mg/kg黄连素；对照组每天灌胃二甲双胍50 mg/kg；正常组和模型组每天给予相同体积的生理盐水进行灌胃；1次/天，连续给药/生理盐水4周。

1.5 测定各组大鼠尾静脉血FBG水平

分别于给药当天、1周、2周、3周及4周，取每只大鼠尾静脉血，采用葡萄糖氧化酶法检测FBG。

1.6 口服糖耐量实验(oral glucose tolerance test, OGTT)

在给药4周时，取大鼠尾静脉血，检测大鼠尾静脉血FBG水平(0 min)；随后对大鼠进行葡萄糖(2.0 g/kg)灌胃，分别于30、60和90 min取尾静脉血测血糖值。

1.7 大鼠胰岛素相关水平检测

OGTT实验3 d后，给予大鼠腹腔注射2%戊巴比妥钠麻醉，随后固定于大鼠固定板上，用剪刀剪开腹腔，用10 ml注射器从腹主动脉取5 ml血液，离心后取上清，采用相应试剂盒检测大鼠空腹FBG、胰岛素(FINS)和果糖胺含量，并计算大鼠胰岛素抵抗指数(HOMA-IR= FBG×FINS/22.5)[6,7]。

1.8 统计学处理

2 结果

2.1 不同浓度黄连素对大鼠静脉血FBG水平的影响

给药当天，与正常组相比，模型组大鼠静脉血FBG含量显著升高；给药2周后，对照组、黄连素2组和3组大鼠静脉血FBG含量均低于模型组(P<0.05)，且黄连素2组和3组大鼠静脉血FBG含量低于黄连素低剂量组(P<0.05)；给药3周和4周后，对照组、黄连素低、中和高剂量大鼠静脉血FBG含量均低于模型组(P<0.05)，且黄连素中和高剂量大鼠静脉血FBG含量低于黄连素低剂量组(P<0.05，表1)。

Tab. 1 Effects of different concentrations of berberine on FBG level in venous blood of diabetic rats(mmol/L, n=10)

2.2 不同浓度黄连素对大鼠OGTT的影响

与正常组相比，模型组几个时间节点的血糖值都显著升高(P均<0.05)；与模型组相比，对照组、黄连素低、中和高剂量组在不同时间节点的血糖值均显著低于模型组(P<0.05)，除黄连素低剂量组组在(0 min)时的血糖值与模型组比差异无统计学意义外，其余时间节点差异均具有统计学意义(P<0.05，表2)。

Tab. 2 Effects of different concentrations of berberine on OGTT in diabetic rats(mmol/L， n=10)

2.3 不同浓度黄连度对大鼠血清胰岛素相关指标的影响

与正常组相比，模型组大鼠胰岛素含量明显降低，果糖胺含量明显升高 (P均<0.01)；与模型组比较，对照组、黄连素低、中和高剂量组大鼠胰岛素含量明显升高(P<0.05)，果糖胺含量明显降低，除黄连素低剂量组外，其它组别结果均具有统计学意义(P均<0.05，表3)。

Tab. 3 Effects of different concentrations of berberine on insulin and fructosamine levels in diabetic rats n=10)

Tab. 4 Effects of different concentrations of berberine on insulin resistance in diabetic n=10)

3 讨论

糖尿病患病率高，致死、致残率高，因此积极防治糖尿病具有重要的社会意义[8]。糖尿病属于慢性代谢紊乱性疾病，发病机制比较复杂，在中医上属“消渴”的范畴。消渴多属虚实夹杂、本虚标实，日久可见气虚、血瘀、阴亏、痰阻等证。“阴虚燥热” 为病机根本，与血疲有关，是产生变证的根本原因。目前对糖尿病的治疗主要采取对症治疗，没有完全有效的理想治疗药物。近年来研究表明，现代中药中主要活性成分如黄连素、黄芪、川穹等可以通过降低血脂、改善血液流变性、清除氧自由基、抑制醛糖还原酶的活性、抑制蛋白质非酶糖基化及改善血管舒张功能等途径对糖尿病及其并发症起到一定的防治作用[9,10]。黄连素(又称小檗碱)是从毛莨科植物黄连(coptidis rhizome，CR)、黄柏(cortex phellodri)根茎中提取的一种异喹啉类生物碱。近年来不断有研究发现，黄连素具有降低血糖、提高胰岛素敏感性的作用，可以有效地抑制以丙氨酸为底物的糖异生，起到降低血糖的功效[11]。同时，黄连素又具有改变血液流变学、降低血黏度、抑制血小板聚集、扩张微血管、抗凝血、抗血栓形成的作用[12]，与糖尿病的病机理论相符。

糖尿病的主要临床表现为血糖水平升高，因此在糖尿病诊断中常用的指标为空腹血糖水平、动态血糖水平、糖化血红蛋白水平、果糖胺水平和胰岛素水平等。其中空腹血糖水平具有方便、简单等优点，且可以反映机体在空腹状态下的血糖水平，研究发现空腹血糖过高，对全天血糖控制不佳具有重要影响，因此控制空腹血糖水平对于糖尿病患者的血糖控制具有重要意义；；动态血糖可以反映机体连续的血糖变化，结果精确，有利于较好的控制血糖水平，但需要长时间配带监测仪器，会给生活带来一定程度的不便；糖化血红蛋白可以反映机体8～12周的血糖水平，从而反映糖尿病患者长期的血糖控制效果，判断疾病的进展情况，但检测方法相对较为繁琐[13,14]；果糖胺为高分子酮胺结构类物质，代谢期较长，可以反映糖尿病患者2～3周总体血糖情况[15,16]。相较于空腹血糖，果糖胺检测结果能更准确的反映机体较长时间内的血糖水平，更有利于评价机体血糖水平的真实情况，在临床上作为血糖监测指标应用较广[17-19]。口服糖耐量实验属于葡萄糖负荷试验，可以即时评估机体血糖水平，了解机体胰岛β细胞功能及其对血糖的调节作用操作简单、方便，价格较低，易被患者接受[20]。胰岛素作为一种蛋白质类生物激素，由胰岛β细胞分泌，具有降低血糖、调节物质代谢的作用，血浆胰岛素水平能够反映胰岛β细胞的分泌功能[21]。HOMA-IR是用于评价糖尿病患者胰岛素敏感性、胰岛素抵抗水平及胰岛β细胞功能的指标，目前在临床治疗上应用较为广泛。因此本研究通过测定不同时期FBG水平、口服糖耐量实验、果糖胺水平、胰岛素水平及HOMA-IR水平来综合评价黄连素对糖尿病大鼠胰岛素抵抗的治疗作用。

研究结果显示，与正常相比，糖尿病模型组大鼠FBG、果糖胺水平明显升高，胰岛素水平明显降低，HOMA-IR水平增高，说明高血糖状态下胰岛素基础分泌量降低。与模型组比较，对照组和黄连素组大鼠在给药2周后FBG水平即呈下降趋势；给药4周后对照组和黄连素组FBG、果糖胺水平下降，OGTT实验不同时间节点FBG水平下降，同时胰岛素水平增高，HOMA-IR水平下降，说明黄连素可以有效降低糖尿病模型大鼠FBG、果糖胺水平，改善胰岛细胞的功能从而升高胰岛素水平，提高机体对血糖的调节作用，从而起到治疗大鼠糖尿病的作用。

黄连素作为中药的一种，也是传统中药黄连、黄柏等的主要药效成分，其获取相对较为容易，且价格跟西医相比较为便宜。同时通过本次实验验证，可以发现黄连素具有降低血糖和改善胰岛素抵抗的作用，在一定范围内，黄连素剂量越高，抵抗糖尿病作用越明显，值得在临床推广应用。