苦瓜提取物对Ⅱ型糖尿病胰岛素抵抗大鼠糖脂代谢及胰岛功能的影响

张 锦， 任 乐, 范 特, 周 伟, 田会萍, 程晓亮， 张 璐

(西安交通大学第一附属医院 药学部， 陕西 西安 710061)

0 引言

苦瓜，为葫芦科植物苦瓜(Momordica charantia L.)的果实，入药部位为果实.归心、脾、肺经.具有祛暑涤热、明目、解毒的功效.主治暑热烦渴、消渴、赤眼疼痛、痢疾、疮痈肿毒[1].我国古代就已将苦瓜列入中药范畴，苦瓜气味苦、无毒、性寒，历来医书记载苦瓜具有清热祛暑、明目解毒、利尿凉血、解劳清心、益气壮阳之功效[2].近年来，民间也流传有食用苦瓜可以降低血糖，苦瓜茶具有一定调节高血糖和高血脂人群的糖脂代谢水平的功效[3].

现代文献研究表明，苦瓜果实的汁液、苦瓜果实的水提取物、醇提取物及其降糖活性成分苦瓜甙 、苦瓜多肽均有降血糖作用.其降糖机理主要有胰腺保护、刺激β细胞分泌胰岛素及类胰岛素的作用[4].文献报道：苦瓜 50 % 甲醇提取物按30 mg/kg口服给药3 h后,STZ高血糖大鼠血糖水平下降幅度为25%.苦瓜果实的甲醇提取物喂饲30 d可改善糖尿病大鼠糖耐量.研究显示，苦瓜对高血糖有一定的抑制作用，而且糖脂代谢都是相关的.另外，苦瓜可以明显降低无胆固醇饮食的糖尿病大鼠肝脏中总胆固醇和三酰甘油水平[5,6].

II型糖尿病早期的病情发展，主要以胰岛素抵抗为主.胰岛素抵抗主要表现为：胰岛素促进葡萄糖摄取和利用的效率下降，机体代偿性的分泌过多胰岛素产生高胰岛素血症，以维持血糖的稳定[7].并且有的研究也指出，胰岛素抵抗可能会引起脂质合成通路的异常活跃， 导致脂质沉积，对体重也有一定的影响.同时，对于II型糖尿病的患者而言，常见的血脂紊乱包括甘油三酯的升高与高密度脂蛋白的降低，糖代谢紊乱的同时也会影响脂代谢，改善胰岛素抵抗的目标之一，就是降低甘油三酯的同时升高高密度脂蛋白[8].目前，对于此类患者的治疗，往往采用口服降糖药物、降脂药物联合皮下注射胰岛素的方法来控制其血糖、血脂水平.然而药物治疗的同时也引发了不同程度的不良反应，并且其疗效也与患者的依从性相关.

由于苦瓜提取物降糖活性已被证实，目前的研究也集中在苦瓜提取物是否能够改善胰岛素抵抗的II型糖尿病患者的糖、脂代谢水平.也有相关文献对苦瓜提取物对具有胰岛素抵抗的II型糖尿病大鼠的糖、脂代谢的影响进行了报道，但其局限性只比较了苦瓜提取物与西药单药之间的比较，未进行苦瓜提取物与西药合并用药组间的比较[9].

为进一步研究苦瓜提取物对Ⅱ型糖尿病胰岛素抵抗的改善作用，本实验以高脂饲料结合注射链脲佐菌素的方法复制II型糖尿病大鼠模型，以苦瓜提取物治疗后，观察苦瓜提取物与二甲双胍单药、吡格列酮单药、二甲双胍/吡格列酮与苦瓜提取物合并用药对大鼠空腹血糖、血脂、糖尿病症状及胰岛素抵抗指数、β胰岛细胞功能的影响.初步考察苦瓜提取物对Ⅱ型糖尿病胰岛素抵抗的改善作用及疗效，为后续研究提供一定的理论依据.

1 材料与方法

1.1 主要材料

1.1.1 实验动物

健康雄性SD大鼠，体重(116.10±3.31)g，由西安交通大学医学院实验动物中心提供，动物许可证号：SCXK(陕)2016-0002.实验动物置于室温(23±2)℃ ，相对湿度45%～65%的环境中，每笼6只，自由饮水摄食，适应实验环境7天后开始实验.

1.1.2 实验药品及试剂

苦瓜总皂苷(含量>70%，批号：1011726-62-7)；链脲佐菌素(STZ,德国Merck公司，生产批号：18883-66-4)；葡萄糖酶法测定试剂盒(陕西瑞奇科技生物有限公司，生产批号：163371)；果糖胺测定试剂盒(上海科欣生物技术研究所，生产批号：FB81052)；山梨醇脱氢酶试剂盒(陕西瑞奇科技生物有限公司，生产批号：185672)；小鼠糖基化终产物(AGEs)ELISA(上海沪尚生物科技有限公司，生产批号：AL6875)；二甲双胍(中美上海施贵宝制药有限公司，生产批号：AA78956，规格：500 mg/片)；吡格列酮(杭州中美华东制药有限公司,生产批号：2018427HZ，规格：30 mg/片)；其他试剂均为国药试剂，分析纯.

1.1.3 主要仪器

罗氏血糖仪(型号：罗康全活力，生产厂家：德国罗氏诊断公司)；罗氏血糖试纸(生产批号：201207050411，生产厂家：德国罗氏诊断公司)；高速离心机(型号：TG16-W，生产厂家：湖南仪器仪表总厂红旗仪器厂).

1.2 实验方法

1.2.1 建立糖尿病大鼠模型及分组

高脂喂养的胰岛素抵抗动物模型进一步注射小剂量的链脲佐菌素(STZ)，导致部分胰岛β凋亡，可以加重糖脂代谢紊乱，能造成模拟人类Ⅱ型糖尿病的动物模型[10].因此采用高脂饲料结合注射STZ方法制备糖尿病大鼠模型：以高脂饲料喂养大鼠16周后，单次给予腹腔小剂量注射STZ 30 mg/kg，3 d后随机检测血糖水平，血糖值高于16.7 mmol·L-1为模型制备成功.剔除造模失败的大鼠后，将大鼠随机分为7组(正常组、模型组、二甲双胍实验组、吡格列酮实验组、苦瓜提取物实验组、二甲双胍-苦瓜提取物组、吡格列酮-苦瓜提取物组)，每组12只.

1.2.2 给药方法

所有实验组的给药剂量均以体表面积折合成等效剂量灌胃给药，其中，苦瓜组以500 mg/kg/d给药，二甲双胍组以150 mg/kg/d给药，吡格列酮组以4.5 mg/kg/d给药，二甲双胍-苦瓜总皂苷组以二甲双胍150 mg 150 mg/kg/d联合苦瓜500 mg/kg/d给药，吡格列酮-苦瓜总皂苷组以吡格列酮组以4.5 mg/kg/d联合联合苦瓜500 mg/kg/d给药，正常组和模型组每天用等量生理盐水灌胃.给药周期为4周.

1.2.3 检测指标

(1)观察大鼠体重、自由饮食、饮水量的变化

实验中每周测量体重一次，并检测当天的自由饮食量及饮水量.根据实际体重调整给药剂量.使用尾套管法测量血压，并观察饮食及药物对排泄物的影响.

(2)空腹血糖(FBG)及血脂水平测定

尾静脉取血，采用罗氏血糖仪测定空腹血糖；禁食8 h，乙醚麻醉后，从后眼眶静脉丛采血，用相应的试剂盒测定大鼠甘油三酯、总胆固醇、低密度脂蛋白及高密度脂蛋白.

(3)胰岛素抵抗指数及胰岛β细胞功能测定

腹腔注射10%水合氯醛 (3 mL/kg) 麻醉，腹主动脉取血.另取血分离血清，化学发光法测定空腹血清胰岛素(FINS)含有量，计算胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)和胰岛β细胞功能(HOMA-β)，公式分别为HOMA-IR=FBG(mmol /L)×FINS(mU/L)/22.5(1 mU/L=0.14 pmol /L) 、HOMA-β=20*FINS/FBG-3.5).

1.2.4 统计分析

2 结果与讨论

2.1 对糖尿病大鼠体重、饮水量和摄食量的影响

与正常组相比，模型组大鼠的体重下降明显，平均饮水量、平均摄食量明显增加(P<0.01)，表明建模成功.与模型组相比，药物实验组、药物-苦瓜提取物实验组以上4项数据均有显著性差异(P<0.05)，表明药物和药物-苦瓜提取物能缓解大鼠糖尿病症状；苦瓜提取物实验组与模型组数据无显著性差异，表明苦瓜提取物不能缓解糖尿病大鼠症状,结果见表1.

表1 实验各组对糖尿病大鼠体重、饮水量和摄食量的影响

注：与空白组相比较：▲P<0.05；与模型组相比较：*P<0.05

2.2 对糖尿病大鼠空腹血糖水平的影响

本实验研究结果表明，与正常组相比，空白模型组大鼠血糖值>16.7 mmol·L-1，血糖明显升高(P<0.05)，显示了模型组大鼠同时具有高血糖、高脂血症，已经形成了胰岛素抵抗，结果表明采用长期高脂喂养加小剂量STZ诱导模拟人类饮食习惯的Ⅱ型糖尿病胰岛素抵抗动物模型是成功的.

苦瓜提取物、吡格列酮及吡格列酮-苦瓜提取物干预4周后,与模型组比较,空腹血糖显著下降(P<0.05).其中吡格列酮组下降57.8 %,苦瓜提取物组下降14.5%，吡格列酮-苦瓜提取物组下降 48.15 %,结果见表2.这说明苦瓜提取物能够降低具有胰岛素抵抗的II型糖尿病大鼠的空腹血糖.

表2 各组大鼠空腹血糖(fasting blood glucose，FBG)的变化

注：与正常组相比较：▲P<0.05；与模型组相比较：*P<0.05

由于II型糖尿病的临床表现之一就是空腹血糖升高.二甲双胍为双胍类降糖药物，其降血糖的药理作用在于能够增加周围组织对胰岛素的敏感性，增加胰岛素介导的葡萄糖利用，从而降低空腹血糖；吡格列酮通过直接降低胰岛素抵抗和改善β细胞功能达到持久的控制血糖的作用，目前都是临床的一线用药.苦瓜提取物组与二甲双胍、吡格列酮组相比，均能降低II型糖尿病大鼠的空腹血糖，无显著性差异，说明苦瓜提取物具有一定降低II型糖尿病大鼠的空腹血糖的作用，可能与其成分多靶点降糖作用有关.

2.3 对糖尿病大鼠血脂水平的影响

从表3可以看出，与正常组相比，模型组TG、TC、LDL、FFA 水平显著升高(P<0.05)，同时HDL水平显著降低(P<0.05).苦瓜提取物、二甲双胍、吡格列酮、二甲双胍-苦瓜提取物及吡格列酮-苦瓜提取物分别干预4周后，可使 TG、TC、LDL、FFA 水平明显降低(P<0.05)，HDL水平显著升高(P<0.05).提示苦瓜提取物对糖尿病大鼠的血脂水平具有一定的调节作用.对于II型糖尿病患者而言，糖代谢紊乱的同时往往伴有脂质代谢异常的改变，控制血清或组织中脂质水平，能够减少大血管和微血管并发症，因此苦瓜可能具有通过调节血脂，从而防止糖尿病并发症的产生的作用[11,12]，然而其作用机制还有待于进一步深入研究.

表3 各组大鼠血脂水平的变化

注：与空白组相比较：▲P<0.05；与模型组相比较：*P<0.05

2.4 各组大鼠之间胰岛素抵抗指数及胰岛β细胞功能的比较

表4结果显示，与正常组相比，模型组胰岛素抵抗指数明显升高(P<0.05)，并且胰岛β细胞功能明显降低(P<0.05)；苦瓜提取物、二甲双胍、吡格列酮、二甲双胍-苦瓜提取物及吡格列酮-苦瓜提取物分别干预4周后与模型组相比，胰岛β细胞功能均高于II型糖尿病模型组(P<0.05).本研究证实苦瓜提取物可以明显改善Ⅱ型糖尿病胰岛素抵抗大鼠的胰岛β细胞功能.

表4 各组大鼠胰岛素抵抗指数及胰岛β细胞功能

注：与空白组相比较：▲P<0.05；与模型组相比较：*P<0.05

3 结论

II型糖尿病的特点在于人体自身能够产生胰岛素，但细胞无法对胰岛素作出反应，使胰岛素的降糖效果低下，即产生胰岛素抵抗(或称胰岛素敏感性降低).当血糖开始升高时，高血糖、高游离脂肪酸(FFA)、抵抗素等增加，进一步抑制胰岛素信号转导途径，加重胰岛素抵抗，临床上表现为糖尿病持续进展和恶化.II型糖尿病，从源头上进行防治的关键是提高胰岛素的敏感性.胰岛素增敏，逆转胰岛素抵抗已成为国内外研究热点，是目前II型糖尿病最新治疗策略之一.其中二甲双胍和罗格列酮，是目前普遍的增敏剂，但也存在如乳酸酸中毒(二甲双胍)、贫血(吡格列酮)等不良反应.

本实验以二甲双胍、吡格列酮作为阳性对照，苦瓜提取物为实验组，讨论苦瓜提取物对胰岛素抵抗的II型糖尿病大鼠的影响，其结果表明苦瓜提取物干预大鼠4周后，与二甲双胍、吡格列酮及苦瓜联合西药均可显著降低大鼠 FBG 、TG 、TC 、LDL 、FFA 水平，升高 HDL水平，苦瓜提取物联合降糖药物能够改善大鼠多饮多食的症状，并且能够降低胰岛抵抗指数，改善胰岛β细胞的功能.实验结果提示苦瓜提取物对具有胰岛素抵抗的II型糖尿病大鼠的血糖、血脂水平均有一定的调节作用，并能改善胰岛β细胞的功能及II型糖尿病症状.但是对于苦瓜提取物改善胰岛素抵抗的II型糖尿病的临床症状的作用机制还有待进一步研究.