红景天提取物的降血糖作用研究

刘素欣， 张 露， 崔承弼

(延边大学农学院，吉林 延吉 133002)

近年来，随着人们的膳食结构、饮食习惯和生活方式发生的巨大变化，糖尿病已经成为第3位严重危害人类健康的慢性常见病[1]。一般分为Ⅰ型糖尿病、Ⅱ型糖尿病、妊娠糖尿病和继发性糖尿病[2]。

Ⅰ型糖尿病，是一种需终生选择外用胰岛素治疗，以防代谢失偿和酮症酸中毒的自身免疫性疾病[3-4]，且不易被发现，一般待确诊时，该病已潜伏发作一段时间了[5]。传统西药见效快，但长期服用会使人体产生不良反应，而我国中药资源丰富，历史悠久，疗效稳定且不良反应小，应用前景广阔[6]。作为我国长白山地区一味功效甚好的中医药材—红景天，目前已经被广泛应用于保健品、美容护肤和医药研发等领域，国家卫生部1991年将其批准为食品新资源[7]。

红景天(RhodiolaRosea)为多年生草本植物，生长在海拔3 000 m的高原地区，有“高原人参”之称[8]。《晶珠本草》中记载：“大株红景天治瘟病时疫，清肺热，治脉病”是藏医临床常用药材，因其生长环境恶劣，故具有很强的生命力和适应能力。红景天提取物的主要成分为红景天苷、络塞维、没食子酸、酪醇等活性物质[9]，常用于评价红景天的药用价值和营养价值。相关研究发现，红景天提取物可通过改善肺血管通透性来保护小鼠急性肺损伤[10]，以调节AMPK信号途径来控制肝糖原异生进而降低血糖[11]。

故该试验选择红景天提取物对糖尿病小鼠进行治疗，研究不同浓度红景天提取物对糖尿病小鼠的降糖效果，以及其糖耐量、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、糖化血红蛋白(GHb)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)水平、脏器系数等相关指标的影响，旨在探索红景天提取物的降血糖作用，从而为糖尿病临床应用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

1)材料：高山红景天(由长白山科学研究院提供)。

2)试剂：70%乙醇；柠檬酸、柠檬酸钠：AR级(购于天津华东试剂厂);链脲佐菌素(STZ)：纯度≥98%(HPLC)(美国SIGMA公司)；盐酸二甲双胍片：纯度以C4H22N5·HCL计0.5 g/片(天方药业有限公司)；NaCl注射液(0.9%)(吉林康乃尔药业有限公司)；葡萄糖粉剂(广西梧州制药有限公司)。

3)试剂盒：总胆固醇(T-CHO)试剂盒、甘油三酯(TG)试剂盒、糖化血红蛋白(GHb)试剂盒、丙二醛(MDA)试剂盒、超氧化物歧化酶(SOD)试剂盒(南京市建成生物研究所)。

1.1.2 试验动物

健康清洁级昆明种小鼠30只，体重20～22 g左右，雄性，由延边大学动物实验中心提供。于室温(20～25 ℃)、相对湿度(50±5)%的延边大学食品研究中心动物室内适应7 d，自由摄食和饮水，多笼饲养。基础饲料由延边大学实验动物中心提供。

1.1.3 试验仪器

落地式连续投料粉碎机DF-35型(温岭市林大机械有限公司)；电热恒温水浴锅HWS-24型(上海百典仪器设备有限公司)；离心机TG16A-WS型(上海卢湘仪器有限公司)；实验型冷冻干燥机LyoQuest-55型(西班牙Telstar集团公司)；真空泵DTC-22B型(日本ULUACKIKO公司)；冷凝器CCA-1111-CE型(东京理化器械株式会社)；涡旋混匀器MS3basic无空格型(德国IKA集团);1 mL 1次性无菌注射器(上海金塔医用器材有限公司);血糖仪AG-605型(天津市九安医疗公司)。

1.2 方法

1.2.1 红景天预处理及提取

1)预处理：将红景天根茎粉碎处理后，在干燥箱中80 ℃烘干，过60目筛，得到红景天粉末。

2)红景天提取物的提取：用70%乙醇按照料液比1∶10的比例，于80 ℃水浴中浸提1 h，冷却至室温后在离心机中以转速3 000 r/min离心20 min，收集上清液，再次对沉淀物按上述步骤提取，共提取3次，将收集的上清液蒸发浓缩，浓缩液放入-80 ℃冰箱中进行冷冻，后进行冷冻干燥，并将最终提取物粉末密封保存，用于后续试验。

1.2.2 Ⅰ型糖尿病动物模型的建立

链脲佐菌素(STZ)配制：将STZ分装于1.5 mL EP管中，每管5 mg，用锡纸包裹。将柠檬酸与柠檬酸钠按比例溶解配置成缓冲溶液(0.1 mol/L，pH值4.35)，将其溶解STZ配置成12 mg/mL注射液，振荡摇匀，避光，冰浴保存，现配现用。

小鼠造模：对小鼠进行为期1周的喂养以便其适应环境，随机选取30只，对所有小鼠正常饮水禁食12 h(晚8点到早8点)后，禁食过夜，测量并记录小鼠体重及空腹血糖水平，根据小鼠体重对其进行1次性大剂量腹腔注射STZ，建立Ⅰ型糖尿病模型，其注射剂量为120 mg/kg·BW，浓度12 mg/mL，空白组同时腹腔注射柠檬酸—柠檬酸钠缓冲溶液(0.1 mol/L，pH值4.35)，缓冲液做假性处理。每组小鼠在30 min内完成注射，并在注射1 h后恢复自由进食[12]。

在造模后第4天禁食过夜，称重，并测量空腹血糖值，最终空腹血糖值大于11.1 mmol/mL确定为造模成功。成功即为Ⅰ型糖尿病小鼠，剔除未成功小鼠，并对未成功小鼠进行再次建模[13]。

1.2.3 小鼠分组

小鼠造模成功后，将小鼠分为6组，糖尿病小鼠每天按不同红景天提取物浓度进行一次灌胃，根据小鼠体重变化调节给药剂量，而空白组和模型组均灌以相同量的蒸馏水。红景天浓度设置是在研究小鼠每日允许摄入量和参考相关试验[14]后进行设计。

其具体分组及灌胃情况如下所示：

将小鼠随机分为6组，每组5只，其中未得病的空白组灌以蒸馏水，而糖尿病小鼠的分组及灌胃情况如下：

模型组(蒸馏水)、阳性组(盐酸二甲双胍500 mg/kg·BW)、高剂量组(红景天提取物1 000 mg/kg·BW)、中剂量组(红景天提取物500 mg/kg·BW)、低剂量组(红景天提取物250 mg/kg·BW)。

1.2.4 动物试验流程

将实验动物成功造模后，每天对其进行灌胃给药并且测体重、摄食量和饮水量，每周定期测定空腹血糖值，进行为期4周的灌胃处理后，最后1次测定小鼠的空腹血糖值，并进行口服葡萄糖耐量试验，隔天禁食12 h后，对小鼠进行眼球取血并且将血液收集在1.5 mL EP管中，取血后立即对小鼠进行脱颈处死，立即将其解剖，取心、肝、脾、肾4个脏器，用0.9%氯化钠溶液洗净血液并吸干表面液体，称重并记录。血液离心处理后将血浆和血细胞分开保存，备用；然后进行指标的测定。

1.2.5 小鼠的理化指标和生化指标的测定

1)小鼠体重、摄食量、饮水量的测定：小鼠适应性喂养1周，每天测量并记录体重、饮用水以及饲料的添加量和剩余量；造模成功后，再次测量体重并记录；开始灌胃后，每天测量体重、摄食量、饮水量变化并记录。其中食物效价计算方法：食物效价=体重增量/摄食量

2)小鼠空腹血糖的测定：测定小鼠空腹血糖值时，取尾静脉血，剪尾尖后弃第1滴血用第2滴血测定。

3)口服葡萄糖耐量试验：最后1次灌胃后禁食12 h，经口1次性灌胃大剂量葡萄糖溶液(剂量2 g/kg·BW)，分别测定小鼠0、30、60、90、120 min时的血糖水平。

4)脏器系数的测定：称取解剖小鼠所得心、肝、脾和肾的重量，计算得脏器系数。

5)生化指标的测定：取眼血和肝脏，冰浴保存，按照各试剂盒的使用方法进行操作，测定吸光值，计算TC、TG、GHb、SOD、MDA含量。

1.3 统计学分析

采用SPSS25.0对所得的实验数据进行统计学分析，进行单因素试验，所得数据以图表和均值±标准偏差(X±SD)的形式表示。P<0.05,表示差异性显著，P<0.01,表示差异性极为显著，P>0.05,表示无显著性差异。

2 结果与分析

2.1 红景天醇提法的提取率

红景天粉末经75%乙醇提取得到的红景天提取物，提取率为30%。

2.2 红景天提取物对小鼠基础指标的影响

红景天提取物对小鼠体重及摄食饮水情况的影响见表1。

表1 试验期间各组小鼠体重及摄食饮水情况(n=5)

造模成功后，经4周的灌胃试验，对比观察得到：空白组小鼠体重最重，高于注射STZ的各组小鼠，并存在显著性差异(P<0.05)，随着灌胃时间延长，各给药组小鼠体重均有增加，但仍低于正常组，因此，正常组食物利用率最高，而模型组食物利用率最低，给药组随着用药剂量的增加食物利用率随之提高，“三多一少”症状有所缓解。

空白组垫料干燥、毛色正常，没有掉毛现象；而模型组垫料最湿，毛发枯黄粗糙、有掉毛现象；给药组随用药剂量的提高，毛发逐渐由干燥变为柔顺，秃毛现象也减轻，精神状态明显好转。

2.3 红景天提取物对小鼠血液指标的影响

2.3.1 对小鼠空腹血糖的影响

试验各组小鼠血糖变化见图1。

注：与空白组比较，##表示P<0.01；与模型组比较，*表示P<0.05,**表示P<0.01，下同。

由图1可知，在造模之前，所有小鼠体内血糖浓度并无明显差异，但在造模成功后，所有小鼠血糖量均高于11.1 mmol/L。开始灌胃后，模型组血糖浓度逐渐上升，空白组相对稳定，且与其他组血糖浓度有显著差异(P<0.05)；给药组血糖随时间延长逐渐下降，其中，高剂量组血糖下降最快，与盐酸二甲双胍的降糖效果在一定程度上相近，说明高剂量组降糖效果显著，对小鼠降血糖具有辅助作用。

2.3.2 对小鼠糖耐量的影响

由图2可知，在0～60 min，各组血糖浓度均呈上升趋势，并且在60 min时达到峰值，在60～120 min，各组血糖浓度均呈下降趋势。在60～90 min，所有给药组血糖浓度均显著低于模型组(P<0.05)，高剂量、中剂量组与阳性对照组血糖浓度急剧下降，并且下降趋势与空白对照组相近。说明高剂量和中剂量组对小鼠糖耐量的改善效果较好，表明其具有提高小鼠抗高血糖的能力。

图2 不同给药组剂量对各试验组小鼠糖耐量的影响

2.3.3 对小鼠血液TC、TG、GHb、MDA、SOD的影响

由表2可知，为红景天提取物对小鼠血液TC、TG、GHb、MDA、SOD的影响。空白组TC、TG、GHb和MDA的含量最低，模型组的含量最高，并且给药组随提取物浓度的上升，TC、TG、GHb和MDA的含量逐渐下降，其中高剂量组与阳性组的TC、TG、GHb和MDA值差异性不显著(P>0.05)，但均低于中、低剂量组。

表2 红景天提取物对TC、TG、GHb、MDA、SOD的影响

SOD含量在模型组中最低，空白组中最高，灌胃红景天提取物的三组随浓度的上升而上升。其中高、中、低剂量组与阳性组无显著性差异(P>0.05)，与模型组有显著性差异(P<0.05)。因此不同浓度的红景天提取物能够在一定程度上提高糖尿病小鼠抗氧化能力。

2.4 红景天提取物对小鼠脏器系数的影响

由表3可知，红景天提取物对小鼠脏器系数的影响。从表3中可以看出，灌胃红景天提取物的小鼠心脏脏器系数和脾脏脏器系数与空白组相比没有显著性差异(P>0.05)，说明红景天提取物未对小鼠心脏和脾脏造成负担。模型组的肝脏脏器系数和肾脏脏器系数显著高于灌胃红景天提取物的各组(P<0.05)，其中高剂量组和阳性组肝脏系数和肾脏系数最为接近。因此，不同浓度红景天提取物可有效缓解糖尿病小鼠的肝肾肿大现象，其中高剂量效果较好。

表3 红景天提取物对小鼠脏器系数的影响

3 讨论与结论

据研究发现，不同浓度的红景天苷具有还原能力及有效清除自由基DPPH的活性，而红景天提取物的作用优于单体活性成分红景天苷[15-16]，进一步结合韩雪娇等[17]对其治疗糖尿病的机制研究发现，红景天提取物能够通过增加血清胰岛素缓解糖尿病并发症，综合表明，除红景天苷外，红景天提取物中的其他成分可能发挥其抗氧化及降血糖的主要作用。

在糖尿病患者中，由于胰岛素的生物调节作用发生障碍，常伴有脂质代谢的紊乱，出现血糖和血脂代谢异常，俗称“高血脂”[18]。故在糖尿病患者中，由于胰岛素调节作用不足而发生脂质代谢异常，从而使机体内TC、TG含量升高。GHb是红细胞中的血红蛋白与血清中糖类相互结合的产物，经过长时间持续性且不可逆性糖化反应生成[19]，可直接反映血糖浓度，因而可反映患者6～8周血糖控制效果[20]，故在糖尿病诊断中检测糖化血红蛋白含量确诊率较高，可有效辅助患者的疾病诊断及治疗过程[21]。在该试验中不同浓度的红景天提取物灌胃STZ诱导Ⅰ型糖尿病小鼠后，小鼠血糖水平下降，体重有所恢复，食物利用率升高，血浆中TC、TG、GHb和MDA的活力下降，而SOD活力升高，在一定程度上提高了小鼠的抗氧化能力。

大多数糖尿病患者缺乏合理进食的理念和指导，存在许多饮食和生活误区，进而加剧病情并伴随一些严重并发症，如机体心脏、肾脏、肝脏和神经等组织器官的慢性病变,功能减退及衰竭,严重影响患者的生活质量[22-23]。糖尿病肾病是糖尿病微血管并发症之一，被认为是导致终末期肾病的主要诱因，近年来大约有45%新增的终末期肾病病人是糖尿病肾病患者，目前糖尿病肾病已成为糖尿病患者高死亡率的一个重要原因[24]。相关研究表明，红景天提取物可保护由对乙酰氨基酚诱导肝脏损伤模型小鼠的心肌损伤[25]。结合该试验结果，随着红景天提取物浓度的提高，肝肾脏器系数显著下降，心脏脾脏系数有所下降，表明红景天提取物可有效缓解糖尿病小鼠肝肾肿大，对并发症引起的脏器损伤具有一定的保护作用。

综上所述，红景天提取物可通过降低血浆中的TC、TG、GHb和MDA的含量，提高SOD含量，提高糖尿病小鼠抗氧化能力，缓解小鼠脏器肿大，显著降低小鼠的血糖，在临床上常用于降血糖。