苦瓜皂苷与南瓜多糖或苦荞黄酮联合作用对高脂血症大鼠糖脂代谢的影响

郭怡，李毅腾，吴海清,2，王步江,2，肖萍,2, 通信作者，刘金福,2, 通信作者

苦瓜皂苷与南瓜多糖或苦荞黄酮联合作用对高脂血症大鼠糖脂代谢的影响

郭怡1，李毅腾1，吴海清1,2，王步江1,2，肖萍1,2, 通信作者，刘金福1,2, 通信作者

（1. 天津农学院 食品科学与生物工程学院，天津 300392；2. 天津市农副产品深加工技术工程中心，天津 300392）

采用单维统计分析结合主成分分析法，研究苦瓜皂苷与南瓜多糖或苦荞黄酮联合作用对高脂血症大鼠糖脂代谢的改善作用。结果表明：苦瓜皂苷和南瓜多糖联合作用对胆固醇（TC）、游离脂肪酸（FFA）、肌酐（CRE）和瘦素（LP）改善作用优于单一提取物（＜0.05）；在胆固醇（TC）、肌酐（CRE）和游离脂肪酸（FFA）改善效果方面，苦瓜皂苷和苦荞黄酮联合作用同样显著优于各单一提取物（＜0.05）。PCA分析也证实了联合作用对高脂血症有着更加显著的改善作用，且多种活性成分联合使用还可能是通过作用不同的靶点通路起到增效或协同的作用。

苦瓜皂苷；南瓜多糖；苦荞黄酮；高脂血症；糖脂代谢；联合作用

长期高脂饮食会引起动脉粥样硬化、冠心病等心脑血管疾病，以及高血脂症、胰岛素抵抗、2型糖尿病等代谢综合征[1]，临床表现为血脂水平如胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、低密度脂蛋白（LDL）普遍较高，而高密度脂蛋白（HDL）又明显低于正常水平[2-3]。近年来对高脂饮食引发高脂血症的报道已屡见不鲜。有学者研究了植物提取物中的生物活性成分对改善高脂血症小鼠模型糖脂代谢的机理，表明苦瓜皂苷、南瓜多糖、苦荞黄酮等可使高脂小鼠生化指标得到一定程度的改善，并且在降脂、降糖的作用机制方面表现出多靶点、多通路的特点[4-7]。然而国内外学者对于苦瓜皂苷与南瓜多糖或苦荞黄酮联合作用对高脂症大鼠糖脂代谢的改善效果和机理报道较少。

由于不同种类植物活性成分作用途径多样，且参与糖脂代谢的生理指标或靶点较多，在单维统计方法基础上加入一种多元统计分析方法，即主成分分析法（Principal Component Analysis，PCA）来进行数据分析处理。主成分分析法可以通过少数主成分来表现多数变量间的结构[8]，目的是使数据变得简单，方便去理解和展示，且信息之间相互独立[9-11]。本研究通过单维分析结合多元统计的方法，探究和比较苦瓜皂苷、南瓜多糖和苦荞黄酮单一提取物或两两联合使用对高脂血症大鼠糖脂代谢的改善，同时也为多种活性成分联合作用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

苦瓜皂苷（实验室自备）、南瓜多糖（实验室自备），苦荞黄酮（开鲁县昶辉生物技术有限责任公司）。SPF级SD大鼠（北京军事医学科学院实验动物中心）；高脂饲料、基础饲料（北京军事医学科学院实验动物中心）。

1.1.2 试剂

胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白（HDL）、低密度脂蛋白（LDL）、谷草转氨酶（AST）、谷丙转氨酶（ALT）、肌酐（CRE）、尿素氮（BUN）测定试剂盒，购于英科新创（厦门）科技有限公司；胰岛素（INS）、瘦素（LP）、游离脂肪酸（FFA）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、脂联素（ADPN）测定试剂盒，购于北京索莱宝科技有限公司。

1.1.3 仪器

魅力全自动生化仪，美国MD仪器公司；752型可见分光光度计，上海菁华科技仪器有限公司；血糖仪，北京怡成生物电子技术有限公司。

1.2 方法

1.2.1 高脂小鼠模型建立

饲养体重约110～130 g的健康SPF级SD雄性大鼠48只，1周后随机分为8组，即：对照组、高脂组、阳性药物组（唐一泰降糖胶囊，400 mg/kg）、苦瓜皂苷组（400 mg/kg）、南瓜多糖组（500 mg/kg）、苦荞黄酮组（400 mg/kg）、苦瓜皂苷与南瓜多糖联合组（400 mg/kg皂苷＋500 mg/kg多糖）、苦瓜皂苷与苦荞黄酮联合组（400 mg/kg皂苷＋400 mg/kg黄酮）。对照组饲喂基础饲料，其余各组饲喂高脂饲料4周建立高脂大鼠模型。

对照组和高脂组给予蒸馏水灌胃4周，其余各组每日分别灌胃各提取物。每3天记录一次大鼠体重、进食量及饮水量。最后一次给药后禁食12 h后称重，测定葡萄糖耐量，断颈处死。

1.2.2 血清指标测定

血清指标测定：末次给药禁食12 h，乙醚麻醉后，摘眼球取血，所取血液4 ℃静置20 min， 4 000 r/min离心20 min，吸出上清液即为血清。用全自动生化仪测定TC、TG、HDL、LDL、AST、ALT、CRE、BUN的含量；用试剂盒测定INS、FFA、TNF-α、ADPN、LP的含量。

葡萄糖耐量（OGTT）试验：参照李毅腾等[12]方法进行试验并计算血糖下面积。

1.3 数据处理

利用软件SPSS 13.0进行统计学分析，组间均数比较用检验，＜0.05表示差异具有显著性并采用标记字母法对方差分析结果进行标注；主成分PCA分析采用SIMCA 软件。

2 结果与分析

2.1 不同提取物对高脂血症大鼠体重、饮水量、摄食量的影响

前4周，各组大鼠体重和摄食量均呈稳定上升状态，与对照组比较，高脂组大鼠的体重增长较快，但饮水量和摄食量无明显差异。经过4周各提取物灌胃后，体重增长趋于缓慢，与对照组相比差异不大，但明显低于高脂组大鼠体重；同时，阳性药物组、苦瓜皂苷组、南瓜多糖组、苦荞黄酮组以及苦瓜皂苷与南瓜多糖或苦荞黄酮联合组之间的组间差异不大，饮水量和摄食量组间无明显差异。

2.2 葡萄糖耐量和血糖下面积

由图1所示，高脂模型组大鼠葡萄糖耐量明显高于空白对照组，而经提取物灌胃后的各组大鼠糖耐量均有不同程度的下调作用。结合图2所示，对血糖下面积（）进一步分析可知，除苦瓜皂苷与苦荞黄酮联合组外，其余各组的显著高于正常组（＜0.05）；但各提取物组均小于高脂模型组，具有统计学意义（＜0.05）；苦瓜皂苷与苦荞黄酮联合作用效果显著优于其单一成分组（＜0.05）。

注：同一肩注不同字母表示比较组间有显著差异＜0.05

2.3 苦瓜皂苷和南瓜多糖或苦荞黄酮单一和联合作用对各组大鼠血清理化指标单维统计分析

由表1分析可知，高脂模型组的各项指标与对照组对比，除HDL外，其余指标有显著性差异（＜0.05），表明造模后的高脂大鼠不仅脂代谢相关指标紊乱，脏器功能、生理生化和糖代谢相关指标也发生了明显紊乱现象。经各活性成分灌胃后，其各项指标中除HDL、AST、BUN、TNF-α和ADPN外，其余血清理化指标与高脂模型组相比有显著性差异（＜0.05），其中部分指标与空白组比较无统计学意义（＞0.05）。证实了苦瓜皂苷、南瓜多糖和苦荞黄酮提取物对于高脂模型大鼠糖脂代谢具有明显的改善调节作用。苦瓜皂苷与南瓜多糖联合作用对TC、FFA、CRE和LP的改善作用优于各单一提取物成分组（＜0.05），ALT水平显著低于南瓜多糖组（＜0.05）；苦瓜皂苷与苦荞黄酮联合作用在TC、CRE和FFA改善效果方面也显著优于单一成分组（＜0.05），ADPN水平显著高于苦荞黄酮组（＜0.05），LP水平显著高于苦瓜皂苷组（＜0.05）。研究表明，脂联素水平降低会导致糖耐量受损、肥胖、高脂血症等疾病的产生[13-15]。

综上，苦瓜皂苷与南瓜多糖或苦荞黄酮联合作用均可显著降低FFA含量，FFA水平降低可以抑制胰岛β细胞的内质网应激（ERS），从而防止长期严重内质网应激（ERS），防止β细胞坏死和凋亡信号通路，使β细胞的数量增加，防止胰岛分泌功能受到损伤[16]，改善了因血清中高FFA含量刺激所导致的高活性反应分子性氧簇（ROS）的生成[17]。另外苦瓜皂苷与苦荞黄酮联合作用增强了对ADPN的改善作用，使得血清中ADPN含量显著增加。ADPN的增加使得ADPN受体水平和受体后的胰岛素敏感性增强，从而达到改善机体胰岛素抵抗的目的。另外，ADPN还与抑制肝脏糖异生、抑制脂肪组织TNF-α信号转导和增加脂质氧化有关[18]，可有效预防和改善肥胖和2型糖尿病的发生。同时，指标中的ALT和CRE达到了正常水平，说明了肝脏和肾脏功能得到一定程度的恢复。

表1 各组大鼠血清理化指标单维统计分析结果（±SDn＝6）

注：同一行肩注不同字母表示比较组之间有显著差异＜0.05

2.4 苦瓜皂苷和南瓜多糖或苦荞黄酮单独和联合作用对高脂大鼠血清理化指标PCA分析

高脂模型组、苦瓜皂苷组、南瓜多糖组（或苦荞黄酮组）和苦瓜皂苷与南瓜多糖组（或苦瓜皂苷与苦荞黄酮组）4个样本分别聚为4类，说明各组别组内间的糖脂代谢相关指标差别不大，而不同组中糖脂代谢指标存在差异性。通过灌胃不同提取物，苦瓜皂苷组、南瓜多糖组及苦荞黄酮组明显远离高脂组，进一步说明了各活性成分可以改善糖脂代谢紊乱的现象，并且苦瓜皂苷与南瓜多糖及苦瓜皂苷与苦荞黄酮联合组较高脂模型组间差异更加显著，说明两种成分联合作用对高脂血症的改善效果更加突出（图3、图4）。

注：图中高脂模型组、苦瓜皂苷组、南瓜多糖组和苦瓜皂苷+南瓜多糖组分别用GZ，ZG，DT，ZG+DT来表示

注：图中高脂模型组、苦瓜皂苷组、南瓜多糖组和苦瓜皂苷+苦荞黄酮组分别用GZ，ZG，HT，ZG+HT来表示

苦瓜皂苷组、南瓜多糖组、苦荞黄酮组及苦瓜皂苷＋南瓜多糖组、苦瓜皂苷＋苦荞黄酮组对代谢指标的主成分所占权数分析如表2所示。提取物皂苷改善高脂血症代谢指标中LDL、ALT、TC和FBG所占权重较大即为贡献较大指标；多糖和黄酮单一成分组权重指标贡献较大指标分别为IR、ALT、TC和LDL及LP、IR、ALT和CRE。但在苦瓜皂苷和南瓜多糖或苦荞黄酮联合作用时，各代谢指标所占权数较单一组分有所差异，如苦瓜皂苷与南瓜多糖联合作用加强了对INS和LP改善效果，生化指标FBG和TC则对苦瓜皂 苷＋南瓜多糖联合组的贡献值较小，但二者均可作为苦瓜皂苷或南瓜多糖单一作用改善糖尿病糖脂代谢的主要指标进行。苦瓜皂苷＋南瓜多糖可显著降低血清中LP含量，可能是通过促进JAK2与STAT3信号通路活性，使得瘦素的敏感性增强，进而对脂肪组织的分解起到了一定促进作用，减少脂肪的累积[19-20]。在分析苦瓜皂苷和苦荞黄酮联合组主成分所占权数分析中得到了相似结果，苦瓜皂苷与苦荞黄酮联合作用对高脂血症的改善可能与加强对INS、TC有关。

表2 各组分代谢指标的主成分特征向量表

3 结论

本研究首先通过测定葡萄糖糖耐量、血糖下面积（）等直观指标证明苦瓜皂苷、南瓜多糖、苦荞黄酮提取物对高脂血型大鼠糖脂代谢具有改善效果，且联合组优于单一组分；在此基础上，针对糖脂代谢中主要的生理指标采用单维统计分析结合主成分分析的方法进一步说明活性成分的联合作用对高脂血症的改善作用更加显著。同时对联合作用的增效机制进行初步分析表明，其对高脂血症有更加明显的改善作用不仅与多成分联合使用增效作用有关，还可能是通过作用不同的靶点通路起到增效或协同的作用。

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Effect of bitter melon saponins with pumpkin polysaccharides or buckwheat flavones on glucose and lipid metabolism in hyperlipidemia rats

Guo Yi1, Li Yiteng1, Wu Haiqing1,2, Wang Bujiang1,2, Xiao Ping1,2,Corresponding Author, Liu Jinfu1,2,Corresponding Author

（1. College of Food Science and Bioengineering, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300392, China; 2.Tianjin Engineering and Technology Research Center of Agricultural Products Processing, Tianjin 300392, China）

The effects of bitter melon () saponins, pumpkin () polysaccharides and buckwheat () flavones on glucose and lipid metabolism in hyperlipidemic rats were studied by single- dimensional statistical analysis combined with principal component analysis. The results showed that combined bitter melon saponins and pumpkin polysaccharide significantly improved levels of TC, FFA, CRE and LP compared with that of individual extracts (<0.05). Bitter melon saponin and buckwheat flavones improved effect of TC, CRE and FFA significantly better than that of single component (<0.05). PCA analysis also confirmed that the combined effect of active ingredients produced more improvement of glucose and lipid metabolism in hyperlipidemic rats by acting on different target pathways.

bitter melon () saponins; pumpkin () polysaccharides; buckwheat () flavones; hyperlipidemia; glucose and lipid metabolism; combined effect

TS255.1

A

1008-5394（2021）02-0051-05

10.19640/j.cnki.jtau.2021.02.011

2020-07-07

天津市教委科研计划项目（2019KJ036）；天津市科技支撑计划重点项目（13ZCZDNC01800）

郭怡（1996—），女，硕士在读，研究方向：食品加工与安全。E-mail：1076348079@qq.com。

肖萍（1986—），女，讲师，博士，研究方向：食品营养。E-mail：xiaoping19860724@126.com。

刘金福（1961—），男，教授，硕士，研究方向：天然产物与功能食品。E-mail：nxyljf@163.com。

责任编辑：宗淑萍