饲喂滇谷2 号稻米对大鼠血糖和血脂的影响*

2023-05-18党幸忆吴桃娟罗祎莲杨国菊文建成程美玲

云南农业大学学报(自然科学) 2023年2期

党幸忆，程雯，吴桃娟，罗祎莲，杨国菊，顾雪，文建成，程美玲

(1.云南农业大学动物医学院，云南昆明 650201；2.云南省第三人民医院职业病科，云南昆明 650011；3.云南农业大学稻作研究所，云南昆明 650201)

随着饮食结构的改变，尤其是不合理饮食的增加，代谢综合征的发病率在世界范围内急剧上升，而肥胖和Ⅱ型糖尿病的发展与其密切相关[1]，并对人类健康造成了巨大的危害。据不完全统计：中国Ⅱ型糖尿病患者人数已达 6 000 多万，且逐年增加，此外，尚有更多的人群虽没有被诊断为糖尿病却已出现葡萄糖耐量降低的亚临床指征[2]。如何降低及干预代谢综合征的发病率是亟待解决的问题。

碳水化合物是地球上绝大多数生物体的重要组成部分，是构成食物的主要成分，淀粉是人体碳水化合物摄入的主要成分和血糖反应的关键因素。根据消化速率，可将淀粉分为抗性淀粉(resistant starch，RS)、慢消化淀粉(slowly digested starch，SDS)和快消化淀粉(rapidly digested starch，RDS)[3]。RS 是一种特殊的淀粉和新型膳食纤维，又称抗酶解淀粉或难消化淀粉，不能在小肠消化吸收和提供葡萄糖，但它在结肠可被生理性细胞发酵，产生短链脂肪酸和气体[4-5]。有研究表明：RS 具有多种生理功效，如改善糖耐量受损大鼠的一般状况[6]，改善高胰岛素血症及胰岛素抵抗状态[7-8]，且能在一定程度上缓解糖尿病小鼠的肠道环境失衡[9-10]。PAOLA 等[11]研究发现：RS的肠道代谢产物被吸收利用，从而有效降低结直肠癌的风险，可预防和缓解一些由不健康饮食引起的慢性疾病。此外，Ⅱ型糖尿病通常伴有脂代谢紊乱，RS 对血脂也会造成影响。有研究表明：RS 能增加小肠的有效吸收面积并促进肠道益生菌增殖[12-14]，从而改善脂代谢。RS 为多糖类物质，属于膳食纤维，食用安全，无毒副作用[15]。稻米是中国主要的碳水化合物食源，但目前尚缺乏食用富含RS 大米对血糖变化的影响研究。因此，本研究以富含RS 的水稻滇谷2 号为材料[16]，分析其对GK 糖尿大鼠和Wistar 大鼠血糖和血脂相关指标的影响，以期为该稻米作为营养保健品种应用于临床、通过营养途径干预、预防和治疗Ⅱ型糖尿病等代谢综合征提供数据参考。

1 材料与方法

1.1 材料

12 月龄雄性GK 糖尿大鼠 (自发Ⅱ型非肥胖型糖尿病大鼠) 27 只和Wistar 大鼠18 只，由南京建成生物研究所实验动物科学部提供，实验动物许可证号为(SCXK(苏)) 2016—0010。试验大鼠饲喂配方饲料由南京建成生物研究所实验动物科学部提供，饲料组成见表1。水稻品种滇谷2 号稻米RS 含量高，米质达到国优标准；对照品种滇禾优918 稻米RS 含量低，2 个品种稻米均由云南农业大学水稻研究所提供。

表1 试验饲料的组成Tab.1 Composition of test feed %

1.2 方法

1.2.1 稻米抗性淀粉(RS)含量的测定

参照爱尔兰Megazyme 公司试剂盒的方法测定稻米RS 含量。样品加入α-胰淀粉酶和淀粉葡糖苷酶(amyloglucosidase，AMG)，于37 ℃振荡水浴孵育16 h，用GOPOD 试剂盒在分光光度计波长510 nm 处测定吸光值，计算稻米的RS 含量。

1.2.2 试验动物的饲养及处理

将GK 糖尿大鼠随机均分为对照组(饲喂含滇禾优918 稻米的饲料)、阳性对照组[ 饲喂含滇禾优918 稻米的饲料，每日定时灌服降糖药二甲双胍(300 mg/kg)]和试验组(饲喂含滇谷2 号稻米的饲料)，每组9 只；将Wistar 大鼠随机均分为对照组(饲喂含滇禾优918 稻米的饲料)和试验组(饲喂含滇谷2 号稻米的饲料)，每组9 只。试验大鼠单只单笼饲养，自由采食和饮水。在温度(22±2) ℃、相对湿度(60±5)%、12 h 光照周期条件下喂养6 周。

1.2.3 血糖指标的测定

试验大鼠到达实验室后安静饲养5 d，以缓解应激。各组大鼠每周采血1 次，采血前保证断粮10 h，使用三诺GA-3 型血糖仪测定空腹血糖值，每只大鼠平行测定3 次。于末次血糖测定后经口给予葡萄糖2.0 g/kg，并测定0、0.5、1.0 和2.0 h 血糖值，计算曲线下面积(0.5×0 h 血糖值+0.5 h 血糖值+1.5×1.0 h 血糖值+2.0 h 血糖值)，比较其对口服葡萄糖的耐量。次日，摘除大鼠眼球采血，用离心机3 000 r/min 离心20 min，分离并收集血清，采用南京建成生物工程研究所生产的试剂盒，按照说明书测定血清中糖化血清蛋白的含量。

1.2.4 血脂指标的测定

采用南京建成生物工程研究所生产的试剂盒，按照说明书采用分光光度法测定血清总胆固醇(total cholesterol，TC)、甘油三酯(triglyceride，TG)、高密度脂蛋白(high-density lipoprotein，HDL-C)和低密度脂蛋白(low-density lipoprotein，LDL-C)的浓度。

1.3 数据分析

采用Excel 2010 和SPSS 25.0 对数据进行统计分析，结果以“平均值±标准差”表示；组间比较采取单因素方差分析和独立样本t检验。

2 结果与分析

2.1 滇谷2 号稻米的抗性淀粉(RS)含量

滇谷2 号稻米的RS 含量为10.37%，滇禾优918 的RS 含量为1.33%，即：滇谷2 号稻米的RS含量为对照品种滇禾优918 的7.8 倍。

2.2 滇谷2 号稻米对大鼠血糖相关指标的影响

2.2.1 对血糖的影响

由表2 可知：GK 大鼠对照组、阳性对照组和试验组间的初始血糖水平无显著差异(P＞0.05)，且均高于Wistar 大鼠，符合Ⅱ型糖尿病病症；分组饲喂1 周后，各GK 大鼠组的空腹血糖开始出现差异，表现为GK 大鼠试验组和阳性对照组的空腹血糖均显著低于GK 大鼠对照组(P＜0.05)，而试验组与阳性对照组之间无显著差异(P＞0.05)；此外，GK 大鼠试验组的空腹血糖在试验期间整体呈平稳下降趋势，而GK 大鼠对照组的空腹血糖一直在较高水平上波动。Wistar 大鼠试验组和对照组的初始血糖以及试验期间的空腹血糖均无显著差异(P＞0.05)，且试验期间均保持平稳状态。可见，在GK 糖尿大鼠饲料中添加滇谷2 号稻米可显著降低大鼠空腹血糖水平，其效果与二甲双胍相似，但滇谷2 号稻米对Wistar 大鼠空腹血糖无影响。

表2 滇谷2 号稻米对GK 糖尿大鼠和Wistar 大鼠空腹血糖的影响Tab.2 Effects of rice Diangu No.2 on the fasting blood glucose of GK diabetic rats and Wistar rats mmol/L

2.2.2 对糖化血清蛋白的影响

由表3 可知：GK 大鼠试验组和阳性对照组血清中糖化血清蛋白含量均显著低于对照组(P＜0.05)，表明GK 大鼠试验组和阳性对照组血糖在2～3 周内都保持较低水平；Wistar 大鼠试验组和对照组的血清中糖化血清蛋白含量无显著差异(P＞0.05)。说明在GK 糖尿大鼠饲料中添加滇谷2 号稻米可降低并维持大鼠血糖水平，而在Wistar 大鼠饲料中添加滇谷2 号稻米不影响大鼠的正常血糖水平。

表3 滇谷2 号稻米对GK 糖尿大鼠和Wistar 大鼠糖化血清蛋白的影响Tab.3 Effects of rice Diangu No.2 on the glycosylated serum protein in GK diabetic rats and Wistar rats mmol/L

2.2.3 对糖耐量的影响

由表4 可知：口服葡萄糖2.0 g/kg 后，GK 大鼠试验组0.5、1.0 和2.0 h 的血糖值均显著低于对照组(P＜0.05)；GK 大鼠各组的血糖均在灌胃0.5 h 后达到峰值，随后试验组和阳性对照组的血糖快速下降，而对照组的血糖一直保持在较高水平；此外，GK 大鼠试验组和阳性对照组的糖耐量(曲线下面积)均显著低于对照组(P＜0.05)。各时间点Wistar 大鼠试验组和对照组的血糖值以及糖耐量均无显著差异(P＞0.05)。可见，滇谷2 号稻米在一定程度上改善了GK 糖尿大鼠的糖耐量，而在Wistar 大鼠饲料中添加滇谷2 号稻米可使其血糖保持在稳定状态。

表4 滇谷2 号稻米对GK 糖尿大鼠和Wistar 大鼠糖耐量的影响Tab.4 Effects of rice Diangu No.2 on the glucose tolerance in GK diabetic rats and Wistar rats mmol/L

2.3 滇谷2 号稻米对大鼠血脂相关指标的影响

由表5 可知：GK 大鼠试验组和阳性对照组血清中总胆固醇(TC)、高密度脂蛋白(HDL-C)和甘油三酯(TG)的浓度均显著低于对照组(P＜0.05)，其低密度脂蛋白(LDL-C)浓度也低于对照组(P＞0.05)；GK 大鼠阳性对照组的HDLC/LDL-C 值显著低于对照组和试验组(P＜0.05)。此外，Wistar 大鼠试验组血清中TC、HDL-C、TG 和LDL-C 浓度均低于对照组，但差异均不显著(P＞0.05)；而其HDL-C/LDL-C 值显著低于对照组(P＜0.05)。说明滇谷2 号稻米具有一定的降血脂作用，可在一定程度上改善Ⅱ型糖尿病引起的脂代谢紊乱。

表5 滇谷2 号稻米对GK 糖尿大鼠和Wistar 大鼠血脂相关指标的影响Tab.5 Effects of rice Diangu No.2 on the blood lipid-related indexes in GK diabetic rats and Wistar rats mmol/L

3 讨论

随着社会经济的发展，现代人类的饮食结构发生了巨大改变，高脂肪食物在日常饮食中的占比不断增加，致使Ⅱ型糖尿病的发病日趋年轻化，成为危害人类健康的重要因素。因此，在饮食中添加抗性淀粉(RS)可为矫正不合理的饮食结构以控制和治疗Ⅱ型糖尿病提供新思路。

在血液中，葡萄糖与其他蛋白质分子N 端发生非酶促糖化作用，从而生成糖化血清蛋白，其半衰期为17～20 d，因而糖化血清蛋白能反映测定前2～3 周的血糖平均值，且与当前的血糖浓度无关。糖耐量是人体调节血糖浓度能力的体现，就人体而言，口服75 g 葡萄糖后2 h 的血糖浓度可高于7.8 mmol/L；若等于或高于11.1 mmol/L，则是人体葡萄糖耐量下降的表现，其有可能已经成为糖尿病患者。在临床上，糖化血清蛋白水平、糖耐量水平和空腹血糖水平都是Ⅱ型糖尿病的重要指征。本研究发现：滇谷2 号稻米能够有效降低糖尿病大鼠空腹血糖水平并使其血糖维持在较低水平。GK 糖尿大鼠饲喂RS 含量较高的滇谷2 号稻米后，其空腹血糖值显著低于饲喂滇禾优918 稻米的GK 糖尿大鼠，且其血糖值在2～3 周内均可保持较低水平。由于RS 不能被机体消化系统消化吸收，到达结肠时，会被特定的微生物发酵而产生短链脂肪酸，其中的丙酸盐已被证明具有类胰岛素的功能[17]，有益于血糖控制。同时，因具有较低的血糖生成指数，RS 在机体内的血糖反应较为温和[18]，不易引起餐后血糖剧烈升高，即所谓的“第二餐效应”[19]。BRIGHENTI等[20]和赵云龙等[21]的研究表明：饲喂RS 能显著降低糖尿病大鼠血清中的胰岛素水平，表明口服RS 能降低胰岛素抵抗能力，提高胰岛素受体的敏感性，从而有效地控制Ⅱ型糖尿病。LI 等[22]认为：RS 是一种食品成分，其作用是发挥能量稀释效应、体积效应以及在发酵过程中促进短链脂肪酸和胰高血糖素样肽GLP-1 的提高，并提高子鼠胰岛B 细胞的密度，改善其胰岛素敏感性，这说明RS 对亲代的干预一定程度上可在其子代上体现。

血脂是血浆中的中性脂肪(甘油三酯)以及类脂(磷脂、糖脂、固醇和类固醇)的总称，其中总胆固醇(TC)和甘油三酯(TG)水平的升高与动脉粥样硬化的发生有关，而高密度脂蛋白(HDLC)和低密度脂蛋白(LDL-C)分别具有抗动脉粥样硬化和促进动脉硬化的作用。于淼等[23]研究表明：饲喂RS 的动物血脂浓度较高脂模型组低，肝小叶内脂肪变性的细胞数量减少，RS 高剂量组和低剂量组的LDL-C 和HDL-C/LDL-C 值有显著差异；还有研究[24-25]表明：在肠道中RS 不能被吸收，但可以在结肠中进行微生物催化，生成大量的短链脂肪酸(以乙酸、丙酸和丁酸为主)而被大肠上皮所利用，并经由肝门静脉进入血液循环，促进脂质排泄，减少血液中的胆固醇等。在调节血脂方面，冯铄涵等[26]研究发现：RS3 老化淀粉可显著降低血清甘油三酯浓度，而RS4 化学改性淀粉对血清胆固醇的调节效果最优；ZHANG等[27]认为：小鼠在饮食RS3 老化淀粉后也可以下调一系列氨基酸的表达水平，通过加速三羧酸循环促进对葡萄糖的利用，同时降低血清葡萄糖。本研究发现：用RS 含量高的滇谷2 号稻米喂养GK 大鼠能在一定程度上降低其血脂浓度，降低HDL-C/LDL-C 值，改善GK 糖尿病大鼠脂代谢紊乱的问题。本研究还发现：分别饲喂RS 含量较高的滇谷2 号稻米和对照品种滇禾优918 稻米后，Wistar 大鼠的多项血糖和血脂指标未产生显著变化。BINDELS 等[28]研究也证实：饲喂RS 对常规大鼠的体质量和皮下脂肪等无影响，但可促进其消化代谢和胃肠道有益菌群的增长。