山药多糖对Ⅰ型糖尿病大鼠血糖血脂及肝肾氧化应激的反应
山药多糖对Ⅰ型糖尿病大鼠血糖血脂及肝肾氧化应激的反应 0 引言 山药( Rhizoma Dioscoreae) 是我国传统中药，别名怀山药、土薯、山薯、 山芋等，其营养丰富，具有补脾养胃，生津益肺，补肾涩精等很重要的保健与药 用价值. 山药的化学成分主要有山药粘液质、山药多糖、淀粉、氨基酸、脂肪酸、 微量及常量元素、薯蓣皂苷、胆碱、多巴胺、山药碱、淀粉酶、多酚氧化酶、磷 酸酶、维生素C 等. 现代药理研究表明，山药具有抗衰老、抗氧化、提高应激力、 增强免疫力、降血脂、抗肿瘤、抗突变等功效，且主要活性成分是山药多糖 ( Rhizoma Dioscoreae polysaccharide，简称RDP) . 何云报道了在CCl4诱导的昆明 小鼠急性肝损伤模型中，在给予山药多糖处理后，小鼠血清中丙氨酸转氨酶和天 冬氨酸转氨酶活性，肝、心肌、肾、脑和血清中的MDA 都显著降低. 此外，有 文献报道山药多糖能剂量依耐性地降低四氧嘧啶诱导的Ⅰ型糖尿病大鼠的血糖 水平.糖尿病是严重危害人类
健康的代谢性疾病，因其发病机理不同主要分为Ⅰ 型和Ⅱ型. Ⅰ型糖尿病也称为胰岛素依赖型糖尿病，多发生在
儿童和青少年，多 饮、多尿、多食及消瘦症状明显，血糖水平高，体内胰岛素绝对不足，容易发生 酮症酸中毒，必须注射胰岛素治疗才能获得满意疗效，否则将危及生命. 其发病 机制主要是自身免疫系统被破坏，即胰腺 细胞被破坏，导致机体胰岛素分泌下 降或缺乏，此外还受遗传和环境因素的影响.目前国内外诱导糖尿病模型的药物 主要有链脲佐菌素( STZ) 和四氧嘧啶. STZ 是一种氨基葡萄糖-亚硝基脲，对一 定种属动物的胰岛 细胞有选择性破坏作用，能诱发许多动物产生糖尿病，一般 采用大鼠和小鼠制造动物模型. STZ 通过葡萄糖转运蛋白2( GLUT2) 进入胰腺 细胞，一方面造成DNA 的甲基化和片段化，另一方面产生一系列的氧自由基， 从而对 细胞产生毒性. Ⅰ型糖尿病与Ⅱ型糖尿病动物模型的制备与STZ 的给药 方式有关，采用小剂量分次给药方法可建立与人类Ⅱ型糖尿病表现相似的大鼠糖 尿病模型，采用较大剂量一次性注射的给药方法则可建立与人类Ⅰ型糖尿病表现 相似的大鼠糖尿病模型. 本实验采用大剂量一次性注射的方法建立Ⅰ型糖尿病 模型大鼠来研究山药多糖对糖尿病血糖血脂的影响. 1 材料与方法 1. 1 试剂 山药粗多糖由本实验室苗潇磊师兄提取制备，本实验对该粗多糖进行了如 下处理: 1 000 g山药粗多糖浸膏于60 ℃混悬于95%乙醇( 2 L) 4 h4℃放置过夜取沉淀冷冻干燥实验用山药多糖RDP( 359 g) . 经测定，实验用RDP 中总多糖含量 为41. 9%，蛋白含量为29. 7%，还原性单糖含量为31. 9%.检测大鼠空腹血糖 ( FBG) 、血清糖化血红蛋白( GHb) 、甘油三酯( TG) 、总胆固醇( TC) 、高密 度脂蛋白胆固醇( HDL-C) 、低密度脂蛋白胆固醇( LDL-C) ，以及组织中丙二醛 ( MDA) 、超氧化物歧化酶( SOD) 、过氧化氢酶( CAT) 、谷胱甘肽过氧化物酶 ( GSH-Px) 、还原型谷胱甘肽( GSH) 的试剂盒均购自南京建成生物工程研究所 ( 江苏，中国) . 链脲佐菌素购自Sigma ( Saint Louis，MO，USA) . 强生稳豪型 ( ONETOUCHUltra) 血糖试纸购自Johnson( USA) . 1. 2 糖尿病大鼠造模及动物处理 45 只SPF 级雄性SD 大鼠( 180 200 g) 购于湖北省武汉疾病预防控制中 心( 合格证号: SCXK( 鄂) 2008-0005，No. 4200695012) . 大鼠购回后适应喂养一 周，此阶段平均每3 天清理鼠笼一次，之后随机分为造模组29 只和正常组18 只. 大鼠隔夜禁食12 h 后，造模组大鼠按40mg /kgbw 一次性腹腔注射STZ ( 用pH 4. 4 柠檬酸缓冲液配置浓度为1%的STZ 溶液) ，每天一次，连续两次，正常组大 鼠则注射等体积的柠檬酸缓冲溶液，于注射7 d 后取尾静脉血，测造模组大鼠血 糖值.随机血糖值16. 7 mmol /L，且伴有明显多饮、多尿、多食，且体重下降的大 鼠，确定为糖尿病造模成功，血糖值 16. 7 mmol /L 的大鼠弃之. 整个实验期间 所有的大鼠均分笼饲养，饲养温度保持在20 25 ℃之间，相对湿度在40% 70%之 间，自由取食、进水，昼夜交替时间为12 h /12 h.在确定造模成功血糖稳定后， 将实验大鼠随机分为6 组: 正常对照组( normal control，NC) ;
正常给药低剂量组 ( NC-80，每日按照80 mg /kgbw 灌胃山药多糖溶液) ;
正常给药高剂量组 ( NC-240，每日按照240 mg /kgbw 灌胃山药多糖溶液) ;
糖尿病对照组( diabetic control，DC) ;
糖尿病给药低剂量组( DC-80，每日按照80 mg /kgbw 灌胃山药多 糖溶液) ;
糖尿病给药高剂量组( DC-240，每日按照240 mg /kgbw灌胃山药多糖溶 液) ，每组5 只大鼠，连续给药4 周. 山药多糖溶液用生理盐水配制，各组大鼠 均自由饮水及进食.4 周后，动物禁食16 h，自由饮水，次日称重后用50%葡萄糖 溶液按照2 g /kg 体重进行灌胃. 分别于葡萄糖灌胃后0，30，60，90 及120 min 尾 尖针刺取血，用血糖仪测定血糖;
根据口服糖耐量试验( OGTT) 结果绘制血糖- 时间曲线，实验结果用曲线下面积来表示. 次日大鼠禁食12 h，各组大鼠眼眶取 血，部分抗凝测定糖化血红蛋白水平，部分于4 000 r /m 离心10 min 分离出血清 测定血糖及血脂水平，然后颈椎脱臼处死，解剖后检测各主要器官发生病变情况， 分离出肝脏、肾脏组织，剪取少量肝脏、肾脏保存于- 80 ℃超低温冰箱中，用于 组织中抗氧化酶及MDA 的测定.1. 3 数据处理 结果以平均数 标准差表示，组间比较使用Student-Newman-Keuls 多重比 较以计算显著性差异，当p 0. 05，则具有统计学意义;
当p 0. 01，则具有显著性 差异. 2 实验结果 2. 1 山药粗多糖对Ⅰ型糖尿病大鼠血糖、血脂及GHb 的影响山药多糖对 Ⅰ型糖尿病大鼠空腹血糖( FBG) 、血脂( TC、TG、LDL-C、HDL-C) 及GHb 的 影响见表1. 与NC 组大鼠相比，DC 组大鼠体内出现糖脂代谢紊乱，其FBG、TC、 TG、LDL-C 及GHb 均有显著升高( p 0. 01 或0. 05) ，HDL-C 无明显变化，表 明大鼠造模成功. 与DC 组相比，DC 给药组FBG、TC、TG、LDL-C 及GHb 水 平均剂量依赖性降低，HDL-C 水平剂量依赖性升高( p 0. 05) . 与NC 组相比， NC 高剂量给药组FBG 及TC 有一定程度降低作用，其他无明显变化. 2. 2 山药粗多糖对Ⅰ型糖尿病大鼠OGTT 的影响各实验组大鼠口服葡萄 糖耐量实验结果见图1. 与NC 组相比，DC 组大鼠在空腹、30、60、90、120 min 血糖浓度都显著高于正常组，并且其曲线下面积( AUC0 120 min) 也显著高于正 常组( p 0. 001) . 与DC 组相比，糖尿病大鼠在经过RDP 各剂量治疗后，血糖浓 度升高现象均得到较明显改善，DC-80 组大鼠曲线下面积具有显著性降低( p 0. 05) . 实验结果表明，RDP 显著改善了由STZ 所诱导的糖尿病大鼠的糖耐量受 损. 2. 3 山药粗多糖对Ⅰ型糖尿病大鼠肝脏抗氧化酶及MDA 的影响RDP 给 药后对Ⅰ型糖尿病大鼠肝脏氧化应激的影响见表2. 与NC 组相比，DC 组大鼠的 肝脏抗氧化酶水平显著下降( p 0. 05) ，脂质过氧化水平MDA 显著提高( p 0. 05) ，这与糖尿病大鼠体内产生高氧化应激相符. 与DC 组相比，糖尿病大鼠在 给予RDP( 高剂量240 mg /kg. bw) 4 周后，其肝脏抗氧化酶( CAT、GSH-Px 和 SOD) 活性及GSH 含量均有一定程度上升( p 0. 05) ，脂质过氧化MDA 水平显 著降低( p 0. 01) . 此外，与NC 组相比，NC 大鼠仅高剂量给药后肝脏MDA 水 平有一定程度降低( p 0. 05) ，其他指标均无变化. 3 讨论 糖尿病是一种最常见的人类代谢性疾病，其特点是胰岛素分泌缺陷和/或激活缺陷引起的高血糖.糖尿病血糖的降低是糖尿病治疗的主要目标，而糖化血 红蛋白能很好地反映糖尿病状态下的平均血糖水平. 本实验发现，给予山药多糖 后糖尿病大鼠的血糖和糖化血红蛋白水平均有明显下降趋势. 口服葡萄糖耐量 试验反映了机体处理葡萄糖的能力，在糖尿病状态下，机体糖耐量能力受损，即 糖耐量失常. 本实验发现，山药多糖能明显改善由STZ 诱导的Ⅰ型糖尿病大鼠的 糖耐量.近几年来，越来越多的研究表明糖尿病表示出高氧化应激，并且氧化应 激在糖尿病的发病机理及其并发症中起着非常重要的作用. 在氧化应激条件下， 超氧阴离子自由基、羟基自由基和其他活性氧自由基的产生能够导致各种组织的 破坏，可能会导致糖尿病及其并发症的发生. 内源性抗氧化酶，包括SOD、GSH、 CAT、GSH-Px，负责清除体内过多的有害自由基，在保护细胞免受氧化损伤的 过程中起重要作用。脂质过氧化是糖尿病患者的一个典型特征，脂质过氧化会反 过来导致自由基水平升高. 脂质过氧化水平的提高会通过降低细胞膜的流动性 和改变膜结合酶或受体的活性来损害细胞膜功能. 本实验发现，的抗氧化酶活性受到明显抑制，且肝、肾MDA 水平明显升 高. 给予山药多糖后，肝、肾组织内的抗氧化酶有升高趋势，且MDA 水平明显 降低，说明山药多糖对STZ 诱导的Ⅰ型糖尿病大鼠肝脏、肾脏氧化应激损伤有 一定缓解作用.综上，灌胃山药多糖对STZ 诱导的Ⅰ型糖尿病大鼠高血糖、高血 脂，及肝肾氧化应激损伤有一定程度的改善作用. 研究结果有助于深入了解山药 多糖对糖尿病的治疗作用，对开发具有预防或治疗糖尿病功能的山药多糖产品具 有一定参考价值.
