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掌叶蝎子草多糖降血糖活性及其体内外抗氧化能力研究



全 文 :第34卷第12期         西 南 大 学 学 报 (自然科学版)           2012年12月
Vol.34 No.12 Journal of Southwest University(Natural Science Edition) Dec. 2012
文章编号:1673-9868(2012)12-0054-07
掌叶蝎子草多糖降血糖活性
及其体内外抗氧化能力研究

陈章宝1,2, 彭 霞1, 何江梅1, 周泽扬2
1.西南大学 药学院,重庆400715;2.西南大学 蚕学与系统生物学研究所,重庆400715
摘要:目的:研究掌叶蝎子草Girardinia diversifolia(Link)Fris多糖对糖尿病小鼠的降糖效果及体内外抗氧
化活性.方法:在体外化学模拟条件下,测定掌叶蝎子草粗多糖对超氧阴离子(O-2 ·)、羟基自由基(·OH)
的清除活性;采用四氧嘧啶诱导建立糖尿病小鼠模型,糖尿病小鼠分别灌胃盐酸二甲双胍、掌叶蝎子草多糖
低剂量(200mg/kg)、高剂量(400mg/kg),给药后测定小鼠的空腹血糖值,血清 MDA体积分数和SOD的活性.
结果:掌叶蝎子草粗多糖清除·OH的IC50值≥2mg/mL,清除O-2 ·的IC50值≥5mg/mL,掌叶蝎子草粗多糖清
除自由基活性与其体积质量分数成正比.掌叶蝎子草高剂量多糖能降低糖尿病小鼠的血糖值、采食量和饮水量,提
高了小鼠胸腺指数和脾脏指数,升高血清SOD水平,降低血清 MDA水平,抑制糖尿病小鼠体质量减轻,但治疗效
果略低于阳性药物盐酸二甲双胍片;掌叶蝎子草多糖低剂量降血糖效果不明显.结论:掌叶蝎子草多糖具有降血糖
作用,这为蝎子草多糖有可能成为新的天然降糖药物或保健品提供了科学依据.
关 键 词:掌叶蝎子草多糖;降血糖;抗氧化;糖尿病小鼠
中图分类号:Q949.737.5 文献标志码:A
糖尿病一直是全球关注的严重疾病,多年来其在世界范围内的发病率和死亡率一直居高不下,已成为
严重的公共卫生问题之一.2007-2008年中国糖尿病患病率的调查显示,我国20岁以上的成人平均糖尿
病患病率达9.7%[1].
糖尿病产生机理与免疫密切相关,当免疫系统产生异常时,会对自身细胞产生抗体,直接干扰胰岛素
与其受体的正常结合,降低机体对胰岛素的敏感性,引发糖尿病.糖尿病是一种多病因的内分泌代谢紊乱
性疾病,尚无理想的治疗方法,中药依靠多成分多靶点的治疗机理、毒副作用小和耐药性好等优势,具有
很大的研究和开发潜力.近年来,国内外对具有降糖作用的植物多糖进行了许多研究,认为多糖类成分不
仅是一种非特异性免疫增强剂,而且具有降血糖、抗病毒、抗凝血等生物活性[2-4],其降血脂、降血糖等作
用与抗氧化作用之间存在着内在的必然联系[2].
荨麻科中的荨麻属植物具有降血糖作用,所含有的荨麻多酚具有较强的清除自由基能力[5].同属荨麻
科中的掌叶蝎子草植物G.diversifolia(Link)Fris多糖是否也具有降血糖作用和抗氧化活性,本文对其
进行了初步研究.
① 收稿日期:2012-08-17
基金项目:“国家重大科技专项重庆创新药物孵化基地”子课题“创新药物质量控制研究平台”资助项目(2010ZX09401-306-1-4);重庆市
科委重点攻关资助项目(CSTC;2009AB1181).
作者简介:陈章宝(1968-),男,重庆万州人,博士研究生,主要从事药物制剂研究.
通信作者:周泽扬,教授.
DOI:10.13718/j.cnki.xdzk.2012.12.022
1 材料与方法
1.1 材料、试剂及仪器
1.1.1 材 料
掌叶蝎子草采自重庆,经鉴定,确认品种为荨麻科蝎子草属掌叶蝎子草Girardinia diversifolia
(Link)Fris.
1.1.2 试 剂
四氧嘧啶(Sigma公司),盐酸二甲双胍片(成都川力制药有限公司,批号:110101),葡萄糖试剂盒、丙
二醛(MDA)试剂盒、总超氧化物歧化酶(T-SOD)试剂盒(南京建成生物工程研究所).
1.1.3 仪 器
TU-1901紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限公司),GL-16A高速冷冻离心机(上海菲恰尔
分析仪器有限公司),SHA-C恒温振荡器(常州澳华仪器有限公司),FA2104A分析天平(上海精天电子仪
器厂),PB-10酸度计(德国赛多利斯股份公司).
1.1.4 实验动物
实验动物为ICR小鼠60只,雌雄各半,体质量18~20g,清洁级,由第三军医大学实验动物中心提
供,实验前造模组小鼠要先适应性喂养4d.
1.2 实验方法
1.2.1 掌叶蝎子草粗多糖的制备
掌叶蝎子草粉按1∶20的料液比,80℃热水浸提,提取液浓缩至比值为1∶1,4℃醇沉(乙醇终体
积分数为80%)10h,沉淀依次用石油醚、丙酮、无水乙醇洗涤至洗脱液无色后,真空干燥得掌叶蝎子草
粗多糖.
1.2.2 掌叶蝎子草粗多糖体外抗氧化活性测定
掌叶蝎子草粗多糖对羟基自由基(·OH)的清除作用和对超氧阴离子自由基(O-2 ·)的清除作用分别按
罗建平等[6]报道的方法测定.
1.2.3 掌叶蝎子草多糖的制备
将掌叶蝎子草粗多糖复溶于水,10%三氯乙酸脱蛋白,1.5%活性炭脱色除杂,经脱蛋白脱色处理后的
多糖溶液透析48h除去小分子杂质,然后冷冻干燥,即得掌叶蝎子草多糖.
1.2.4 掌叶蝎子草多糖降血糖活性测定
(1)糖尿病小鼠模型的建立
将试验小鼠禁食不禁水12h,然后按250mg/kg腹腔注射四氧嘧啶溶液(四氧嘧啶使用前用生理盐水
配成1%的溶液).3d后禁食12h,尾部取血,分离血清,测定空腹血糖,以空腹血糖值≥11.1mmol/L的
小鼠确定为糖尿病小鼠[1],且出现多饮多食体质量减轻的症状.
(2)试验分组
将造模成功的糖尿病小鼠按体质量随机分为糖尿病模型组、阳性对照组、掌叶蝎子草多糖低剂量组和
高剂量组等4组,每组10只;另以10只同批次健康小鼠作正常对照组.正常对照组和糖尿病模型组以生
理盐水灌胃给药,阳性对照组以盐酸二甲双胍按200mg/kg剂量灌胃给药,掌叶蝎子草多糖低剂量组和高
剂量组分别按照200mg/kg和400mg/kg的多糖灌胃给药,盐酸二甲双胍和掌叶蝎子草多糖均用生理盐水
匀浆成混悬液灌胃,各组灌胃溶液容量均为0.02mL/g,连续灌胃14d.
(3)体质量、采食量和饮水量的检测
从灌胃第1天开始每天记录小鼠的体质量、采食量和饮水量.每天测定鼠笼中所剩饲料的质量,每只
小鼠每天的采食量=(前一天所剩饲料的质量—当天所剩饲料的质量)/小鼠只数.每天用量筒测定每组小
鼠饮水瓶水量,每只小鼠每天的饮水量=(前一天饮水瓶的水量—当天饮水瓶的水量)/小鼠只数.
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(4)血液生化指标的测定
各试验组小鼠末次给药前禁食(不禁水)12h,给药后2h眼球取血,分离血清,按照试剂盒说明书检测
血清中的血糖值、超氧化物歧化酶(SOD)活性及丙二醛(MDA)体积分数[7].
(5)脏器指数的计算
试验小鼠眼球取血后处死,分别解剖取胸腺和脾脏,称质量,计算胸腺指数与脾脏指数[3].
胸腺指数 = 胸腺平均质量(mg)/小鼠平均体质量(g)
脾脏指数 = 脾脏平均质量(mg)/小鼠平均体质量(g)
2 结果与分析
2.1 掌叶蝎子草粗多糖体外对·OH和O-2 ·的清除活性
四氧嘧啶是自由基激活剂,可使胰岛组织中 H2O2 和·O-2 等自由基的体积分数增高,从而引起胰
岛β细胞结构破坏和功能丧失,引发糖尿病.掌叶蝎子草粗多糖对·OH(图1)和O

2 ·(图2)都有一定
的清除作用,且均随多糖剂量的增加,清除能力逐渐增强.一般用IC50(自由基清除率为50%时的所需
样品的体积分数)对自由基的清除能力进行衡量,其值越小,清除能力就越强.由图1,2显示,掌叶蝎子
草粗多糖清除·OH的IC50值大于2mg/mL,清除O-2 ·的IC50值大于5mg/mL,而Vc的IC50值均小于
1mg/mL.掌叶蝎子草多糖清除·OH和O-2 ·的能力均不如 Vc,但在一定体积分数范围内,清除能力
与体积分数成量效关系,清除·OH的能力要强于抑制O-2 ·的能力.
图1 掌叶蝎子草粗多糖对·OH的清除作用
图2 掌叶蝎子草粗多糖对O-2 ·的清除作用
2.2 掌叶蝎子草多糖对四氧嘧啶致高血糖小鼠体质量、采食量和饮水量的影响
掌叶蝎子草多糖对糖尿病小鼠体质量的影响如图3所示.各组小鼠的体质量均呈逐渐上升趋势,但与
正常对照组体质量明显上升的趋势相比,其他各组体质量的增加趋势均有所减缓,其中糖尿病模型组体质
量增加量最小,明显低于其他各组,而不同剂量的掌叶蝎子草多糖和阳性药物均能延缓糖尿病小鼠体质量
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减轻的趋势,其中阳性药物效果最明显,掌叶蝎子草多糖高剂量组优于低剂量组.
各试验组小鼠采食量和饮水量分别见图4和图5.正常对照组的采食量和饮水量变化不明显,均维持
在一个比较稳定的平均水平,各试验组糖尿病模型小鼠的采食量和饮水量开始时均明显高于正常对照组,
而后阳性药物和掌叶蝎子草多糖高剂量组小鼠的采食量和饮水量逐渐下降,至第14天时糖尿病模型小鼠
的采食量和饮水量接近正常小鼠,而糖尿病模型对照组小鼠的采食量和饮水量一直维持较高水平,掌叶蝎
子草多糖低剂量组的采食量和饮水量略低于糖尿病模型对照组,说明掌叶蝎子草多糖高剂量组可缓减糖尿
病小鼠的消瘦及多饮多食症状.
图3 掌叶蝎子草多糖对四氧嘧啶致糖尿病小鼠体质量的影晌
图4 掌叶蝎子草多糖对四氧嘧啶致糖尿病小鼠采食量的影晌
图5 掌叶蝎子草多糖对四氧嘧啶致糖尿病小鼠饮水量的影晌
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2.3 掌叶蝎子草多糖对四氧嘧啶致高血糖小鼠血糖值的影响
掌叶蝎子草多糖对糖尿病小鼠血糖值的影响见表1.给药前与正常组相比,各糖尿病模型组小鼠血糖
值均维持在较高水平,具有极显著性差异(p<0.001),说明造模成功的小鼠血糖含量较正常组明显升高.
给药14d后,与正常组比较,模型对照组和掌叶蝎子草多糖低剂量组仍具有极显著性差异(p<0.001),与
给药前比较,血糖值稍微降低但仍维持在高血糖水平,且无统计学差异;阳性对照组和掌叶蝎子草多糖高
剂量组血糖值下降明显,与给药前比较具有极显著性差异(p<0.001),说明高剂量的掌叶蝎子草多糖能抑
制或降低小鼠血糖值的升高,但效果仍不如阳性对照药明显.
表1 掌叶蝎子草多糖对小鼠血糖和脏器指数的影响(x±s,n=10)
组  别
血糖值/(mmol·L-1)
给药前 给药后
胸腺指数
/(mg·g-1)
胰腺指数
/(mg·g-1)
正常组 7.75±0.63  7.77±1.43  1.52±0.36  6.12±0.86
模型对照组 18.49±2.04*** 16.28±5.30*** 0.85±0.14*** ## 4.62±1.03*
阳性对照组 19.50±3.35*** 10.44±3.87* &&& 1.37±0.42  5.44±1.49
掌叶蝎子草多糖高剂量组 16.58±3.06*** 10.46±3.35* &&& 1.26±0.38  5.10±1.84
掌叶蝎子草多糖低剂量组 18.11±4.19*** 16.80±6.72*** 0.89±0.20*** # 5.00±1.11
  注:* 表示与正常组比较,# 表示与阳性对照组比较,& 表示各试验组给药前和给药后比较;p<0.001(***/##
#/&&&),0.001<p<0.1(**/##/&&),0.01<p<0.05(*/#/&).
2.4 掌叶蝎子草多糖对四氧嘧啶致高血糖小鼠脏器指数的影响
胸腺和脾脏是机体的免疫器官,胸腺指数和脾脏指数是衡量胸腺和脾脏功能正常与否的重要指标[3].
各试验组小鼠的脏器指数如表1.给药14d后,与正常组比较,各组小鼠胸腺指数均有不同程度的下降,
其中模型对照组和掌叶蝎子草多糖低剂量组下降最为明显(p<0.001),掌叶蝎子草多糖高剂量组和阳性药
物对照组下降的幅度较小,无统计学意义;与阳性药物对照组比较,模型对照组具有统计学差异(p<
0.01),掌叶蝎子草多糖低剂量组也具有差异(p<0.05),而掌叶蝎子草多糖高剂量组无统计学差异,说明
掌叶蝎子草多糖高剂量和阳性药物能恢复糖尿病小鼠的胸腺指数.给药14d后,与正常组比较,各组小鼠
的脾脏指数也有不同程度的下降,只有模型对照组下降比较明显,具有统计学差异(p<0.05);与模型组比
较,各给药组小鼠的脾脏指数也有不同程度的回升,但仍无统计学差异.
小鼠给予四氧嘧啶后,小鼠的胸腺指数和脾脏指数均下降,说明糖尿病可抑制小鼠胸腺与脾脏的发
育,对小鼠免疫功能产生损害.给予高剂量的掌叶蝎子草多糖后,除能降低血糖外,还可提高糖尿病小鼠
胸腺指数与脾脏指数.
2.5 掌叶蝎子草多糖对四氧嘧啶致高血糖小鼠血清 MDA体积分数和SOD活性的影响
各试验组小鼠血清的SOD和 MDA水平见表2.给药14d后,与正常组比较,各糖尿病模型组小鼠血
清的SOD水平均有不同程度的下降,其中模型对照组和掌叶蝎子草低剂量组下降最为明显(p<0.001),
掌叶蝎子草多糖高剂量组也具有显著性差异(p<0.01),阳性药物对照组下降的幅度最小(p<0.05);与阳
性药物对照组比较,模型对照组和掌叶蝎子草多糖低剂量组具有显著性差异(p<0.01),而掌叶蝎子草多
糖高剂量组无统计学差异.给药14d后,与正常组比较,各组小鼠血清 MDA的体积分数也有不同程度的
升高,但均无统计学意义;与模型对照组比较,阳性药物对照组和掌叶蝎子草多糖组小鼠血清的 MDA体
积分数也有不同程度的下降,但均无统计学差异.
小鼠给予四氧嘧啶后,除产生明显高血糖外,糖尿病模型小鼠血清SOD水平明显降低,MDA水平相
对升高,四氧嘧啶致糖尿病模型小鼠给予高剂量的掌叶蝎子草多糖后,除能降低血糖外,还可明显提高糖
尿病小鼠的血清SOD水平和一定程度降低血清 MDA水平,拮抗糖尿病小鼠的抗氧化能力.
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表2 掌叶蝎子草多糖对小鼠血清SOD活性及 MDA体积分数的影响
组  别 SOD/(U·mL-1) MDA/(nmol·mL-1)
正常组 107.69±15.69  5.56±0.53
模型对照组 58.19±17.97*** ## 7.14±0.64
阳性对照组 88.56±15.10* 6.14±0.54
掌叶蝎子草多糖高剂量组 75.99±17.88** 6.71±0.64
掌叶蝎子草多糖低剂量组 59.95±19.63*** ## 7.37±0.46
  注:* 表示与正常组比较,# 表示与阳性对照组比较;p<0.001(***/###),0.001<p<0.1(**/##),
0.01<p<0.05(*/#).
3 讨 论
掌叶蝎子草粗多糖对·OH和O-2 ·有一定的清除活性,且掌叶蝎子草粗多糖清除自由基活性与其体
积质量分数呈正比,目前研究报道具有降血糖活性的多糖基本上具有抗氧化和清除自由基活性[7].注射四
氧嘧啶建立糖尿病模型,成模率高,建立的模型小鼠具有糖尿病症状,摄食量和饮水量明显升高,体质量
下降,血糖值明显升高,胸腺指数和脾脏指数也明显下降,因为胸腺和脾脏质量与体质量的比值(即胸腺指
数、脾脏指数)是衡量胸腺和脾脏功能正常与否的一项重要指标[8];血清SOD水平明显下降,血清 MDA
体积分数明显升高,血清中SOD活性和MDA体积分数能间接反应机体内细胞受损程度[9-10].掌叶蝎子草
多糖低剂量和高剂量治疗糖尿病模型小鼠14d后,掌叶蝎子草多糖高剂量组小鼠血糖含量明显下降,血清
SOD水平明显上升,还一定程度降低了血清 MDA水平,提高了小鼠胸腺指数和脾脏指数,但治疗效果略
低于阳性对照药物盐酸二甲双胍片.掌叶蝎子草多糖低剂量组也能在一定程度上降低糖尿病小鼠的血糖值
和血清 MDA水平,提高血清SOD水平、胸腺指数和脾脏指数,但效果都不大明显.因此,一定剂量的掌
叶蝎子草多糖能调节糖尿病的血糖水平,用于高血糖糖尿病的辅助治疗,其作用机制可能是通过增强机体
部分免疫脏器的功能,提高机体的非特异性免疫能力和促进机体对SOD等酶类抗氧化剂的合成,减轻自由
基对胰岛β细胞的损伤来实现的.
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95第12期      陈章宝,等:掌叶蝎子草多糖降血糖活性及其体内外抗氧化能力研究
Hypoglycemic Activity of Polysaccharides from
Girardinia diversifolia(Link)Fris and Their
Antioxidant Activity in vitro and in vivo.
CHEN Zhang-bao1, PENG Xia1, HE Jiang-mei 1, ZHOU Ze-yang2
1.School of Pharmaceutical Sciences,Southwest University,Chongqing 400715,China;
2.Sericultural Key Laboratory of Agricultural Ministry,Southwest University,Chongqing 400715,China
Abstract:To investigate the hypoglycemic activity of polysaccharides fromGirardinia diversifolia(Link)
Fris on diabetic mice caused by aloxan,and their antioxidant activity in vitro and in vivo,an experiment
was conducted under in vitro chemical simulated conditions,in which their acanverging activities for super-
oxide anion radicals(O-2 ·)and hydroxyl radicals(·OH)were examined.A hyperglycemic model of
mice was made by intraperitoneal injection of aloxan.Aloxan-induced diabetic mice were gavaged with sa-
line,metformin hydrochloride,and low-dose(200mg/kg)and high-dose(400mg/kg)polysaccharides
fromG.diversifoliaaccording to weight,and administered oraly for fourteen days.The results showed
that polysaccharides had the activities of acanverging activities for superoxide anion radicals(O-2 ·)and
hydroxyl radicals(·OH),the IC50of acanverging hydroxyl radicals(·OH)and superoxide anion radicals
(O-2 ·)was more than 5mg/mL and 2mg/mL,respectively.These values were in positive correlation
with polysaccharide concentration,but its activities were less than those of Vc.Compared with the diabe-
tes control group,high-dose polysaccharides effectively decreased the blood glucose,the drinking water
and food intake capacities of diabetic mice,and inhibited weight loss.High-dose polysaccharides also effec-
tively increased SOD,thymus index and the spleen index,and decreased MDA.However,metformin
hydrochloride as the positive control showed better effects than the high dose polysaccharides.No signifi-
cant effect was recorded in the low-dose polysaccharide group.This study provided theoretical evidence for
the development of antihyperglycemic drugs fromG.diversifoliapolysaccharides.
Key words:polysaccharides fromGirardinia diversifolia(Link)Fris;hypoglycemic;antioxidant;diabet-
ic mouse
责任编辑 夏 娟    
06 西南大学学报(自然科学版)     http://xbbjb.swu.cn     第34卷