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南苜蓿总皂苷对2型糖尿病大鼠糖脂代谢及胰岛细胞的作用



全 文 :·研究论文·
[基金项目]国家自然科学基金资助项目(编号:81503146);武汉市卫生计生委中医药类重点课题资助项目(编号:WZ15A01) [作者简介]程静,
女,硕士,主管药师,研究方向:中药药理学,电话:027-68834860 [通讯作者]宋红萍,女,电话:027-68834860,E-mail:Songhongping@126.com
南苜蓿总皂苷对2型糖尿病大鼠糖脂代谢及胰岛细胞的作用
程静1,向明2,吴涛1,张亚迎3,彭偲偲1,雷亮1,宋红萍1 (1.武汉市普爱医院药学部,湖北 武汉430033;2.华中科技
大学药学院,湖北 武汉430030;3.湖北中医药大学药学院,湖北 武汉430065)
[摘要] 目的:观察南苜蓿总皂苷(TSMP)对2型糖尿病(T2DM)大鼠血糖、血脂、氧化应激的影响。方法:采用高糖高脂饲料
喂养4周加小剂量的链脲佐菌素(30 mg·kg-1)的方法建立2型糖尿病大鼠模型,将50只模型大鼠随机分为模型组,二甲双胍
组(0.2 g·kg-1),南苜蓿总皂苷高剂量组(2.8 g·kg-1)、中剂量组(1.4 g·kg-1)、低剂量组(0.7 g·kg-1),连续灌胃4周,末次
给药后测定空腹血糖(FBG)、总胆固醇(TCH)、三酰甘油(TG)、低密度脂蛋白(LDL-C)、高密度脂蛋白(HDL-C)、空腹胰岛素
(FINS)、糖化血红蛋白(HbA1c)、丙二醛(MDA)、超氧化物岐化酶(SOD),免疫组化法观察胰岛素和胰高血糖素的表达。
结果:与模型组比较,南苜蓿总皂苷2.8,1.4 g·kg-1能显著降低实验性2型糖尿病大鼠给药后7,8周的FBG水平(P<0.01或P
<0.05);降低TCH、TG、LDL-C的水平(P<0.01或P<0.05),升高HDL-C的水平含量(P<0.05);降低FINS和HbA1c水平(P
<0.01或P<0.05);降低 MDA含量(P<0.01);升高SOD含量(P<0.01);增加胰岛素阳性表达,减少胰高血糖素阳性表达。
结论:南苜蓿总皂苷对2型糖尿病模型大鼠具有降低血糖,调节血脂,抗氧化,保护胰腺功能的作用。
[关键词] 南苜蓿总皂苷;2型糖尿病;降糖;血脂;抗氧化;胰高血糖素
[中图分类号]R285.5 [文献标识码]A [文章编号]1001-5213(2016)19-1625-04 DOI:10.13286/j.cnki.chinhosppharmacyj.2016.19.02
Effects of TSMP on glucose and fat metabolism as wel as functions of pancreatic islet cels in
type 2 diabetic rats
CHENG Jing1,XIANG Ming2,WU Tao1,ZHANG Ya-ying3,PENG Si-si 1,LEI Liang1,SONG Hong-
ping1(1.Department of Pharmacy,Wuhan Puai Hospital,Hubei Wuhan 430033,China;2.Department of Pharmacy,Hua-
zhong University of Science and Technology,Hubei Wuhan430030,China;3.Department of Pharmacy,Hubei University of
Traditional Chinese Medicine,Hubei Wuhan 430065,China)
ABSTRACT:OBJECTIVE To observe effects of total saponins from Medicago polymorpha(TSMP)on blood glucose,lipid
and antioxidant activity,as wel as improvement of pancreatic islet cel functions.METHODS Rat models of type 2 diabetes
were established by feeding rats with high glucose and fat diets and intraperitonealy injecting STZ30 mg·kg-1.Rats were di-
vided into five groups:control,model,metformin,TSMP2.8 g·kg-1,1.4 g·kg-1 and 0.7 g·kg-1,and al rats were medica-
ted for four weeks.At the end of medication,blood samples were colected to determine fasted blood glucose(FBG),total cho-
lesterol(TCH),triglyceride(TG),high density lipoprotein(HDL-C),low density lipoprotein(LDL-C),fasted serum insulin
(FINS),HbA1c,malondialdehyde(MDA)and superoxide dismutase(SOD).Insulin and glucagon protein expression were
detected by immunohistochemistry.RESULTS Compared with model group,TSMP1.4 g·kg-1 decreased FBG level(P<0.01
or P<0.05),contents of TCH,TG and LDL-C(P<0.01 or P<0.05),FINS and HbA1c levels(P<0.01 or P<0.05),
content of MDA(P<0.01).TSMP 1.4 g·kg-1 increased contents of SOD and HDL-C.Insulin immunoreactive cels de-
creased,but glucagon increased.CONCLUSION TSMP can decrease blood glucose,adjust blood lipids,resist oxidization and
protect pancreatic functions.
KEY WORDS:total saponins from Medicago polymorpha;type 2 diabetes;hypoglycemic activity;blood lipid;antioxidation;
glucagon
  糖尿病(diabetes melitus,DM)是胰岛素分泌
绝对或相对不足以及细胞对胰岛素敏感性降低,从
而引起以慢性高血糖为特征,碳水化合物、蛋白质及
脂肪等代谢紊乱为表象的综合征[1]。流行病学调查
表明,到2030年,糖尿病的患病率将从2000年的
2.8%上升到7.7%,已经被列为继心血管、肿瘤之后
的第3大致死性疾病,目前临床上2型糖尿病患者
所占比例达到90%以上[2]。南苜蓿系豆科植物苜
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蓿属植物南苜蓿(Medicago polymorpha L.)的全
草,味苦,平,无毒,具有清热解毒、利湿退黄、通淋排
石的功效,主要用于治疗黄疸、尿路结石、痔疮出血、
肠炎等[3]。有报道[4]称,糖尿病患者常吃苜蓿食品,
可调养、稳定血糖,控制血糖升高。文献[3,5]调研发
现,苜蓿属植物中的黄酮类、苜蓿多糖、膳食纤维、绿
原酸、锰等成分具有降血糖的作用。近年来,大量的
实验研究发现,植物皂苷及其衍生物有一定的降血
糖、减缓糖尿病的作用,如人参二醇组皂苷、苦瓜皂
苷、罗汉果皂苷等[6]。南苜蓿中含有皂苷类成分[7],
基于苜蓿具有降糖作用和植物皂苷类成分具有降糖
的药用保健功能,推测南苜蓿总皂苷是否为南苜蓿
发挥降糖作用活性成分之一?高血糖和脂代谢紊乱
易导致糖尿病及其并发症的发生;长期高血糖导致
线粒体产生大量活性氧,损坏线粒体功能;血糖受胰
岛素和胰高血糖素分泌的调节。因此,本文拟通过
高糖高脂饲料喂养联合小剂量链脲菌素腹腔注射的
方法复制2型糖尿病大鼠模型,研究南苜蓿总皂苷
对2型糖尿病模型大鼠的影响。
1 材料
1.1 试药 南苜蓿总皂苷提取物的制备参考文献
[8]。南苜蓿药材经湖北中医药大学陈科力教授鉴
定为豆科苜蓿属植物南苜蓿(Medicago polymor-
pha L.)的干燥全草地上部分。取南苜蓿干燥全
草,粉碎,50%乙醇提取2次,合并提取液,过滤,滤
液回收溶剂,浓缩得浓缩液。将一次浓缩液加入大
孔树脂 AB-8型大孔树脂,水-乙醇洗脱,收集乙醇
洗脱液,回收乙醇,得二次浓缩液。减压干燥,过筛,
得总皂苷。1 g提取物相当于原生药18.75 g,得率
5.33%。比色法测定含量50%~60%。
葡萄糖粉 (重庆和平制药有限公司,批号
140109);盐酸二甲双胍片(中美上海施贵宝制药有
限公司,批号1403113);链脲佐菌素(STZ)(Sigma
公司,批号S0130);胰岛素试剂盒(Siemens Health-
care Diagnostics Inc,批号37037124);SOD、MDA、
GSH-PX、考马斯亮兰(南京建成生物工程研究所,
批号20150106,20150307,20141230,20150307);糖
化 血 红 蛋 白 (Bio-Rad Laboratories,批 号
64001873);TG试剂盒(上海申能,批号00000994);
TC试剂盒(湖南永和阳光科技有限责任公司,批号
140601);LDL-C、HDL-C(积水医疗株式会社,批号
805 RLJ,807 RAK)。
1.2 仪器 拜安康血糖仪及试纸(拜耳医药保健有
限公 司),血 生 化 分 析 仪 (ADVIA 2400,SIE-
MENS),胰岛素测定仪(Advia centaur Immunoas-
say system,SIEMENS)。血液分析仪(BIO-RADD-
10,USA)。
1.3 动物 健康SPF级雄性SD大鼠80只,体质
量180~220 g,由湖北省疾病预防控制中心提供,
合格证号SCXK(鄂)2008-0005,许可证号SCXK
(鄂)2008-0014,实 验 动 物 从 业 人 员 上 岗 证 号
W20150400。高脂饲料由北京华阜康生物科技股份
有限公司提供。
2 方法
2.1 动物分组及处理[9] 雄性SD大鼠80只,180
~220 g,按随机挑选10只作为正常组,始终饲以基
础饲料,其他大鼠给予高脂饲料喂养4周,大鼠禁食
不禁水12 h后,按体质量腹腔注射STZ溶液30 mg·
kg-1,72 h后经尾静脉采血测空腹血糖,空腹血糖大
于11.1 mmol·L-1为糖尿病诊断标准。正常对照组
腹腔注射同等体积的柠檬酸缓冲液。将造模成功的
2型糖尿病大鼠50只按随机数字表法分为高剂量
组(提取物2.8 g·kg-1)、中剂量组(提取物1.4 g·
kg-1)、低剂量组(提取物0.7 g·kg-1)、二甲双胍组
(0.2 g·kg-1)、模型组(等量0.5%羧甲基纤维素
钠)。此时更换为正常饲料,同时开始灌胃,每日一
次,连续给药4周。期间每周测一次空腹血糖。
2.2 血液指标 给药结束后,禁食12~16 h,乌拉
坦(100 mg·kg-1)腹腔注射麻醉,下腔静脉取血测
定总胆固醇(TCH)、三酰甘油(TG)、高密度脂蛋白
(HDL-C)、低密度脂蛋白(LDL-C)、超氧化物歧化
酶(SOD)、丙二醛(MDA)、空腹胰岛素(FINS)、空
腹血糖(FBG)、糖化血红蛋白(HbΑ1c)。
2.3 胰岛素和胰高血糖素的表达 取大鼠胰腺,剪
取胰尾组织置于4%多聚甲醛中固定,经常规脱水、
透明、浸蜡、包埋、切片进行染色。按试剂盒说明书
进行免疫组化法染色,观察各组的胰岛素(一抗稀释
比例为1∶200)和胰高血糖素(一抗稀释比例为
1∶400)表达。
2.4 统计学处理 各检验指标采用珚x±s表示,采
用SPSS13.0统计软件进行单因素方差分析(ANO-
VA),组间比较采用LSD-t检验,以P<0.05为差异
有统计学意义。
3 结果
3.1 对2型糖尿病大鼠血糖的影响 结果显示,与
正常组比较,模型组糖尿病大鼠在4,5,6,7,8周血糖
均显著升高(P<0.01)。与模型组比较,南苜蓿总皂
苷高、中剂量组大鼠在第7,8周时的血糖均显著降低
(P<0.01),低剂量组大鼠的血糖也有一定的降低趋
势,但没有显著性差异(P>0.05)。见图1。
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图1 南苜蓿总皂苷对T2DM大鼠血糖的影响
Fig 1 Effects of TSMP on blood glucose in T2DM rats
3.2 对2型糖尿病大鼠血脂的影响 结果显示,与
正常组比较,糖尿病模型组大鼠的TCH、TG、LDL-
C的水平显著升高,HDL-C水平显著降低,表明糖
尿病大鼠的脂肪代谢功能明显紊乱。与模型组比
较,南苜蓿总皂苷高、中剂量能显著降低本组糖尿病
大鼠的TCH、TG、LDL-C的水平(P<0.01或P<
0.05),升高 HDL-C的水平(P<0.05)。低剂量对
该组中糖尿病大鼠的TCH、TG、LDL-C和 HDL-C
水平没有显著性影响(P>0.05)。见表1。
3.3 对FINS、FBG、HbΑ1c、SOD、MDA的影响 
结果显示,与模型组比较,南苜蓿总皂苷高、中剂量
能显著降低本组中糖尿病大鼠的 FINS、FBG、
HbA1c水平(P<0.05或P<0.01),升高SOD含量
(P<0.01),降低 MDA含量(P<0.01)。见表2。
3.4 对胰岛素和胰高血糖素表达的影响 与正常
组比较,模型组大鼠胰岛β细胞分泌胰岛素阳性表
达明显减少,α细胞分泌胰高血糖素表达明显增加,
且β细胞松散排列,分布不均匀,胰岛数目较少。与
模型组比较,南苜蓿总皂苷各剂量组大鼠的胰腺组
织标本中明显可见胰岛素阳性颗粒的表达增加,并
有连续的深棕色胰岛素颗粒,胰岛数目较多,胰高血
糖素阳性表达明显减少。见图2、3。
A.正常组;B.模型组;C.二甲双胍组;D.高剂量组;E.中剂量组;
F.低剂量组
A.control group;B.model group;C.metformin group;D.high
dose group;E.middle dose group;F.low dose group
图2 糖尿病大鼠中胰岛素的免疫组织化学法蛋白表达(SABC法,
×400)
Fig 2 Immunolocalization of insulin in pancreatic cels of experi-
mental rats(SABC,×400)
A.正常组;B.模型组;C.二甲双胍组;D.高剂量组;E.中剂量组;F.
低剂量组
A.control group;B.model group;C.metformin group;D.high
dose group;E.middle dose group;F.low dose group
图3糖尿病大鼠中胰高血糖素的免疫组织化学法蛋白表达(SABC
法,×400)
Fig 3 Immunolocalization of glucagon in pancreatic cels of experi-
mental rats(SABC,×400)
4 讨论
研究表明,持续的高血糖水平可直接损伤胰岛
表1 南苜蓿总皂苷对2型糖尿病大鼠血脂的影响 (珚x±s,n=10)
Tab 1 Effects of TSMP on blood lipids in T2DM rats(珚x±s,n=10)
组别
剂量
/g·kg-1
TCH
/mmol·L-1
TG
/mmol·L-1
LDL-C
/mmol·L-1
HDL-C
/mmol·L-1
正常组 - 1.22±0.50  0.45±0.17  1.19±0.28  1.81±0.68
模型组 - 2.13±0.41b  1.21±0.45b  2.27±0.73b  1.12±0.43a
二甲双胍组 0.2  1.67±0.54c  0.66±0.28d  1.61±0.47c  1.69±0.45c
南苜蓿总皂苷高剂量组 2.8  1.59±0.54c  0.58±0.21d  1.62±0.63c  1.62±0.62c
南苜蓿总皂苷中剂量组 1.4  1.61±0.38d  0.59±0.26d  1.63±0.51c  1.61±0.47c
南苜蓿总皂苷低剂量组 0.7  1.75±0.69  0.93±0.35  1.83±0.57  1.30±0.42
注:与正常组比较,aP<0.05,b P<0.01;与模型组比较,c P<0.05,d P<0.01(下同)
表2 南苜蓿总皂苷对2型糖尿病大鼠FINS、FBG、HbΑ1c、SOD、MDA的影响 (珚x±s,n=10)
Tab 2 Effects of TSMP on FINS,FBG,HbΑ1c,SOD and MDA in T2DM rats(珚x±s,n=10)
组别
剂量
/g·kg-1
FINS
/mmol·L-1
FBG
/mmol·L-1
HbΑ1c
/g·L-1
SOD
/nmol·mL-1
MDA
/nmol·mL-1
正常组 - 15.99±4.56  8.26±1.49  12.83±1.07  11.86±0.92  0.35±0.02
模型组 - 25.30±3.78b  23.6 ±3.11b  20.5 ±0.72b  3.55±0.7b  1.43±0.09b
二甲双胍组 0.2  17.84±4.27d  18.93±4.11d  14.8 ±2.66c  6.47±0.55d  0.83±0.09d
南苜蓿总皂苷高剂量组 2.8  18.09±5.47d  19.25±5.69c  15.26±3.29d  5.37±1.2d  0.91±0.12d
南苜蓿总皂苷中剂量组 1.4  18.14±6.54d  19.99±4.41d  15.5 ±2.38c  5.12±1.14d  0.96±0.07d
南苜蓿总皂苷低剂量组 0.7  22.03±6.74  22.21±4.65  18.63±2.80  3.83±0.57  1.07±0.1
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β细胞,加重体内胰岛素抵抗。这种长期的高血糖
有害作用被称为“糖毒性”。空腹血糖值反映瞬时血
糖的变化,糖化血红蛋白反映血糖长期控制水平。
实验发现,南苜蓿总皂苷的干预能有效地降低2型
糖尿病大鼠的FBG和HbA1c水平,改善糖毒性。2
型糖尿病同时还伴有脂质代谢紊乱,表现为TCH、
TG、LDL-C水平的升高,HDL-C水平的降低。在
控制血糖水平的同时,对脂代谢紊乱的调节是治疗
糖尿病及其并发症的有效手段[10]。实验发现,模型
组大鼠 TCH、TG、LDL-C水平的升高,HDL-C水
平的降低。而南苜蓿总皂苷能有效地降低2型糖尿
病大鼠的 TCH、TG、LDL-C的水平,升高 HDL-C
的水平,达到调节脂代谢异常的作用。南苜蓿总皂
苷干预过的糖尿病大鼠的FINS显著降低,提示南
苜蓿对胰岛素抵抗大鼠的高胰岛素血症也有改善作
用。
研究发现,长期高血糖和高血脂导致机体产生
过量活性氧簇,促进胰岛β细胞凋亡,同时损伤肝
脏、骨骼肌肉组织等胰岛素机体主要靶组织,导致胰
岛素抵抗[11]。同时,氧化应激又是糖尿病发生、发
展的关键因素[12]。实验结果显示,模型组大鼠血清
中SOD活性下降,MDA含量增加,给药治疗后,南
苜蓿总皂苷可提高SOD活性和减少 MDA含量,抗
氧化能力提高,抑制脂质的过氧化,减轻体内肝脏、
骨骼肌肉的氧化应激。机体抗氧化应激活性的提高
是南苜蓿总皂苷改善模型动物胰岛素抵抗的重要佐
证,有利于阻止或延缓糖尿病及其并发症的发生、发
展。
在正常情况下,胰高血糖素与胰岛素共同调节
血糖水平。但在糖尿病患者中,胰岛素的分泌不足
和(或)出现胰岛素抵抗,胰高血糖素的分泌过高,导
致糖尿病高血糖的发生[13]。胰高血糖素能促进肝
糖原分解成血糖和糖的异生,并抑制糖酵解和糖原
合成[14]。2型糖尿病胰岛β细胞损伤的可能机制包
括氧化应激、脂毒性和糖毒性等[15]。本实验结果显
示,大鼠高糖高脂饮食结合链脲佐菌素后血糖升高,
与免疫组化结果一致:模型组大鼠胰岛β细胞分泌
胰岛素表达降低,α细胞胰分泌胰高血糖素表达增
加。经南苜蓿总皂苷干预治疗后,大鼠的血糖水平
有不同程度的降低,与胰腺免疫组化结果一致,南苜
蓿总皂苷能促进糖尿病大鼠的胰岛素阳性表达,减
少胰高血糖素的表达,缓解糖、脂毒性和氧化应激对
大鼠胰岛细胞的损伤。
综上,南苜蓿总皂苷能明显纠正2型糖尿病大
鼠糖、脂代谢紊乱,减少氧化应激,最终发挥对胰岛
细胞的保护作用,其作用机制可能是通过降低空腹
血糖和糖化血红蛋白水平、降低空腹胰岛素,改善高
血糖导致的糖毒性;调节脂质紊乱,抑制脂质的过氧
化,减轻体内肝脏、骨骼肌肉的氧化应激,改善胰岛
素抵抗;促进胰岛β细胞分泌胰岛素,减少α细胞胰
分泌高血糖素,对受损的胰岛细胞具有修复作用。
结果提示,南苜蓿总皂苷通过多环节、多靶点改善糖
尿病。
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[收稿日期]2016-01-18
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