全 文 :翻白草总黄酮降血糖作用的药效学研究
孙海峰,常虹,杨婷,王江凤
(黑龙江中医药大学,黑龙江 哈尔滨 150040)
摘 要:目的:研究翻白草总黄酮富集物降血糖药理作用。方法:以小剂量链脲佐菌素(STZ)腹腔注射
加高脂饲料诱导 2 型糖尿病大鼠模型,灌胃给予高剂量[36g·(kg·d)- 1]、中剂量[18g·(kg·d)- 1]
和低剂量[9g·(kg·d)- 1]的翻白草总黄酮富集物,测定大鼠的空腹血糖(FBG)、糖耐量 2h 血糖、血清
胰岛素水平(FINS)、胰岛素敏感性指数(ISI)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA),并用 HE 染色法
对大鼠进行病理切片观察。结果:中、高剂量的翻白草总黄酮能显著降低糖尿病大鼠的空腹血糖值和血
清胰岛素水平,改善糖耐量,提高胰岛素敏感指数,减轻胰岛素抵抗,提高机体 SOD 活性,降低血清
MDA含量,并对胰岛细胞起到保护修复作用。结论:翻白草总黄酮通过减轻胰岛素抵抗和保护修复胰
岛细胞多种机制治疗 2 型糖尿病。
关键词:翻白草;黄酮;降血糖;药效学
中图分类号:R285. 5 文献标识码:A 文章编号:1002 - 2406(2010)03 - 0020 - 05
Study on Pharmacology of Decreasing Blood Glucose of Flavonoid from Potentilla Discolor Bunge
SUN Hai - feng,CHANG Hong,YANG Ting,WANG Jiang - feng
(Heilongjiang University of Chinese Medicine,Harbin 150040)
Abstract:Objective:To study the pharmacology of Decreasing Blood Glucose effects of the total flavonoids
from Potentilla Discolor Bunge. Methods:The type 2 diabetes models in rats is made by fedding high lipids
foods together with injecting the streptozotocin(STZ)of small dose,then perfusing the rat's stomach with the
total flavonoids of Potentilla discolor Bung in high doze[36g·(kg·d)- 1]、medium doze[18g·(kg·d)- 1]and
low doze[9g·(kg·d)- 1],determinating the fasted blood glucose(FBG),the glucose tolerance test(2HPG),
the fasting insulin levels(FINS),the insulin sensitivity index (ISI),the activity of SOD,and the amount of
MDA,and detecting the pancreas islet B cells by HE. Results:the total flavonoids of Potentilla discolor Bung
in high doze and medium doze had significantly effect of decreasing FBG and FINS on diabetic rats,improving
glucose tolerance and insulin sensitivity index and reducing insulin resistance. Potentilla discolor Bung can in-
crease the activity of SOD,decrease the amount of MDA,protect and repair pancreas islet cells. Conclusion:
the total flavonoids of Potentilla discolor Bung can treat the two type diabetes mellitus by decreasing the insulin
resistance ,protecting and repairing the islet cell.
Key words:Potentilla Discolor Bunge;Flavonoids;decrease blood glucose;Pharmacology
基金项目:黑龙江省科技攻关计划(GC06C40504)
作者简介:孙海峰(1964 -),男,教授,中药学博士,主要从事中药资源
与开发、糖尿病及中药化妆品研究。
收稿日期:2009 - 12 - 21
修回日期:2010 - 02 - 01
翻白草为蔷薇科委陵菜属植物翻白草(Potentilla
discolor Bunge.)的带根全草,主要分布在北半球的温
带和寒带。《本草纲目》载其:气味甘,微苦,性平,无
毒;有清热解毒、凉血止血功效,主治肺热咳喘、泻痢、
咳血、吐血、痈肿疮毒等[1]。近年来民间流行用翻白
草治疗糖尿病并取得一定疗效。现有研究表明,翻白
草具有降血糖作用[2,3]。翻白草所含的黄酮类成分为
其降血糖的主要有效成分[4],本实验以翻白草总黄酮
富集物为材料,研究其对 2 型糖尿病大鼠空腹血糖、糖
耐量、血清胰岛素等指标的影响,探讨翻白草治疗 2 型
糖尿病的作用机制,为翻白草的开发利用提供依据。
1 材料
1. 1 仪器
PHB - 5 笔式酸度计(上海伟业仪器厂);日立
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KY2000 半自动生化仪(天津开元医疗设备有限公
司);恒温水浴箱(江苏金坛市医疗仪器厂);微量移液
枪(上海荣泰生化工程有限公司);电子分析天平(梅
特勒 -托利多上海有限公司);旋转蒸发仪(上海亚荣
生化仪器厂);K - Q500E 型医用超声波清洗器(昆山
市超声仪器有限公司)。
1. 2 药品与试剂
翻白草总黄酮富集物(黑龙江中医药大学生药学
实验室提供);糖脉康颗粒(成都中汇制药有限公司,
国药准字 Z10970026);0. 9% NaCl 注射液(哈药集团
制药六厂);链脲佐菌素(美国 sigma 公司提供,批号:
S0130);胰岛素放射免疫试剂盒(北京市福瑞生物工
程公司);葡萄糖注射液(哈药集团三精制药有限公
司);蔗糖(沈阳市新西试剂厂生产);葡萄糖(天津市
科密欧化学试剂有限公司);冰醋酸(天津市耀华化学
试剂有限责任公司);柠檬酸、胆固醇(天津市凯通化
学试剂有限公司);柠檬酸钠(天津市博迪化工有限公
司);葡萄糖测定试剂盒(上海荣盛生物技术有限公
司,批号:20090101);SOD 试剂盒(南京建成生物工程
研究所,批号:20090527);丙二醛(MDA)测试盒(南京
建成生物工程研究所,批号:20090527)。
1. 3 实验动物
健康 wistar大鼠 75 只,体重(200 ± 20)g,雌雄各
半(上海斯莱克实验动物有限责任公司)。
2 方法
2. 1 药品及试剂配制方法
柠檬酸 -柠檬酸钠缓冲溶液的配制:精密称取柠
檬酸 2. 100g,溶于 100mL 重蒸馏水中,精密称取柠檬
酸钠 2. 900g,溶于 100mL 重蒸馏水中,将柠檬酸溶液
和柠檬酸钠溶液按 1 ∶ 1. 32 配成 pH 值为 4. 4 的溶液
(现用现配并用酸度计准确测定),用 0. 22μm 滤膜除
菌,备用。
1%链脲佐菌素溶液的配制:精确称取链脲佐菌素
100mg,溶于 10mL柠檬酸 -柠檬酸钠缓冲溶液中,摇
匀(此操作在冰盒上进行,并且避光,所配溶液在
30min内用完)。
高糖高脂饲料的制备:由 10% 猪油,2. 5% 胆固
醇,1% 胆酸钠,20% 蔗糖,以及 66. 6% 的基础饲料
组成。
翻白草总黄酮富集物低、中、高剂量组配制方法:
精密称取翻白草富集物粉末 14. 2g、28. 4g、56. 8g,分别
加入 282mL蒸馏水,摇匀即得;糖脉康颗粒溶液:取糖
脉康颗粒 40g加入 148mL蒸馏水,摇匀,待用。
2. 2 糖尿病大鼠模型的造模与分组
采用喂养高糖高脂饲料加腹腔注射小剂量链脲佐
菌素(STZ)的方法。75 只 Wistar 雄性大鼠自购置后
适应性饲养 3 天后,将大鼠随机分为两组,空白组 10
只给予基础饲料,模型组 65 只喂以高糖高脂饲料 1 个
月后,于实验前禁食不禁水 12h,模型组一次性腹腔注
射 1%的 STZ溶液 50mg·kg -1,正常组给予同体积的
柠檬酸 -柠檬酸钠缓冲溶液。72h 后尾静脉采血测空
腹血糖,选择血糖值大于 11. 1mmol·L -1的大鼠作为
实验性糖尿病动物模型,除空白组 10 只外,共有 40 只
大鼠成模。将其随机分为模型对照组、糖脉康组、翻白
草总黄酮富集物高、中、低剂量组五组,每组 8 只。
2. 3 实验给药方案
空白对照组和模型对照组大鼠灌胃给予等体积生
理盐水。阳性药物对照组大鼠灌胃给予 1. 35g·
(kg·d)- 1糖脉康溶液;翻白草总黄酮高、中、低剂量
组分别灌胃给予 36g·(kg·d)- 1、18g·(kg·d)- 1、
9g·(kg·d)- 1翻白草总黄酮药液。实验各组均连续
灌胃 15d。
2. 4 各实验组糖尿病大鼠空腹血糖的测定
大鼠连续灌胃 15d后,各组均禁食不禁水 12h,随
后眼内眦取血,置离心管中 3500r·min -1离心 10min,
按血糖试剂盒,采用葡萄糖氧化酶法结合分光光度法
测定大鼠空腹血糖值。
2. 5 各实验组糖尿病大鼠糖耐量的测定
大鼠连续灌胃 15d后,禁食不禁水 12h,检测空腹
血糖值作为零时血糖值,随后按 3g·kg -1剂量灌胃给
予各组大鼠葡萄糖溶液,分别在注射后 0. 5h、1h 及 2h
测定大鼠血糖值,观察各实验组大鼠血糖变化情况。
2. 6 各实验组糖尿病大鼠血清胰岛素水平的测定
检测糖耐量后第 2 天,各实验组禁食不禁水 12h,
眼内眦取血,置离心管中 3500r·min -1离心 10min,精
密吸取血清 100μL,按照放射免疫试剂盒说明操作,测
定大鼠血清胰岛素水平。
2. 7 各实验组糖尿病大鼠胰岛素敏感性指数的测定
胰岛素敏感性指数(insulin sensitivity index,ISI)
计算公式为 ISI = Ln[1 /(FINS × FBG)],其中 FINS 为
血清胰岛素水平,FBG 为空腹血糖含量。将实验各组
FINS和 FBG 值分别代入公式计算胰岛素敏感性指
数值。
2. 8 各实验组糖尿病大鼠超氧化物歧化酶(SOD)的
测定
检测糖耐量后第 2 天,各实验组禁食不禁水 12h,
眼内眦取血,置离心管中 3500r·min -1离心 10min,用
半自动生化仪检测超氧化物歧化酶(SOD)。
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2. 9 各实验组糖尿病大鼠 MDA的测定
检测糖耐量后第 2 天,各实验组禁食不禁水 12h,
眼内眦取血,置离心管中 3500r·min -1离心 10min,用
半自动生化仪检测 MDA。
2. 10 各实验组糖尿病大鼠胰腺组织形态的观察
大鼠麻醉采血处死后,迅速取出脾脏周围的胰腺,
置于福尔马林液中固定,常规脱水,石蜡包埋,4μm 切
片,HE染色后进行光镜检查。
3 结果
3. 1 各实验组糖尿病大鼠血糖水平 结果见表 1。
表 1 各实验组大鼠血糖水平(珋x ± s)
组别
例数
(n)
给药前血糖
(mmol·L -1)
给药后血糖
(mmol·L -1)
空白对照组 8 5. 62 ± 1. 32 5. 13 ± 1. 06
糖尿病模型组 8 15. 31 ± 3. 3 17. 07 ± 4. 7
阳性组 8 15. 21 ± 3. 77 12. 36 ± 5. 24
翻白草总黄酮低剂量组 8 15. 34 ± 3. 26 10. 94 ± 6. 07
翻白草总黄酮中剂量组 8 15. 28 ± 3. 32 9. 49 ± 4. 87*
翻白草总黄酮高剂量组 8 15. 18 ± 2. 86 9. 31 ± 5. 61*
注:与模型对照组比较,P < 0. 01,* P < 0. 05。
翻白草总黄酮富集物高剂量组、中剂量组空腹血
糖值显著低于糖尿病模型组(P < 0. 05);低剂量组空
腹血糖值与糖尿病模型组比较无显著性差异(P >
0. 05)。
3. 2 各实验组糖尿病大鼠糖耐量 结果见表 2。
表 2 各实验组大鼠糖耐量(珋x ± s)
组别
例数
(n) 血清葡萄糖(mmol·L
-1)
0h 0. 5h 1h 2h
空白对照组 8 5. 13 ±1. 06 8. 75 ±2. 417. 73 ±3. 34 6. 04 ±1. 15
糖尿病模型组 8 17. 07 ±4. 7 26. 32 ±3. 31 23. 32 ±2. 83 20. 54 ±3. 37
阳性组 8 12. 35 ±5. 24 22. 56 ±4. 55 19. 27 ±3. 87 13. 31 ±2. 02
翻白草总黄酮
低剂量组
8 10. 94 ±6. 07 23. 89 ±2. 22 20. 54 ±2. 68 15. 53 ±2. 98
翻白草总黄酮
中剂量组
8 9. 49 ±4. 87 19. 09 ±2. 47* 16. 42 ±2. 51* 11. 54 ±3. 02*
翻白草总黄酮
高剂量组
8 9. 31 ±5. 61 19. 19 ±3. 21* 16. 89 ±2. 54* 11. 78 ±2. 78*
注:与模型对照组比较,P < 0. 01,* P < 0. 05。
正常组大鼠血糖于灌胃给与 3g·Kg -1葡萄糖
0. 5h后迅速升高并达峰值,以后血糖开始下降。模型
组大鼠血糖于糖负荷后持续升高,虽于 2h 有所降低,
但与糖负荷前血糖浓度相比变化不大。翻白草总黄酮
富集物中、高剂量组在糖负荷后 0. 5h 达峰值,血糖升
高幅度均明显小于模型组(P < 0. 05),2h 后降低至糖
负荷前血糖水平附近,与模型组血糖比较有显著性差
异(P < 0. 01),表明翻白草对糖尿病大鼠的糖耐量有
改善作用。
3. 3 各实验组糖尿病大鼠血清胰岛素水平 结果见
表 3。
表 3 各实验组大鼠血清胰岛素水平(珋x ± s)
组别 例数(n) 血清胰岛素(μIU·mL -1)
空白对照组 8 8. 26 ± 1. 92
糖尿病模型组 8 25. 75 ± 7. 84
阳性组 8 16. 68 ± 4. 84
翻白草总黄酮低剂量组 8 17. 39 ± 4. 25
翻白草总黄酮中剂量组 8 15. 16 ± 4. 08*
翻白草总黄酮高剂量组 8 10. 34 ± 1. 98*
注:与模型对照组比较,P < 0. 01,* P < 0. 05。
翻白草总黄酮富集物高剂量组、中剂量组血清胰
岛素显著低于糖尿病模型组(P < 0. 05);低剂量组血
清胰岛素值与糖尿病模型组比较无显著差异(P >
0. 05)。
3. 4 各实验组糖尿病大鼠胰岛素敏感性指数 结果
见表 4。
表 4 各实验组大鼠胰岛素敏感性指数(珋x ± s)
组别 例数(n) 胰岛素敏感性指数
空白对照组 8 - 3. 74 ± 1. 72
糖尿病模型组 8 - 6. 08 ± 5. 81
阳性组 8 - 5. 32 ± 3. 74
翻白草总黄酮低剂量组 8 - 5. 24 ± 3. 15
翻白草总黄酮中剂量组 8 - 4. 96 ± 3. 18*
翻白草总黄酮高剂量组 8 - 4. 56 ± 1. 32*
注:与模型对照组比较,P < 0. 01,* P < 0. 05。
翻白草总黄酮富集物高剂量组、中剂量组胰岛素
敏感性指数显著高于糖尿病模型组(P < 0. 05);低剂
量组空腹血糖值与糖尿病模型组比较无显著差异
(P > 0. 05)。
3. 5 各实验组糖尿病大鼠超氧化物歧化酶值(SOD)
结果见表 5。
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表 5 各实验组大鼠 SOD值(珋x ± s)
组别 例数(n) SOD(NU·mL -1)
空白对照组 8 378 ± 29. 85
糖尿病模型组 8 305. 68 ± 24. 19
阳性组 8 311. 76 ± 20. 15
翻白草总黄酮低剂量组 8 321. 3 ± 60. 7
翻白草总黄酮中剂量组 8 350. 26 ± 12. 29*
翻白草总黄酮高剂量组 8 345. 05 ± 23. 1*
注:与模型对照组比较,* P < 0. 05。
翻白草总黄酮富集物高剂量组、中剂量组 SOD 显
著高于糖尿病模型组(P < 0. 05);低剂量组 SOD 与糖
尿病模型组比较无显著差异(P > 0. 05)。
3. 6 各实验组糖尿病大鼠 MDA值 结果见表 6。
表 6 各实验对大鼠 MDA值(珋x ± s)
组别 例数(n) MDA(nmol·mL -1)
空白对照组 8 5. 95 ± 1. 13
糖尿病模型组 8 7. 62 ± 0. 79
阳性组 8 6. 73 ± 1. 14
翻白草总黄酮低剂量组 8 7. 33 ± 1. 03
翻白草总黄酮中剂量组 8 6. 26 ± 0. 91*
翻白草总黄酮高剂量组 8 6. 45 ± 0. 97*
注:与模型对照组比较,P < 0. 01,* P < 0. 05。
翻白草总黄酮富集物高剂量组、中剂量组 MDA
显著低于糖尿病模型组(P < 0. 05);低剂量组 MDA与
糖尿病模型组比较无显著差异(P > 0. 05)。
3. 7 各实验组糖尿病大鼠胰腺组织形态
空白对照组大鼠(图 1):胰岛呈圆形或椭圆型,边
界清晰,胰岛细胞排列规整;模型对照组大鼠(图 2):
胰岛明显萎缩,边界模糊,胰岛细胞排列紊乱,其数量
较正常对照组明显减少,并有明显的细胞肿胀、坏死现
象,细胞核可见染色不清或深染,有核固缩现象;阳性
对照组大鼠(图 3):胰岛边界较清晰,细胞数量较模型
对照组有所增加,细胞形态较好,无明显细胞肿胀、坏
死,核清晰;翻白草总黄酮低剂量组(图 4)与模型对照
组相近,胰岛改善程度小;翻白草总黄酮中(图 5)、高
(图 6)剂量组大鼠胰岛的结构形态有不同程度改善,
胰岛边界较清晰,细胞数量较模型对照组增加,其中高
剂量组胰岛恢复结果显著,细胞结构完整,无明显肿胀
坏死,无核固缩现象,接近正常胰岛结构。
说明翻白草中、高剂量能修复胰岛组织,表现出促进
胰岛组织再生的作用,且其高剂量效果优于阳性药物。
附图:
图 1 空白组大鼠胰岛组织形态
图 2 模型对照组大鼠胰岛组织形态
图 3 阳性对照组大鼠胰岛组织形态
图 4 翻白草总黄酮低剂量组大鼠胰岛组织形态
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图 5 翻白草总黄酮中剂量组大鼠胰岛组织形态
图 6 翻白草总黄酮高剂量组大鼠胰岛组织形态
4 讨论
现代医学认为,2 型糖尿病的最显著特征就是胰
岛素 β细胞分泌缺陷和胰岛素抵抗,其在中医学属于
“消渴症”范畴,病因有饮食损伤、燥热太甚等说[5]。
中药翻白草,其性味甘、苦、平,有清热解毒,改善消渴
症状的功效。研究表明,天然药物黄酮通过多种机制
发挥降糖作用[6],翻白草中主要降血糖有效成分为黄
酮类物质。本实验表明,翻白草总黄酮富集物通过改
善模型大鼠的各项指标发挥作用。
实验组空腹血糖值与模型对照组相比,实验组
(中、高剂量组)经翻白草总黄酮治疗后,空腹血糖均
显著降低,表明翻白草对糖尿病大鼠具有一定的降糖
作用。实验组血清胰岛素水平与模型对照组相比,实
验组(中、高剂量组)经翻白草总黄酮治疗后,血清胰
岛素水平均显著降低,同时,实验组(中、高剂量组)胰
岛素敏感指数显著高于模型对照组。表明翻白草能降
低糖尿病大鼠的血清胰岛素,提高胰岛素敏感指数,减
轻胰岛素抵抗。
自由基可引发多种不饱和脂肪酸过氧化而生成过
氧化脂质(LPO),其最终产生丙二醛(MDA)能使蛋白
质、核酸、脂类发生交联,使生物膜发生变性,细胞突
变、衰老或死亡。体内超氧化物歧化酶(SOD)为直接
清除自由基的酶,可阻断自由基,促使产生 LPO 的链
式反应,从而保护细胞不受自由基的损害。糖尿病大
鼠抗氧化防御体系受抑制,自由基产生率大于清除率,
而 LPO的升高与 SOD活性降低呈负相关,同时与血糖
升高呈正相关,说明血糖升高与自由基引起的脂质过
氧化有直接关系[7,8]。本实验检测血清 MDA 含量及
SOD活性结果:实验高、中剂量组的血清 SOD 活性明
显增高,血清 MDA含量明显减少,说明翻白草总黄酮
可以提高糖尿病大鼠机体 SOD 活性,清除自由基,并
抑制脂质过氧化作用。
胰岛细胞观察结果显示,翻白草总黄酮中、高剂量
组都不同程度修复胰岛 β 细胞,表明翻白草具有显著
的修复胰岛组织,促进胰岛组织再生,从而促进胰岛素
分泌,改善胰岛素 β细胞分泌缺陷。
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