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翻白草水提液对2型糖尿病胰岛素抵抗大鼠糖脂代谢的影响



全 文 :[收稿日期] 20110531(010)
[基金项目] 国际科技合作项目(2011DFA30920)
[第一作者] 严哲琳,博士,讲师,从事中医药防治糖尿病及其并发症研究,Tel:13466705591,E-mail:yanzhelin@ yahoo. com. cn
[通讯作者] * 刘铜华,博士,博士后,教授,博士生导师,Tel:13801020306,E-mail:thliu@ tom. com
翻白草水提液对 2 型糖尿病胰岛素
抵抗大鼠糖脂代谢的影响
严哲琳1,2,董正平1,孙文1,刘铜华1*
(1. 北京中医药大学,北京 100078;2. 天津中医药大学方剂教研室,天津 300193)
[摘要] 目的:观察翻白草水提取物对 2 型糖尿病胰岛素抵抗大鼠糖脂代谢的影响。方法:采用 3 周龄 Wistar 大鼠,高
脂喂养 16 周加腹腔小剂量注射链脲佐菌素(STZ)的方法建立 2 型糖尿病胰岛素抵抗(IR)动物模型,随机分为 4 组:翻白草
高、低剂量组(400,200 mg·kg - 1)、吡格列酮组(4. 05 mg·kg - 1)及模型组,每组 7 只。另取标准饲料喂养大鼠 7 只为正常组。
比较各药物干预 4 周后对 2 型糖尿病 IR 大鼠空腹血糖(FBG)、甘油三酯(TG)、胆固醇(TC)、低密度脂蛋白(LDL-C)、高密度
脂蛋白(HDL-C)及游离脂肪酸(FFA)影响。结果:翻白草提取物和西药组均可显著降低大鼠 FBG,TG,TC,LDL,FFA 水平,升
高 HDL 水平(P < 0. 05)。结论:翻白草对 2 型糖尿病胰岛素抵抗大鼠的空腹血糖及血脂水平有一定调节作用。
[关键词] 翻白草水提取物;糖尿病;血糖;血脂;胰岛素抵抗
[中图分类号] R285. 5 [文献标识码] A [文章编号] 1005-9903(2012)07-0216-04
Anti-diabetic Effect of Aqueous Extract from Potentilla discolor
in Type 2 Diabetic Rats
YAN Zhe-lin1,2,DONG Zheng-ping1,SUN Wen1,LIU Tong-hua1*
(1. Beijing Chinese Medicine University,Beijing 100078,China;
2. Prescription Department,Tianjin Chinese Medicine University,Tianjin 300193,China)
[Abstract] Objective:To observe the effects of aqueous extract from Potentilla discolor Bunge (APB)on
blood glucose and lipids level in type 2 diabetic rat model. Method:Three week-old Wistar male rats were divided
randomly into two groups according to random data table:control group with rat standard diet and model group with
high-fat diet (HFD) for 16 weeks in order to induce insulin resistance and type 2 diabetic model,the HFD group
was intraperitonealy given small dose STZ. Then,the model rats were divided into 4 groups:model group,positive
control group (pioglitazone 4. 05 mg·kg - 1) ,high-dose group (400 mg·kg - 1)and low dose group (200 mg·
kg - 1)of APB aqueous extract,7 rats in each group. The control group and model group were fed with distilled
water at 10 mL·kg - 1 . After 4 weeks of drug intervention,the fasting blood glucose (FBG) ,serum triglyceride
(TG) ,serum total cholesterol (TC) ,serum free fatty acid (FFA) ,serum low-density lipoprotein (LDL-C)and
serum high density lipoprotein (HDL-C)were examined. Result:Both the aqueous extract and the pioglitazone
group significantly decreased FBG,TG,TC,LDL and FFA level,and increased the HDL level (P < 0. 05).
Conclusion:Aqueous extract of P. discolor may offer an alternate treatment for diabetes by regulating fasting blood
glucose and serum lipids levels in type 2 diabetic insulin resistance rats.
[Key words] Potentilla discolor aqueous extract;diabetes;glucose;blood lipids;insulin resistance
·612·
第 18 卷第 7 期
2012 年 4 月
中国实验方剂学杂志
Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae
Vol. 18,No. 7
Apr.,2012
DOI:10.13422/j.cnki.syfjx.2012.07.070
翻白草别名天青地白草、鸡脚儿,属蔷薇科植
物,为多年生草本,用其全草及根入药。其味甘、微
苦,性平、无毒[2],归肝、胃、大肠经。具有清热润
燥、凉血解毒、止血消肿、止痢之功效。近年来在糖
尿病的治疗中取得了良好的临床效果[3],民间有用
翻白草泡水降糖的偏方。目前,有关翻白草降糖作
用的实验研究已有不少报道[1-4],但多采用化学诱
导 剂 四 氧 嘧 啶 (alloxan )或 链 脲 佐 菌 素
(streptozotocin,STZ)等造成胰岛 β 细胞凋亡的动物
模型,观察血糖变化,而此类动物模型与人类 2 型糖
尿病的发病机制存在较大差距。
随着人类生活水平的不断提高和饮食方式的改
变,2 型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)现已
成为世界广泛的流行病。胰岛素抵抗(IR)贯穿于
T2DM 的始终,而高脂饮食是 IR 发展的饮食基础。
营养过剩可以引起肥胖和糖尿病,进而发展为 2 型
糖尿病。高脂喂养的 IR 动物模型进一步注射小剂
量的链脲佐菌素(STZ) ,导致部分胰岛 β 凋亡,可以
加重糖脂代谢紊乱,能造成模拟人类 2 型糖尿病的
动物模型。为深入了解翻白草的降糖疗效,本实验
采用 3 周龄 Wistar 大鼠高脂喂养 4 个月后,一次性
ip 小剂量 STZ(35 mg·kg - 1)诱导 2 型糖尿病 IR 动
物模型,在此基础上观察中药翻白草提取物对糖尿
病 IR 大鼠体重、血糖、血脂的影响。
1 材料
1. 1 动物 雄性,3 周龄离乳的 Wistar 大鼠 40 只,
SPF 级,体重(53 ± 4)g。购自北京维通利华公司。
合格证号 SCXK(京)2006-0009。SPF 饲养环境,温
度(22 ± 2)℃,相对湿度 50% ~ 70%,照明条件 12
h 光照 12 h 黑暗交替,通风条件每小时换气大于 15
次的全新风,单笼喂养,自由摄食、饮水。
1. 2 饲料 标准饲料配方:蛋白质 23%,碳水化合
物 53%,脂 肪 5%;高 脂 饲 料 配 方:普 通 饲 料
58. 8%,蔗糖 20%,猪油 10%,蛋黄粉 3%,胆固醇
0. 2%,酪蛋白 8%。北京科奥协力饲料有限公司。
1. 3 药物和试剂 翻白草 Potentilla discolor Bunge
(PDB) ,经北京中医药大学中药学院徐暾海教授鉴
定为中药翻白草生药全草。提取物亦由北京中医药
大学中药学院徐暾海教授提供。药材提取方法均为
水提取液,方法简述如下:中药生药加水煎煮 3 次,
加水量分别为生药体积的 10 倍量、10 倍量以及 8
倍量,煎煮时间分别为 1. 5,1. 5,1 h,滤过,合并 3 次
煎煮所得滤液,浓缩至稠膏,70 ℃真空干燥,粉碎,
过 80 目筛。即 1 g 提取物相当于生药 5. 95 g。盐酸
吡格 列 酮 片:北 京 太 洋 药 业 有 限 公 司,批 号
H20040267;STZ 由 Sigma 公司提供,批号 S0130,
- 24 ℃ 保存,用 0. 1 mol·L - 1(pH 4. 4)的柠檬酸-
柠檬酸钠缓冲液冰浴下配置成 0. 5% (10 g·L - 1)的
STZ 溶液,现配现用。京药监械(准)字 2009 第
2401097 号,甘油三酯测定试剂盒(GPO-PAP 法) :
京药监械(准)字 2009 第 2401096 号,游离脂肪酸检
测试剂盒(酶法) :京药监械(准)字 2009 第 2400820
号,胰 岛 素 检 测 试 剂,批 准 文 号:国 药 准 字
S10930046。以上试剂盒均购自中国北方药物研究
所。血糖仪及罗氏血糖试纸:国药 2001 第 2406595
号,购自瑞士罗氏公司(Roche)。
2 方法
2. 1 造模 40 只雄性 3 周龄离乳 Wistar 大鼠适应
性喂养 1 周后,按照随机数字表法随机选取 7 只作
为对照组,予标准饲料喂养,其余 33 只高脂喂养 16
周后,为了进一步增强胰岛素抵抗大鼠糖脂代谢的
紊乱,采用 1 次性小剂量 ip 链脲佐菌素(STZ,35 mg
·kg - 1) ,诱导 2 型糖尿病模型。 ip STZ 的第 3 天空
腹 12 h 后,测快速血糖,以空腹血糖 > 11. 1 mmol·
L - 1,作为造模成功标准。2 只血糖过高的大鼠 > 33
mmol·L - 1,予以剔除。另有 3 只血糖有升高趋势
但 < 11. 1 mmol·L - 1,予以剔除。共有 28 只大鼠符
合入选。
2. 2 分组与给药 将造模成功的 28 只大鼠,按照
随机数字表法,分为翻白草高、低剂量组,吡格列酮
组和模型组,每组各 7 只。另取正常饮食组 7 只作
为对照。吡咯列酮组(4. 05 mg·kg - 1)、翻白草高、低
剂量组(以生药量计,400,200 mg·kg - 1)ig 给药,给
药周期为 4 周。正常组及模型组按 10 mL·kg - 1灌
服无菌水。
2. 3 标本采集及指标观察
2. 3. 1 体重测量 分别在实验前和第 4 周末,禁食
6 h,测各组大鼠体重。
2. 3. 2 空腹血糖的测定 分别在实验前和第 4 周
末,禁食 6 h,静脉采血,罗氏血糖仪测定空腹血糖
水平。
2. 3. 3 血脂的测定 在第 4 周末腹主动脉取血,分
离血清,日立 7020 全自动生化分析仪测定血清总胆
固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白(HDL-
C)、低密度脂蛋白(LDL-C)及游离脂肪酸(FFA)。
2. 4 统计学方法 应用 SPSS 10. 0 统计软件分析,
各组数据以 珋x ± s 表示,组间比较采用单因素方差分
析。检验水准为 P < 0. 05 时,差异有统计学意义。
·712·
严哲琳,等:翻白草水提液对 2 型糖尿病胰岛素抵抗大鼠糖脂代谢的影响
3 结果
3. 1 各组大鼠实验前后体重的变化 由表 1 可知,
入组时,高脂喂养大鼠体重较正常组明显增加(P <
0. 05) ,高脂喂养各组大鼠之间体重无明显差异。
经过药物干预 4 周后,正常组体重明显增加,由
(516. 2 ± 11. 6)g 增加至(539. 7 ± 3. 7)g,而模型组
大鼠 体 重 显 著 下 降,由 (537. 2 ± 8. 2)g 降 至
(497. 9 ± 8. 4)g。中药翻白草提取物及吡格列酮干
预 4 周后,与模型组比,各组大鼠体重有不同程度的
增加。
3. 2 各组大鼠实验前后 FBG 水平的变化 Wistar
大鼠小剂量 ip STZ(35 mg·kg - 1)后,可以诱导空腹
高血糖。与正常组相比,模型组大鼠血糖明显升高
(P < 0. 05)。翻白草提取物及吡格列酮干预 4 周
后,与模型组比较,空腹血糖显著下降(P < 0. 05)。
其中西药吡格列酮组下降 30. 59%,翻白草高剂量
组下降 19. 51%,翻白草低剂量组下降 10. 23%。见
表 1。
3. 3 各组大鼠血脂水平的变化 与正常组比较,模
型组 TG,TC,LDL,FFA 水平显著升高(P < 0. 05) ,
同时 HDL 水平显著降低(P < 0. 05)。翻白草提取
物及吡格列酮干预 4 周后,可使 TG,TC,LDL,FFA
水平明显降低(P < 0. 05) ,HDL 水平显著升高(P <
0. 05)。见表 2。
表 1 各组大鼠体重及 FBG 变化(珋x ± s,n = 7)
组别
剂量
/mg·kg - 1
体重 / g FBG /mmol·L - 1
第 0 周 第 4 周 第 0 周 第 4 周
正常 - 516. 2 ± 11. 61) 539. 7 ± 3. 71) 5. 0 ± 0. 4) 5. 1 ± 0. 51)
模型 - 537. 2 ± 8. 2 497. 9 ± 8. 4 13. 1 ± 1. 0 13. 0 ± 1. 1
吡格列酮 4. 05 533. 8 ± 9. 1 528. 2 ± 5. 21) 13. 4 ± 1. 4 9. 3 ± 1. 4)
翻白草提取物 400 534. 2 ± 12. 4 523. 4 ± 4. 11) 12. 3 ± 0. 9 9. 9 ± 1. 0)
200 533. 2 ± 10. 1 521. 4 ± 4. 51) 12. 7 ± 1. 0 11. 4 ± 0. 7)
注:与模型组比较1)P < 0. 05(表 2 同)。
表 2 各组大鼠血脂水平的变化(珋x ± s,n = 7) mmol·L - 1
组别 剂量 /mg·kg - 1 TG TC HDL LDL FFA
正常 - 0. 56 ± 0. 021) 1. 44 ± 0. 081) 1. 92 ± 0. 111) 0. 48 ± 0. 031) 0. 27 ± 0. 021)
模型 - 1. 20 ± 0. 26 2. 46 ± 0. 16 0. 79 ± 0. 11 1. 86 ± 0. 12 0. 52 ± 0. 02
吡格列酮 4. 05 0. 86 ± 0. 051) 1. 27 ± 0. 101) 1. 05 ± 0. 051) 0. 72 ± 0. 101) 0. 43 ± 0. 041)
翻白草提取物 400 0. 78 ± 0. 061) 1. 65 ± 0. 031) 1. 06 ± 0. 031) 0. 82 ± 0. 071) 0. 42 ± 0. 011)
200 0. 94 ± 0. 121) 1. 89 ± 0. 041) 0. 99 ± 0. 081) 0. 94 ± 0. 061) 0. 34 ± 0. 031)
4 讨论
本实验研究了中药翻白草水提取物对 2 型糖尿
病 IR 大鼠的血糖、血脂的影响,采用的是长期高脂
喂养加小剂量链脲佐菌素(STZ)诱导的糖尿病 IR
动物模型。研究表明,高脂喂养大鼠导致胰岛素抵
抗主要通过 Randle 循环[5],或者称作葡萄糖-游离
脂肪酸循环[6]。大量的临床资料和实验室资料均
证实[7-9]:高脂环境是诱导胰岛素抵抗(IR)和 2 型
糖尿病(DM)的独立危险因素。高脂环境可以损害
包括骨骼肌、肝脏和脂肪在内的多种胰岛素靶器官
的胰岛素敏感性。胰岛素抵抗是脂代谢紊乱发生的
基础。目前认为,高脂环境诱导的 IR 的特点是高脂
环境对胰岛素敏感性的影响具有时间依赖性[10]。
因此本研究选择 16 周作为高脂喂养的干预时间,以
更好的观察高脂环境对胰岛素敏感性影响的长期效
应。实验性 2 型糖尿病动物模型价格低廉,可操作
性强,并且在一定程度上符合人类糖尿病形成的病
理过程,成为目前研究 2 型糖尿病、筛选有效成分的
最主要动物模型[11]。
现已证实,大剂量的 STZ(> 50 mg·kg - 1)导致
胰岛 β 细胞凋亡,胰岛 β 细胞分泌胰岛素严重降低,
而类似于人类 I 型糖尿病;小剂量的 STZ 可诱导 β
细胞 InS-1 凋亡[12],从而使胰岛素分泌轻度受损,能
较好的模拟人类的 2 型糖尿病的发病特征[13]。
本研究中高脂喂养的模型组大鼠空腹血糖
(FBG)水平显著升高,显示了模型组大鼠同时具有
高血糖、高脂血症,经形成了胰岛素抵抗,其发病过
程接近人类 2 型糖尿病的发病过程和病理特征,说
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第 18 卷第 7 期
2012 年 4 月
中国实验方剂学杂志
Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae
Vol. 18,No. 7
Apr.,2012
明而采用长期高脂喂养加小剂量 STZ 诱导模拟人
类饮食习惯的 2 型糖尿病 IR 动物模型是成功的。
下一步可以用该模型来研究翻白草干预 IR 的影响。
糖尿病最重要的病理特征是血糖升高,高血糖
可以造成多方面的损害:如增加自由基,减少抗氧化
剂浓度,从而损伤胰岛 β 细胞,导致胰岛素抵抗[14]。
另外,IR 使葡萄糖的利用受阻,胰岛素抗脂解作用
降低,脂肪分解加强。血液中 FFA 浓度升高,刺激
肝脏合成和释放 TG,进而加剧糖脂代谢紊乱。本研
究证实中药翻白草提取物可以明显降低空腹血糖。
糖尿病患者通常具有体重下降的症状,本实验
的模型组采用 STZ 诱导糖尿病后,体重由(537. 2 ±
8. 2)g 降至(497. 9 ± 8. 4)g。研究表明,STZ 具有 β
细胞毒性作用,可以破坏 β 细胞形态、减少 β 细胞数
目。而予以中药翻白草提取物及吡格列酮 4 周后,
各组大鼠的体重明显增加,表明中药可以改善糖尿
病体重减轻的症状。
本研究表明中药翻白草提取物干预大鼠 4 周
后,可明显降低 TG、TC、LDL 及 FFA,增加 HDL 水
平。研究显示,糖尿病有脂质代谢异常的改变,控制
血清或组织中脂质水平,可以减少大血管和微血管
并发症,因此翻白草可能通过调节血脂,防止糖尿病
并发症的产生[15-16],其作用机制有待于进一步深入
研究。
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[责任编辑 聂淑琴]
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