全 文 ：中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 2 期 2012 年 2 月

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地黄寡糖对 2 型糖尿病大鼠肝脏糖代谢关键酶活性及基因表达的影响
张汝学 1，贾正平 1, 2*，刘景龙 1, 2，周 珺 1, 2，邱建国 1
1. 兰州军区兰州总医院 药剂科，全军高原环境损伤防治重点实验室，国家中医药管理局临床中药学重点学科，甘肃
兰州 730050
2. 兰州大学，甘肃 兰州 730000
摘 要：目的 通过研究地黄寡糖对 2 型糖尿病大鼠肝脏糖代谢关键酶活性和基因表达的影响，揭示地黄寡糖治疗糖尿病的
机制。方法 Wistar 雌性大鼠以高脂饲料喂养 2 月后，一次性 ip 链脲佐菌素（STZ）30 mg/kg 诱发大鼠 2 型糖尿病。7 d 后
大鼠分为模型组、地黄寡糖低和高剂量（100、200 mg/kg）组、二甲双胍阳性对照组，每天 ig 给药 1 次，连续 4 周，另设
对照组。给药 4 周后处死大鼠，取肝脏检测肝糖原的量及葡萄糖激酶（GK）和葡萄糖-6-脱氢酶（G-6-Pase）活性，用 RT-PCR
技术检测 GK 和 G-6-Pase 基因表达。结果 与模型组相比，地黄寡糖能显著增加肝糖原的量（P＜0.01），增强 GK 活性（P＜
0.01）和基因表达（P＜0.05），减弱 G-6-Pase 活性（P＜0.01）及其基因表达（P＜0.05）。结论 地黄寡糖可能通过改善糖
尿病大鼠肝糖代谢关键酶活性及基因表达发挥治疗糖尿病作用。
关键词：地黄寡糖；糖尿病；糖代谢；关键酶；葡萄糖激酶
中图分类号：R282.710.5 文献标志码：A 文章编号：0253 - 2670(2012)02 - 0316 - 05
Effects of Rehmannia glutinosa oligosaccharides on activity and gene expression
of hepatic glycometabolic key enzymes in type 2 diabetic rats
ZHANG Ru-xue1, JIA Zheng-ping1, 2, LIU Jing-long1, 2, ZHOU Jun1, 2, QIU Jian-guo1
1. Clinical Pharmacy Key Discipline of State Administration of Traditional Chinese Medicine, Key Laboratory of the Prevention
and Cure for the Plateau Environment Damage, PLA, Department of Pharmacy, Lanzhou General Hospital of PLA, Lanzhou
730050, China
2. Lanzhou University, Lanzhou 730000, China
Abstract: Objective To investigate the pharmacological mechanism of Rehmannia glutinosa oligosaccharides (RGO) on the activity
and gene expression of hepatic glycometabolic key enzymes in type 2 diabetic rats. Methods Female Wistar rats were ip injected
with STZ (30 mg/kg) after fed with high lipid food for two months, then rats were divided into model, RGO low- and high-dose (100
and 200 mg/kg), and positive control groups. Rats were killed after they had been ig administered once daily for four weeks, the
content of the hepatic glycogen, the activity of GK and G-6-Pase were detected. Meanwhile, the gene expression of GK and G-6-Pase
were determined by RT-PCR. Results Comparing with model group, RGO could improve the content of the hepatic glycogen
(P<0.01) significantly, increase the activity (P<0.01) and gene expression (P<0.05) of GK, and reduce the activity (P<0.01) and gene
expression (P<0.05) of G-6-Pase. Conclusion RGO exerts its anti-diabetic pharmacological effect by ameliorating the activities and
gene expressions of hepatic glycometabolic key enzymes.
Key words: Rehmannia glutinosa oligosaccharides (RGO); diabetes; glycometabolism; key enzymes; glucokinase (GK)

糖尿病是以长期高血糖为主要特征的代谢综合
征，发病率高，范围广，对人类危害极大。目前对
糖尿病的治疗主要以西药为主，但西药治疗存在继
发性失效和严重的不良反应[1]。中药治疗糖尿病虽
具有一定优势，但其治疗糖尿病的机制研究还不够
深入。地黄 Rehmannia glutinsa Libosch.是一味传统
中药，在中国用于治疗糖尿病已有数千年历史[2-3]。
地黄寡糖是地黄的主要成分之一，以往的研究表明

收稿日期：2011-08-25
基金项目：国家自然科学基金资助项目（30772073；81173620）；甘肃省自然科学基金资助项目（3ZS051-A25-078）
作者简介：张汝学（1963—），男，甘肃文县人，主任药师，博士，主要从事中药药理学研究工作。Tel: (0931)89994676 E-mail: ruxuezh@hotmail.com
*通讯作者 贾正平 Tel: (0931)89994652 E-mail: empriqqq@public.lz.gs.cn
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 2 期 2012 年 2 月

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地黄寡糖可降低四氧嘧啶和链脲佐菌素（STZ）诱
导的糖尿病大鼠的血糖[4-5]，对去胸腺大鼠及老龄大
鼠受损的糖代谢有改善作用[6-7]。本实验研究地黄
寡糖对 STZ 致糖尿病大鼠胰岛素抵抗的改善作用
及其相关机制，以揭示地黄寡糖改善 2 型糖尿病的
作用机制。
1 材料
1.1 药品与试剂
地黄寡糖（四聚糖占 60%、三糖占 20%，其余
为单糖或二糖），兰州军区兰州总医院临床药理基地
提供；STZ（批号 S8050），购自 Solarbio 公司；盐
酸二甲双胍（批号 0703061），上海施贵宝制药有限
公司。RNA 抽提试剂 Trizol、AMV 第一条链合成
试剂盒、PCR 扩增试剂盒，上海生工生物工程（上
海）有限公司；焦炭酸二乙酯（DEPC），Sigma 公
司；DNA Marker（DL1200 和 Marker1），广州东盛
公司；琼脂糖，上海生工生工生物工程（上海）有
限公司；NADPNa2 购自 Solarbio 公司；葡萄糖-6-
磷酸酶（G-6-Pase），Solarbio 公司。其他试剂均为
国产分析纯。
1.2 动物
Wistar 大鼠，雌性，普通级，体质量 180～220 g，
由兰州大学动物实验中心提供，动物合格证号：
SCXK 甘 2005-0007。
1.3 仪器
Biofuge Stratos 高速台式冷冻离心机，德国
Heraeus 公司；超净工作台，北京半导体厂；MG96G
Long Gene PCR 仪（杭州朗基科学仪器有限公司；
HU6 型水平式电泳仪，英国 SCIE-PLAS 公司；UV
Transilluminator紫外分析灯，美国UVP公司；Vitalab
21 半自动生化分析仪，荷兰 VitalScientific 公司；
BP210S 电子天平，赛多利斯有限公司；HP 8453 紫
外分光光度计，美国惠普公司；IECMicromax 离心
机，美国 ThermoElectron 公司。
2 方法
2.1 模型制备、分组与给药
大鼠用高脂饲料（蛋黄 2.5%、蔗糖 20%、猪油
10%、基础饲料 67.5%）饲养 2 个月后，单次 ip STZ
30 mg/kg，诱发糖尿病，在 ip STZ 前大鼠禁食 16 h。
ip STZ 后 3～7 d，检测血糖，血糖值大于 14 mmol/L
的大鼠纳入实验。将 2 型糖尿病模型大鼠随机分为
模型组、地黄寡糖低剂量和高剂量（100、200 mg/kg）
给药组及二甲双胍（200 mg/kg）阳性对照组，另设
对照组。各给药组每天 ig 给药 1 次，连续 4 周，对
照组及模型组给予等量生理盐水。
2.2 标本采集及处理
末次给药后大鼠禁食不禁水 6 h，处死大鼠，立
即剥取大鼠肝脏，置液氮中冷冻后−70 ℃保存备用。
2.3 肝糖原测定
根据蒽酮-硫酸法[8]进行，并建立标准曲线。
2.4 肝脏 G-6-Pase 活性的测定
100 mg 肝组织用 0.25 mol/L 蔗糖 1 mL 匀浆，
粗匀浆在 4 ℃、10 400×g 离心 30 min，上清液用
于 G-6-Pase 活性的测定。0.3 mL 的检测混合液包括
0.25 mol/L 蔗糖、1 mmol/L EDTA（pH 7.0）、0.1
mol/L葡萄糖-6-磷酸盐和0.1 mol/L二甲胂酸盐缓冲
液（pH 6.5）。反应从加入 100 μL 酶液后开始，37 ℃
温浴 5 min，然后加入 10%三氯乙酸（TCA）2 mL
中止反应。冰浴冷却后离心，弃去沉淀。再取 0.5 mL
上清液，用钼酸盐法检测无机磷的量，根据酶活性
单位定义计算 G-6-Pase 活性。
2.5 肝脏葡萄糖激酶（GK）活性测定
GK 活性测定采取 G-6-Pase 耦联比色法。肝细
胞以匀浆缓冲液（取 Tris 6.057 g、KCl 6 g、MgCl2
0.508 g、EDTA 钠 20.931 g、0.25% Triton X-100 750
μL，调 pH 值至 7.5，加蒸馏水至 500 mL）制成匀
浆，粗匀浆于 12 000×g、4 ℃离心 15 min，上清液
用于酶活性测定。GK 反应体系为 3 mL，其中含
Tris-HCl 100 mmol/L、NADP＋0.2 mmol/L、ATP 5
mmol/L、MgCl2 5 mmol/L、G-6-Pase 0.2 U，pH 为
7.5。每次测定设高糖管和低糖管（葡萄糖终浓度分
别为 100、0.5 mmol/L），两者之差为 GK 活性。反
应体系充分混匀后，37 ℃水浴 5 min，再加入肝细
胞上清液 50 μL 进行反应。用蒸馏水调零，在波长
340 nm 处测定吸光度（A）值，每 30 s 记录 1 次，
连续记录 3 min，测出每分钟 A 的增加值，并以高
糖管测得值减去低糖管测得值，再根据公式计算
GK 活性。Bradford 法测定上清液的蛋白量。
2.6 RT-PCR 法检测相关基因表达
肝组织 100 mg剪碎并加入Trizol液 1 mL匀浆，
充分振荡，移入 1.5 mL 离心管中，加入氯仿 0.2 mL，
12 000 r/min 离心 20 min，取上清液，加入 0.5 mL
异丙醇离心沉淀 RNA，倒去上清液，加入 75%乙醇
1 mL 离心洗涤 2 次，晾干，溶于 DEPC 处理水。逆
转录在 0.2 mL Ep 管配制 RT-PCR 反应液，总量 20
μL[模板 RNA 1μL、5×逆转录酶缓冲液 4 μL、dNTP
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8μL、RNasin 2 μL，下游引物 212 μL，AMV 2μL，
用无 RNA 酶水补至 20 μL]。高速离心 15 s 后，65
℃、5 min，42 ℃、30 min，95 ℃、5 min，4 ℃、
5 min，−20 ℃保存备用。聚合酶链反应 PCR：在
已消毒的 0.2 mL Ep 管中配制反应液，总量为 50 μL
[cDNA 10 μL、dNTP 2 μL、Taq 015 μL、10×Taq 缓
冲液（含 Mg2＋）5 μL，上游引物 0.5 μL，下游引物
0.5 μL，dd H2O2 1 μL]。混匀后高速离心 15 s，94 ℃
预变性 1 min、94 ℃变性 30 s、相应各基因退火温
度复性 30 s、72 ℃延伸 1 min、72 ℃再延伸 4 min，
共 30 个循环。产物用 2%琼脂糖凝胶电泳后拍照，
用凝胶成像系统进行分析，用目的基因和 β-actin 二
者扩增条带的吸光度峰面积积分比值大小反映目的
基因表达水平的高低。
2.7 引物设计及合成
根据 Genebank 公布的大鼠 mRNA 序列，使用
Primer Premier 5.0 引物设计软件设计引物，由上海
生工生物工程技术服务有限公司合成。见表 1。
表 1 引物设计及 PCR 过程
Table 1 Primer design and PCR process
引物 引物序列 (5’→3’) 产物片断 / bp 退火温度 / ℃
上游 CTGTCCCTGTATGCCTCTG 59.72 β-actin
下游 ATGTCACGCACGATTTCC
218
55.02
上游 AAAGATGTTGCCCACCTAC 52.10 GK
下游 GAAGTCCCACGATGTTGTT
542
52.30
上游 AATCTCCTCTGGGTGGC 51.70 G-6-Pase
下游 GCTGTAGTAGTCGGTGTCC
108
49.50

2.8 统计学分析
数据用 ±x s 表示，组间差异比较采用单因素方
差分析（ANOVA）检验。
3 结果
3.1 对肝糖原的影响
与对照组大鼠相比，模型组大鼠肝糖原的量明
显下降达 40%（P＜0.01）。与模型组比较，地黄寡
糖组糖尿病大鼠肝糖原升高，其中高剂量组升高
47%，作用最为显著（P＜0.01）；二甲双胍亦有类
似作用。结果见表 2。
3.2 对肝脏代谢关键酶活性的影响
与对照组比较，2型糖尿病模型组大鼠G-6-Pase
活性上升；与模型组比较，地黄寡糖组糖尿病大鼠
表 2 地黄寡糖对 2 型糖尿病大鼠肝糖原的影响 ( ±x s )
Table 2 Effects of RGO on hepatic glycogen
in type 2 diabetic rats ( ±x s )
组 别 剂量 / (mg·kg−1) 动物 / 只 肝糖原 / (mg·g−1)
对照 － 8 2.63±0.20
模型 － 11 1.57±0.34**
地黄寡糖 100 11 1.83±0.71
200 11 2.31±0.33▲▲
二甲双胍 200 11 1.75±0.28
与对照组比较：**P＜0.01；与模型组比较：▲▲P＜0.01
**P<0.01 vs control group; ▲▲P<0.01 vs model group
G-6-Pase 活性下降，其中高剂量组 G-6-Pase 活性下
降更为明显（P＜0.01）。与对照组比较，模型组大
鼠 GK 活性显著下降（P＜0.01）；与模型组相比，
地黄寡糖使下降的 GK 活性趋于正常，其中高剂量
作用更为显著（P＜0.01）。二甲双胍对 G-6-Pase 和
GK 的作用与地黄寡糖类似。结果见表 3。
3.3 对糖代谢关键酶基因表达的影响
与对照组相比，模型组大鼠 GK 基因表达明显
下降（P＜0.05）；与模型组相比，地黄寡糖可提高
GK 基因的表达量，其中以地黄寡糖高剂量最为显
著，使 GK 的表达量上升达 37%（P＜0.05）。与对
照组相比，模型组大鼠 G-6-Pase 基因表达明显上升
（P＜0.05）；与模型组相比，地黄寡糖可使糖尿病大
鼠 G-6-Pase 基因表达量趋于正常，高剂量的作用较
为显著（P＜0.05）。结果见表 4 和图 1。
4 讨论
Besedovsky 等[9]以神经内分泌系统与免疫系统
之间的相互作用及其物质基础为依据，提出了“神
经内分泌免疫网络”（NIM）学说。NIM 学说认为
机体通过神经系统、内分泌系统和免疫系统相互协
调，统一支配全身各功能系统，维持机体的自稳。
本实验室多年来以 NIM 学说为指导，研究地黄寡糖
对糖尿病大鼠糖自稳的调节，逐渐形成了“激素-
糖代谢关键酶-肝糖原”的研究思路。
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表 3 地黄寡糖对 2 型糖尿病大鼠 GK 和 G-6-Pase 活性的影响 ( ±x s )
Table 3 Effects of RGO on activities of GK and G-6-Pase in type 2 diabetic rats ( ±x s )
组 别 剂量 / (mg·kg−1) 动物 / 只 G-6-Pase / (U·g−1) GK / (U·g−1)
对照 － 8 2.02±0.32 1.91±0.36
模型 － 11 2.37±0.60 0.85±0.36**
地黄寡糖 100 10 2.17±0.70 1.02±0.51
200 11 1.62±0.73▲▲ 1.43±0.27▲▲
二甲双胍 200 11 1.13±0.51▲▲▲ 1.28±0.43▲
与对照组比较：**P＜0.01；与模型组比较：▲P＜0.05 ▲▲P＜0.01 ▲▲▲P＜0.001
**P<0.01 vs control group; ▲P<0.05 ▲▲P<0.01 ▲▲▲P<0.001 vs model group
表 4 地黄寡糖对 2 型糖尿病大鼠 GK 和 G-6-Pase 基因表达的影响 ( ±x s )
Table 4 Effects of ROS on gene expression of GK and G-6-Pase in type 2 diabetic rats ( ±x s )
GK G-6-Pase
组 别 剂量 / (mg·kg−1)
动物 / 只 基因表达 动物 / 只 基因表达
对照 － 8 0.61±0.19 7 0.51±0.13
模型 － 11 0.43±0.11* 10 0.72±0.16*
地黄寡糖 100 10 0.50±0.21 10 0.64±0.31
200 10 0.59±0.12▲ 10 0.56±0.15▲
二甲双胍 200 9 0.57±0.18 10 0.46±0.18▲▲
与对照组比较：*P＜0.05；与模型组比较：▲P＜0.05 ▲▲P＜0.01
*P<0.05 vs control group; ▲P<0.05 ▲▲P<0.01 vs model group

图 1 地黄寡糖对 2 型糖尿病大鼠 GK 和 G-6-Pase 基因表达的影响
Fig. 1 Effects of RGO on gene expression of GK and G-6-Pase in type 2 diabetic rats
本实验结果表明，与模型组相比，地黄寡糖给
药组能显著增加肝糖原的量，提高 GK 活性和基因
表达量，降低 G-6-Pase 活性和基因表达量。减少肝
糖输出是治疗糖尿病的新途径之一，肝糖原分解和
糖异生是维持空腹血糖浓度的两条主要的代谢通
路。通过抑制糖异生和/或糖原分解过程中关键酶的
活性可以抑制肝糖生成同时降低空腹血糖。因此作
为控制肝糖输出两大途径的关键酶G-6-Pase成为抗
高血糖药物的有效靶点之一[10]。胰岛素缺乏或血糖
过高都诱导 G-6-Pase 基因的表达[11]。GK 催化葡萄
糖转变为 6-磷酸葡萄糖，是葡萄糖代谢的第一个限
速酶。在 β 细胞中，GK 决定能量介导的葡萄糖诱
导胰岛素释放反应的幅度，被称为“胰腺的葡萄糖
感受器”，其活性受葡萄糖浓度的调节。在肝细胞中，
GK 控制肝细胞对葡萄糖的摄取和利用，其活性则
受胰岛素的调节，被称为“代谢信号发生器”[12]。近
年来已经开发出了很多GK小分子活化剂作为治疗糖
尿病的药物[13]。地黄寡糖很可能通过影响 GK 和

1 200 bp

600 bp
500 bp
400 bp
300 bp
200 bp
GK


β-actin
Marker 对照 模型 二甲双胍 200 100
地黄寡糖 / (mg·kg−1)
β-actin

G-6-Pase
600 bp
500 bp
400 bp
300 bp
200 bp
100 bp
100 200 二甲双胍 模型 对照 Marker
地黄寡糖 / (mg·kg−1)
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G-6-Pase 这两个酶活性和基因表达量，才使糖尿病大
鼠肝糖原的量增加，减少肝糖输出，最终降低血糖。
综上所述，地黄寡糖显著增加糖尿病大鼠肝糖
原的量，减少肝糖输出，对 G-6-Pase 和 GK 活性及
基因表达量也有显著影响，由于所测的指标具有局
限性，并不能全面反映地黄寡糖对高血糖的改善作
用的机制，因此其确切降血糖机制还需要进一步深
入研究。
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