全 文 ：南京大学学报 (自然科学 )
第 35卷 第 2期
1999年 3月
JOURNAL OF N AN JING UN IV ERSITY
( NATURAL SCIENCES)
Vol. 35, No. 2
Mar. , 1999
葫芦巴种子多糖对糖尿病
大鼠血糖的动态影响
黄 诚 1) 朴春艳 1) Khatir2)
( 1)南京大学生物科学与技术系 , 210093,南京 ; 2)无锡轻工大学食品科学院 , 214000,无锡 )
摘 要 用四氧嘧啶 ( allo xan)引发 S. D大鼠糖尿病模型 ,饲喂不同剂量葫芦巴种子提取物
( FSP1) ,测定饲喂后不同时间 (t )的空腹血糖浓度 (G) ,建立 G-t函数关系 ,结合各组死亡率 ,降
糖速率及统计检验 ,得出如下结论: 4. 5g /kg体重剂量有极明显的降糖作用 ,对正常鼠无致毒
性 ,其血糖下降速率随时间变小 ,表明可能存在受血糖浓度制约的 FSP1降糖效果的负反馈调
节 ; 0. 9g /kg剂量也有较明显的降糖作用 ,但理论时效较长 ; 0. 18g /kg剂量则无实际治疗意义 .
关键词 葫芦巴种子多糖 ,糖尿病 ,降血糖
分类号 R965
0 前 言
葫芦巴 ( fenug reek)系一年生草本植物 ,中医药典记载其种子有“温润阳 ,逐寒湿”的功
效 .葫芦巴种子 ( FS)对机体无毒害 [ 1] ,且具有无可争议的降血糖作用 [2, 3, 4 ] ,近年来对它的研
究也日益深入 . FSP1是 FS的提取物 ,目前尚处于研制开发阶段 ,我们应用 FSP1代替以往实
验中的 FS粉 ,对四氧嘧啶引发糖尿病模型大鼠进行饲喂 ,检测血糖水平 ,并建立数学模型
进行分析 ,以证明该产品对糖尿病动物具有有效的降血糖作用 ,并初步探讨起作用的时效与
量效 .
1 材料与方法
1. 1 实验动物来源 南京大学实验动物基地提供的普通级 S. D品系大鼠
1. 2 FSP1 无锡轻工大学研制的葫芦巴种子提取物
1. 3 糖尿病模型动物建立 选用体重 ( 150± 15) g雄性大白鼠 ,按 300mg /kg体重剂量 ,用
本项目得到南大分析中心测试基金资助 .实验所用提取物由无锡轻工大学食品科学院提供收稿日期: 1998- 05- 06第一作者简介: 黄诚 ,男 , 1962年 2月生 ,副教授 ,动物教研室 ,已发表“抗体形成细胞发育动力学数学模型建立与分析”等论文
生理盐水配制 2%的四氧嘧啶进行一次腹腔注射 [5 ] ,每 7d检测一次血糖水平 .第 28d后挑选
出血糖稳定高于 13. 9mmo l /L的大白鼠 [6 ] .
1. 4 动物分组 取 50只糖尿病大鼠 ,随机分组 ,其中 3组 ( 10只 /组 ,各组饲喂不同剂量的
FSP1)作为治疗组 ( T rG) ; 1组 ( 20只 /组 ,不饲喂 FSP1)作为致病对照组 ( DCG) .另取 20只正
常大鼠均分成 2组 , 1组作为毒性试验组 ( ToG,饲喂最高剂量的 FSP1) ,另 1组作为空白对照
组 ( N CG,不饲喂 FSP1) .见表 1.
表 1 各实验组饲喂 FSP1剂量
Table 1 The dosages of FSP1 in groups
组别 正常组
N CG
毒性组
ToG
致病组
DCG
治疗组 1
T rG1
治疗组 2
T rG2
治疗组 3
T rG3
剂量 ( g /kg ) 0 4. 5 0 4. 5 0. 9 0. 18
数量 (只 ) 10 10 20 10 10 10
1. 5 血糖测试 使用东欧生物工程有限公司提供的酶法血清葡萄糖液体型试剂盒 ( GOD-
PAP法 ) ,测试血糖 .
1. 6 实验动物存活措施 第 5d起 ,每天下午 7时给糖尿病大鼠注射胰岛素 ,胰岛素剂量为
( 1. 8G% ～ 0. 1)W (g )× 35(胰岛素单位数 ) ,G为注射前所测的血糖值 ,每 3d测试 1次空腹血
糖值 ,测试前 1d提前至下午 3时注射胰岛素 ,以免影响次日早晨血糠水平 .
1. 7 统计分析 以各 TrG组和 ToG组的血糖值为应变量 (G) ,测试天数为自变量 (X ) ,用
最小二乘法求出各组 G-T函数关系 ,然后赋予各函数以生物学意义的值域及定义域 ,再作
数学分析 .采用函数 G( t )的一阶导数 dG /dt代表降糖速率 ,该值越大表明降糖速率越小 .
以各 TrG和 ToG的血糖平均值分别与 N CG的血糖平均值作显著性检验 ,以探讨其在
统计意义上的差异 .
2 结果
2. 1 饲喂 FSP1后每隔 2d测试一次各组的血糖 ,其平均值的统计结果见表 2,同时记录各组
大鼠死亡数量及死亡率 ,其累计死亡率列入表 3
表 2 饲喂 FSP1后各组各次血糖平均值
Table 2 The means of blood glucose in groups af ter taking FSP1
月 /日 7 /5 7 /8 7 /11 7 /14 7 /17 7 /21 7 /24 7 /27 7 /30 8 /2 8 /5
ToG 5. 4 4. 8 4. 4 4. 2 4. 0 3. 8 3. 8 2. 9 2. 6 2. 7 2. 8
T rG1 26. 7 24. 9 20. 3 15. 9 16. 2 16. 3 14. 7 15. 1 10. 4 8. 9 8. 9
T rG2 27. 2 27. 3 26. 0 22. 3 20. 5 18. 9 15. 8 16. 6 15. 5 12. 8 12. 9
T rG3 26. 7 25. 7 27. 3 25. 0 22. 1 27. 1 23. 3 20. 1 20. 0 18. 8 16. 7
NCG 6. 8 3. 6 5. 7 5. 5 4. 4 4. 3 8. 9 5. 6 5. 0 9. 0 5. 4
DCG 23. 3 20. 9 18. 8 13. 9 20. 0 21. 0 16. 6 15. 8 17. 0 14. 5 19. 8
2. 2 FSP1对正常大白鼠血糖水平的影响 由表 2 ToG行数值可以看出 ,正常大鼠在饲喂
FSP1后 ,血糖值 (G)呈单调递减 ,其函数为:
Gt - 3. 37t - 2. 36= 0 ( 1)
自由度 df = 9,相关系数 r= 0. 7238(r> r0. 05= 0. 602) ,相关性显著 .
·147·第 2期 黄 诚等 :葫芦巴种子多糖对糖尿病大鼠血糖的动态影响
这是一条双曲线函数 ,其渐近线数值 G1= 3. 37mmo l /L,函数的值为 3. 37
差异 , 18d以后差异显著 ,但是 ToG组仍在正常值范围内 .
2. 3 FSP1对糖尿病大鼠血糖的影响
2. 3. 1 由表 2 TrG1数值可得该组血糖水平与时间的关系由下列两个函数表示:
Gt- 17. 16t- 10. 77= 0 1 < t < 16. 4
df = 4, r= 0. 816 6 (r> r0. 05= 0. 811) ,相关性显著 . 17. 85
df = 4, r= 0. 920 7 (r> r0. 01= 0. 917) ,相关性极显著 . 3. 37
Table 3 The accumulated death rate during the experimental stage
月 /日 7 /14 7 /17 7 /21 7 /24 7 /28 8 /2 8 /5
ToG 0 0 0 0 0 0 0
T rG1 0 0 0 0 0 0 0
T rG2 0 0 0 0 0 20 20
T rG3 0 0 0 20 30 50 50
N CG 0 0 0 0 0 0 0
DCG 10 20 25 25 40 70 70
这是由两条双曲线组成的复合曲线 ,第一双曲线与第二双曲线的交点值为 ( 16. 4,
17. 85) ;由 3. 2结果知 FSP1能使血糖降低的最低值不小于 3. 37mmol /L ,故第二双曲线具生
物学意义的值域为 3. 37mmol /L～ 17. 85mmol /L ,相应的定义域为 16. 4 < t < 78. 7d,以血糖
值 G= 13. 9mmol /L为糖尿病临界值 ,代入式 ( 3) ,可得与其对应的脱离高血糖时间即达脱
险实效 t ( dc)= 20. 9d;同理 ,以血糖值 G= 7. 5mmol /L为健康鼠上限临界值 ,得其达健康实
效值 t ( lc)= 37. 8d.
由 t检验可知 ,在饲喂期间 ( 30d)该组血糖值仍显著高于 N CG组 ,且最初 22d内与 DCG
组无统计学上的差异 ,直至 22d后才显著低于 DCG组 .
2. 3. 2 由表 2trG2数值可得该组血糖值与时间的函数关系为:
G+ 0. 51t- 28. 07= 0 1 < t < 48. 4
df = 9, r= 0. 9784 3. 37
< t < 48. 4d;依式 ( 4)计算得 t (dc)= 27. 8d, t ( lc)= 40. 3d.
由 t检验可知 ,在饲喂期间 ( 30d)该组血糖值显著高于 NDG组 ,且与 DCG组无统计学
上的差异 .
2. 3. 3 由 TrG3组数据可得 ,在饲喂的最初 17d内 ,血糖值呈无规律振荡状态 ,直至 17d后
才表现出直线式下降 ,其函数为:
G+ 0. 62t- 36. 31= 0 17< t < 53. 1
df = 4, r= 0. 9534 3. 37
计学上的差异 .
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2. 4 各组函数降糖速率比较
2. 4. 1 正常鼠与糖尿病鼠的降糖速率 在上述给定的定义域内 , ToG的 dG /dt大于 TrG1
组的 dG /dt ,表明在同等剂量下 FSP1对正常鼠的降糖速率小于糖尿病鼠 .
2. 4. 2 各组糖尿病鼠间的降糖速率 TrG1与 TrG2比较可知 , dG2 /dt < dG4 /dt ( 1 < t <
4. 6) , dG2 /dt> dG4 /dt ( 4. 6 < t < 16. 4) ; dG3 /dt < dG4 /dt ( 16. 4 < t < 24. 3) ; dG3 /dt> dG4 /dt
( 24. 3 < t < 48. 4) . TrG2与 TrG3比较可知 , dG4 /dt> dG5 /dt ( 17 < t < 48. 4) .以上推算结果
表明 ,大剂量饲喂条件下的降糖速率并不恒大于小剂量饲喂时 .
3 讨论
3. 1 P. Udayaskeha ra等所作的葫芦巴种子对初生大鼠的毒理作用实验表明 ,摄食剂量为
200g /kg、 100g /kg时有明显的降血糖作用 ,而各项生理学指标与正常大鼠无统计学差异 . [1 ]
我们按 TrG组的最大剂量 ( 4. 5g /kg )进行安全效果检验 (见 3. 1) ,结果显示本产品可降血
糖 ,但摄食后 28d内与 N CG组无显著差异 . 28d以后血糖值虽有显著差异 ,但其最小值
3. 5mmol /L仍在正常值范围 ( 2. 78mmol /L～ 7. 50mmo l /L)以内 .所以在此剂量下 ,本产品
对于 S. D大鼠无毒害作用 .
3. 2 Shani , Ghafgha zi等研究证实 , FS对四氧嘧啶糖尿病大鼠有明显的降血糖作用 [ 3, 4] .
G. Ribes等采用四氧嘧啶糖尿病狗亦得到相似的结果 [7 ] .
我们的结果显示 , FS的提取物 FSP1对四氧嘧啶糖尿病大鼠同样具有降血糖作用 .量效
分析的初步结果 (见 3. 3. 1～ 3. 3. 3)可知 ,摄食量大于 0. 9g /kg体重时才有治疗效果 ,且不同
剂量所需的时间亦不同 .随时间 t呈现下降趋势 .
由 3. 3. 1的数学模型时效分析表明 , 4. 5g /kg体重的摄食剂量下连续服用 20. 9d,血糖值
降至糖尿病临界值 ( 13. 9mmol /L)以下 ,但还必须服用至 37. 8d才能降至正常水平 ;在 20. 9
< t < 37. 8d期间 ,血糖值处于过渡状态 .摄食剂量为 0. 9g /kg体重时 ,仍具有明显的降血糖
作用 ,但需要服用 27. 8d血糖值才能降至糖尿病临界值 ,而达到正常水平的理论时效为 40.
3d.
3. 3 结果 3. 4表明 , FSP1降糖速率不仅取决于剂量 ,还与饲喂的时间有关 ,各组间降糖速率
的大小关系在不同时间范围内是有所变化的 .这可能是由于血糖降低对 FSP1降糖作用存在
着反馈抑制导致的 .
3. 4 纯数学模型建立与分析有助于预测和揭示实验中尚未出现的结果与事件发生的可能
性 .但数学不是万能的 ,模型不仅要建立在准确的实测数据基础上 ,还要结合实验观察和统
计学检验 .本实验饲喂期仅 1个月 ,所有的时效值均是通过计算的理论值 ,且都超过实验实施
的时间范围 .但通过统计检验 ,并依大鼠在实验过程中的累计死亡率 ,综合分析可知 ,在
TrG1的剂量下 25d后该组血糖值显著低于 DCG组 ,且存活率为 100% ,状态良好 ,故其理论
时效值 t= 37. 8d具有可靠的预测价值 .而在 TrG2的剂量下血糖值模型表现出明显的下降
趋势 ,但与 DC互助 无显著差异 ,且存活率为 80% .故其理论时效值 t= 40. 3d有待进一步实
验论证 .在 TrG3的剂量下 ,虽然 17d后血糖有下降趋势 ,但始终处于高血糖症危险范内 .该
组理论时效值为 t= 53. 1d,实际上饲喂至第 27d,存活率仅为 50% ,即该组大鼠在 53d前可能
全部死亡 .故该组理率时效值为不具有实际治疗意义的纯数学假想值 .
·149·第 2期 黄 诚等 :葫芦巴种子多糖对糖尿病大鼠血糖的动态影响
参 考 文 献
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2 Neera ja A , Rajy alakshmi P. Hypog lycemic effect o f pro cessed fenug reek seed in humans. Journal o f
Food Science and Techno log y , 1996, 33( 5): 427～ 431
3 Shani J, Gokldschimed A, Jo seph B, et al . Hypoglycaemic effec t of T rigonellla foenum g raecum and
Lupinus termis( Leguminosae) seeds and their ma jo r alkalids in a llox an diabetic and no rma l rats. Arch
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4 Ghafgha zi T , She ria t H S, Dastma lchi T , et al . Antagonism o f cadmium and allo x an-induced
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5 陈淑云 ,卞如濂 ,陈修 .药理实验方法学 .第 2版 .北京:人民卫生出版社 , 1991
6 李全忠 ,张才丽 .头孢噻污在实验性糖尿病鼠的药代动力学和药效学研究 .药学学报 , 1995, 30( 7): 495
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7 Ribes G, Sauvair e Y, Co sta C D A, et al . Antidiabe tic effec ts o f subfractions from f enug reek seeds in
diabetic dog s. Pro ceeding s of the socie ty fo r experimenta l bio lo gy and medicine , 1986, 182: 159～ 166
THE DYNAMIC EFFECTS OF FENUGREEK SEED POLYOSE
ON BLOOD GLUCOSE OF THE DIABETIC S. D. RATS
Huang Cheng
1) Piao Chunyan1) Khatir 2)
( 1) Depar tment o f Bio lo gica l Science& Techno log y , Nanjing Univ ersity , 210093, Nanjing , PRC;
2) Schoo l o f Food Science, Wux i Light Industry Univ e rsity , 214000, Wuxi, PRC)
Abstract The allo xan-diabe tic S. D rats w ere fed w eth different do sages of fenug r eek seed polyo se
( FSP1) . THe func tions of Gluco se-Tim e w ere made acco rding to the blo od g luco se lev els of the fast rat s,
which w ere de tected in the mo rning eve ry 3 days. The ra tes o f dea th and the decr ease o f blood gluco se
lev els, and sta tistics test r esults we re all taken into consideration and the conclutions ar e as follow s: The
blo od g lucose can be r educed ver y significanntly (α= 0. 01) at the high do sage— 4. 5g /kg ( body w eigh t) ,
and there is non-to xic at this do se. THe fac t that the decrea se rate of blood g luco se is g radually low ered
with the time indica tes that there may exist a negativ e feedback in the effect o f ESP1 on the dec rease o f
blo od g luco se. The medium dosage— 0. 9g /kg ( body w eigh t) ha s rela tiv ely significant effect (α= 0. 05) on
the dec rease of the blo od g lucose lev el, but the dec rease is not as rapid as tha t a t the high do sage. The low
dosage— 0. 18g /kg ( body w eight) doesn t pla y a useful r ole in the tr ea tment of diabetic.
Keywords Fenug r eek seed po ly ose, diabe tic, Blo od gluco se decr ea se
·150· 南京大学学报 (自然科学 ) 第 35卷