薯藤多糖各组分调节糖脂代谢作用的比较研究

陆 红,张信岳,金少圣,陈爱君

1浙江中医药大学药学院,杭州 310053;2浙江省医学科学院药物研究所,杭州 310013

薯藤多糖各组分调节糖脂代谢作用的比较研究

陆 红1＊,张信岳2,金少圣1,陈爱君2

1浙江中医药大学药学院,杭州 310053;2浙江省医学科学院药物研究所,杭州 310013

本文采用食糜性高脂小鼠模型以及腹腔注射蛋黄乳所致的高脂小鼠模型来观察 STDT各组分的降脂作用,采用四氧嘧啶糖尿病模型小鼠观察 STDT各组分降血糖作用。结果表明,在 1000 mg/kg剂量水平下,STDT各组分可不同程度地降低食糜性高脂小鼠总胆固醇(TC)、甘油三酯 (TG)水平,作用强度与分子量呈现正相关关系,对腹腔注射蛋黄乳所致的高脂小鼠模型也有一定的降 TC作用趋势,但作用强度与分子量大小无明显相关;STDT各组分虽然未显示出明显的降糖作用,但是均能一定程度地改善小鼠生存状态;在糖耐量试验中, STDT各组分均明显改善四氧嘧啶糖尿病小鼠的淀粉耐量,组分随分子量增大而作用增强的趋势比较明显。说明 STDT各组分具有的降糖降脂作用与其分子量呈现正相关,其作用途径可能与阻碍脂类糖类物质在肠道的吸收有关。

薯藤多糖组分;血脂;血糖;比较研究

番薯藤又名红召藤、番召藤,系旋花科植物番薯I pomoea batatasLam.的茎叶,薯藤多糖(STDT)是从番薯藤中提取的有效成分。前期研究发现番薯粗多糖具有一定的降脂降糖作用[1];为进一步了解薯藤多糖的降脂降糖作用与其分子量的关系,我们采用膜分离技术从 STDT中分离得到 1万以下、1～100万以及 100万以上三个不同分子量段的多糖组分,利用高脂动物模型和糖尿病动物模型对各组分调节糖脂代谢作用进行了比较研究,结果如下。

1 材料与方法

1.1 药物与试剂

S1(分子量 100万～0.2μm)、S2(分子量 1-100万)和 S3(分子量 500-1万)系从 STDT经过膜分离收集的三个组分,由浙江省医学科学院植化室提供,STDT及其组分具体提取分离方法 (2)(3)为:收集番薯藤,洗净,晒干,切成小段,分别加 10倍量和 8倍量水煎煮提取两次,每次 1.5 h,纱布过滤,合并滤液,浓缩至相对密度为 1.08～1.10,加乙醇至醇度为 70%,所得沉淀物依次用 70%、95%乙醇洗涤,减压干燥得粗多糖。再将粗多糖溶于 8倍水量(pH=4)的盐酸水溶液,加乙醇至醇度为 70%醇沉,醇沉物用乙醇洗涤减压干燥,重复两次,得STDT;将 STDT按 1:6溶于纯水中,在高速均质机上均质化处理,常温条件下边加边搅拌,加完后处理0.5 h,得到均匀液体,用 3μ的微孔滤膜对上述液体进行真空过滤,截留物为泥浆状物质,得到酱色的过滤液;用 0.2μ的无机陶瓷膜对上述酱色的液体进行处理,压力为 0.6～0.8 Mpa,过滤液为清澈的酱色液体,并得混浊状的截留液(0.2～3μ范围)的1#液体;用截留分子量为 1万的中空纤维膜进行膜技术处理,压力为 0.02,过滤液去下一步继续处理,得到酱色截留液 (1万～100万分子量)的 2#液体;用截留分子量为 500的纳微膜进行膜技术处理,压力为 0.15～0.2 Mpa,透过液几为无色的水 (舍去),得到酱色截留液 (500～1万分子量)的 3#液体;将上述各截留的液体分别进行冷冻干燥,得到 S1(100万～0.2μ分子量)、S2(1万～100万分子量)、S3 (500～1万分子量),按苯酚浓硫酸法 (4)测定多糖含量以葡萄糖计分别为 54.5%、55.7%和 53.6%,酸水解后纸层析分析单糖组成均为葡萄糖、半乳糖和木糖;总胆固醇 (TC)、甘油三酯 (TG)、葡萄糖(GLU)测定试剂盒均为宁波慈城生化试剂厂产品。

1.2 动物及饲养环境

ICR小鼠,由浙江中医药大学动物实验中心提供,合格证:SCXK(浙)2003-0001号,饲养于动物房(清洁级),温度 18～24℃,相对湿度 60%～80%,全价颗粒饲料来源于浙江中医药大学动物实验中心

1.3 高脂饲料配方

猪油 7%、蛋黄粉 10%、胆固醇 2%、胆盐0.5%、丙基硫氧嘧啶 0.2%、基础料 80.3%,常规方法制成颗粒饲料。

1.4 仪器

BT-815 A型半自动生化分析仪,上海三科仪器有限公司生产。

1.5 对食糜性高脂小鼠血脂水平的影响[5]

I CR雄性小鼠 94只,体重 18～22 g,随机分成 8组,分别为正常对照组、高脂模型组、S1、S2、S3各250、1000 mg/kg剂量组,每组 10-12只,除正常对照组给予常规饲料外,其余 7组给予足量高脂饲料造模并灌胃给予相应药物,给药体积均为 0.2 mL/10 g体重,每天 1次,正常对照以及高脂模型组给予等体积蒸馏水,给药 3周时股动脉放血测定血清 TC、TG。

1.6 对腹腔注射蛋黄乳致高脂模型小鼠的影响[6]

I CR雌性小鼠 80只,随机分 8组,分别为正常对照组、模型对照组、S1、S2、S3各 250、1000 mg/kg剂量组,每组 10只,分别灌胃给予相应药物,给药体积均为 0.2 mL/10 g体重,每天 1次,连续 3 d,正常对照以及模型对照组给予等体积蒸馏水,第 3 d给药后 1 h,每鼠腹腔注射 75%蛋黄生理盐水乳液 20 mL/kg,禁食过夜 (约 16 h),第 4 d再给药 1次,2 h后采血,分离血清,测定 TC、TG。

1.7 对四氧嘧啶所致糖尿病小鼠的影响[7]

I CR雌性小鼠 100只,体重 18～22 g,随机留取10只作为正常对照,其余 90只静脉注射 100 mg/kg的四氧嘧啶,1周后剪尾采血,分离血清,测定血糖后选择造模成功小鼠 70只,按血糖值调整分成 7组,分别为模型对照组、S1、S2、S3各 250、1000 mg/ kg剂量组,每组 10只,测定给药前的饮水量 (以笼为单位,按每 10 g体重计算),然后开始灌胃给药,给药体积均为 0.2 mL/10 g体重,每天 1次,正常对照以及模型对照组给予等体积蒸馏水,每周测体重、饮水量 1次,给药 2周、4周剪尾取血,分离血清,测定血糖。

1.8 对四氧嘧啶糖尿病小鼠淀粉耐量的影响[7]

ICR雌性小鼠同上法造模、筛选、分组,单次给药后30m,每鼠灌胃给予10%淀粉水溶液0.2mL/10 g体重,测定给淀粉后 0.5、1.0、1.5、2.0、3.0 h血糖值。

2 结果

2.1 对食糜性高脂小鼠血脂水平的影响

高脂饲料喂饲 2周后,小鼠 TC升高约 2～2.5倍,TG却反而下降约 10%～23%,这可能与给予高胆固醇饲料有关;S1、S2、S3可明显抑制 TC水平的升高,在 1000 mg/kg剂量水平下,其降低 TC作用与高脂模型组相比均有显著性差异;S1、S2、S3降低TG幅度不大,与高脂模型组相比无显著性差异,但从作用变化率来看,1000 mg/kg剂量水平仍下 S1＞ S2＞S3;本实验提示在该模型上,STDT分子量越大,降脂作用越强(见表 1)。

表 1 STDT各组分对食糜性高脂小鼠血脂水平的影响(±s)Table 1 Effects of STDT each component on lipid levels in hyperlipidemic mice induced by feeding high fat diet(±s)

表 1 STDT各组分对食糜性高脂小鼠血脂水平的影响(±s)Table 1 Effects of STDT each component on lipid levels in hyperlipidemic mice induced by feeding high fat diet(±s)

注:＊P＜0.05(与高脂模型组比较),▲P＜0.05(与正常对照组比较)。

组别Group动物数n TC mmol/L变化率Rate of change(%) TG mmol/L变化率Rate of change(%)正常组Normal 10 2.75±0.42 - 0.98±0.21 -对照组 Control 12 9.58±1.99▲- 0.75±0.13▲-S1 1000 mg/kg 12 6.24±0.79＊-34.9 0.54±0.28 -28.0 S1 250 mg/kg 12 7.81±2.54 -18.5 0.66±0.15 -12.0 S2 1000 mg/kg 12 7.23±1.89＊-24.5 0.68±0.29 -9.3 S2 250 mg/kg 12 7.55±2.44 -21.2 0.55±0.30 -26.7 S3 1000 mg/kg 12 7.37±1.41＊-23.1 0.70±0.17 -6.7 S3 250 mg/kg 12 7.72±1.57＊-19.4 0.61±0.32 -18.7

2.2 对腹腔注射蛋黄乳致高脂模型小鼠的影响

小鼠腹腔注射 75%蛋黄生理盐水乳液后血脂TC、TG水平均显著升高 (见表 2),S1、S2、S3可不同程度地降低 TC水平,虽与高脂模型组相比无显著性差异,但从变化率来看,无论是 250 mg/kg剂量或是 1000 mg/kg剂量,其降 TC作用强度均为 S1＞S3＞S2,表明在该模型上 STDT的降脂作用强度与分子量大小无明显相关。

表 2 STDT各组分对腹腔注射蛋黄乳致高脂小鼠血脂水平的影响(±s,n=10)Table 2 Effects of STDT each component on lipid levels in hyperlipidemic mice by intraperitoneal injection of egg yolk(±s,n=10)

表 2 STDT各组分对腹腔注射蛋黄乳致高脂小鼠血脂水平的影响(±s,n=10)Table 2 Effects of STDT each component on lipid levels in hyperlipidemic mice by intraperitoneal injection of egg yolk(±s,n=10)

注:＊P＜0.05(与高脂模型组比较),▲P＜0.05(与正常对照组比较)。

组别Group TC mmol/L变化率Rate of change(%) TG mmol/L变化率Rate of change(%)正常组Nor mal 1.99±0.15 - 0.95±0.16 -对照组 Control 5.93±0.99▲- 2.86±0.54▲-S1 1000 mg/kg 5.23±1.07 -11.8 2.77±0.61 -3.1 S1 250 mg/kg 5.36±1.19 -9.6 2.70±0.45 -5.6 S2 1000 mg/kg 5.30±0.89 -10.6 2.48±0.39 -13.3 S2 250 mg/kg 5.60±1.05 -5.6 2.81±0.27 -1.7 S3 1000 mg/kg 5.29±1.18 -10.8 2.75±0.64 -3.8 S3 250 mg/kg 5.43±1.08 -8.4 2.89±0.70 1.0

2.3 对四氧嘧啶所致糖尿病小鼠的影响

从表 3～5结果可见,STDT各组分用药后血糖略有降低,但多与模型对照组没有统计学差异,各组分也无明显差别,表明 STDT对该模型的直接降糖作用较弱;但给予 S1、S2、S3后饮水量明显减少,药后平均饮水量与模型对照组相比有显著性差异,用药组体重也较模型组有所增加,提示 STDT可以部分控制四氧嘧啶致糖尿病模型小鼠的“消渴”症状,改善其生存状态。

2.4 对四氧嘧啶糖尿病小鼠淀粉耐量的影响

表 6结果可见,STDT各组分 1000 mg/kg剂量均能不同程度改善四氧嘧啶糖尿病小鼠的淀粉耐量,表现在使血糖峰值降低,部分甚至使达峰时间改变,其中 S1 1000 mg/kg剂量组在给药后 1.0～3.0 h血糖值与对照组存在统计学差异 (P＜0.05),同等剂量下,S2、S3作用稍弱,各组分随分子量增大而作用增强的趋势比较明显。

表 3 STDT各组分对四氧嘧啶糖尿病小鼠血糖的影响(±s,n=10)Table 3 Effects of STDT each component on glucose in alloxan diabetic mice(±s,n=10)

表 3 STDT各组分对四氧嘧啶糖尿病小鼠血糖的影响(±s,n=10)Table 3 Effects of STDT each component on glucose in alloxan diabetic mice(±s,n=10)

注:＊P＜0.05(与模型对照组比较),▲P＜0.05(与正常对照组比较)。

组别Group给药前0 wk给药 1周1 wk给药 2周2 wk给药 3周3 wk给药 4周4 wk正常组Normal 5.8±1.3 5.5±0.9 5.7±0.7 6.0±1.2 5.3±1.7对照组 Control 25.3±2.4▲26.1±3.7▲22.7±2.9▲20.8±4.3▲18.9±3.8▲S1 1000 mg/kg 25.3±2.8 23.8±2.9 20.6±3.5 18.7±3.3 15.3±4.1 S1 250 mg/kg 25.1±3.1 25.5±2.3 21.2±3.0 18.8±2.5 16.7±2.7 S2 1000 mg/kg 25.6±2.9 25.1±3.8 20.3±3.7 19.9±3.5 16.2±3.3 S2 250 mg/kg 25.2±2.2 26.2±2.1 22.5±2.0 21.3±2.8 18.0±2.4 S3 1000 mg/kg 25.5±2.7 22.7±3.1 19.4±3.5 18.2±3.4 14.6±3.6＊S3 250 mg/kg 25.4±1.9 25.5±1.8 21.8±2.9 19.4±2.0 17.4±2.8

表 4 STDT各组分对四氧嘧啶糖尿病小鼠饮水量的影响(g/10 g体重,n=10)Table 4 Effects of STDT each component on water quantity in alloxan diabetic mice(g/10 gBW,n=10)

表 5 STDT各组分对四氧嘧啶糖尿病小鼠体重的影响(±s,n=10)Table 5 Effects of STDT each component on bodyweight in alloxan diabetic mice(±s,n=10)

表 5 STDT各组分对四氧嘧啶糖尿病小鼠体重的影响(±s,n=10)Table 5 Effects of STDT each component on bodyweight in alloxan diabetic mice(±s,n=10)

注:＊P＜0.05(与模型对照组比较),±P＜0.05(与正常对照组比较)。

组别Group给药前0 wk给药 1周1 wk给药 2周2 wk给药 3周3 wk给药 4周4 wk正常组Normal 24.5±1.8 25.7±2.0 26.8±1.9 27.3±2.5 27.7±2.3对照组 Control 20.4±2.1▲19.8±2.4▲20.5±2.5▲20.8±2.3▲22.1±3.1▲S1 1000 mg/kg 20.8±1.7 20.7±1.8 21.4±1.9 22.5±2.0 24.5±1.9 S1 250 mg/kg 20.3±2.2 19.5±2.5 20.8±2.3 21.9±2.2 22.6±2.6 S2 1000 mg/kg 20.5±1.7 20.2±1.5 20.3±1.5 21.4±1.8 22.9±2.7 S2 250 mg/kg 20.5±1.6 20.4±2.2 20.5±2.7 22.3±2.3 23.4±2.4 S3 1000 mg/kg 20.7±1.2 20.5±1.8 20.9±1.9 22.7±2.5 24.9±2.1＊S3 250 mg/kg 20.4±2.3 19.3±2.0 20.5±1.9 22.1±1.9 23.4±2.0

3 讨论

目前高脂血症、糖尿病发病率高,发病年龄也趋于低龄化,对降脂降糖类药物的需求逐年增加,而天然药物在患者长期应用的顺应性方面与化学药物相比具有明显的优势;番薯藤以往多弃置不用,或仅用做饲料,但国外有报道用番薯藤治疗糖尿病,而且较多的减肥降脂类食疗保健方中多含有番薯藤,江浙民间亦有用番薯藤单方治疗高脂血症的习惯;前期研究表明,从番薯藤中提取的活性成份 STDT具有明确的降脂降糖作用,本文进一步采用膜分离手段对 STDT进行分子量分段,并进一步采用高脂和糖尿病小鼠模型比较不同分子量组分 STDT的降糖降脂作用,结果表明:STDT各组分在食靡性高脂小鼠模型中显示出明显的降脂作用,并随分子量增大而作用增强的趋势明显;但对蛋黄性高脂小鼠血脂仅略有下降,各组分未表现出明显的与分子量相关的降脂作用,此外,在四氧嘧啶糖尿病模型小鼠的长期治疗上虽未表现出明显的与分子量相关的降糖或改善生存状态作用,但在该模型的淀粉耐量试验中,则表现出明显的与分子量相关的改善糖耐量作用。

多糖由于本身分子量较大,一般不被吸收,同时具有较高的粘度在肠道保持一定的体积,一方面促进肠蠕动引起排便,另一方面在小肠表面形成一种高粘性液体,将食物包被起来,对肠道的消化酶形成一道屏障,因而直接减少食物中糖、水、胆固醇等物质的吸收(8);本文的研究结果也提示 STDT作用途径符合多糖类物质的作用特点,即本身不被吸收,在肠道内形成胶体或保护膜,阻碍其他物质包括脂类物质的吸收,上述研究结果可为今后进一步开发STDT提供试验依据。

表 6 STDT各组分对四氧嘧啶糖尿病小鼠淀粉耐量的影响(±s,n=10)Table 6 Effects of STDT each component on Starch tolerance in alloxan diabetic mice(±s,n=10)

表 6 STDT各组分对四氧嘧啶糖尿病小鼠淀粉耐量的影响(±s,n=10)Table 6 Effects of STDT each component on Starch tolerance in alloxan diabetic mice(±s,n=10)

注:＊P＜0.05(与模型对照组比较),±P＜0.05(与正常对照组比较)。

组别Group不同时间血糖值(mmol/L) Blood glucose at different times(mmol/L)给药前0 h药后 0.5 h 0.5 h药后 1.0 h 1.0 h药后 1.5 h 1.5 h药后 2.0 h 2.0 h药后 3.0 h 3.0 h正常组 Nor mal 5.7±0.7 10.9±1.7 9.8±1.2 9.5±1.8 9.2±1.3 7.0±0.9对照组 Control 16.8±3.5▲26.3±2.7▲31.2±3.9▲32.9±3.5▲30.6±4.6▲22.6±5.3▲S1 1000 mg/kg 15.9±2.5 22.7±4.2 25.3±6.2＊23.8±6.0＊20.1±5.8＊16.8±5.9＊S1 250 mg/kg 16.5±2.6 25.7±3.9 29.2±3.1 29.9±3.5 28.4±2.4 20.8±3.3 S2 1000 mg/kg 17.0±4.3 27.2±6.9 27.6±7.4 25.5±7.1 23.7±6.8 19.4±7.2 S2 250 mg/kg 16.4±4.7 26.5±5.8 30.1±6.6 30.0±5.8 27.3±5.5 21.1±5.0 S3 1000 mg/kg 16.9±5.4 24.1±5.8 27.5±5.9 28.9±4.3 28.3±5.4 21.5±5.3 S3 250 mg/kg 17.2±3.4 27.1±4.4 30.2±5.1 31.0±6.7 28.4±6.2 23.0±5.9

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Comparative Study on Koali Vine Polysaccharides Components in Regulating Glucose and L ipidM etabolism

LU Hong1＊,ZHANG Xin-yue2,J IN Shao-sheng1,CHENGAi-jun2

1School of Phar m acy,Zhejiang University of ChineseM edicine,Hang zhou 310053,China;2Institute of M ateria M edica,Zhejiang Academy of M edical Sciences,Hangzhou 310013,China

The hyperlipidemia mice modelswhich induced by feeding high fat dietor by intraperitoneal injected with egg yolk were used to observe the lipid-decreasing effect of STDT components,and the diabetic mice induced by alloxan were used to observe the hypoglycemic effect of STDT components.The results showed that at the dose level of 1000 mg/kg,each component of STDT can reduce in varying degrees the total cholesterol(TC)and triglyceride(TG)levels in hyperlipidemia mice which induced by feeding high fat diet,and show a positive correlation with molecular weight, but in hyperlipidemia mice which induced by intraperitoneal injected with egg yolk,the lipid-decreasing effect of STDT components show no correlationwithmolecularweight;Though STDT components have no significant hypoglycemic effect on diabetic mice induced by alloxan,but can improve the living condition significantly.STDT components can significantly improve the Starch tolerance on diabetic mice induced by alloxan,and show a positive correlation with molecular weight.We concluded that the lipid-decreasing or hypoglycemic effects that each component of STDT has is correlated with itsmolecularweight,and itsmechanis msmay be related to preventing absorption of lipidmaterial aswell as sugar in the intestinal.

koali vine polysaccharides components(STDT);blood lipids;blood sugar;comparative study

R285.5

A

1001-6880(2010)03-0493-05

2009-09-21 接受日期:2010-01-14

杭州市科技局资助项目(200433122)

＊通讯作者 Tel:86-571-86613603;E-mail:luhong03@hotmail.com