葛根多糖对2型糖尿病大鼠的治疗作用及机制研究*

蔡春沉，徐燕颖，王洪玺，王 肃

（1.天津市第五中心医院内分泌科，天津 300450；2.天津中医药大学，天津 300193）

葛根多糖对2型糖尿病大鼠的治疗作用及机制研究*

蔡春沉1，徐燕颖2，王洪玺1，王 肃1

（1.天津市第五中心医院内分泌科，天津 300450；2.天津中医药大学，天津 300193）

摘要：[目的]研究葛根多糖对2型糖尿病大鼠的治疗作用及作用机制。[方法]采用腹腔注射链脲佐菌素（STZ）联合高脂饮食饲养诱导2型糖尿病大鼠模型，给予不同剂量的葛根多糖，通过检查体质量变化、空腹血糖含量、胰岛素水平、葡萄糖耐受能力、总胆固醇和甘油三酯等指标，观察其对大鼠模型的治疗作用，同时测定葛根多糖对各组动物肝脏组织中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和丙二醛（MDA）水平的影响，初步评价其抗氧化作用。[结果]葛根多糖可以有效改善2型糖尿病大鼠的相关生化指标，同时可以提升肝脏组织中SOD、CAT水平、降低MDA水平。[结论]葛根多糖具有降血糖和降血脂作用，可能与其抗氧化作用有关。

关键词：葛根多糖；2型糖尿病；抗氧化

糖尿病是由于胰岛素分泌绝对不足或相对不足而引起的以糖、脂肪和蛋白质代谢紊乱为特征的疾病，多饮、多食、多尿和体质量下降为其典型的“三多一少”症状[1]。糖尿病可以分为1型糖尿病（T1DM）、2型糖尿病（T2DM）和妊娠期糖尿病，其中T2DM的发病率最高，约占整个糖尿病发病率的95%以上，其危害程度也最大。T2DM为一种终身性疾病，可以引起多种急性和慢性并发症，使得T2DM成为全球性的重大公共卫生问题[2]。目前，糖尿病的治疗方法主要包括注射胰岛素（FINS）和口服降血糖药物，但是这些方法在临床应用过程中会导致某些不良反应，例如，高剂量的应用FINS和口服降血糖药物可以引起低血糖、肝脏损伤、乳酸中毒和腹泻等[3]。因此，寻找天然、低毒副作用的抗糖尿病药物用于糖尿病的治疗是非常必要的[4-6]。

葛根（Puerariae Radix）为豆科植物野葛的干燥根茎，性凉、气平、味甘，具有清热、解毒、降火等功效。葛根应用历史悠久，为药、食两用的天然植物资源。现代药学研究表明，葛根对心脑血管系统的作用主要体现在扩张血管、降低血压、减慢心率、降低心肌耗氧量等方面，同时具有降血糖、降血脂、抗氧化、抗肿瘤和抑制血小板聚集等功效[7]。对葛根的化学成分研究显示，其主要功效成分为黄酮、香豆素、皂苷和多糖等。葛根多糖（PRP）为其主要功效成分之一，但研究较少，主要涉及抑菌、抗氧化等方面[8-9]，目前为止PRP的抗糖尿病作用未见报道。因此，本文拟通过高脂饮食联合小剂量注射链脲佐菌素（STZ）的方法，建立T2DM大鼠模型，研究PRP对模型大鼠的治疗作用，并初步探讨其作用机制。

1 材料与方法

1.1 实验材料及仪器 PRP由本实验室提取分离，STZ（Sigma公司），血糖检测试剂盒（上海梅联生物科技有限公司），FINS检测试剂盒（Linco公司），甘油三酯（TG）和总胆固醇（TC）检测试剂盒（北京北化康泰临床试剂有限公司），超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）和过氧化氢酶（CAT）检测试剂盒（南京建成生物技术有限公司）。

DY89-I型组织匀浆机（上海天呈科技有限公司），5417R型低温超高速离心机（德国EPPENDORF公司），GC-2100型γ放射免疫计数仪（中国科大中佳公司），UV-1750型紫外可见分光光度计[岛津国际贸易（上海）有限公司]。

1.2 实验动物 雄性Wistar大鼠（200~250 g），购于天津大学实验室动物中心，饲养于温度为（22±1）℃和相对湿度为40%～70%的条件下，12 h光照循环，自由饮食和饮水。高脂饲料含有22%脂肪，48%碳水化合物和20%蛋白质。标准饲料含有5%脂肪，53%碳水化合物和20%蛋白质。

1.3 实验方法

1.3.1 动物模型的建立[10]及分组 雄性Wistar大鼠随机分为两组，一组8只，标准饮食，作为正常对照组（CON组）。一组40只，高脂饮食。4周后，高脂饮食组大鼠腹腔注射剂量为30 mg/kg体质量的STZ（柠檬酸缓冲液配置）。4周后测量血糖水平，血糖水平高于7.8 mmol/L的大鼠采用随机数字表法，随机分为4组，每组8只。分别灌胃给予25、50和100 mg/kg体质量的PRP作为给药组（Low，Middle，High组），每天1次。剩余一组作为糖尿病模型组（DM组），灌胃给予同体积的生理盐水。给药周期为4周，实验动物在处死前禁食12 h，取血后离心，存放于-80℃。迅速分离肝脏组织，储存于液氮中。

1.3.2 体质量及血清生化指标检测 连续给药4周后，测定大鼠体质量，并计算每组平均体质量。空腹12 h后，用乌拉坦麻醉，腹主动脉取血，3 000 r/min离心15 min，分离血清，置-20℃冰箱中保存、待用。按照试剂盒说明书分别测定大鼠空腹血糖（FBG）和FINS水平。同时采用全自动生化分析仪测定TC及TG。

1.3.3 口服葡萄糖耐受实验 口服葡萄糖耐受实验在最后1周进行。12 h禁食后，实验动物灌胃给予2 g/kg体质量的葡萄糖溶液。按照说明书中的操作方法，用葡萄糖氧化酶法测量0、30、60、90和120 min的葡萄糖水平。

1.3.4 肝脏组织中SOD、CAT活性和MDA含量的测定 肝脏组织匀浆，测总蛋白含量，然后按照试剂盒说明书中描述的方法对大鼠肝脏组织中SOD、CAT的活性和MDA的含量进行测定。

1.3.5 统计学分析 用SPSS18.0软件对数据进行分析，计量资料以均数±标准差（x±s）表示，组间比较采用单因素方差分析，P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 实验结果

2.1 一般状态观察 CON组大鼠状态良好，皮毛光泽，动作自如，反应灵敏，未见动物死亡。高脂饮食组大鼠腹腔注射STZ后，出现典型的“三多一少”症状，精神状态较差，皮毛失去光泽，动作迟缓，反应迟钝，出现2例大鼠死亡情况。给药组有类似DM组表现，但程度较轻，其中Low组有1例大鼠死亡，Middle、High剂量组未见动物死亡。

2.2 对T2DM大鼠体质量的影响 在本研究中，首先考察了PRP对糖尿病模型大鼠体质量的影响。给予糖尿病大鼠PRP 4周后，各组大鼠的体质量同DM组相比均有显著性增加（P＜0.05），表明PRP对糖尿病大鼠体质量下降的趋势具有明显改善作用。见表1。

表1 治疗过程中糖尿病模型大鼠体质量的变化（x±s）Tab.1 Changes in body weight of diabetic rats during medication（x±s）g

2.3 对T2DM大鼠FBG及FINS水平的影响 结果见表2，各剂量组的PRP均可以显著抑制高血糖水平（P＜0.05），Low组与DM组的FINS水平无统计学差异（P＞0.05），Middle，High组的PRP可以显著提升胰岛素水平（P＜0.05）。

表2 PRP对糖尿病模型大鼠FBG及FINS水平的影响（x±s）Tab.2 Effects of PRP on FBG and FINS of diabetic rats（x±s）

2.4 对T2DM大鼠口服葡萄糖耐量的影响 如图1所示，在口服葡萄糖耐量实验中，DM组的血糖峰值出现在口服葡萄糖60 min后，其他各组血糖的峰值出现在口服葡萄糖30 min后，给予模型动物Low，Middle，High剂量的PRP后，同DM组相比均可显著抑制血糖增加（P＜0.05），且有剂量依赖性。

2.5 对T2DM大鼠TG和TC含量的影响 为了评估PRP是否具有调节糖尿病大鼠脂代谢的作用，本实验进一步研究了其对大鼠血液中TG和TC含量的影响。如图2所示，同DM组相比，Low，Middle，High剂量组的PRP均可显著降低TG和TC的水平（P＜0.05）。

2.6 PRP对T2DM大鼠肝脏组织中SOD、CAT和MDA的影响 如表3所示，当给予PRP后，可以显著提升糖尿病大鼠肝脏中SOD和CAT活性，与DM组相比差异具有统计学意义（P＜0.05），而当给予PRP后，各组大鼠肝脏中的MDA含量均显著下降，与DM组相比差异具有统计学意义（P＜0.05）。

图1 PRP对糖尿病模型大鼠口服葡萄糖耐量的影响Fig.1 Effects of PRP on oral glucose tolerance test of diabetic rats

图2 PRP对糖尿病模型大鼠TC及TG的影响Fig.2 Effects of PRP on TG and TC of diabetic rats

表3 PRP对糖尿病模型大鼠肝脏组织中SOD、CAT和MDA的影响（x±s）Tab.3 Effects of PRP on SOD,CAT and MDA in liver of diabetic rats（x±s）

3 讨论

多糖又称多聚糖，是由10个以上单糖以糖苷键连接而成的一类天然大分子物质的总称，由于其分子主要以碳和氧两种元素为主，所以又称“碳水化合物”。植物、动物和微生物中均含有多糖，其中高等植物和真菌中多糖含量最为丰富。多糖是生命活动的四大基础物质之一，除了作为营养成分参与多种生命活动之外，还具有结构支持、防御功能和能量储存等多方面的生物学作用。大量的实验结果表明[11-15]，多糖具有调节免疫、抗癌、抗氧化、降血糖和降血脂等功能，具有高效低毒的特点，已引起国内外医学界的广泛关注。PRP为葛根的主要活性成分之一，本研究中，只有Low组有1例大鼠死亡，Middle、High剂量组未见动物死亡，具体死亡原因未知，可能为该大鼠的个体突发事件，可以排除人为的造模和药物的不良反应等原因。给予模型大鼠PRP后，模型大鼠精神状态明显好转，体质量下降趋势有所减缓，可以降低高血糖水平、提高FINS含量。同时，可以提高糖尿病大鼠对口服葡萄糖的耐受能力。以上结果表明，PRP具有抗糖尿病作用。此外，给予PRP 4周后，糖尿病大鼠TG和TC的含量均显著下降，说明PRP具有改善糖尿病大鼠脂代谢平衡的作用。

虽然糖尿病及其并发症的分子机制并不清楚，但是越来越多的证据显示ROS在糖尿病及其并发症的发展过程中起着重要作用，大量的临床证据表明糖尿病的发生同氧化应激密切相关[16-17]。SOD和CAT能够清除氧自由基的毒性，保护细胞，而MDA是反映清除自由基能力的最重要的指标之一，因此，本研究考察了PRP对模型大鼠肝脏组织中SOD、CAT和MDA的影响。结果表明，PRP能显著增加糖尿病大鼠肝脏组织中SOD和CAT的活性，降低MDA的含量。这些结果暗示PRP具有明显的抗氧化作用，这种作用可能是其具有抗糖尿病作用的原因之一。

总之，本研究初步证实了PRP具有降血糖和降血脂作用，而PRP的抗氧化作用可能是其具有降血糖和降血脂作用的机制之一，但具体作用机制还有待深入研究。

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（本文编辑：马 英，高 杉）

中图分类号：R587.1

文献标识码：A

文章编号：1672-1519（2014）02-094-04

收稿日期：（2013-11-27）

*基金项目：国家自然科学基金资助项目（81102613）。

作者简介：蔡春沉（1971-），女，主治医师，长期从事糖尿病肥胖与中药的干预治疗研究。

通讯作者：王 肃，E-mail:115122328988@126.com。

The study of therapeutic effect and mechanism of Puerariae Radix polysaccharides on type 2 diabetes mellitus rats

CAI Chun-chen1,XU Yan-ying2,WANG Hong-xi1,WANG Su1
（1.Department of Endocrinology,The Fifth Central Hospital of Tianjin,Tianjin 300450,China; 2.Tianjin University of TCM,Tianjin 300193,China）

Abstract:[Objective]To study the therapeutic effect and mechanism of Puerariae Radix Polysaccharides(PRP)on type 2 diabetes mellitus(T2DM)rats.[Methods]Diabetic rats induced by high-fat diet with STZ were administered PRP and effects of PRP on body weight, FBG,OGTT,FINS,TG and TC were investigated.Then,the antioxidant effects of PRP were evaluated by detection the levels of SOD, CAT and MDA.[Results]PRP could increase the body weight,and reduce the content of FBG,and enhance FINS level and improve the oral glucose tolerance ability.Meanwhile,TG and TC of diabetic rats were also decreased after PRP treatment.Furthermore,PRP showed an obvious antioxidant effect through increasing SOD,CAT activities and decreasing MDA content in livers.[Conclusion]These results indicated obvious hpyerglycemic and hypolipidemic effects of PRP on diabetic rats and antioxidant effects might be a possible reason for these effects.

Key words：Puerariae Radix polysaccharides;type 2 diabetes mellitus;antioxidant