人参糖肽结合耐力运动对糖尿病大鼠降血糖作用及其机制研究

刘雪梅，陈文学，杨 铭，于德伟，杨 明

人参糖肽结合耐力运动对糖尿病大鼠降血糖作用及其机制研究

刘雪梅1，陈文学2，杨 铭2，于德伟2，杨 明2

人参糖肽；链脲佐菌素；降血糖；胰岛素抵抗；鼠；动物实验

人参为五加科植物，人参(Panax ginseng C.A.Mey.)的干燥根及根茎具有大补元气，补脾益肺，生津养血，益智安神等功效[3]。人参含有多种化学成分，如多糖类、皂苷类、多肽类、氨基酸、脂肪酸、聚乙炔醇等[19]。我国古代医书上曾记载用人参治疗糖尿病。近几十年来，国内、外许多学者研究证实了人参具有降血糖作用。以往多数学者认为，人参降血糖有效成分为皂甙[22,24]，近年来，发现人参多糖和多肽同样具有降血糖作用[9,10,13,14]。以往研究证明，人参糖肽具有较好的降血糖活性[26,27]。研究证明，调节糖尿病的主要运动模式是耐力运动[8]，约占同类研究的78%。本实验采用高脂，高糖饲料预先喂养4周后再腹腔注射小剂量链脲佐菌素(strepozocin,STZ ) 的方法,建立 2 型糖尿病大鼠模型,探讨GGP结合耐力运动对STZ糖尿病大鼠降血糖作用及其机制。

1 材料与方法

1.1 实验动物及饲料

Wistar大鼠70只，雌性，体质量60～80 g，合格证号：SCXK-(吉)2008-0005；高脂饲料(普通饲料66.5%、猪油10%、胆固醇2.5%、胆酸盐1%，白糖20%)，以上均由吉林大学动物中心提供。

1.2 药品

GGP由吉林省中医药科学院提供，实验时用生理盐水配成所需浓度；STZ为Sigma公司产品，在4℃冰浴中用0.1 M柠檬酸钠缓冲液pH4.4溶液配制，现用现配。

1.3 试剂

链脲佐菌素为Sigma公司产品。葡萄糖测定试剂盒(葡萄糖氧化酶法)，批号： 2011015；总胆固醇测定试剂盒(COD-PAP法)，批号：2011002；甘油三酯测定试剂盒(GPO-PAP法)，批号：2011006，以上均为长春汇力生物技术有限公司产品。肝糖元测定试剂盒，批号：20110114；糖化血红蛋白测定试剂盒，批号：20110415；一氧化氮试剂盒(硝酸还原酶法)，批号：20110329；游离脂肪酸测试盒，批号：20110210；乳酸测试盒，批号：20110414；乳酸脱氢酶测试盒，批号：20110710；总超氧化物歧化酶测试盒，批号：20110705；丙二醛测定试剂盒，批号：20110705；谷胱甘肽测定试剂盒，批号：20110704。以上均为南京建成生物工程研究所产品。Rat IGE ELISA Kit：LOT# I019-09；Rat C-P ELISA Kit： LOT# C105-09；Rat INS ELISA Kit： LOT# I093-09；Rat TNF-a ELISA Kit： LOT# T041-09，Groundwork Biotechnology Diagnosticate Ltd。

1.4 仪器

T6紫外可见分光光度计，北京普利生有限公司产品；ST-360酶标仪，上海科华实验系统有限公司产品；FT-200动物跑步机，成都泰盟科技有限公司产品。

1.5 动物分组及给药

1.6 运动训练方法

1.7 统计学分析

2 结果

2.1 GGP结合耐力运动对STZ糖尿病大鼠体质量、进食量、饮水量、排尿量的影响

与N组比较，C组体质量明显降低(P<0.05或P<0.001)，C组进食量、饮水量、排尿量有显著升高(P<0.05或P<0.001)；与C组比较，E组、G组、GE组在给药第1周后STZ糖尿病大鼠体质量均有增长趋势，进食量有降低趋势，但均无统计学差异(P>0.05)；E组大鼠饮水量和尿量有降低趋势，无统计学差异(P>0.05)；GE组在给药第1周后饮水量和尿量均明显降低(P<0.05或P<0.01)，而G组给药第2周后饮水量和尿量均出现明显降低(P<0.05或P<0.01)。与G组比较，E组和GE组体质量增长和进食量组间比较均无统计学差异(P>0.05)；GE组饮水量和排尿量在给药后第4周时明显低于G组(P<0.05)，其他观察点均无统计学意义(P>0.05)。与E组比较，GE组饮水量、排尿量在给药第3与4周后明显低于E组(P<0.05)，其他观察点无统计学意义(P>0.05；表1、表2、表3、表4)。

表 1 本研究GGP结合耐力运动对STZ引起高血糖大鼠体质量的影响一览表

表 2 本研究GGP结合耐力运动对STZ引起高血糖大鼠进食量的影响一览表

表 3 本研究GGP结合耐力运动对STZ引起高血糖大鼠饮水量的影响一览表

表 4 本研究GGP结合耐力运动对STZ引起高血糖大鼠排尿量的影响一览表

2.2 GGP结合耐力运动对STZ糖尿病大鼠血糖的影响

与N组比较，C组血糖明显升高(P<0.001)；与C组比较，在各个观察时间点，E组大鼠血糖含量有降低趋势，但无统计学差异(P>0.05)，在给药第3周后，G组大鼠血糖含量出现明显降低(P<0.05)，在给药第1周后，GE组大鼠血糖含量出现明显降低(P<0.05或P<0.01)。与E组比较，在各个观察时间点，G组与GE组血糖含量均低于E组，给药第4周后G组与GE组较E组有显著降低(P<0.05)，但其他各观察点均无统计学差异(P>0.05)。与G组比较，GE组血糖含量均低于G组，给药第4周有明显降低(P<0.05)。GE组降低血糖作用比G组先2周出现，降低血糖作用明显优于G组和E组(表5)。

2.3 4周运动训练后GGP结合耐力运动对STZ糖尿病大鼠TC、TG、NO、INS、C肽、FFA和肝糖原含量的影响

与N组比较，C组TC、TG、NO及FFA含量明显高于N组(P<0.05或P<0.01)，C组INS、C-P和肝糖原水平明显低于N组(P<0.05或P<0.01)；与C组比较，E组大鼠TG、NO及FFA含量均低于C组，TC、INS、C-P和肝糖原高于C组，但均无明显差异(P>0.05)；G组大鼠TG含量明显降低(P<0.05)，INS和C-P水平则明显升高(P<0.05)，TC、FFA及NO含量均低于C组，而肝糖原高于C组，但无统计学意义(P>0.05)；GE组大鼠TC、TG、NO和FFA均有明显降低(P<0.05或P<0.01)，INS及C-P水平则明显升高(P<0.05)。与E组比较，G组TC、TG、FFA及NO含量均低于E组，而INS、C-P及肝糖原水平高于E组，但均无明显差异(P>0.05)；GE组TC、NO含量明显降低(P<0.05)，肝糖原水平明显升高(P<0.05)，TG、FFA含量低于E组，C-P、INS水平高于E组，但均无统计学差异(P>0.05)。与G组相比，GE组TC水平明显升高(P<0.05)，NO、TG、及FFA均低于G组，INS、C-P及肝糖原水平则高于G组，但均无明显差异(P>0.05；表6)。

2.4 4周运动训练后GGP结合耐力运动对STZ糖尿病大鼠SOD、MDA、GSH、TNF-α、LD、LDH、GHb的影响

与N组比较，C组SOD、GSH、LDH水平明显低于 N组(P<0.05或P<0.01)，MDA、TNF-α、LA及GHb含量明显高于N组(P<0.05或P<0.01)；与C组比较，E组大鼠GHb含量明显降低(P<0.05)，MDA、TNF-α、LA及GHb含量均低于C组，SOD和GSH及LDH均高于C组，但均无明显差异(P>0.05)；G组大鼠SOD、LDH和GSH水平则明显升高(P<0.05或P<0.01)，GHb含量明显降低(P<0.05)， MDA、TNF-α及LA含量均低于C组，但无统计学意义(P>0.05)；GE组大鼠MDA、TNF-α、LA及GHb均有明显降低(P<0.01或P<0.001)，SOD、GSH及LDH水平则明显升高(P<0.05或P<0.001)。与E组比较，G组LA含量明显降低(P<0.05)，G组MDA、TNF-α、GHb含量均低于E组，而SOD、GSH、LDH水平高于E组，但均无明显差异(P>0.05)，GE组大鼠MDA、TNF-α、LA及GHb均有明显降低(P<0.05或P<0.01)， LDH水平明显升高(P<0.001)，SOD及GSH无统计学差异(P>0.05)。与G组相比，GE组MDA、TNF-α、LA及GHb均有明显降低(P<0.05或P<0.001)，LDH水平明显升高(P<0.05)，SOD及GSH无统计学差异(P<0.05；表7)。

表 5 本研究GGP结合耐力运动对STZ引起高血糖大鼠血糖的影响一览表

表 6 本研究GGP结合耐力运动对STZ性糖尿病大鼠TC、TG、FFA、INS、NO、C-P、肝糖原的影响一览表Table 6 Effect of GGP Plus Endurance Exercise on TC,TG,FFA,INS,NO,C-P and Hepatic Glycogen in Diabetic Rats

表 7 本研究GGP对STZ性糖尿病大鼠SOD、MDA、GSH、TNF-α、LD、LDH、GHb的影响一览表Table 7 Effect of GGP Plus Endurance Exercise on SOD,MDA,GSH,TNF-α,LD,LDH and GHb in Diabetic Rats

3 讨论

糖尿病已成为世界上发病率最高，对人类健康威胁最严重的疾病之一[20]。它是一种以高血糖症为主要特征的代谢性疾病，由于病程长，患者体内血糖、脂肪和蛋白质代谢紊乱，可诱导一系列病理变化，从而引起心血管、神经、肾脏、血脂、皮肤及眼睛等多系统和器官的慢性病变，这些并发症己成为糖尿病患者致死、致残的主要原因[15]。血糖是糖尿病中重要的指标，而肝糖原是体内血糖的重要来源，当机体需要葡萄糖或者血糖水平降低时，它可以迅速被动员分解入血以补充血糖，使血糖维持恒定[12]。糖化血红蛋白可反映机体测定前6～10周内的平均血糖水平，血糖越高且持续时间越长，糖化血红蛋白的浓度就越高，其含量与血糖浓度呈明显正相关[4]。本实验结果表明，与C组比较，E组和G组均可升高糖尿病大鼠肝糖原水平，降低GHb水平，但组间比较无统计学差异(P>0.05)；运动结合GGP可显著升高肝糖原(P<0.05)，降低GHb(P<0.05)水平，其作用明显优于E组与G组。在给药第3周后，G组血糖含量出现明显降低(P<0.05)。在给药第1周后，GE组大鼠血糖含量出现明显降低，一直持续到第4周给药结束，GE组STZ糖尿病大鼠的降低血糖作用比G组先2周出现，且降低血糖作用明显优于G组和E组。提示，GGP结合耐力运动可明显调节糖尿病大鼠的血糖和肝糖原水平，其作用优于单纯运动或单纯注射GGP。另一方面，C肽是胰岛β细胞的分泌产物，与胰岛素以等分子数共存。它可明显增强并延长外源性胰岛素的降糖效应，并且，具有重要的改善血管神经功能的作用[5,28]。胰岛素是人体胰腺β细胞分泌的身体内惟一的降血糖激素，如果胰岛素分泌不足或功能发挥受限，则会出现血糖明显升高而导致糖尿病的发生[21]。本研究结果显示：运动结合GGP可明显升高INS与C-P水平。提示，运动结合GGP可改善糖尿病大鼠胰岛素分泌水平，对降低血糖有较好的效果。其作用优于单纯运动或单纯注射GGP。本研究认为，STZ糖尿病大鼠血糖及GHb水平降低，INS与C-P水平升高，可能与运动结合GGP 调节STZ糖尿病大鼠胰腺β细胞分泌功能以及肝糖原合成增加有关。

2型糖尿病患者普遍存在糖代谢紊乱和脂肪代谢异常，主要表现为TC、TG水平升高,长期TC和TG增高可导致β细胞功能损伤，β细胞破坏，胰岛素抵抗增加[29]。本实验结果显示，与正常对照组比较，糖尿病对照组大鼠TC、TG水平明显升高(P<0.05)，说明糖尿病大鼠体内存在脂代谢异常。注射GGP与单纯运动均可降低STZ大鼠TC、TG水平，GGP结合运动组TC、TG水平明显低于单纯注射GGP组与单纯运动组(P<0.05)；糖尿病患者体内脂质代谢紊乱的同时，也存在自由基代谢紊乱，即MDA升高、SOD降低的现象，其损伤程度可通过MDA含量及SOD活性的变化间接评定。MDA是不饱和脂肪酸在自由基的攻击下发生脂质过氧化物的分解产物，可间接反映出细胞受损的程度；SOD是体内重要的抗氧化酶或自由基清除剂，可保护机体脏器免受损害[6,7,16]。故MDA含量升高及SOD活性降低反映体内组织细胞自由基清除能力下降、抗氧化反应增强、损伤加重。GSH也能清除自由基，防止受氧化损伤，并能结合毒物，加速代谢，GSH含量也可衡量机体的抗氧化能力[11]。此外，糖尿病机体由于肾小球内皮细胞产生NO增多，体内会产生过量的NO，过量的NO会产生大量过硝酸根离子(ONOO-) 和OH-等自由基，发挥细胞毒作用，损伤β细胞的结构和功能[17,25]。本研究显示，运动和注射GGP均可升高SOD和GSH水平，降低MDA与NO水平，证实了单纯运动与单纯注射GGP均可提高STZ大鼠的抗氧化能力，并且具有清除自由基的作用。运动结合GGP作用更佳。说明运动结合GGP可改善糖尿病大鼠脂代谢紊乱，有效抑制STZ糖尿病大鼠NO水平，增强机体抗氧化能力，保护胰岛β细胞的结构与功能，对糖尿病脂肪代谢并发症具有一定的防治作用。

TNF-α、FFA均可调节葡萄糖转运和脂质代谢，与胰岛素抵抗密切相关。TNF-α、FFA水平升高，加重胰岛素抵抗。在高血糖的基础上，长时间FFA水平升高会抑制胰岛素的分泌,破坏胰岛β细胞功能。TNF-α是一种具有多种生物学功能的细胞因子，它可通过抑制脂蛋白脂酶活性，促进脂肪细胞内的脂肪颗粒分解而升高FFA,导致胰岛素抵抗。此外，TNF-α还可通过降低胰岛素受体酪氨酸激酶的活性等多种途径干扰周围组织胰岛素作用而导致胰岛素抵抗[1,18]。提示，运动与GGP均可降低STZ糖尿病大鼠TNF-α、FFA含量，证实了运动和GGP均具有调节胰岛素水平、抑制胰岛素抵抗的作用，其作用优于单纯运动或单纯注射GGP。

糖尿病人葡萄糖氧化过程受到阻滞，增强了葡萄糖酵解，产生大量乳酸，如果乳酸脱氢酶不足，乳酸不能继续氧化成丙酮酸，使乳酸的合成大于降解和排泄，体内乳酸聚集而引起的一种糖尿病性乳酸中毒[2]。本研究表明，运动结合GGP比单纯运动或单纯注射GGP更能降低LA含量，升高LDH水平，证实了GGP结合运动可以更好的调节LA及LDH，可有效增强STZ大鼠乳酸的降解和排泄，对预防糖尿病性乳酸中毒有一定的作用。

提示，GGP明显降低STZ糖尿病大鼠血糖水平，其降糖机制可能与促进STZ糖尿病大鼠胰岛素分泌，改善胰岛素抵抗和糖脂代谢紊乱，促进肝糖原合成等类胰岛素样作用和清除自由基及抗脂质过氧化有关，GGP结合耐力运动对STZ糖尿病大鼠的作用优于单纯给予GGP和耐力运动。

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StudiesonHypoglycemicEffectandMechanismofTheGinsengGlycopeptideCombinedEnduranceExerciseonDiabeticRats

LIU Xue-mei1,CHEN Wen-xue2,YANG Ming2,YU De-wei2,YANG Ming2

Objective:To study the hypoglycemic effect and mechanism of the Ginseng Glycopeptide(GGP) combined endurance exercise on diabetic rats induced by streptozotocin(STZ).Method:The model of type 2 diabetic rats was induced by high-fat diet feeding for 4 weeks combined with intravenous injection of streptozotocin(STZ).Then the rats without above-mentioned treatment were selected as the normal control group,the diabetic rats of 80 mg/kg.The model control rats were treated subcutaneous injection with saline for 4 weeks.The rats were fed with high fat diet for during treatment.Body weight,capacity of take food,capacity of drink water,capacity of urinate,and serum glucose concentration were measured every week.12 hours after the last training,glucose(Glu),total cholesterol(TC),triglyceride(TG),glycated hemoglobin(GHb),lactic acid(LA),lactate dehydrogenase(LDH),serum insulin(INS),C-peptide(C-P),superoxide dismutase(SOD),malondialdehyde(MDA),glutathione(GSH),tumor necrosis factor-α(TNF-α) free fatty acid(FFA),and nitric oxide(NO) and Hepatic glycogen were determined.Result:the body weight of rats growth in group N was increased significantly than group C(P<0.05 orP<0.001),food intake,water intake,urine output was significantly lower than group C(P<0.05 orP<0.001),Compared with the group N,the level of GLU,TC,TG,FFA,TNF-α,NO,MDA,LA and GHb were decreased significantly than group C(P<0.05 orP<0.01),the level of INS,C-P,SOD,GSH and LDH were increased significantly(P<0.05 orP<0.01).The body weight of rats growth and food intake between the two groups showed no significant difference(P>0.05)of the group C,group E,group G and group GE.Compared with the group C,The drinking water and urine volume were decreasing tendency in rats of Group E,but no significant difference(P>0.05).The amount of drinking water and urine volume were significantly reduce group G and group GE(P<0.05 orP<0.01).The groups E of rats decreased significantly GHb(P<0.05).There were no significant differences of other indexes(P>0.05).The GLU,TG,TNF- α and GHb were significantly lower(P<0.05) In group G,the level of INS,C-P,SOD,GSH and LDH increased significantly(P<0.05 orP<0.01);the level of GLU,TC,TG,FFA,TNF- α,NO,MDA,LA and GHb were increased significantly(P<0.05 orP<0.01) In group GE,the level of INS,C-P,SOD,GSH and LDH significantly lower(P<0.05 orP<0.01).Conclusion:GGP can significantly decrease the level of blood glucose in diabetic rats induced by STZ.The Hypoglycemic mechanism of diabetic rats induced by STZ was probably that promote the STZ diabetic islet beta cell injury in rats,promotion of insulin secretion,improvement of insulin resistance and lipid metabolism disorder,promote the liver glycogen synthesis of insulin-like effect and scavenging free radicals and anti lipid peroxidation and other relevant for.The GGP group plus endurance exercise group was better than the GGP group and endurance exercise group.

GinsengGlycopeptide;Streptozotocin;hypoglycemic;insulinresistance;rat;animalexperiment

2014-04-04；

：2014-09-30

刘雪梅(1964-)，女，吉林长春人，副教授，主要研究方向为运动药理学，Tel： (0431)86058658，E-mail：cwxue2011@163.com。

1.长春中医药大学 体育部，吉林 长春 130117； 2.吉林省 中医药科学院，吉林 长春 130012 1.Changchun University of Chinese Medicine,Changchun 130117,China;2.Jilin Academy of Traditional Chinese Medicine,Changchun 130012,China.

1002-9826(2014)06-0134-07

G804.5

：A