荞麦壳黄酮对Ⅱ型糖尿病大鼠血脂代谢的影响

张岚，张聪，黄帅，张羽，朴春红，*

（1.吉林医药学院公共卫生学院，吉林吉林132013；2.吉林省中医药管理局二级实验室，吉林吉林132013；3.吉林农业大学食品科学与工程学院，吉林长春130118）

荞麦壳黄酮对Ⅱ型糖尿病大鼠血脂代谢的影响

张岚1，2，张聪1，黄帅1，张羽3，朴春红3，*

（1.吉林医药学院公共卫生学院，吉林吉林132013；2.吉林省中医药管理局二级实验室，吉林吉林132013；3.吉林农业大学食品科学与工程学院，吉林长春130118）

研究荞麦壳黄酮（BHF）对Ⅱ型糖尿病大鼠血脂代谢及氧化应激的影响，采用高糖高脂膳食联合小剂量链脲佐菌素（STZ）诱导Ⅱ型糖尿病大鼠模型，将建模成功的大鼠随机分为正常组、模型组、低剂量组（LBHF，50 mg/kg）、中剂量组（MBHF，100mg/kg）、高剂量组（HBHF，200mg/kg）、阳性对照组（盐酸二甲双胍，100mg/kg）。连续灌胃28d。测定大鼠血清中总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）及血清中超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化酶（GSH-Px）、过氧化氢酶（CAT）、丙二醛（MDA）等指标。结果表明荞麦壳黄酮可降低Ⅱ型糖尿病大鼠血清TC、TG和LDL-C浓度，增加HDL-C浓度，提高SOD、GSH-Px、CAT等抗氧化酶活性，减少MDA生成。因此，荞麦壳黄酮化合物在改善Ⅱ型糖尿病的血脂代谢产物过度蓄积和氧化应激紊乱方面具有较为明显的作用。

荞麦壳黄酮；Ⅱ型糖尿病；脂代谢；氧化应激

糖尿病（Diabetes mellitus，DM）是发病高，危害严重的全身性疾病。世界卫生组织（WHO）报告称，全世界DM患者超过2亿，预测2025年将上升到3.8亿［1］。目前，中国成人糖尿病患病率高达9.7%，患病人数为9240万，且发病呈年轻化态势。WHO将DM分为4种类型：Ⅰ型糖尿病（IDDM）、Ⅱ型糖尿病（NIDDM）、妊娠糖尿病、其它特殊类型的糖尿病，其中Ⅱ型糖尿病是最主要和增长最快的DM类型，约占糖尿病总数的90%［2］。研究表明，机体脂代谢异常、氧化应激是糖尿病发生发展的重要危险因素［3］。Ⅱ型糖尿病患者脂代谢紊乱较为普遍，主要表现为高甘油三酯血症、高密度脂蛋白降低、低密度脂蛋白增加，因此在控制血糖水平的同时，有效调节血脂代谢紊乱对治疗糖尿病及其并发症有重要意义［4］。氧化应激会导致胰岛β细胞功能损伤及外周胰岛素抵抗，诱发糖尿病的形成，严重者更会导致糖尿病神经病［5］、糖尿病视网膜病［6］和糖尿病心血管病［7］等多种并发症的形成。

研究表明，植物黄酮能有效降低血糖，抑制α-葡萄糖苷酶，保护胰腺等［8］。除此之外，黄酮类化合物还具有抗氧化，抗肿瘤，抗心脑血管疾病，抗炎等多种生物活性［9］。荞麦（Fagopyrum esculentum Moench.）是蓼科荞麦属的植物，荞麦壳富含黄酮类化合物，主要成分为芦丁（Rutin）、槲皮素（Quercetin）、杜荆碱（Vitexin）、异杜荆碱（Isovitexin）等，其中芦丁占总黄酮的70%～90%［10］。现代医学证明，芦丁能够维持毛细血管抵抗力，槲皮素能抑制细胞膜脂质的过氧化过程，具有降低血压、血脂，扩张冠状动脉、增强冠脉血流量的作用［11］。而目前尚未见荞麦壳黄酮化合物改善Ⅱ型糖尿病血脂代谢紊乱及氧化应激的相关研究，基于上述背景，本研究采用小剂量链脲佐菌素（Streptozotocin，STZ）结合高脂高糖膳食诱导构建Ⅱ型糖尿病大鼠模型，分别以不同剂量荞麦壳黄酮进行干预，探讨其改善Ⅱ型糖尿病血脂代谢及氧化应激作用，为荞麦壳黄酮作为功能性因子的进一步开发利用提供理论依据。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

荞麦壳：购于本地市场；链脲佐菌素（STZ）：美国Sigma公司；盐酸二甲基双胍：北京双鹤药业股份有限公司；总胆固醇（TG）、甘油三酯（TC）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化酶（GSH-Px）、丙二醛（MDA）试剂盒：南京建成生物工程研究所；硝酸铝、亚硝酸钠、柠檬酸、柠檬酸钠等均为国产分析纯。

1.2荞麦壳黄酮（BHF）的制备

将干燥后的荞麦壳用高速粉碎机粉碎、过60目筛后放入干净的烧杯中，加入粗粉质量10倍的蒸馏水，在121℃条件下，高压加热20 min后过滤，滤渣重复提取2次。将滤液合并，在60℃条件下真空浓缩至膏状，冷冻干燥24 h后得荞麦壳黄酮（BHF）粗提物。

1.3实验动物

雄性Wistar大鼠（SPF级）70只，体重120 g～150 g，长春市亿斯实验动物技术有限责任公司，许可证号码：SCXK（吉）-2011-0004，序号：20146484。实验动物在标准化动物房（22±3）°C饲养，适应环境一周，12 h昼夜循环条件下，室内保持良好的通风，相对湿度在60%～70%左右。饮用蒸馏水，保持饲养环境的洁净，投喂基础饲料，每天换水、换垫料各一次，并对实验室定期消毒。

1.42型糖尿病大鼠模型建立

一周后随机抽取10只大鼠作为正常组。其余60只大鼠投喂高脂高糖饲料（含10%蔗糖，10%猪油，5%胆固醇），持续4周。4周后，禁食12 h，腹腔注射STZ 30 mg/kg，1周后再注射1次。正常组同样禁食12 h后，腹腔注射1%柠檬酸缓冲液（pH 4.2～4.8）30 mg/kg做安慰剂，72 h后空测得腹血糖值＞11.0 mmol/L的为建模成功。共46只大鼠建模成功。

1.5动物分组

将建模成功后的大鼠随机分成5组。分别为模型组、BHF低剂量组（LBHF组，50 mg/kg）、BHF中剂量组（MBHF组，100 mg/kg）、BHF高剂量组（HBHF组，200 mg/kg）、阳性对照组（盐酸二甲双胍，100 mg/kg）。模型组和正常组给予同等剂量双蒸水。每天给药1次，连续28 d。

1.6血脂代谢指标测定

大鼠禁食12 h后，腹腔注射20%乌拉坦麻醉，采用无抗凝剂真空采血管腹主动脉采血。对各组大鼠所采血样4℃下静置30 min，离心（3 000 r/m，20 min），取上层血清分装于EP管中，取血清待测液，按试剂盒方法测定TG、TC、HDL-C、LDL-C。

1.7氧化应激指标测定

取血清待测液，采用试剂盒法测定SOD、CAT、GSH-Px、MDA。

1.8数据分析

所有数据均以表示，P＜0.05被认为具有统计学差异。采用SPSS 16.0统计软件对各组数据及数据间差异进行统计分析。

2　结果与讨论

2.1体重及一般情况变化

试验过程中，正常组的精神状态好、动作敏捷，皮毛白且有光泽；大鼠一次性腹腔注射STZ后，进食量、饮水量、尿量均增加，身体开始消瘦，精神萎靡、不喜运动，偶尔出现抢水现象，粪便有明显刺鼻酸臭味，毛色发黄且无光泽；给药后BHF各剂量组和阳性对照组仍有类似情况，但比模型组程度较轻。BHF对糖尿病大鼠体重的影响见表1。

表1　BHF对2型糖尿病大鼠体重的影响（x±s，n=10）Table 1　Effect of BHF on the weight of NIDDM rats（x±s，n=10）

观察表1可发现，正常组大鼠体重逐渐增长；模型组大鼠体重相比造模前逐渐减轻；高剂量组造模后体重先减轻，但给药3周后体重有明显的增长；中剂量组体重先减轻，第4周开始略有增长，但体重变化不明显；低剂量组的体重逐渐减轻。阳性对照组造模后体重先减轻，给药3周后，体重开始增长但趋势缓慢。上述结果表明，模型大鼠体重减轻可能是由于糖尿病所致，各治疗组对恢复大鼠体重均有正效应。

2.2荞麦壳黄酮对大鼠脂代谢的影响

2.2.1总胆固醇（TC）

BHF对糖尿病大鼠总胆固醇的影响见图1。

图1　BHF对2型糖尿病大鼠总胆固醇的影响Fig.1　Effect of BHF on TC of NIDDM rats

图1结果显示，糖尿病模型组TC浓度显著高于正常组（P＜0.01）；MBHF组、HBHF组TC浓度均显著低于模型组（P＜0.05），其中，HBHF组的TC浓度与模型组差异极显著（P＜0.01）。试验中高糖高脂饲料加小剂量STZ诱导的Ⅱ型糖尿病大鼠总胆固醇显著增加，当荞麦壳黄酮剂量为100 mg/kg时，血清胆固醇浓度显著下降，说明荞麦壳黄酮具有显著降低Ⅱ型糖尿病大鼠血清胆固醇的作用。

2.2.2甘油三酯（TG）

BHF对糖尿病大鼠甘油三酯的影响见图2。

图2　BHF对2型糖尿病大鼠甘油三酯的影响Fig.2　Effect of BHF on TG of NIDDM rats

由图2可以看出，模型组与正常组相比TG浓度差异均有显著性（P＜0.01）；各实验组与模型组相比，阳性对照组和HBHF组血清中TG的浓度明显下降（P＜0.01），但其余组无统计学意义。试验中，高糖高脂饲料加小剂量STZ诱导的Ⅱ型糖尿病大鼠甘油三酯显著增加。高甘油三酯血症是Ⅱ型糖尿病中最常见的血脂异常，糖尿病患者胰岛素抵抗和胰岛素（相对或绝对）缺乏共存，二者影响血清TG的清除，糖尿病存在胰岛素作用不足，脂蛋白酯酶（LPL）的活性下降，血清TG的水平就会升高，升高的水平取决于胰岛素抵抗和胰岛素缺乏的程度。当荞麦壳黄酮剂量为200 mg/kg时，血清胆固醇浓度显著下降，说明荞麦壳黄酮在较高剂量下具有显著降低Ⅱ型糖尿病大鼠血清甘油三酯的作用，与盐酸二甲基双胍的效果相当。

2.2.3低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）

BHF对糖尿病大鼠LDL-C的影响见图3。

图3　BHF对2型糖尿病大鼠LDL-C的影响Fig.3　Effect of BHF on LDL-C of NIDDM rats

由图3可看出，与正常组相比，糖尿病模型组血清LDL-C水平均有极显著差异（P＜0.01）；与糖尿病模型组相比，HBHF组和阳性对照组血清LDL-C的水平下降明显（P＜0.01）。Ⅱ型糖尿病常常伴有LDL-C升高，主要是由于VLDL产生过多转化为LDL-C的增加，此外由于胰岛素缺乏或胰岛素抵抗，LDL受体活性降低，LDL清除减少。模型组动物LDL-C显著低于正常组，当荞麦壳黄酮剂量为200 mg/kg时，血清LDL-C浓度显著下降，说明荞麦壳黄酮在较高剂量下具有显著降低Ⅱ型糖尿病大鼠血清LDL-C的作用，与盐酸二甲基双胍的效果相当。

2.2.4高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）

BHF对糖尿病大鼠HDL-C的影响见图4。

图4　BHF对2型糖尿病大鼠HDL-C的影响Fig.4　Effect of BHF on HDL-C of NIDDM rats

根据图4的结果可以看到，与正常组相比，模型组HDL-C水平明显降低（P＜0.01）；与糖尿病模型组相比，HBHF组HDL-C水平显著升高（P＜0.01），阳性对照组HDL-C水平也明显升高，且差异显著（P＜0.05）。其中HBHF组治疗后的HDL-C几乎恢复到了正常水平。试验中，模型组动物血清HDL-C显著降低，表现为明显的脂代谢紊乱，HDL中的TG是血浆酯酶的作用底物，它把HDL转变为已从血浆中清除的小颗粒，在VLDL及CM直接过程中，其表面脂质转移到HDL上，若脂解作用缺陷，则导致HDL产生降低。当荞麦壳黄酮剂量为200 mg/kg时，血清HDL-C浓度显著升高，说明荞麦壳黄酮在较高剂量下具有显著增加2型糖尿病大鼠血清HDL-C的作用。

2.3荞麦壳黄酮对大鼠氧化应激的影响2.3.1超氧化物歧化酶（SOD）

BHF对糖尿病大鼠SOD的影响见图5。

图5　BHF对Ⅱ型糖尿病大鼠SOD的影响Fig.5　Effect of BHF on SOD of NIDDM rats

由图5可以看出，与正常组相比较，模型组SOD活性显著降低（P＜0.01）；与模型组相比，LBHF组、MBHF组、HBHF组及阳性对照组的SOD活性均显著增加（P＜0.01）。SOD是机体内酶促自由基防御系统的重要组成部分。近年来普遍认为糖尿病病人和实验性糖尿病动物体内SOD活性显著降低，本试验模型组动物血清SOD活性显著降低，与其他研究结果一致，而经过荞麦壳黄酮干预后，各个剂量组均能显著提高Ⅱ型糖尿病大鼠血清SOD活性。

2.3.2过氧化氢酶（CAT）

BHF对糖尿病大鼠CAT的影响见图6。

图6　BHF对2型糖尿病大鼠CAT的影响Fig.6　Effect of BHF on CAT of NIDDM rats

由图6可以看出，与正常组相比，模型组和LBHF组血清CAT活性并无明显变化，但MBHF、HBHF组以及阳性对照组CAT活性呈升高趋势，且与正常组和模型组均有极显著差异（P＜0.01）；与模型组相比，LBHF组CAT活性无显著差异，但MBHF、HBHF组以及阳性对照组CAT活性差异极显著（P＜0.01）。SOD可将超氧阴离子反应生成过氧化氢，而过氧化氢在CAT作用下转化成水，从而减少氧自由基在体内蓄积而导致的脂质过氧化，维护组织细胞的正常结构与功能。结果表明，荞麦壳黄酮剂量超过100 mg/kg时可明显促进血清CAT活性。

2.3.3谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）

BHF对糖尿病大鼠GSH-Px的影响见图7。

图7　BHF对2型糖尿病大鼠GSH-Px的影响Fig.7　Effect of BHF on GSH-Px of NIDDM rats

由图7可以看出，与正常组相比较，模型组，LBHF、MBHF和阳性对照组GSH-Px活性均显著降低（P＜0.01），但HBHF组血清中GSH-Px活性差异不显著；与模型组相比，HBHF组GSH-Px活性显著降低（P＜0.01），其它实验组无显著差异。高血糖可导致抗氧化酶的糖基化，明显削弱了机体清除自由基的能力。GSH能通过与其它抗氧化剂而再生，试验结果表明，当荞麦壳黄酮为200 mg/kg剂量时可显著促进GSHPx活性。

2.3.4丙二醛（MDA）

BHF对糖尿病大鼠MDA的影响见图8。

图8　BHF对2型糖尿病大鼠MDA的影响Fig.8　Effect of BHF on MDA of NIDDM rats

由图8可以看出，与正常组相比较，模型组MDA含量显著升高（P＜0.01），其余各试验组无显著差异；与模型组相比，LBHF组、MBHF组MDA水平显著降低（P＜0.05），HBHF组与阳性对照组差异极显著（P＜0.01）。丙二醛是脂质过氧化物，可反映体内脂质过氧化的程度。研究结果表明，荞麦壳黄酮剂量为50 mg/kg时即能显著改善Ⅱ型糖尿病大鼠血清MDA水平，减轻氧化应激状态。

3　结论

荞麦壳黄酮（BHF）可降低Ⅱ型糖尿病大鼠血清TC、TG和LDL-C水平，增加HDL-C水平；同时，荞麦壳黄酮可提高Ⅱ型糖尿病大鼠血清SOD、GSH-Px、CAT等抗氧化酶活性，减少MDA生成。因此，荞麦壳黄酮化合物在改善Ⅱ型糖尿病的血清脂代谢产物过度蓄积和氧化应激紊乱方面具有较为明显的作用。

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Effect of Buckwheat Hull Flavonoids（BHF）on Serum Lipid Metabolism in NIDDM Rats

ZHANG Lan1，2，ZHANG Cong1，HUANG Shuai1，ZHANG Yu3，PIAO Chun-hong3，*
（1.Department of Public and Health，Jinlin Medical University，Jilin 132013，Jilin，China；2.Level Two Laboratory of Administration of Traditional Chinese Medicine of Jilin Province，Jilin 132013，Jilin，China；3.College of Food Science and Engineering，Jilin Agricultural University，Changchun 130118，Jilin，China）

The effect of buckwheat hull flavonoids（BHF）on serum lipid metabolism and oxidative stress in high-sugar，high-fat diet and STZ-induced NIDDM rats were studied.The diabetic rats were randomly assigned to six groups，including normal control group，model group，BHF-treated groups（low-，medium-，high-doses，）and a metformin-treated group.The BHF were administered intragastrically for 28 d.The effect of BHF on total cholesterol（TC），triglycerides（TG），low-density lipoprotein cholesterol（LDL-C），high-density lipoprotein cholesterol（HDL-C），superoxide dismutase（SOD），Glutathione peroxidase（GSH-Px），catalase（CAT）and malonaldehyde（MDA）were investigated.BHF can decrease serum TC，TG，LDL-C，while increasing the concentration of HDL-C；BHF can increase the activity of SOD，GSH-Px，CAT，while reducing the content of MDA.The results suggested that BHF can improve the serum lipid metabolism and oxidative stress disorder in NIDDM rats obviously.

buckwheathullflavonoids；NIDDM；serumlipidmetabolism；oxidativestress

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.21.038

吉林省科技厅青年科研基金“荞麦壳黄酮改善糖基化终产物诱导的氧化应激作用及机制”（20150520133JH）；吉林省教育厅“十三五”科学技术研究“荞麦壳黄酮改善2型糖尿病糖代谢及肝糖异生信号转导通路调控”（吉教科合字［2016］第239号）

张岚（1980—），女（汉），副教授，博士，研究方向：生物反应器与功能性食品。

朴春红（1972—），女（朝鲜），教授，博士，硕士生导师，研究方向：生物反应器与功能性食品。

2016-04-28