梓醇对2型糖尿病大鼠胰岛细胞的保护作用

邹国良，仲维莉，许 瑞，史成坤，赵 双，韩宇博，刘 莉



梓醇对2型糖尿病大鼠胰岛细胞的保护作用

邹国良1，2，仲维莉2，许 瑞2，史成坤2，赵 双2，韩宇博2，刘 莉2

目的 探讨梓醇对2型糖尿病大鼠胰岛细胞的保护作用及作用机制。方法 8周龄雄性Wistar大鼠，随机分为正常组10只，实验组90只。实验组以高脂高糖饮食饲养8周，之后腹腔注射链脲佐菌素(STZ，15 mg/kg)，以空腹血糖≥16.7 mmol/L作为2型糖尿病成模标准，将符合2型糖尿病成模标准的60只大鼠随机分为模型组、二甲双胍组、梓醇低剂量组、梓醇中剂量组、梓醇高剂量组。正常组和模型组灌胃蒸馏水[5 mL/(kg·d)]，二甲双胍组灌胃二甲双胍[90 mg/(kg·d)]，梓醇低、中、高剂量组分别灌胃梓醇2.5 mg/(kg·d)、5 mg/(kg·d)、10 mg/(kg·d)。各组大鼠干预12周后，测定空腹血糖、空腹血清胰岛素(FINS)，并计算胰岛素分泌指数(HOMA-β)，HE染色检测大鼠胰岛细胞形态。结果 与模型组比较，各药物干预组大鼠胰岛素分泌指数均有所增加；与模型组比较，HE染色结果显示二甲双胍组，梓醇低、中、高剂量组胰岛细胞结构相对完整。结论 梓醇可保护胰岛细胞，促进胰岛素分泌。

2型糖尿病；梓醇；胰岛素；二甲双胍；大鼠；消渴

糖尿病是一组由于胰岛素分泌缺陷和/或胰岛素作用障碍所致的以高血糖为特征的代谢性疾病。糖尿病是当前威胁全球人类健康的最重要的非传染性疾病之一，随着社会经济的发展、人们生活方式的改变及人口老龄化，2型糖尿病发病率在全球范围内呈逐年增高趋势，尤其在我国增长速度更快[1]。因此如何保护胰岛细胞，减轻胰岛素分泌缺陷和改善胰岛素抵抗成为目前医学界研究的重点问题。梓醇是玄参科植物地黄的有效成分，现已证实梓醇可降低血糖，但具体作用机制研究较少。本实验以膳食诱导及小剂量链脲佐菌素(streptozotocin，STZ)干预建立2型糖尿病大鼠模型，观察梓醇对胰岛细胞的保护作用。

1 材料与方法

1.1 实验材料 健康8周龄雄性Wistar大鼠100只，由黑龙江中医药大学实验动物中心提供。

1.2 主要试剂及仪器 Mouse Anti-Insulin antibody (bsm-0862M)、Rabbit Anti-phospho-AMPK alpha-1(Ser184)antibody(bs-10666R)(北京博奥森公司)、磷酸盐缓冲溶液(武汉博士德公司)。组织包埋机(德国 Thermo Histostar)、石蜡切片机(德国Thermo HM 340E)、显微摄像系统(日本OLYMPUS DP72)。

1.3 动物分组、造模与干预 采用随机数字表法将大鼠分为正常组(10只)和实验组 (90只) 。正常组大鼠普通饲料喂养，实验组大鼠高脂高糖饲料喂养，高脂高糖饲料配方参照《药理实验方法学》[2]。8 周后，大鼠禁食不禁水12 h，称重，实验组大鼠一次性腹腔内注射STZ(15 mg/kg)，正常组大鼠按0.05 mL/100 g剂量腹腔注射柠檬酸缓冲液。72 h后实验组大鼠经尾静脉采血，空腹血糖(FBG)≥16.7 mmol/L为模型糖尿病成模成功[2]。将符合2型糖尿病成模标准的60只大鼠随机分为模型组、二甲双胍组、梓醇低剂量组、梓醇中剂量组、梓醇高剂量组。正常组和模型组灌胃蒸馏水[5 mL/(kg·d)]，二甲双胍组灌胃二甲双胍[90mg/(kg·d)]，梓醇低、中、高剂量组分别灌胃梓醇2.5 mg/(kg·d)、5 mg/(kg·d)、10 mg/(kg·d)，共灌胃 12 周。所有大鼠均给予常规饲料喂养，自由饮食水。

1.4 HE染色检测胰岛细胞形态 实验结束后，以2%戊巴比妥钠(45 μg/g)腹腔麻醉大鼠，局部消毒后沿腹正中线打开腹腔，经腹主动脉取血 8 mL，5 000 r/min 离心 10 min，分离血清并保存于 -20℃冰箱备用。分离胰腺周围脂肪并取出胰腺，将胰腺放入 4%多聚甲醛溶液中固定24 h。进行梯度酒精脱水，二甲苯透明，石蜡包埋，石蜡切片厚度4 μm，HE染色行病理学检测。应用Motic Med 6.0数码医学图像分析系统分析HE染色及免疫组织化学染色IOD值。

2 结 果

2.1 各组间大鼠FBG、空腹血清胰岛素(FINS)、胰岛素分泌指数(HOMA-β)变化 干预12周后与正常组比较，其他各组 FBG、水平明显升高，HOMA-β、FINS水平下降 (P<0.05) 。与模型组比较，二甲双胍组及梓醇低、中、高剂量组 FBG水平下降(P<0.05)，二甲双胍组及梓醇中剂量组、梓醇高剂量组FINS水平升高(P<0.05)，二甲双胍组、梓醇高剂量组HOMA-β变化明显，与其他组比较差异有统计学意义(P<0.05)，但二甲双胍组与梓醇高剂量组比较，FBG 、FINS、HOMA-β水平无统计学意义(P>0.05)。详见表1。

表1 各组大鼠 FBG、FINS、HOMA-β 水平比较(±s)

2.2 各组间大鼠胰岛细胞变化比较 干预12周后正常组胰岛形态比较规则，为卵圆形的细胞团，胰岛细胞数量较多，排列规整，与外分泌腺界限清楚，胞核清晰呈卵圆形，胞质丰富浅染，内分泌细胞胞质丰富。模型组胰岛形状不规则，胰岛明显萎缩，胰岛细胞数量明显减少，与外分泌腺界限不清，排列紊乱，胰岛内胞浆较少，部分细胞核固缩、分裂。二甲双胍组较模型组胰岛形状规则，胰岛轻度萎缩，胰岛细胞数量较模型组增多，与外分泌腺界限相对清楚，排列较为规整，胰岛内胞浆相对较少。梓醇低、中、高剂量组较模型组胰岛形状规整，其中梓醇高剂量组与二甲双胍组比较胰岛形态无明显差别。

3 讨 论

目前有多种构建2型糖尿病动物模型的方法，如自发性DM动物模型、转基因/基因敲除DM动物模型、特殊饮食联合STZ诱导的DM动物模型、单独STZ等药物注射诱导的DM动物模型等[3-4]。其中自发性糖尿病动物模型、转基因/基因敲除DM动物模型成模率较高，但动物价格昂贵、动物来源少，因此特殊饮食联合小剂量STZ诱导的DM动物模型成为很好的替代方法。2型糖尿病的病理生理表现除胰岛B细胞功能受损外，还存在严重的胰岛素抵抗及糖脂代谢的紊乱，而高糖、高脂饮食可增加细胞内脂肪含量和降低胰岛素敏感性，诱发胰岛素抵抗的产生，并在此基础上联合应用小剂量STZ腹腔注射轻度破坏胰岛细胞，这种造模方法模拟了 2型糖尿病的发病过程，因此目前被广泛应用。

糖尿病以慢性高血糖为主要病理特点，持续高血糖不仅可直接损伤胰岛B细胞，还可以加重胰岛素抵抗，导致发生各种糖尿病并发症。梓醇属环烯醚萜苷，是地黄的主要活性成分，最初用于研究治疗神经变性疾病，如阿尔茨海默氏病和帕金森氏病[5-6]。近年来发现梓醇具有显著的降血糖、降血脂作用[7]。本研究结果显示，梓醇可以降低糖尿病大鼠血糖，增加血清胰岛素水平，并经过计算胰岛素分泌指数证实梓醇可以促进胰岛素分泌，从而推断梓醇是通过增加胰岛素分泌来发挥降血糖的作用。

从HE染色结果可以看出，模型组大鼠胰腺组织结构遭到破坏，胰岛形态不规则，而梓醇可以保护胰腺组织，使胰岛细胞结构相对完整，梓醇通过保护胰岛细胞以增加胰岛素分泌，发挥降血糖的作用。而梓醇保护胰岛细胞的机制需进一步探讨。

[1] 中华医学会糖尿病学分会.中国2 型糖尿病防治指南(2013年版)[J].中华糖尿病杂志，2014，76(7)：449.

[2] 徐叔云，卞如濂.药理实验方法学[M].北京：人民卫生出版社，2002： 31-37.

[3] Abouzeid M， Wikström K，Peltonen M， et al.Secular trends and educational differences in the incidence of type 2 diabetes in Finland，1972-2007[J].Eur J Epidemiol， 2015，3：1-5.

[4] 张芳林，李果，刘优萍，等.2 型糖尿病大鼠模型的建立及其糖代谢特征分析[J].中国实验动物学报，2002， 10(1)：16-20.

[5] Jiang B， Shen RF， Bi J，et al.Catalpol：a potential therapeutic for neurodegenerative diseases[J].Curr Med Chem， 2015，22(10)：1278-1291.

[6] Wang JH， Li WT， Yu ST，et al.Catalpol regulates function of hypothalamic-pituitary-adrenocortical-axis in an Alzheimer’s disease rat model[J].Pharmazie，2014，69(9)：688-693.

[7] Li X， Xu Z，Jiang Z，et al.Hypoglycemic effect of catalpol on high-fat diet/streptozotocin-induced diabetic mice by increasing skeletal muscle mitochondrial biogenesis[J].Acta Biochim Biophys Sin (Shanghai)，2014，46(9)：738-748.

(本文编辑王雅洁)

The Protective Effects of Catalpol on the Islet Cells in Rats with Type 2 Diabetes Mellitus

Zou Guoliang ，Zhong Weili，Xu Rui，Shi Chengkun，Zhao Shuang，Han Yubo，Zhong Weili

First Affiliated Hospital，Heilongjiang University of Chinese Medicine，Harbin 150040，Heilongjiang，China

Zhong Weili

Objective To study the protective effects of catalpol on the islet cells in rats with type 2 diabetes mellitus(T2DM).Methods Eight-week-old male wistar rats were randomly divided into the blank group(n=10)and the experimental group(n=90).The rats in experimental group were fed with high fat and high sugar diet for 8 weeks，after intraperitoneal injection of streptozotocin (STZ，15 mg/kg)，with fasting blood glucose more than 16.7 mmol/L as T2DM molded standard.Sixty diabetic rats were randomly divided into model group，metformin group，catalpol low，middle and high dose group.The rats in blank group and model group were fed with distilled water 5 mL/(kg·d).The rats in metformin group was given metformin 90 mg/(kg·d)，The rats in catalpol low，middle and high dose groups were fed catalpol 2.5 mg/(kg·d)，5 mg/(kg·d)，10 mg/(kg·d).After 12 weeks，the rats fasting glucose，fasting serum insulin were measured，and the morphology of islet cells were observed by Hematoxylin and Eosin (HE) staining.Results Compared with the model group，the insulin secretion index increased significantly in each drug intervention group.HE staining showed that islet cell structure was relatively intac in metformin group，catalpol low，medium and high dose groups.Conclusion Catalpol can protect the islet cells.

type 2 diabetes mellitus； catalpol； insulin；metformin

黑龙江省自然基金项目(No.H201323)；黑龙江省博士后资助项目(No.LBH-Z11015)；黑龙江省教育厅基金项目(No.12541738)；黑龙江中医药大学校基金(No.201215)

1.黑龙江中医药大学(哈尔滨 150040)；2.黑龙江中医药大学附属第一医院

仲维莉，E-mail：zhongweili-smh@163.com

R587.1 R285.5

A

10.3969/j.issn.1672-1349.2016.15.009

1672-1349(2016)15-1727-003

2015-09-23)