笔筒草有效组分抗2型糖尿病作用机制研究

梁宁+张雅琪

[摘要]目的研究笔筒草有效组分对2型糖尿病大鼠抗氧化作用、胰岛素抵抗的影响。方法通过腹腔注射链佐霉素联合高脂饲料喂养制备2型糖尿病大鼠模型，观察其对大鼠空腹血糖（FPG）、空腹胰岛素（FINS）、胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）、血清超氧化物歧化酶（sOD）活性、丙二醛（MDA）、及葡萄糖转运蛋白4（GLUT4）的影响。结果与模型组比较，笔筒草乙醇组分及乙酸乙酯组分均可显著降低糖尿病大鼠FPG、FINS及HOMA-IR，明显升高骨骼肌GLUT4表达水平，与模型组相比，差异有统计学意义（P<0.05）；与乙酸乙酯组分不同之处在于，乙醇组分还能升高SOD及降低MDA含量，差异有统计学意义（P<0.05）。结论笔筒草乙醇及乙酸乙酯组分降血糖机制可能与改善机体对胰岛素的敏感性，调控骨骼肌GLUT4表达水平，维持胰岛细胞的正常结构和功能密切相关，其中笔筒草乙醇组分还具有清除自由基和提高机体抗氧化能力等作用。

[关键词]笔筒草；有效组分；抗2型糖尿病；大鼠

2型糖尿病是最常见的慢性病之一。近年来，随着社会的发展和人民生活水平的提高，人类的疾病谱发生显著变化，正由传染性疾病逐步过渡到慢性非传染性疾病，根据WHO公布的数据显示，糖尿病的患病人数在逐渐增加，其已经成为继肿瘤、心脑血管疾病后威胁人类健康和生命安全的第三位重大疾病。2型糖尿病患病率近50年来增加迅速，估计我国患病人数已接近2千万。笔筒草，别名节节草、接骨草、锁眉草。为木贼科木贼属植物笔筒草的全草，生于潮湿路旁、砂地、荒原、溪边，在广西资源丰富。笔筒草性微寒，味甘、苦，具有祛风清热除湿等功效。笔筒草具有降血糖作用，课题组前期基础研究发现，笔筒草乙醇提取组分和乙酸乙酯组分均能降低2型糖尿大鼠血糖水平。本研究在前期基础之上，采用SMZ腹腔注射及高脂肪饲料造成大鼠2型糖尿模型，观察笔筒草对胰岛素抵抗作用及抗氧化作用的影响，为广西研发抗糖尿病新药提供科学实验依据，为临床使用笔筒草治疗2型糖尿病作用机制研究提供参考。

1材料与方法

1.1动物

SD大鼠70只，雌雄各半，SPF级，体质量（200±20）g，由湖南斯莱克景达实验动物有限公司提供，生产许可证号：SCXK（湘）2011-0003。

1.2药物及试剂

笔筒草醇提取物，笔筒草乙酸乙酯提取物制备方法：笔筒草提取物的制备：（1）取适量笔筒草粗粉，加入10倍量纯净水浸渍1h，加热沸腾1h，重复提取2次，合并浓缩，得水提浸膏。（2）取适量笔筒草粗粉，分别加入10倍量50%乙醇，反复回流提取、浓缩、过滤直至滤液澄清，合并滤液浓缩，得50%乙醇浸膏。（3）取适量笔筒草粗粉，加入10倍量70%乙醇，反复回流提取，合并滤液浓缩，得浸膏，硅胶拌样，乙酸乙酯提取，得乙酸乙酯提取物。浓缩至2.5g/mL，置于4℃恒温冰箱备用。二甲双胍片（常州制药厂有限公司，批号：20150823）；链脲佐菌素（streptozotocin，STZ，美国Sigma公司）；超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）试剂盒、丙二醛（malonaldehvde，MDA）试剂盒（南京建成生物工程研究所）；胰岛素试剂盒（瑞典Mercodia公司）；转运蛋白4（GLUT4）ELISA试剂盒，（上海高创化学科技有限公司）。

1.3造模方法

分组及给药取SD大鼠70只，适应性喂养5d，选取8只作为空白组喂养一般饲料，其余喂养高糖高脂饲料，分别腹腔注射STZ35mg/kg，2周后选取模型复制成功大鼠（空腹血糖值高于血糖≥16.7mmol/L）共56只并随机分为7组：空白组，模型组，二甲双胍组（0.2g/kg），笔筒草乙醇低（ERAL，5 g/kg）、高剂量组（ERAH，10g/kg），笔筒草乙酸乙酯低（EREL，5g，kg）、高剂量组（EREH，10g/kg），每组8只。连续给药4周。

大鼠空腹血糖（FPG）、大鼠空腹胰岛素（FINS）和胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）测定：末次给药后，腹主动脉取血，3000r/min，10min分离血清，-20℃保存。按试剂盒说明，检测各组大鼠FPG、FINS含量，计算胰岛素抵抗指数：HOMA-IR=空腹血糖x空腹胰岛素/22.5。

骨骼肌组织GLUT-4的含量测定：给药4周，末次给药后处死，快速提取大鼠左后肢的大腿骨骼肌组织，进行组织匀浆，5000r/min离心5min后，取上清液，按照葡萄糖转运蛋白4（GLUT4）ELISA试剂盒进行检测。

1.4统计学处理

所有数据用SPSS19.0软件进行统计学处理，计量资料以（x±s）表示，采用t检验，多组间比较采用单因素方差分析及q检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1笔筒草对2型糖尿病模型大鼠FPG、FNIS及HOMA-IR的影响

实验结果表明，笔筒草各给药组均能降低FPG、FNIS及HOMA-IR，与模型组比较差异有统计学意义（P<0.05），见表1。

2.2笔筒草对2型糖尿病大鼠血清中SOD及MDA水平的影响

实验结果表明，笔筒草乙醇提取组分和二甲双胍组均能降低SOD及MDA水平，与模型组比较差异有统计学意义（P<0.05），笔筒草乙酸乙酯提取组分未能影响SOD及MDA水平，与模型组比较差异无统计学意义（P>0.05）。见表2。

2.3笔筒草对2型糖尿病大鼠骨骼肌GLUT4含量的影响

实验结果表明，笔筒草各给药组均能降低大鼠骨骼肌GLUT4水平，与模型组比较差异有统计学意义（P<0.05），见表3。

3讨论

糖尿病属中医“消渴”或“消瘅”范畴，传统理论认为阴津亏损，燥热偏盛是消渴病的基本病机。2型糖尿病是一组由多原因引起的以慢性高血糖为特点的代谢性、系统性疾病，其病理机制是胰岛素分泌不足或胰岛素抵抗。临床西医治疗2型糖尿病的主要药物有磺酰脲类、双胍类降血糖药、a葡萄糖苷酶抑制剂和胰岛素增敏剂。西医在防治2型糖尿病过程中由于其毒副作用、耐药性的原因影响长期使用。中草药在防治糖尿病及其并发症领域有独特优势。近些年来研究显示，许多中药制剂可以改善胰岛素抵抗。

现代医学认为，胰岛素抵抗是糖尿病发病的中心环节，不仅贯穿于2型糖尿病的发生、发展的始末，同时也是导致2型糖尿病各种合并症的根源。GLUT膜上的跨膜糖蛋白，可在组织中协助葡萄糖的摄取，骨骼肌是机体利用葡萄糖的主要外周组织，而GLUT4介导的葡萄糖转运是骨骼肌组织摄取葡萄糖的关键限速步骤，在机体整体糖代谢中发挥中心作用。胰岛素通过结合胰岛素受体并激活相应的底物来起始对血糖的调节，在正常个体中，胰岛素与分布于细胞膜上的相应胰岛素受体结合后，刺激GLUT4通路将葡萄糖转运到肌肉组织和脂肪细胞中，并抑制肝脏生成葡萄糖，由此维持血糖处于正常水平。胰岛素抵抗导致高血糖，高血糖使机体清除氧自由基的酶被糖化产生大量自由基聚集而产生氧化应激反应，其中SOD活性可反映机体清除氧自由基的能力；MDA含量可反映机体脂质过氧化的程度，二者水平可反映体内氧化与抗氧化平衡。

本实验采用小剂量STZ腹腔注射联合高脂饮食法可导致模型组FPG、FNIS及HOMA-IR，SOD及MDA升高，GLUT4水平降低，与空白组比较明显升高，差异有统计学意义（P<0.05），说明2型糖尿病大病理模型复制成功。各给药组能降低FPG、FNIS及HOMA-IR的含量，与模型组比较差异有统计学意义（P<0.05）；各给药组能升高GLUT4的水平，与模型组比较差异有统计学意义（P<0.05）。说明笔筒草各提取物对2型糖尿病胰岛素抵抗模型大鼠胰岛功能有明显保护作用，其机制可能与调控骨骼肌GLUT4表达水平，维持胰岛细胞的正常结构和功能密切相关。实验研究中糖尿病大鼠SOD明显低于正常组，MDA水平明显高于正常组，印证了氧化应激与炎性反应参与了糖尿病的发生。笔筒草乙醇提取组分组均能升高降低SOD及降低MDA的含量，与模型组比较差异有统计学意义（P<0.05）；表明笔筒草乙醇组分具有一定的减轻氧化应激、抑制炎性反应的作用。

综上分析，本研究结果表明笔筒草乙醇及乙酸乙酯组分均具有降血糖作用，可能与调控骨骼肌GLUT4表达水平，改善2型糖尿病大鼠胰岛素抵抗，为笔筒草临床治疗2型糖尿病胰岛素抵抗提供指导和参考。另外，笔筒草乙醇组分能够升高2型糖尿病大鼠SOD及降低MDA含量，可能与清除自由基和抗氧化、抗炎、改善胰岛β细胞功能等多靶向作用有关。