染料木素铬配合物对谷氨酸钠诱导的肥胖大鼠糖脂代谢的影响

王维纲,李晓红,刘 冰,丁 涛,韦 康,田建明

（1.吉林医药学院附属医院中医科，吉林 吉林 132013；2.吉林省中医药科学院药效毒理评价中心，吉林 长春 130012）

铬是维持机体正常生理功能和葡萄糖耐量等方面不可缺少的微量元素［1-2］，染料木素是一种黄酮类化合物，具有降糖、降脂、抗氧化、抗炎和抗肿瘤等多种生物活性［3-4］，将染料木素与铬元素制备成配合物（简称染料木素铬）有望开发成为治疗肥胖性2型糖尿病的新药。本课题组［5］曾报道了染料木素铬具有改善2型糖尿病相关生化指标及靶器官损害作用。采 用L-谷 氨 酸 钠 （monosodium L-glutamate，MSG）可制备肥胖性胰岛素抗性大鼠模型，常用于代谢综合征［6］、胰岛素抵抗［7］和肝再生模型的研究［8］，有关染料木素铬对MSG诱导的肥胖大鼠模型糖脂代谢方面的研究尚未见报道。本研究先自行繁殖乳鼠，制备MSG肥胖大鼠模型，给予染料木素铬后研究其对MSG肥胖大鼠糖脂代谢的影响，并对其作用机制进行初步探讨，以期为开发治疗肥胖所致的2型糖尿病的新药提供新的依据。

1 材料与方法

1.1 药物、主要试剂和仪器 染料木素铬，纯度90%，产品批号20160225，草绿色粉末，由吉林省中医药科学院植化室提供。盐酸二甲双胍缓释片，0.5 g/片×24片，产品批号160906，购自上海普康药业有限公司；MSG，产品批号J0406A，购自美仑生物生物技术有限公司；葡萄糖（glucose，Glu）测定试剂盒，产品批号141517013，购自深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司；甘油三酯（triglyceride，TG）和总胆固醇（total cholesterol，TC）试剂盒，产品批号分别为25161288和25161287，购自桂林优利特医疗电子有限公司；糖化血红蛋白（glycosylated hemoglobin，GHb）、胰岛素（insulin，INS）、一氧化氮合成酶（nitric oxide synthase，NOS）、血管紧张素Ⅱ（angiotensin Ⅱ，Ang Ⅱ）、内皮因子1（endothelial factor-1，ET-1）、前列环素2（prostacyclin 2，PGI2）、肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α） 和白细胞介素 6（interleukin-6，IL-6）酶联免疫吸附测定（enzymelinked immunosorbent assay，ELISA）试剂盒，均为北京爱媚丽生物科技有限公司分装美国RD公司产品。KDC-2046低速冷冻离心机（安徽中科中佳科学仪器有限公司），CS-600B生化分析仪（长春迪瑞实业有限公司），Epoch酶标仪（美国伯腾仪器有限公司）。

1.2 实验动物和饲料 雄性和雌性SPF级SD大鼠分别为8和16只，体质量 220～240 g，日龄60 d，购自延边大学实验动物中心，动物生产许可证号：SCXK（吉）-2017-0003；自制高糖高脂饲料（基础饲料68.8%，蔗糖10%，猪油10%，蛋黄粉10%，胆固醇1%，胆酸钠0.2%）。

1.3 实验动物模型制备、动物分组和处理［9］自行繁殖SD大鼠，将新生的SD大鼠，自出生第2天起，每天皮下注射MSG 4 g·kg－1，连续7 d，对照组大鼠注射等量的生理盐水。第24天后断乳，取雌性造模大鼠开始喂高糖高脂饲料，8周后筛选出造模成功的50只大鼠进行后续试验。造模成功的标准：体质量超过对照组大鼠平均体质量的20%［10］。将成模的大鼠随机分为模型组、二甲双胍 （95 mg·kg－1） 组、低剂量 （15 mg·kg－1） 染料木素铬组、中剂量（30 mg·kg－1）染料木素铬组和高剂量（60 mg·kg－1）染料木素铬组，每组10只，另取10正常大鼠设为对照组。各组大鼠按上述剂量灌胃给药，每日1次，连续4周，模型组和对照组大鼠灌胃等容积的纯净水。给药期间除对照组外，其余大鼠继续喂高糖高脂饲料。每周称体质量1次。

1.4 氧化酶法检测各组大鼠血清中Glu和血脂水平 各组大鼠末次给药前12 h禁食自由饮水，末次给药后1 h麻醉，腹主动脉采血，离心，取血清，按试剂盒说明书方法检测各组大鼠血清中Glu、TG和TC水平。

1.5 ELISA法检测各组大鼠血清中GHb、INS、NOS、AngⅡ、ET-1、PGI2、TNF-α和 IL-6水平 各组大鼠末次给药前12 h禁食自由饮水，末次给药后1 h麻醉，腹主动脉采血，离心，取血清，按照ELISA试剂盒说明书方法检测大鼠血清中GHb、INS、NOS、AngⅡ、ET-1、PGI2、TNF-α和IL-6水平。计算胰岛素敏感指数（insulin sensitivity index， ISI）［10］， ISI= ［1/（Glu×INS）］，Glu单位：mmol·L－1，INS单位：mU·L－1

1.6 统计学分析 采用SPSS 17.0统计软件进行统计学分析。各组大鼠体质量，血清中Glu、TG、TC、 GHb、 INS、 NOS、AngⅡ、 ET-1、PGI2、TNF-α和IL-6水平及ISI等指标均符合正态分布，以±s表示，多组间样本均数比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用LSD-t法。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各组大鼠体质量 与对照组比较，给药前后其余各组大鼠体质量明显增加（P＜0.05），说明造模成功；给药4周后，与模型组比较，二甲双胍组和中及高剂量染料木素铬组大鼠体质量明显降低（P＜0.05）；与二甲双胍组比较，各剂量染料木素铬组大鼠体质量差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

表1 各组大鼠体质量Tab.1 Body masses of rats in various groups(n=10，-x ± s，m/g）

2.2 各组大鼠血清中糖代谢指标 与对照组比较，模型组大鼠Glu、GHb和INS水平明显升高（P＜0.05），ISI明显降低（P＜0.05）；与模型组比较，二甲双胍组和各剂量染料木素铬组Glu和GHb水平明显降低（P＜0.05），二甲双胍组和中及高剂量染料木素铬组大鼠INS明显降低（P＜0.05），ISI明显升高（P＜0.05）；与二甲双胍比较，各剂量染料木素铬组大鼠糖代谢指标差异均无统计学意义（P＞0.05）。见表2。

表2 各组大鼠血清中糖代谢指标Tab. 2 Indexes of glucose metabolism in serum of rats in various groups (n=10，-x± s）

2.3 各组大鼠血清中脂代谢指标 与对照组比较，模型组大鼠血清中TG和TC水平明显升高（P＜0.05）；与模型组比较，二甲双胍组和中及高剂量染料木素铬组大鼠血清中TG和TC水平明显降低（P＜0.05）；与二甲双胍组比较，各剂量染料木素铬组大鼠血清中TG和TC水平差异均无统计学意义（P＞0.05）。见表3。

表3 各组大鼠血清中脂代谢指标Tab.3 Indexes of lipid metabolism in serum of rats in various groups [n=10,-x ± s,cB/(mmol·L－1)]

2.4 各组大鼠血清中血管内皮功能相关因子水平 与对照组比较，模型组大鼠血清中NOS、ET-1和Ang Ⅱ水平明显升高（P＜0.05），PGI2水平明显降低（P＜0.05）；与模型组比较，各剂量染料木素铬组大鼠血清中ET-1水平明显降低（P＜0.05），中和高剂量染料木素铬组大鼠血清中NOS和Ang Ⅱ水平明显降低（P＜0.05）、PGI2水平明显升高（P＜0.05），二甲双胍组大鼠血清中Ang Ⅱ水平明显降低（P＜0.05）；与二甲双胍组比较，各剂量染料木素铬组大鼠上述指标差异均无统计学意义（P＞0.05）。见表4。

表4 各组大鼠血清中血管内皮功能相关因子水平Tab. 4 Levels of vascular endothelial function-related factors in serum of rats in various groups （n=10，-x± s）

2.5 各组大鼠血清中炎症因子水平 与对照组比较，模型组大鼠血清中TNF-α和IL-6水平明显升高（P＜0.05）；与模型组比较，二甲双胍组和各剂量染料木素铬组大鼠血清中TNF-α水平明显降低（P＜0.05），二甲双胍组和中及高剂量染料木素铬组大鼠血清中IL-6水平明显降低（P＜0.05）；与二甲双胍组比较，各剂量染料木素铬组大鼠血清中TNF-α和IL-6水平差异无统计学意义（P＞0.05）。见表 5。

表5 各组大鼠血清中炎症因子水平Tab. 5 Levels of inflammatory factors in serum of rats invarious groups [n=10,-x± s, ρB/(ng·L－1)]

3 讨 论

糖尿病是严重威害人类健康的三大疾病之一，90%以上的糖尿病是以胰岛素抵抗为病理基础的2型糖尿病，约2/3的2型糖尿病患者并发肥胖和胰岛素抵抗［11-12］。脂肪酸代谢的紊乱是导致胰岛素抵抗和2型糖尿病的重要因素［13］，因为脂肪组织的代谢是通过抑制游离脂肪酸（free fatty acids，FFA）来清除血液中的TG，而长期高浓度的FFA，就会造成脂肪组织对胰岛素的敏感性下降，直接损害了胰岛的β细胞功能［14］，进而形成了脂肪胰岛素抵抗［15］。肥胖、高糖和高脂也可能由于氧化应激及炎症状态增加，通过氧化自由基及炎症因子等引起胰岛细胞中离子转运、物质或能量代谢障碍［16］。因此，糖尿病并发肥胖会进一步加重2型糖尿病患者肾脏、心脏和脑血管并发症的发生［12］。

肥胖与2型糖尿病关系的病理机制相当复杂，二者之间的分子、信号通路、免疫和基因等方面的研究引人注目［17］。研究［18］显示：2型糖尿病是一种炎症疾病，炎症因子在糖尿病发病机制和大血管并发症中起了媒介作用。IL-6和TNF-α是多功能促炎细胞因子，其中TNF-α是由单核巨噬细胞、淋巴细胞和血管内皮细胞所产生的多功能炎性细胞因子，可通过损害一氧化氮（nitric oxide，NO）导致血管舒张功能障碍，引起血管内皮功能紊乱和微血管病变［19-21］；糖尿病患者长期的血糖异常会引起内皮功能和血液流变性的异常，而糖尿病血液流变性的异常主要体现在高黏滞综合征的出现［22］，从而导致胰腺、肾、视网膜及神经等微血管并发症和心、脑血管等大血管并发症［23-24］，长期的血糖异常引起的炎症因子增多和内皮功能损伤是其并发症的主要原因。如何能在控制血糖和肥胖的同时，缓解并改善炎症因子和内皮功能是治疗肥胖型2型糖尿病的关键。

目前治疗肥胖型2型糖尿病的首选药物为双胍类，代表药是二甲双胍，在高效降糖的同时还有减肥的作用，并且还能降低心脑血管疾病死亡的风险［25］，但不良反应为胃肠道反应和肾损伤等；胰高血糖素样肽1（glucagon like peptide-1，GLP-1）受体激动剂及其类似物也是一种可以减肥的降糖药，代表药是利拉鲁肽，但缺点是用药途径必须皮下注射且价格昂贵［26-27］；钠-葡萄糖协同转运蛋白2（sodium-dependent glucose transporters-2，SGLT-2）抑制剂曲格列嗪和达格列嗪等也是一类会降低体质量的降糖药，单独使用也不会引起低血糖反应［28］，但该类药可能会引起泌尿生殖系统的感染。

此外，还有许多治疗2型糖尿病的药物用于临床，如磺脲类、噻唑烷二酮（thiazolidinedione，TZDs） 类、二肽基肽酶4抑制剂 （dipeptidyl peptidase 4 inhibitor，DPP-4） 类、α-葡萄糖苷酶抑制剂和醛糖还原酶抑制剂等，上述药物治疗2型糖尿病各有利弊，可出现不良反应，如低血糖昏迷、体质量增加、诱发心力衰竭、腹泻和胃胀等。总之，临床上专门用于治疗肥胖型2型糖尿病的药物较少，所以需要开发一种新型的高效低毒的治疗肥胖型2型糖尿病的药物。

本研究结果表明：染料木素铬不仅降低了MSG肥胖大鼠的体质量，血糖和血脂水平，还可提高其胰岛素的敏感性，并且改善了模型大鼠的炎症因子及内皮功能，其改善肥胖大鼠糖脂代谢的作用机制与提高胰岛素的敏感性、改善内皮因子和抑制炎症因子功能有关。由于肥胖型2型糖尿病发病机制复杂，本研究仅从炎症因子和内皮因子等方面探讨了染料木素铬的作用机制，其他作用机制有待深入探讨。