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谷维素和阿魏酸对喂食高脂食物小鼠葡萄糖代谢的影响Myoung Jin Son, Catherine W. Rico, Seok Hyun Nam, and Mi Young KangAbstract:实验探究了谷维素和阿魏酸对膳食高脂肪食物小鼠葡萄糖代谢的影响。C57BL/6N 型小鼠被随机分为4组，NC 组喂食正常饮食，HF 组喂食高脂膳食，HF-O组和HF-FA组喂食高脂膳食同时在饲料分别加谷维素和阿魏酸。所有老鼠可以自由取食取水。经测量实验结束后，HF-O组和HF-FA组比NC组和HF组小鼠血糖水平、G6pas、 PEPCK活性显著降低，而糖原、胰岛素浓度以及GK活性显著降低。此研究表明谷维素和阿魏酸能减少胰岛素和控制一些酶的活性。Keywords:糖尿病, 阿魏酸,高脂肪喂食小鼠, 降血糖功能,谷维素简介:长期食用高脂肪食品与肥胖和二型糖尿病的产生密切相关。科学研究表明脂肪的过多摄入导致肥胖并影响血糖调节。糖尿病的特征是高血糖，而高血糖会使机体内产生大量的自由基，从而导致氧化应激。（氧化应激（Oxidative Stress，OS）是指体内氧化与抗氧化作用失衡，倾向于氧化）由于人们生活习惯的改变，特别是不良的饮食习惯和少运动的生活方式导致糖尿病的发生率像流行一般迅速增高。2001年世界范围内被报道的糖尿病病例大约1.71亿例，然而这个数字到2030年将会达到3.66亿例。全球范围内糖尿病的普遍性增加使研发治疗该疾病的药剂显得更加强烈和迫切。目前大量的口服药物用于治疗糖尿病。然而各种副作用和高比例失效影响了当前治疗糖尿病药物的有效性。因此，找到具有降血糖活性的天然药物是当前科学研究的焦点。最近植物素可以用于治疗和预防各种疾病成为科研的热点。天然的酚类化合物,如谷维素和阿魏酸,已知有很强的抗氧化活性。谷维素是阿魏酸（4-羟基-3-甲氧基肉桂酸）脂和植物固醇的混合物，最初是由大米麸皮中提取。阿魏酸广泛的存在于水果和蔬菜中，包括香蕉、西兰花、米糠以及柑橘类水果中。谷维素和阿魏酸都具有一些优良的生理活性，比如降低血胆固醇，抑制肿瘤以及对肝损伤的保护作用。氧化应激被认为是引起糖尿病及其相关的健康问题的关键因素。喂食小鼠高脂食物的模型经常被研究人员用于葡萄糖耐量损伤的病理生理学，二型糖尿病以及新疗法的研究和应用。由于糖尿病是一种自由基导致的疾病，因此谷维素和阿魏酸强力的抗氧化活性对膳食高脂肪食物的糖尿病患者的高血糖症状具有有效地抑制作用。在动物模型方面，研究谷维素、阿魏酸等酚类化合物与葡萄糖生理代谢功能相关的报道相当有限。因此，本研究旨在探究谷维素和阿魏酸对膳食高脂食物的C57BL/6型小鼠葡萄糖代谢的影响。1.材料和方法1.1 动物和饮食24只4周大雄性C57BL/6N 型小鼠，体重12克。将小鼠分别单独关在干净的钢制笼中，室温25C相对湿度50%昼夜循环各12小时并喂食球状饲料持续两周。小鼠被随机分为4饮食组，每组6只。第1组和第2组分别喂食正常的和高脂肪的饲料.实验饲料配方基于AIN-76 semisynthetic diet。喂食小鼠7周，期间小鼠可以自由取食。每周测量小鼠体重 。喂养期结束后用60-L Ketamine-HCl试剂将小鼠麻醉并在接下来的12小时内将小鼠处死。收集血液样品，离心后保存血浆。解剖取其肝脏后用生理盐水清洗后保存以待分析。1.2 l测量血糖水平小鼠血糖水平使用罗氏血糖测试带测量。3到7周从实验喂养的小鼠尾部静脉取血液样品。1.3测定糖原和胰岛素水平肝糖原浓度采用Seifter的方法描述。新鲜肝脏（100mg）在30 % KOH溶液中于100C下加热30分钟。混合溶液中加入乙醇，保存过夜。样品混合液中加入蒽酮在测量吸光度。依据糖原标准曲线计算肝糖原含量。胰岛素含量测定采用酶联免疫法。1.4 测量肝葡萄糖调节酶的活性肝酶原的制备采用Hulcher和Oleson的改进方法 。葡糖激酶活性的测定方法基于Davidson 和 Arion 方法而适当修订。混合反应液于37度下预培养10分钟。该反应液包括缓冲液、k、m、糖醇、清蛋白、g、葡萄糖6磷酸脱氢酶、NAD+和细胞溶质等。将10 L 5 mM ATP加入混合液后于37度下培养10分钟。在340nm波长下记录吸光度的变化。采用Alegre等人的方法测定葡萄糖-6-磷酸酶的活性该反应混合液中含有131.58毫摩尔每升的Hepes-NaOH(pH值为6.5) 765L，18毫摩尔每升的EDTA(pH值为6.5) 100L，265毫摩尔每升的葡萄糖-6-磷酸酶100L， 0.2摩尔每升辅酶10L，0.6 IU /ml变旋酶和0.6 IU /ml葡萄糖脱氢酶。在37C预处理3分钟后，将5L微粒体加入混合溶液中并于37C反应4分钟。在340nm波长下记录吸光度变化。磷酸烯醇丙酮酸羧激酶活性测定采用Bentle和Lardy的改进方法。该酶测定的反应混合液包括72.92 mM羟乙基哌嗪乙硫磺酸钠(pH值为7.0)，10 mM二硫苏糖醇，500 mM NaHCO3,10 mM MnCl2，25 mM还原型辅酶，100 mM肌苷二磷酸，200 mM磷酸烯醇丙酮酸，7.2 U苹果酸脱氢酶和10l细胞溶质。在25C 350nm波长下测定混合液吸光度，依据吸光度的减少计算酶活。1.5统计分析所有数据以均数加减标准误表示。数据利用Spss软件采用单因素分析和均值间差异采用Duncan多范围检验软件进行了重新分析。本实验在P 0.05时，被认为有统计意义。2.结果2.1体重增加在喂养实验开始之前，各组小鼠的体重没有明显差异。在整个研究中，小鼠每天摄入的食物是恒定的(3 g / d)。然而，喂养实验结束后 HF组小鼠在体重上比NC组有明显的增加。另外，虽然HF-O组和HF-FA组小鼠在体重增加上也高于NC组小鼠，但是这两组小鼠体重的增加还是明显低于HF组。而HF-FA组小鼠体重比HF-O组更低。2.2血糖水平 (Figure 1).本实验中喂养的各组小鼠之间初始血糖水平没有明显的差异。 然而连续3周高脂食物的喂养导致小鼠血糖含量的明显增加。HF组和NC组小鼠在血糖含量上的增加是相似的。在实验的最后一周HF-O组和HF-FA组小鼠血糖含量大幅度的低于HF组和NC组。2.3糖原和胰岛素水平HF-O组和HF-FA组小鼠糖原和胰岛素浓度都明显的高于HF组和NC组小鼠。2.4肝脏内葡萄糖调节酶的活性HF-O组和HF-FA组小鼠肝葡萄糖激酶的活性明显的高于HF组和NC组小鼠。高脂肪的喂养导致小鼠葡萄糖磷酸酶活性显著增加。然而食物中补充谷维素和阿魏酸可以抑制葡萄糖磷酸酶活性。(Figure 4).与G6pase相似，HF-O组和HF-FA组的PEP羧激酶活性远低于HF组和NC组。 3 Discussion谷维素和阿魏酸强大的抗氧化能力一直被很好的记录着。自从氧化应激被认为是糖尿病发生的关键因素以来，谷维素和阿魏酸对喂食高脂肪小鼠葡萄糖代谢的影响就被广泛的研究。喂食添加谷维素和阿魏酸饲料的小鼠体重比只喂食高脂饲料的小鼠明显要轻，由此证明了谷维素和阿魏酸可以抑制摄食高脂肪饲料的小鼠肥胖。正如预期，高脂肪喂食导致小鼠的血糖浓度升高。然而，一个相似的血糖升高现象在对照组也能观察到，这可能是由于小鼠衰老引起的。Amrani 等曾报道过给C57BL/6型雄性喂食标准食物在4到6周大的出现血糖增高现象。不管怎样，本实验结果表明谷维素和阿魏酸可以抑制小鼠血糖增高。谷维素和阿魏酸的这个降血糖作用很可能与肝脏内葡萄糖激酶活性增强、G6pase和PEPCK活性减弱有关。众所周知肝葡萄糖激酶在维持体内葡萄糖平衡方面扮演重要的角色。肝脏内 GK表达增加，血糖将会被用于能量代谢或者以糖原形式储存于肝脏，结果将导致血糖浓度降低。另一方面，G6pase和PEPCK是肝脏内调节糖异生和葡萄糖输出的关键酶。.因此，G6pase和PEPCK活性的降低反映为肝脏内葡萄糖生产的减少。据报道hepatic GK、G6pase和PEPCK的活性对胰岛素的分泌有一定的调控作用。高浓度的胰岛素能够通过刺激GK 基因表达、糖原合成和糖异生从而抑制肝脏内葡萄糖产生。而实验中HF-O组和HF-FA组相比HF组和NC组，肝内糖调节酶活性的变化很大程度上归因于前两组较高的胰岛素水平。因此，在 HF-O组和HF-FA组实验中可以观察到糖原合成率的提升，这也被肝糖原浓度显著的增加所证实。HF-O组和HF-FA组小鼠葡萄糖代谢的改善很可能与谷维素和阿魏酸的强抗氧化性有关。高脂膳食在调节平衡血糖方面的负面效应是预防糖尿病发生的关键所在。抗氧化剂一直被认为是治疗糖尿病的手段，因为它可以通过改善胰岛素功能来降低血糖水平。据报道阿魏酸可以用于降低链脲霉素诱导的糖尿病动物的血糖浓度。高血糖产生自由基，从而造成细胞损伤。谷维素和阿魏酸可以清除高脂喂养的小鼠体内过多的自由基，从而抑制了其发生氧化应激。阿魏酸杰出的抗氧化能力归功于其芳香酚醛环中稳定而且未配对的电子，因此扮演着自由基清道夫的作用。另一方面，谷维素是一种强力的抑制剂，可以限制铁驱动的羟基自由基的形成。在谷维素和阿魏酸之中，后者广泛的存在与水果和蔬菜中因此更容易吃得到，而前者只是大量的存在于米糠中