蒲公英水提取物降低糖尿病大鼠餐后血糖水平及其机制研究

蒲公英水提取物降低糖尿病大鼠餐后血糖水平及其机制研究

蒲公英，又名黄田和黄田，是蔷薇科植物的一种干燥的草本植物。它具有清热解毒、肿胀和结果期、益胆利尿、消乳液等功效，以及细菌、抗炎、干姜、肿瘤、血液抑制等。而蒲公英降血糖作用的研究报道较少,故本实验考察蒲公英水提取物对链脲佐菌素(STZ)致糖尿病模型大鼠血糖水平的影响,并初步探讨其作用机制。1材料表面1.1药物、试剂和仪器蒲公英购自河北康派中药材有限公司,经天津市百兴医药批发有限责任公司吕芳鉴定为菊科植物蒲公英TaraxacummongolicumHand.-Mazz.的全草;阿卡波糖片,拜耳医药保健有限公司,批号117731;盐酸二甲双胍片,北京四环制药有限公司,批号20110107;胰岛素注射液,江苏万邦生化医药股份有限公司,批号1106109。麦芽糖,海蓝季科技发展有限公司;STZ(质量分数≥98%)、α-糖苷酶、4-硝基酚-α-D-吡喃葡糖苷(pNPG,质量分数≥98%)、3-methyl-1-phenyl-2-pyrazolin-5-one(PMP,质量分数≥98%)、D-(+)-半乳糖、Hepes、根皮苷(质量分数≥98%),Sigma公司;葡萄糖,天津市大茂化学试剂厂;DMEM培养基,Gibco公司;胎牛血清、非必需氨基酸,HyClone公司;青霉素-链霉素溶液,碧云天生物技术研究所;胰蛋白酶(1∶250),Biosharp公司;乙二胺四乙酸,天津博迪化工有限公司。Hanks’平衡盐溶液(HBSS,本实验室配制:8g/LNaCl,0.4g/LNaCl,1g/L葡萄糖,60mg/LKH2PO4,47.5mg/LNa2HPO4,调pH7.2)。1.2动物实验和饲养Wistar大鼠,雄性,体质量180~220g,北京华阜康生物科技股份有限公司,许可证号:SCXK(京)2011-0007。所有动物每日实验前禁食、自由饮水12h以上。Caco-2细胞,购自中国科学院上海细胞库,细胞传代数为20~30代。1.3反相色谱法分离聚碳酸酯膜测利得超优血糖仪,台湾厚美德生物科技股份有限公司;大鼠胰岛素ELISA试剂盒,南京建成生物工程研究所;ThermoScientificMK3型酶标仪,ThermoFisher公司;TranswellPermeableSupports(聚碳酸酯膜,24孔,孔径0.4μm,直径6.5mm),CorningIncorporated公司;Millicell-ERS电阻仪,Millipore公司;LC—10P液相泵、LC—10UV检测器,大连江申分离科学技术公司;DiamonsilC18(2)反相色谱柱(150mm×4.6mm,5μm),DikmaTechnologies公司;Easy3000工作站,中辉科学器材有限公司。2方法2.1制备2.1.1制备蒲公英水提取物称取干燥的蒲公英药材,加入30倍质量纯净水,60℃水浴4h,滤过后减压蒸馏浓缩、冷冻干燥,得蒲公英水提取物,4℃保存备用。根据蒲公英有效成分的水溶性推测,其水提取物中主要成分可能为黄酮类和酚酸类。2.1.2阿波糖溶液的制备每片阿卡波糖片(含阿卡波糖50mg)加纯净水50mL,4℃静置过夜,搅拌后滤过,即得1g/L阿卡波糖水溶液。2.2麦芽糖前及给药后血糖水平检测50只大鼠以空腹血糖为准均衡分为5组:对照组(生理盐水),阿卡波糖(40mg/kg)组,蒲公英水提取物400、200、100mg/kg组。各给药组每天ig给药1次,连续给药7d,末次给药1h后ig给予麦芽糖2g/kg。分别于给予麦芽糖前及给予麦芽糖后30、60、90、120min,大鼠尾部取外周血,血糖仪测定血糖水平;给药后1h,采集对照组和蒲公英水提取物组大鼠外周血30μL(因阿卡波糖对胰岛素水平无明显影响,故仅对这4组大鼠胰岛素水平进行检测),按ELISA试剂盒说明书方法测定胰岛素水平。2.3实验动物及分组取80只大鼠,其中10只作为对照组,给予正常饲料,其余70只大鼠喂饲高脂饲料4周后,一次性ip给予STZ50mg/kg,继续给予高脂饲料,3d后测空腹血糖,选取空腹血糖高于12mmol/L的50只大鼠用于实验。以空腹血糖为准将大鼠均衡分为5组:模型组(生理盐水),阿卡波糖(40mg/kg)组,蒲公英水提取物400、200、100mg/kg组,每天ig给药1次,连续给药7d。末次给药后1h,各组大鼠ig给予麦芽糖2g/kg,分别于给予麦芽糖前及给予麦芽糖后30、60、90、120min,大鼠尾部取外周血,血糖仪测血糖水平。2.4多次给药、多次给药正糖钳实验按文献报道的方法进行。30只健康大鼠随机分为对照组(生理盐水)、盐酸二甲双胍(200mg/kg)组和蒲公英水提取物(400mg/kg)组,每组10只,每天ig给药1次,连续给药7d。末次给药后1h开始手术,胰岛素灌流速率为10mU/(kg·min),葡萄糖注射液质量浓度为100g/L,每10min测1次颈动脉血样中的葡萄糖水平,并据此调节葡萄糖灌流速率。使血糖水平在1h内均保持在(8±1)mmol/L的某个固定的葡萄糖输注率(GIR),记为该动物的GIR。2.5-糖苷酶基因型的检测采用文献报道方法检测蒲公英水提取物对α-糖苷酶活性的影响。本实验所用溶液均以pH6.8、67mmol/L磷酸盐缓冲液配制。将蒲公英水提取物或阳性对照阿卡波糖溶液(0.054~1.739mg/mL)2mL、0.5U/mLα-糖苷酶0.1mL以及1mg/mL的谷胱甘肽(GSH)0.1mL混合,37℃培养10min,加入16mmol/L的pNPG0.1mL,37℃再培养10min。检测混合液400nm处的吸光度(A)值,计算α-糖苷酶抑制率(IR),采用Bliss法计算α-糖苷酶半数抑制浓度(IC50)。2.6影响caco-2细胞的葡萄糖水解和葡萄糖吸收功能2.6.1紫外过滤器采用DiamonsilC18(2)反相色谱柱,流动相为乙腈-0.1mol/L磷酸盐缓冲液(20∶80),pH值7.0,体积流量1.0mL/min,进样量20μL,柱温30℃,紫外检测器波长254nm。2.6.2hbss接收Caco-2细胞置于含10%胎牛血清、10mmol/LHepes、1%非必需氨基酸、100U/L青霉素和100mg/L链霉素的DMEM(pH7.4)中,于TranswellPermeableSupports上培养21d,最后3d顶面培养液中分别加入阳性药阿卡波糖(α-糖苷酶抑制剂,终质量浓度250mg/L)、根皮苷(Na+-葡萄糖同向转运体抑制剂,终质量浓度200mg/L)、蒲公英水提取物(终质量浓度分别为200、100mg/L),跨上皮电阻≥200Ω·cm2表示形成紧密细胞单层。开始实验时,弃去各孔顶面及底外侧面的HBSS溶液,将含有底物麦芽糖(终浓度为28mmol/L)200μL和各药物的HBSS加到顶面作为供给池(各药物终浓度与上述最后3d预培养时的相同),同时底外侧面加入无葡萄糖、无底物的HBSS溶液800μL作为接收池。将Transwell培养板置于恒温水浴振荡仪中,在振荡速率50r/min、温度37℃下作用40min,分别吸出顶面和底外侧面的全部溶液,并将顶面溶液用纯净水稀释4倍后,所有样品于-20℃保存备HPLC检测用。2.6.3内标法计算葡萄糖的量葡萄糖检测采用PMP柱前衍生化HPLC法进行。柱前衍生化主要步骤:配制1mmol/L葡萄糖水溶液作为对照品,与待测样品平行检测。将待测样品或葡萄糖对照品200μL、1mmol/L半乳糖200μL(内标物)、1.5mol/L的NaOH水溶液100μL、0.5mol/L的PMP甲醇溶液500μL混合均匀,70℃下水浴30min,水浴后放置至室温,加1.5mol/L盐酸100μL中和,再加1mL氯仿涡旋振荡20s,取上层水相700μL,再加700μL氯仿涡旋振荡20s,取上层水相400μL,以10000×g离心15min使微粒沉淀,备HPLC进样。记录Easy3000色谱工作站给出的葡萄糖峰和半乳糖峰的峰面积,用内标法计算样品中葡萄糖的量。用得出的所有样品中的葡萄糖浓度计算培养板中每个孔的CAG+CBG值、CBG/(CAG+CBG)值(CAG为供给池中葡萄糖浓度,CBG为接收池葡萄糖浓度)。CX为各样品中葡萄糖浓度,f为校正因子,AX为各样品中葡萄糖的峰面积,AS为内标物峰面积,CS为内标物浓度,AR为对照品中葡萄糖的峰面积,CR为对照品中葡萄糖的浓度2.7统计处理所有数据统计均用SPSS13.0软件进行分析,数据均以表示,组间比较采用单因素方差分析。3结果3.1蒲公英水提取物对大鼠血清胰岛素水平的影响与对照组相比,阿卡波糖、蒲公英水提取物400mg/kg连续给药7d,使正常大鼠麦芽糖餐后血糖水平在30、60、90min显著降低(P<0.05),蒲公英水提取物200mg/kg使餐后血糖在90min、100mg/kg使餐后血糖在60min显著降低(P<0.05)。结果见图1。蒲公英水提取物400、200、100mg/kg连续给药7d,对正常大鼠血清胰岛素水平无显著影响。结果见图2。3.2糖尿病大鼠麦芽糖餐后血糖水平变化与对照组相比,模型组大鼠血糖水平显著升高(P<0.05)。与模型组相比,阿卡波糖、蒲公英水提取物400mg/kg使糖尿病大鼠麦芽糖餐后血糖水平在30、60、90、120min显著降低(P<0.05),蒲公英水提取物200mg/kg使餐后血糖在30min显著降低(P<0.05)。结果见图3。3.3正离子检测大鼠火炬中cod正糖钳实验显示,与对照组相比,盐酸二甲双胍显著升高正常大鼠的GIR(P<0.05),而蒲公英水提取物400mg/kg对正常大鼠GIR无显著影响。结果见图4。3.4回复突变试验蒲公英水提取物和阿卡波糖对α-糖苷酶活性均显示抑制作用,并与质量浓度有良好的相关性。以IR为纵坐标(Y),药物质量浓度为横坐标(X),得蒲公英水提取物对α-糖苷酶的抑制曲线方程为Y=22.715lnX+81.047,r2=0.9844,IC50为0.477mg/mL,95%可信限为0.412~0.559mg/mL;阿卡波糖对α-糖苷酶的抑制曲线方程则为Y=24.337lnX+69.308,r2=0.9790,IC50为0.251mg/mL,95%可信限为0.211~0.296mg/mL。结果见图5。3.5各组cag+cbg值的比较PMP柱前衍生化HPLC检测葡萄糖浓度结果显示,待测物葡萄糖与内标物半乳糖实现基线分离,经与不含葡萄糖和半乳糖的顶面HBSS图谱对比,二峰所在保留时间均无其他杂质峰干扰。与对照组相比,阿卡波糖250mg/L组和蒲公英水提取物200mg/L组CAG+CBG值显著降低(P<0.05);根皮苷200mg/L组与蒲公英水提取物100mg/L组则无显著改变。结果见图6。与对照组相比,根皮苷200mg/L组和蒲公英水提取物200mg/L组的CBG/(CAG+CBG)值显著降低(P<0.05);阿卡波糖250mg/L组与蒲公英水提取物100mg/L组则无显著改变。结果见图7。4蒲公英水提取物降血糖作用的体外实验结果王东亮等用蒲公英水煎液给小鼠ig15d,未观察到其能降低小鼠空腹血糖水平;而宋晓勇等的实验证实蒲公英多糖在体外可抑制α-糖苷酶活性。α-糖苷酶是食物中淀粉、寡糖和双糖水解为单糖的必需酶,而只有单糖才可从肠道吸收入血。α-糖苷酶活性被抑制,可以减少葡萄糖在肠道的生成从而降低餐后血糖。因此推测蒲公英水提取物可能具有与阿卡波糖阻碍糖类在肠道吸收相类似的作用。本实验旨在验证这种推测。实验结果表明,蒲公英水提取物连续给药7d,可降低大鼠餐后血糖水平。正糖钳实验中测定的GIR是某个组织对胰岛素敏感性的定量评价指标。本实验结果显示,蒲公英水提取物对大鼠血清胰岛素和GIR均无影响,表明其在不升高胰岛素、不增加组织对胰岛素敏感性的前提下降低大鼠餐后血糖,因此推测蒲公英水提取物降血糖作用可能是减少了肠道吸收葡萄糖入血的缘故。药物减少葡萄糖经肠道入血,可能是阻碍了糖类的水解或葡萄糖在小肠上皮细胞的转运。体外实验证实蒲公英水提取物对α-糖苷酶活性有抑制作用。采用Caco-2细胞进行糖类在小肠消化吸收的研究较多,但较少见采用可渗透支持膜进行Caco-2细胞培养,并在考察糖类水解的同时研究葡萄糖转