半乳甘露聚糖對大鼠降血糖的作用研究

武晗燕，毛正銀，李雪梅（、北京市藥品檢驗(yàn)所　北京　006，、北京市海淀食品藥品監(jiān)督管理局稽查大隊(duì)　北京　0093）

半乳甘露聚糖對大鼠降血糖的作用研究

武晗燕1，毛正銀2，李雪梅1
（1、北京市藥品檢驗(yàn)所北京102206，2、北京市海淀食品藥品監(jiān)督管理局稽查大隊(duì)北京100193）

摘要：目的 對半乳甘露聚糖給予大鼠輔助降血糖功能進(jìn)行評價(jià)，為該多糖用于人體輔助降血糖的功能提供動(dòng)物試驗(yàn)資料。方法 選擇80 只雄性SD 大鼠，先按體重隨機(jī)取20 只作為正常對照組給予維持飼料，剩余60只動(dòng)物進(jìn)行造模。在本試驗(yàn)條件下，分別以1.4g/kg BW、0.7g/kgBW、0.35g/kg BW（分別相當(dāng)于人體推薦用量的20、10、5倍）劑量的半乳甘露聚糖輔助降糖咀嚼片給大鼠連續(xù)灌胃34天，受試樣品空腹血糖、糖耐量及血脂指標(biāo)均呈陽性，由此判定該受試樣品輔助降血糖功能動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果陽性。結(jié)論 半乳甘露糖對大鼠具有輔助降血糖作用。

關(guān)鍵詞：SD 大鼠；半乳甘露聚糖；降血糖

糖尿病是糖、脂肪和蛋白質(zhì)代謝紊亂引起的慢性病。目前全球患者已逾億人， 其中我國患者約3000萬， 僅次于美國， 位居世界第二。目前，已知降血糖藥物中有萜類、肽、黃酮、糖類、胍類、硫醚、生物堿、香豆精和不飽和脂肪酸等化合物類型。多糖又稱多聚糖，廣泛存在于許多動(dòng)植物體內(nèi)，是一種具有多種生物活性的大分子，廣泛參與分子識(shí)別、細(xì)胞生成、分化、代謝、胚胎發(fā)育、細(xì)胞癌變等各種生命活動(dòng)［1，2］。某些特定結(jié)構(gòu)的多糖有顯著的降血糖作用。多糖的電荷性質(zhì)、立體結(jié)構(gòu)等性質(zhì)發(fā)生改變可使多糖生物活性也發(fā)生變化。如Dextran， Heparin對多糖進(jìn)行硫酸化得到的硫酸化衍生物具有降血糖活性。天然殼多糖（chitin）經(jīng)過脫乙?；胏h itosan， 其中低分子量（25 000 -50 000 u）的chitosan具有降血糖活性［3］。以上是多糖引入或脫去基團(tuán)來改變多糖電荷性質(zhì)以實(shí)現(xiàn)多糖生物活性的轉(zhuǎn)變。多糖進(jìn)行部分降解得到新的多糖，有的也具有活性， 如銀耳多糖TAP是具有1， 3-α-D-甘露糖主鏈結(jié)構(gòu)的多糖， 其部分水解產(chǎn)TAP-H也具有降血糖活性［4， 5］。

半乳甘露聚糖，是一種包含了甘露糖骨干與半乳糖旁基的多糖，具有多種生理功能。隨著對其研究的深入，有關(guān)半乳甘露聚糖的生理功能研究成為熱點(diǎn)。為了了解半乳甘露聚糖的降血糖效果，根據(jù)國食藥監(jiān)?；?012］107號(hào)“關(guān)于印發(fā)抗氧化功能評價(jià)方法等9個(gè)保健功能評價(jià)方法的通知”中輔助降血糖功能檢驗(yàn)方法，本實(shí)驗(yàn)使用大鼠高血糖模型動(dòng)物，通過灌胃半乳甘露聚糖溶液，研究了半乳甘露聚糖對大鼠血糖的影響及其輔助降血糖效果。對半乳甘露聚糖的降血糖機(jī)理做了初步研究，為深入研究半乳甘露聚糖的生理功效和綜合開發(fā)利用半乳甘露聚糖提供一定參考。

1　材料和方法

1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

80只健康成年SPF級SD雄性大鼠，體重176.7g～200.6g，由北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司提供，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量合格證：11400700070850。生產(chǎn)許可證號(hào)：SCXK（京）2012－0001，。屏障環(huán)境下飼養(yǎng)，使用許可證號(hào)：SYXK（京） 2010-0023，動(dòng)物室溫度：22℃～23℃，相對濕度：46%～63%。

1.2供試品

半乳甘露聚糖，由Boston Therapeutics,Inc提供。

1. 3試劑及儀器

儀器：OLYMPUS AU400全自動(dòng)生化分析儀， S pectraMax190型酶標(biāo)儀

試劑：多項(xiàng)生化類質(zhì)控品（正常值），批號(hào)：141991，生產(chǎn)單位：中生北控生物科技股份有限公司

葡萄糖（Glu）測定試劑盒，批號(hào)：140651，生產(chǎn)單位：中生北控生物科技股份有限公司

甘油三酯（TG）測定試劑盒，批號(hào)：140751，生產(chǎn)單位：中生北控生物科技股份有限公司

總膽固醇（CHO）測定試劑盒，批號(hào)：131121，生產(chǎn)單位：中生北控生物科技股份有限公司

四氧嘧啶，批號(hào)：LG80M07，生產(chǎn)單位：J&K CHEMICAL

葡萄糖，批號(hào)：040016，生產(chǎn)單位：北京化學(xué)試劑公司

大鼠胰島素（INS）酶聯(lián)免疫檢測試劑盒，批號(hào)：20140509 生產(chǎn)單位：南京建成試劑公司

1.4降血糖實(shí)驗(yàn)

1.4.1正常動(dòng)物降血糖實(shí)驗(yàn)

取SD雄性大鼠20只，禁食3小時(shí)后自眼眶取血測定血糖值，按血糖水平進(jìn)行分組，隨機(jī)分為空白對照組和受試樣品高劑量組。空白對照組給予純化水，受試樣品高劑量組給半乳甘露聚糖水溶液（0.4mg/ml）。大鼠每天按1.0ml/100體重進(jìn)行灌胃，連續(xù)灌胃33天，第34天禁食3-4小時(shí)后取血測空腹血糖值，比較兩組動(dòng)物血糖值。

1.4.2高血糖模型降糖實(shí)驗(yàn)

四氧嘧啶誘導(dǎo)胰島素抵抗糖脂代謝紊亂模型

購入健康雄性大鼠，體重176.7g～200.6g，普通維持料適應(yīng)飼養(yǎng)5天，禁食3～4小時(shí)，自眼眶取血，測定給葡萄糖前（即0小時(shí)）血糖值，按2.5g/kgBW劑量給予葡萄糖后，測定給糖后0.5、2小時(shí)血糖值，作為該批次動(dòng)物基礎(chǔ)值。以0、0.5小時(shí)血糖水平分9個(gè)組，即空白對照組、模型對照組和半乳甘露聚糖高、中、低劑量組，每組12只。空白對照組不做處理，半乳甘露聚糖3個(gè)劑量組灌胃給予不同濃度半乳甘露聚糖輔助降糖咀嚼片受試樣品，模型對照組給予同體積純化水，連續(xù)34天。各組給予維持料飼養(yǎng)，1周后模型對照組和3個(gè)劑量組更換高熱能飼料；喂飼高熱能飼料3周后，空白對照組、模型對照組和半乳甘露聚糖高、中、低劑量組禁食24小時(shí)（不禁水），給予四氧嘧啶105mg/kgBW腹腔注射，注射劑量1ml/100g體重。注射后繼續(xù)給予高熱能飼料喂飼4天。試驗(yàn)結(jié)束，各組動(dòng)物禁食3小時(shí)，自眼眶取血檢測空腹血糖、糖耐量、血清胰島素及膽固醇、甘油三脂水平。觀察模型對照組與空白對照組、受試樣品組膽固醇、甘油三脂的變化及0小時(shí)、0.5小時(shí)、2小時(shí)血糖、曲線下面積變化、胰島素抵抗指數(shù)及給藥0.5h、2h血糖下降率。

1. 5統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 11. 5 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析。結(jié)果

以x－ ± s 表示，P ＜ 0. 05 為差異具有顯著性，P ＜ 0. 01為差異具有非常顯著性。

1.6觀察指標(biāo)

1.6.1空腹血糖、糖耐量

各組動(dòng)物禁食3－4小時(shí)，測定空腹血糖即給葡萄糖前（0小時(shí)）血糖值，劑量組給予不同濃度受試樣品，模型對照組給予同體積溶劑，空白對照組不做處理，15－20分鐘后各組經(jīng)口給予葡萄糖2.5g/kg BW，測定給葡萄糖后各組0.5、2小時(shí)的血糖值，若模型對照組0.5小時(shí)血糖值≥10mmol/L，或模型對照組0.5小時(shí)、2小時(shí)任一時(shí)間點(diǎn)血糖升高或血糖曲線下面積升高，與空白對照組比較，差異有顯著性，判定模型糖代謝紊亂成立，在此基礎(chǔ)上，觀察模型對照組與受試樣品組空腹血糖、給葡萄糖后（0.5、2小時(shí)）血糖及0、0.5、2小時(shí)血糖曲線下面積的變化。

1.6.2膽固醇、甘油三脂

各組動(dòng)物禁食3－4小時(shí)，檢測血清膽固醇、甘油三脂，若模型對照組血清膽固醇或甘油三酯明顯升高，與空白對照組比較，差異有顯著性，判定模型脂代謝紊亂成立，在此基礎(chǔ)上，觀察模型對照組與受試樣品組血脂變化。

1.6.3胰島素

各組動(dòng)物禁食3－4小時(shí)，檢測血清胰島素，模型對照組與空白對照組比較胰島素抵抗指數(shù)無明顯下降，且動(dòng)物糖/脂代謝紊亂成立，判定胰島素抵抗糖脂代謝紊亂模型成功。觀察模型對照組與受試樣品組胰島素抵抗情況。

1.7指標(biāo)判定

1.7.1正常動(dòng)物降糖試驗(yàn)

血糖指標(biāo)：空腹血糖受試樣品劑量組與對照組比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，判定對正常動(dòng)物血糖無影響。

1.7.2高血糖模型降糖試驗(yàn)

空腹血糖指標(biāo)：模型成立的前提下，受試樣品劑量組與模型對照組比較，空腹血糖下降或血糖下降百分率升高有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，判定該受試樣品空腹血糖指標(biāo)結(jié)果陽性。

糖耐量指標(biāo)：模型成立的前提下，受試樣品劑量組與模型對照組比較，在給葡萄糖或醫(yī)用淀粉后0.5、2小時(shí)任一時(shí)間點(diǎn)血糖下降（或血糖下降百分率升高）有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，或0、0.5、2小時(shí)血糖曲線下面積降低有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，判定該受試樣品糖耐量指標(biāo)結(jié)果陽性。

血脂指標(biāo)：模型成立的前提下，受試樣品劑量組與模型對照組比較，血清膽固醇或甘油三酯下降有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可判定該受試樣品降血脂指標(biāo)陽性。

2　結(jié)果判定

空腹血糖和糖耐量二項(xiàng)指標(biāo)中一項(xiàng)指標(biāo)陽性，且血脂（總膽固醇、甘油三酯）無明顯升高，對正常動(dòng)物空腹血糖無影響，即可判定該受試樣品輔助降血糖功能動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果陽性。

3　試驗(yàn)結(jié)果

3.1正常動(dòng)物降糖試驗(yàn)

由表1可見，正常大鼠連續(xù)灌胃給予受試樣品（大劑量）34天后，受試樣品（大劑量）組大鼠空腹血糖值與空白對照組比較無顯著性差異，表明該受試樣品不會(huì)降低正常大鼠空腹血糖的作用。

表1　半乳甘露聚糖輔助降糖咀嚼片對正常大鼠空腹血糖的影響（±SD）

表1　半乳甘露聚糖輔助降糖咀嚼片對正常大鼠空腹血糖的影響（±SD）

劑量（g/kgBW）給受試樣品前血糖值（mmol/L）動(dòng)物數(shù)（只）組別給受試樣品后血糖值（mmol/L）空白對照組　-　8　7.09±0.34　6.85±0.63速可擋大劑量組　1.4　8　7.03±0.38　7.83±0.30

3.2高血糖模型降糖實(shí)驗(yàn)

四氧嘧啶誘導(dǎo)胰島素抵抗糖脂代謝紊亂模型

由表2可見，給予葡萄糖后0.5小時(shí)模型組大鼠血糖值大于10 mmol/L，且0.5小時(shí)、2小時(shí)血糖值和血糖曲線下面積與空白對照組比較，血糖值及曲線下面積都升高，差異有顯著性意義（P＜0.001），差異都有顯著性意義，判定模型糖代謝紊亂成立。由表3可見，模型對照組血清總膽固醇與空白對照組比較，差異有顯著性意義（P＜0.001），判定模型脂代謝紊亂成立。此外模型對照組與空白對照組比較胰島素抵抗指數(shù)無明顯下降，因此判定四氧嘧啶誘導(dǎo)胰島素抵抗糖脂代謝紊亂模型成立。四氧嘧啶誘導(dǎo)胰島素抵抗糖脂代謝紊亂模型大鼠連續(xù)灌胃給予受試樣品34天后，受試樣品高、低劑量組大鼠空腹血糖值降低，與模型對照組比較差異有顯著性意義（P＜0.01，P＜0.05）；受試樣品高、低劑量組空腹血糖下降百分率升高，與模型對照組比較有顯著性差異（P＜0.01，P＜0.05）。由此判定該受試樣品空腹血糖指標(biāo)結(jié)果陽性。受試樣品小劑量組在給葡萄糖0.5小時(shí)、2小時(shí)血糖值下降，與模型對照組比較，差異有顯著性意義（P＜0.01，P＜0.05）；與模型對照組比較，受試樣品小劑量組給予葡萄糖0.5小時(shí)血糖下降百分率升高、受試樣品高、小劑量組2小時(shí)血糖下降百分率升高及曲線下面積降低，差異均有顯著性意義（P＜0.01，P＜0.05）。由此判定該受試樣品糖耐量指標(biāo)結(jié)果陽性。受試樣品高劑量組與模型對照組比較，血清膽固醇下降，差異有顯著性意義（P＜0.05），由此判定該受試樣品半乳甘露聚糖降血脂指標(biāo)陽性。

在本試驗(yàn)條件下，由試驗(yàn)結(jié)果可見，在模型成立的前提下，受試樣品空腹血糖、糖耐量及血脂指標(biāo)均呈陽性，由此判定該受試樣品輔助降血糖功能動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果陽性。

表2　半乳甘露聚糖輔助降糖咀嚼片對四氧嘧啶誘導(dǎo)胰島素抵抗糖脂代謝紊亂模型大鼠的影響（±SD）

表2　半乳甘露聚糖輔助降糖咀嚼片對四氧嘧啶誘導(dǎo)胰島素抵抗糖脂代謝紊亂模型大鼠的影響（±SD）

注：與模型對照組比較　***p<0.001，**p<0.01，*p<0.05

劑量（g/kgBW）血糖值（mmol/L）　曲線下面積（mmol/L?h）動(dòng)物數(shù)（只）組別空腹血糖下降率　-87.17±113.08*給藥2h血糖下降率0h　0.5h　2h空白對照組　-　12　7.53±0.75**　9.46±1.11***　7.83±0.55***　17.22±1.35***　-9.52±12.05**　-4.41±13.49***　-3.08±7.80***模型對照組　-　12　18.73±8.43　28.75±6.44　25.13±7.06　52.28±12.26　-171.14±117.42　-211.40±71. 22　-218.91±87.11半乳甘露聚糖高劑量組　1.4　12　9.87±6.08**　21.73±10.05　18.97±7.95　38.42±16.77*　-38.93±74.30**　-135.05±105.59　-131.90±93.55*半乳甘露聚糖中劑量組　0.7　12　19.47±9.57　25.00±9.90　21.17±9.19　45.75±18.92　-180.74±135.88　-172.95±104.99　-172.74±115.46半乳甘露聚糖小劑量組　0.35　12　12.97±7.81*　21.13±8.23*　16.73±8.66**　36.92±16.37*　-87.17±113.08*　-129.61±87.23**　-114.64±115.54*

表3　半乳甘露聚糖輔助降糖咀嚼片對高糖模型大鼠膽固醇、甘油三脂、胰島素抵抗指數(shù)的影響（±SD）

表3　半乳甘露聚糖輔助降糖咀嚼片對高糖模型大鼠膽固醇、甘油三脂、胰島素抵抗指數(shù)的影響（±SD）

注：與模型對照組比較　***p<0.001，**p<0.01，*p<0.05

組別　劑量（g/kgBW）膽固醇（mmolL）動(dòng)物數(shù)（只）甘油三脂（mmolL）　胰島素抵抗指數(shù)空白對照組　-　12　2.34±0.38***　1.93±0.58　11.18±5.08模型對照組　-　12　6.29±4.20　3.20±2.77　16.34±9.05半乳甘露聚糖高劑量組　1.4　12　3.94±0.71*　2.18±1.26　9.78±6.90**半乳甘露聚糖中劑量組　0.7　12　6.75±3.83　2.87±2.40　21.60±12.42半乳甘露聚糖小劑量組　0.35　12　5.83±4.52　3.50±4.82　15.44±11.27

3.3結(jié)果判定

在本試驗(yàn)條件下，分別以1.4g/kg BW、0.7g/kgBW、0.35g/kg BW（分別相當(dāng)于人體推薦用量的20、10、5倍）劑量的半乳甘露聚糖輔助降糖咀嚼片給大鼠連續(xù)灌胃34天，受試樣品空腹血糖、糖耐量及血脂指標(biāo)均呈陽性，由此判定半乳甘露聚糖輔助降血糖功能動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果陽性。

4　討論

目前，我國約有3000萬糖尿病患者，藥物治療雖然取得了較大的成果，但長期服用西藥的副作用仍是治療高血糖的一大難題。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果以高熱能飼料飼喂3周大鼠，高血糖模型成立后，大鼠灌胃給予不同劑量的半乳甘露聚糖，33 d 時(shí)與模型組比較時(shí)，表明半乳甘露聚糖灌胃給予大鼠具有輔助降血糖作用。

四氧嘧啶是一種胰島β細(xì)胞毒劑，能夠產(chǎn)生自由基，并選擇性地攻擊胰島β細(xì)胞，造成胰島素分泌降低，從而導(dǎo)致血糖升高，而且還能影響到其他臟器，比如肝臟，使肝臟糖原合成及葡萄糖利用等功能受到抑制，從而引起實(shí)驗(yàn)性糖尿病，因此，本實(shí)驗(yàn)利用四氧嘧啶制造高血糖大鼠模型［6，7］。

多糖的活性，一般認(rèn)為與其單糖組成、摩爾比、分子量、溶解度、粘度和溶液中構(gòu)象等因素有關(guān)。首先多糖的水溶性對其活性有重要的影響，例如，水溶性β-葡聚糖具有較高的抗炎與抗癌活性。而不溶于水的β-（1→ 3）-D-葡聚糖則活性很低，但若使其部分羧甲基化后，水溶性提高，抗癌活性明顯上升。幾丁質(zhì)（ch itin）本無降血糖活性，當(dāng)脫去乙酰基后（chitosan）便顯示降血糖活性［3］。多糖在溶液中所帶電荷的性質(zhì)對其活性也有很重要的影響作用。研究發(fā)現(xiàn)，硫酸酯化勻多糖如卡拉膠、巖藻糖（fuco idan）等具有很強(qiáng)的免疫活性，具有抗病毒作用，但消除硫酸根后其活性也消失［8］。金屬離子在降血糖中也扮演重要角色。對南瓜多糖的結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)，Cu在其中處于穩(wěn)定的螯合狀態(tài)。Cu是機(jī)體內(nèi)氧化還原過程中極為有效的催化劑。銅鹽可促進(jìn)酶的利用，有利降低血糖［9］當(dāng)多糖與受體作用時(shí)只有分子中幾個(gè)低聚糖片段與受體結(jié)合，可能多糖象蛋白質(zhì)和酶一樣，在多糖分子中存在一個(gè)或幾個(gè)寡糖片段活性中心。因而根據(jù)活性多糖的結(jié)構(gòu)比較可以得出多糖與降血糖活性的一些構(gòu)效關(guān)系。

糖類化合物作為藥物一般無副作用，并且生物活性多樣，因而深受化學(xué)家和藥學(xué)家的重視。不過，由于糖本身的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其生物活性的機(jī)制仍需深入研究。

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中圖分類號(hào)：R285.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:[CLC Number] R285.5[Document Code] A10.11967/2016140311 10.11967/2016140311

作者簡介：?武晗燕，北京市藥品檢驗(yàn)所主管藥師，執(zhí)業(yè)藥師，主要從事藥品檢驗(yàn)工作，E-mail：adire@163.com

Galactomannan Effect of Hypoglycemic in the Rat

Hanyan Wu1， Zhengyin Mao2， Xuemei Li1
（ 1、Beijing Institute for Drug Control， Beijing 102206， 2、Haidian Food and Drug Administration of Beijing Inspection Team， Beijing 100193 ）

Abstract:Objective The rats were given to evaluate the hypoglycemic effect of galactomannan, provide experimental data for the animal polysaccharide hypoglycemic function for human body. Methods Eighty healthy male SD rats were used in this study. One group of 20 rats was chosen as normal control group, and other 60rats were f models of hypoglycemic. Under the condition of this experiment, respectively 1.4g/kg BW, 0.7g/kgBW, 0.35g/kg BW ( respectively in the human body recommended dosage of 20, 10, 5 times ) doses of galactomannan auxiliary hypoglycemic chewable tablets to rats by intragastric administration of 34 days, samples of fasting blood glucose, glucose tolerance and blood lipid indexes were positive, which determine the participants assisted sample drop positive blood sugar function of animal experimental results. Conclusion galactose mannose has auxiliary hypoglycemic effect on rats.

Key Words:SD rat; Galactomannan;Hypoglycemic effect