燕麥多肽降血糖功能的研究

張慧娟,黃蓮燕,尹 夢,王 靜

(北京食品營養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心,北京市食品添加劑工程技術(shù)研究中心,北京 100048)

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燕麥多肽降血糖功能的研究

張慧娟,黃蓮燕,尹 夢,王 靜*

(北京食品營養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心,北京市食品添加劑工程技術(shù)研究中心,北京 100048)

目的:探究燕麥多肽對小鼠體內(nèi)降血糖的功能。方法:實驗采用ICR小鼠進(jìn)行糖尿病造模,對燕麥多肽干預(yù)后小鼠的降血糖相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行了研究。將90只雌性ICR小鼠隨機(jī)分為6組,正常對照組、模型組、陽性組(二甲雙胍0.6 g/kg)和燕麥多肽高、中、低劑量組(燕麥多肽1、0.5、0.25 g/kg),連續(xù)灌胃28 d。并對小鼠的體重、飲食、飲水、血糖水平、胰島素含量和肝糖原含量進(jìn)行測定。結(jié)果:燕麥多肽組小鼠體重緩慢增加,與模型組相比,燕麥多肽高劑量組從第2周開始進(jìn)食量顯著降低(p<0.05),第3周開始飲水量顯著降低(p<0.05),高劑量組小鼠血糖在給藥后第2～4周極顯著降低(p<0.01),中劑量組小鼠血糖在給藥后第3～4周極顯著降低(p<0.01),且4周后中、高劑量組肝糖原含量顯著提高(p<0.05),高劑量組胰島素含量顯著提高(p<0.05)。結(jié)論:燕麥多肽可增加糖尿病小鼠體重,改善其多飲多食的癥狀。

燕麥,多肽,降血糖

燕麥分為帶麩型和裸粒型兩類,我國栽培燕麥有著3000多年的歷史,是裸燕麥的發(fā)源地[1]。燕麥營養(yǎng)成分豐富,除含有蛋白質(zhì)、脂肪、膳食纖維等主要營養(yǎng)成分以外,還含有鈣、鐵、磷、維生素B和維生素E等人體必需礦物質(zhì)和維生素。國內(nèi)外大量科學(xué)研究及臨床醫(yī)學(xué)研究表明,燕麥具有降血糖、降胰島素水平、降膽固醇、降血脂、抗氧化、延緩衰老、預(yù)防結(jié)腸癌和減肥等多種保健功能[2]。

肽是蛋白質(zhì)的組成部分,是氨基酸由酰胺鍵相互連接而成,10～50個氨基酸的肽稱為多肽,多肽與蛋白質(zhì)和游離氨基酸相比,抗原性和滲透壓均較低[3],大量研究表明,生物活性多肽具有多種對人體有益的生理功能,如抗氧化、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、抑菌、降血壓[4]和降血糖等功能,動植物是這類多肽的主要來源[5]。Jin J等[6]從苦瓜中提取的多肽具有一定的生物活性,并驗證了苦瓜多肽的降血糖功能。劉雪峰等[7]通過對Wistar大鼠動物實驗研究表明,杏仁多肽具有一定的降血糖作用。黃鳳杰等[8]從鹿角脫盤中制備多肽,研究了其降血糖功能,并證實了多肽與胰島素抵抗有密切關(guān)系。袁曉晴等[9]證實水溶性癩葡萄多肽對糖尿病小鼠的高血糖癥狀有一定的改善作用,是一種具有降血糖功能的多肽。多肽在降血糖領(lǐng)域的研究雖然較晚,但目前的研究成果較顯著,對繼續(xù)研究生物活性多肽的降血糖功能提供了重要前提。

糖尿病是一種機(jī)體糖代謝紊亂導(dǎo)致的慢性疾病,分為Ⅰ型糖尿病和Ⅱ型糖尿病兩大類。Mamdouh A等[10]研究表明，C-肽通過刺激病變的胰島β細(xì)胞,對糖尿病有一定的防治作用。Chaluntorn V等[11]證實了桑葉多肽提取物是一種良好的α淀粉酶抑制劑,可延緩多糖生物降解過程,在3 h內(nèi)明顯降低Wistar大鼠的血糖。Dae Young Kwon等[12]發(fā)現(xiàn)大豆發(fā)酵制品中存在小型生物活性多肽,可顯著改善胰島素抵抗作用,促進(jìn)胰島素分泌和延緩Ⅱ型糖尿病的發(fā)展。谷物類產(chǎn)品多肽研究較為廣泛,但對其降血糖功能的研究與糖尿病功能因子的降糖機(jī)理的研究還處于初期探索階段,有待進(jìn)一步的創(chuàng)新與探索。因此本實驗對燕麥多肽降血糖體內(nèi)指標(biāo)的研究,并與模型組和陽性藥組檢測指標(biāo)進(jìn)行對比分析,探索燕麥肽是否具有降血糖功能。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

燕麥 吉林白城農(nóng)產(chǎn)品研究所;健康ICR小鼠 90只,雄性,SPF級,體重18～20 g,購自斯貝福(北京)實驗技術(shù)有限公司,許可證號:SCXK(京)2011-0004;脲佐菌素 Sigma公司;檸檬酸、檸檬酸鈉 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;二甲雙胍腸溶衣片 貴州天安藥業(yè)股份有限公司;血糖試紙 強(qiáng)生(中國)醫(yī)療器械有限公司;肝糖原試劑盒 南京建成生物工程研究所;胰島素酶聯(lián)免疫試劑盒(GL6211-7060) 美國貝克曼庫爾特有限公司;葡萄糖試劑盒試 北京利德曼生化股份有限公司；堿性蛋白酶(2.4 AU/g)、β-葡聚糖酶(90 FBG/g) 諾維信公司。

One Touch Ultra血糖儀 強(qiáng)生(中國)醫(yī)療器械有限公司;Synchron cx4 Pro全自動生化測試儀 美國貝克曼庫爾特有限公司;動物體重秤 上海精密科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品;酶標(biāo)儀 美國 Thermo公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 動物的飼養(yǎng)與適應(yīng) 小鼠的生活環(huán)境因購買和運(yùn)輸?shù)仍蚨粩嘧兓?需經(jīng)過3 d的穩(wěn)定適應(yīng)期才能開始實驗。本實驗操作在屏障級實驗室中進(jìn)行,與外界隔離且處于無菌環(huán)境中。小鼠在明暗節(jié)律12 h/12 h、(22±2) ℃的條件下,飼養(yǎng)3 d[13]。實驗期間小鼠自由飲食。

1.2.2 動物造模 配制0.1 mol/L的檸檬酸緩沖液(pH4.2～4.4)[14],以檸檬酸緩沖液為溶劑配制10 mg/mL鏈脲佐菌素(STZ)溶液?？刂茖嶒炐∈?2 h禁食不禁水。以0.1 mL/10 g體重的濃度腹腔注射STZ溶液,使藥物穿透皮下血管和肌肉組織到達(dá)腹腔。注射完成后,平衡3 d,測定小鼠血糖濃度。篩選血糖值大于11 mmol/L的小鼠,作為實驗糖尿病小鼠模型,實驗期間無死亡情況。

1.2.3 燕麥多肽的制備 燕麥用粉碎機(jī)進(jìn)行破碎,過80目篩,稱燕麥粉50 g,加入100 mL正己烷溶液脫脂,風(fēng)干后稱量上述燕麥粉,向其中加入pH5.5磷酸鹽緩沖液,加入β-葡聚糖酶2%,55 ℃下反應(yīng)1 h,滅酶,6000 r/min條件下離心15 min,沉淀物干燥。去除β-葡聚糖酶后的燕麥粉,加入磷酸鹽緩沖液(料液比1∶14),添加4%堿性蛋白酶,調(diào)節(jié)pH至7.5,60 ℃下水解4 h。85 ℃滅酶處理,約10 min,冷卻后采用高速冷凍離心機(jī),在8000 r/min條件下離心,30 min。除去沉淀固形物,保留上清液凍干備用。

1.2.4 分組給藥 實驗共分為6組:將造模成功的糖尿病小鼠中隨機(jī)分為5組,每組10只,分別為模型組、陽性組和燕麥多肽高、中、低劑量組;隨機(jī)選取10只未造模小鼠作為正常對照組。陽性組每天灌胃二甲雙胍0.6 g/kg;利用無菌水溶解燕麥多肽,濃度為10 mg/mL,燕麥多肽高、中、低劑量組每天分別灌胃燕麥多肽1、0.5和0.25 g/kg;正常對照組灌胃等量的無菌水,灌胃量為0.1 mL/10 g,實驗進(jìn)行4周,保證每天同一時間進(jìn)行灌胃。

1.2.5 指標(biāo)測定 體重:采用JA2003N型動物體重秤,記錄小鼠體重,單位g。體重每周測定1次。

飲食:進(jìn)食一周后,根據(jù)兩次測定的飼料質(zhì)量差計算進(jìn)食量,每周測定1次。

飲水:飲水一周后,根據(jù)兩次測定的飲水體積差計算飲水量,每周測定1次。

血糖濃度:實驗前3周從尾尖依次剪尾取血,將血滴入血糖試紙,使用血糖儀測定,記錄讀數(shù),單位mmol/L。第4周,摘眼球取眼眶血1 mL,采用葡萄糖試劑盒檢測小鼠血糖,按試劑盒說明書進(jìn)行操作,根據(jù)測定管吸光度、校準(zhǔn)管吸光度和校準(zhǔn)血清含量計算血糖含量,單位mmol/L。

胰島素含量(Ins)與敏感性(ISI):在6組小鼠給藥4周后,摘眼球取眼眶血1 mL,采用酶聯(lián)免疫試劑盒對小鼠胰島素含量進(jìn)行測定[15]。根據(jù)試劑盒說明書進(jìn)行操作,計算胰島素含量。胰島素敏感性(ISI)公式如下:

式(1)

肝糖原含量:在6組小鼠給藥4周后,取部分肝組織,采用肝糖原試劑盒對小鼠肝糖元含量進(jìn)行測定。按照試劑盒說明書進(jìn)行操作,在620 nm波長下測定吸光度值。

2 結(jié)果與分析

2.1 燕麥多肽對小鼠體重的影響

表1 燕麥多肽對小鼠體重的影響Table 1 Effect of oat peptides on diabetic mice body weights

注:*表示與正常組比較差異顯著(p<0.05),**表示與正常組比較差異極顯著(p<0.01),#表示與模型組比較差異顯著(p<0.05),##表示與模型組比較差異極顯著(p<0.01);表2～表6同。

表2 燕麥多肽對小鼠進(jìn)食量的影響Table 2 Effect of oat peptides on diabetic mice food intake

表3 燕麥多肽對小鼠飲水量的影響Table 3 Effect of oat peptides on diabetic mice water consumption

根據(jù)表1可以看出,給藥后模型組小鼠體重較正常對照組極顯著減輕(p<0.01),說明模型組小鼠具有糖尿病患者體重減輕癥狀。從第1周到第4周,除正常組體重增加較明顯外,模型組小鼠的體重增加較小最后出現(xiàn)下降趨勢,燕麥多肽組高、中、低劑量小鼠體重緩慢增加但沒有出現(xiàn)下降趨勢。在第3周,陽性對照組體重與模型組有顯著差異(p<0.05)。分析數(shù)據(jù)得各組小鼠體重日平均增長量分別為:正常對照組1.8 g/d、陽性組1.1 g/d、模型組0.8 g/d、燕麥多肽高劑量組1.3 g/d、燕麥多肽中劑量組1.0 g/d和燕麥多肽低劑量組0.9 g/d,可以看出燕麥多肽組小鼠較模型組小鼠相比增長量明顯提高。由表1可知燕麥多肽對糖尿病小鼠體重減輕有一定的改善,但未出現(xiàn)顯著性差異,可能由于小鼠進(jìn)食、飲水和精神狀態(tài)差異造成。

2.2 燕麥多肽對糖尿病小鼠進(jìn)食量的影響

根據(jù)表2可以看出,給藥后模型組小鼠進(jìn)食量較正常對照組增加顯著(p<0.05),說明模型組小鼠具有糖尿病患者多食癥狀。從第1周到第4周,燕麥多肽組小鼠較模型組小鼠的多食癥狀有所降低;陽性對照組與模型組相比,從第2周開始,飲水量顯著降低(p<0.05)。從第2周開始,燕麥多肽高劑量組小鼠較模型組小鼠進(jìn)食量顯著降低(p<0.05),第4周,進(jìn)食量降低了17%。由此可知燕麥多肽可緩解糖尿病小鼠多食癥狀。

2.3 燕麥多肽對糖尿病小鼠飲水量的影響

根據(jù)表3可以看出,給藥后模型組小鼠飲水量較正常對照組增加極顯著(p<0.01),模型組小鼠具有糖尿病患者多飲癥狀。陽性對照組與模型組相比,從第2周開始,飲水量顯著降低(p<0.05)。從第1周到第4周,燕麥多肽組較模型組的多飲癥狀有所降低。在第3周,燕麥多肽高劑量組小鼠較模型組小鼠飲水量出現(xiàn)顯著差異(p<0.05),第4周飲水量降低21%。由此可知燕麥多肽可緩解糖尿病小鼠多飲癥狀。

2.4 燕麥多肽對糖尿病小鼠血糖的影響

表4 燕麥多肽對小鼠血糖的影響Table 4 Effect of oat peptides on diabetic mice blood glucose levels

表5 燕麥多肽對小鼠血糖、胰島素及胰島素敏感性的影響Table 5 Effect of oat peptidess on diabetic mice Ins and ISI

根據(jù)表4可以看出,正常組小鼠在0～3周,血糖無顯著變化;與第0周相比,第4周時,正常組小鼠血糖水平降低了約25%。給藥后模型組小鼠血糖值較正常對照組增加極顯著(p<0.01),說明模型組小鼠具有糖尿病患者血糖升高癥狀。陽性對照組與模型組相比,從第1周開始,血糖顯著降低(p<0.05),且從第2周開始有極顯著差異(p<0.01)。從第1周到第4周,燕麥多肽組小鼠較模型組小鼠的血糖升高癥狀有所降低。在第2周,燕麥多肽高劑量組較模型組小鼠的血糖值出現(xiàn)極顯著差異(p<0.01),到第4周,血糖值降低了31%。在第2周,燕麥多肽中劑量組較模型組小鼠血糖值出現(xiàn)顯著差異(p<0.05),在第3～4周,燕麥多肽中劑量組小鼠較模型組小鼠血糖值出現(xiàn)了極顯著差異(p<0.01),血糖值降低了14%。由此可知燕麥多肽可降低糖尿病小鼠血糖水平,可能由于多肽抑制了小鼠體內(nèi)淀粉的消化過程,使水解產(chǎn)生的單糖減少,從而起到降低血糖的作用。

2.5 燕麥肽對糖尿病小鼠胰島素及其敏感性的影響

根據(jù)表5可以看出,模型組小鼠血糖有升高的現(xiàn)象,與模型組相比,陽性對照組的胰島素含量和胰島素敏感性都極顯著的差異。給藥后模型組小鼠血糖值較正常對照組增加顯著(p<0.01),說明模型組小鼠具有糖尿病患者胰島素分泌不足癥狀。4周后,燕麥多肽組小鼠較模型組小鼠的胰島素含量有明顯回升,且胰島素敏感性升高。燕麥多肽高劑量組較模型組小鼠胰島素含量和胰島素敏感性均出現(xiàn)顯著差異(p<0.05),胰島素含量增加了16%。

2.6 燕麥多肽對糖尿病小鼠肝糖原的影響

根據(jù)表6可以看出,給藥后模型組小鼠肝糖原較正常對照組降低極顯著(p<0.01),說明模型組小鼠具有糖尿病患者肝糖原較低癥狀。陽性對照組肝糖原含量與模型組有極顯著的差異,4周后，燕麥多肽組小鼠較模型組小鼠的肝糖原含量有明顯升高。燕麥多肽高劑量組較模型組小鼠肝糖原含量出現(xiàn)極顯著差異(p<0.01),肝糖原含量增加了46.80%,燕麥多肽中劑量組較模型組小鼠肝糖原含量出現(xiàn)顯著差異(p<0.05),肝糖原含量增加了19%。由此可知燕麥多肽可提高小鼠肝糖原含量,可能通過增加肝糖原的合成降低體內(nèi)葡萄糖含量,從而達(dá)到降血糖的作用。

表6 燕麥多肽對小鼠肝糖原含量的影響Fig.6 Effect of oat peptidess on diabetic mice hepatic glycogen content

3 結(jié)論

本研究通過向高糖動物模型飼喂燕麥多肽,證明燕麥多肽可有效改善糖尿病小鼠體重減輕、多食和多飲的癥狀。其通過提高胰島素敏感性和促進(jìn)肝糖原的合成,起到降低糖尿病小鼠血糖水平的作用。燕麥多肽的體內(nèi)降血糖功能驗證,為開發(fā)燕麥功能性食品和保健藥品提供了理論基礎(chǔ)。

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Research on hypoglycemic function of oat peptides

ZHANG Hui-juan,HUANG Lian-yan,YIN Meng,WANG Jing*

(Beijing Advanced Innovation Center for Food Nutrition and Human Health,Beijing Engineering and Technology Research Center of Food Additives,Beijing Technology & Business University(BTBU),Beijing 100048,China)

Objective:To investigate the hypoglycemic effect of oat peptides in rats. Methods:In this research,hypoglycemic functions of oat peptides were studiedinvivo. Using the ICR diabetes mice,hypoglycemic related indicators after peptides intervention were tested.90 female ICR rices were divided into six groups randomly:nomal control group,model group(DMBG 0.6 g/kg),low-dose oat peptides group(oat peptides 0.25 g/kg),medium-dose oat peptides group(oat peptides 0.5 g/kg),high-dose oat peptides group(oat peptides 1 g/kg),continuous filling stomach for 28 days. The level of weight,diet,drinking water,blood glucose,insulin and liver glycogen were measured. Results:The weight of mice in the oat peptides groups were all increased slowly. Compared with the model group,the food-intake in the high-dose oat peptides group were significantly induced from the second week(p<0.05),and the water consumption in the high-dose oat peptides group were significantly induced from the thind week(p<0.05),blood sugar was significantly decreased from the second week to fourth week(p<0.01)and from the third week to fourth week in the medium-dose group(p<0.01).At the end of the fourth week mice in the high-dose and medium-dose group,its hepatic glycogen content were significantly increased(p<0.05),and insulin level were significantly improved in the high-dose group(p<0.05). Conclusion:Oat peptides could increase mice body weight,and improve its diabetes symptoms of food intake.

oat;peptides;hypoglycemic

2016-10-14

張慧娟(1983-),女,博士,副教授,研究方向:農(nóng)副產(chǎn)品深加工,E-mail:zhanghuijuan@th.btbu.eud.cn。

*通訊作者:王靜(1976-),女,博士,教授,研究方向:食品功能性配料,E-mail:wangjing@th.btbu.eud.cn。

國家自然科學(xué)基金項目(31401522);北京市教育委員會面上項目(KM201510011006)。

TS201.4

A

1002-0306(2017)10-0360-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.10.061