健脾清化方对糖尿病大鼠血糖波动和胰岛分泌功能的影响
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世界中西医结合杂志2020年第15卷第7期 WorldJournalofIntegratedTraditionalandWesternMedicine 2020,Vol 15,No 7
·实验研究·
DOI:10.13935/j.cnki.sjzx.200716基金项目:国家自然科学基金(81603576);上海市自然科学基金(15ZR1442100);上海市中医药事业发展三年行动计划项目(ZY3-CCCX-2-1003);上海市科学技术委员会(14401930400);上海市科
学技术委员会(
17401970400)作者单位:1.上海中医药大学附属曙光医院内分泌科,上海201203;2.复旦大学附属金山医院消化科药物临床试验中心,上海200540通信作者:陆灏,Email:hao.lu@shsgyy-endo.cn
健脾清化方对糖尿病大鼠血糖波动和
胰岛分泌功能的影响
徐隽斐1 陈清光1 俞华芳2 侯瑞芳1 李俊燕1 陆灏1 徐杰1 吕璐1
【摘要】 目的 观察中药复方健脾清化方干预糖尿病模型大鼠血糖波动及改善胰岛细胞分泌功能的作用。
方法 小剂量链脲佐菌素联合高脂高糖饲料诱导Wistar大鼠糖尿病模型。
随机分为健脾清化方组(JPQ组)、正常组(
NOR组)和模型组(CON组)。
分别给予生药含量1.3g/ml健脾清化方10ml/kg和等剂量蒸馏水灌胃,干预4周。
葡萄糖氧化酶法观察健脾清化方对模型大鼠糖代谢(IPGTT)、血糖波动水平[平均血糖波动幅度(Meanamplitudeofglycemicexcursions,MAGE)、葡萄糖曲线下面积(Areaundercurveofglucose,AUCg)]、Elisa法检测胰岛细胞功能[I/G、胰岛素原(Proinsulin,PI)、真胰岛素(Trueinsulin,TI)、PI/TI]的影响,并行HE染色光镜下观察胰岛细胞形态变化。
结果 健脾清化方组大鼠的腹腔糖耐量血糖水平显著降低(P<0.05),MAGE和AUCg降低(P<0.05),健脾清化方组PI显著下降(P<0.05),TI显著上升(P<0.05),PI/TI显著下降(P<0.05),I/G显著上升(
P<0.05)。
HE染色光镜下可见健脾清化方组胰岛细胞数量增多,形态改善。
结论 健脾清化方能有效改善糖尿病模型大鼠的糖代谢和血糖波动,并对糖尿病模型大鼠的胰岛素分泌功能和胰岛细胞形态有一定的改善作用。
【关键词】 糖尿病;血糖波动;健脾清化方;胰岛功能【中图分类号】R285.5 【文献标识码】A
EffectofJianpiQinghuaRecipeonBloodSugarFluctuationandPancreaticIsletSe cretoryFunctionofDiabeticRats
XUJun-fei1,CHENQing-guang1,YUHua-fang2,HOURui-fang1,LIJun-yan1,LUHao1,XUJie1,LYULu
1(1.DepartmentofEndocrinology,ShuguangHospitalAffiliatedtoShanghaiUniversityofTraditionalChineseMedicine,Shanghai201203;2.DepartmentofGastrointestinalMedicine,JinshanHospitalAffiliatedtoFudanUniversity,Shanghai200540)
【Abstract】 Objective ToobservetheeffectofChineseherbalcompoundJianpiQinghuaprescriptiononbloodglu cosefluctuationandimprovementofisletcellsecretoryfunctionindiabeticmodelrats.Methods Adiabeticratmodelwasinducedbysmalldoseofstreptozotocincombinedwithhigh-fatandhigh-sugardiet.Theseratswererandomizedintothreegroups:JianpiQinghuaprescriptiongroup(JPQHR),normalgroup(NOR)andcontrolgroup(CON).Theywerere spectivelygivenJPQHR(1.3g/mlasthecontent,10ml/kgasthedose)andequaldoseofdistilledwaterforintragastric
administrationfor4weeks.ObservetheeffectofJPQHRonglucosemetabolism(
IPGTT),bloodglucosefluctuations(MAGE,AUCg).ObservetheimpactofcompoundJPQHRoninsulinsecretionfunction(proinsulin,trueinsulin,PI/TIvalues,I/G)andmorphologicalchangeofpancreaticβcell.Results TheglucosetolerancelevelofratsinJianpiQinghuaRecipegroupdecreasedsignificantly(P<0.05),MAGEandAUCgdecreased(P<0.05),PIinJianpiQinghuaRecipegroupdecreasedsignificantly(P<0.05),TISignificantlyincreased(P<0.05),PI/TIdecreasedsignificantly(P<0.05),andI/Gincreasedsignificantly(P<0.05).Underthelightmicroscope,itcanbeseenthatthenumberofisletcellsinJPQHRgroupincreasedandtheshapeimproved.Conclusion JPQHRcaneffectivelyreducebloodglucosefluctuations,thusreducingtheriskofhypoglycemia,improvinginsulinsecretion,andplayapositiveroleonprotectingpancreaticisletcells.
【Keywords】 Diabetes;BloodGlucoseFluctuations;JianpiQinghuaRecipe;IsletFunction
近年来我国的糖尿病发病率持续上升,研究表
明[1]我国的成年人总体患病率已达9.7%。
对于糖尿病患者的慢性血糖波动正越来越受到重视。
实验提示持续暴露在高浓度葡萄糖的环境中,引起的
高糖毒性可导致β细胞功能的不可逆受损[
2]。
而国内外研究表明提示血糖波动比持续高血糖对胰
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岛分泌功能影响更大,对胰岛β细胞功能的损害更加明显,可能因为血糖的剧烈波动能加重细胞的氧化应激和内质网应激,相对于长期高血糖,前者可能导致更严重的胰岛细胞凋亡[3-6]。
因此糖尿病患者的波动性高糖对胰岛β细胞功能毒性效应的研究正逐渐成为热点。
干预血糖波动也成为临床上改善糖尿病患者胰岛功能的新切入点。
前期研究表明,我科的验方健脾清化方能有效干预2型糖尿病患者糖代谢。
本研究观察健脾清化方对糖尿病模型大鼠血糖波动的干预作用及对胰岛细胞分泌功能的影响,为该复方治疗糖尿病提供新的实验依据。
1 材料与方法
1.1 实验材料
1.1.1 实验动物
6~8周龄SPF级Wistar雄性大鼠18只,体质量(80±10)g,购自上海斯莱克实验动物有限责任公司,根据上海中医药大学实验动物中心有关实验动物管理和使用的规定,饲养于上海中医药大学实验动物中心[实验动物许可证号:SYXK(沪)2014-0008]。
1.1.2 实验药物
健脾清化方(党参、黄芪、黄连、黄芩、葛根、鬼箭羽、山药等)由曙光医院药剂科制作,剂型为混悬液(1ml相当于1.3g生药),分装于消毒玻璃瓶中,密闭低温保存(4℃冰箱中)。
1.1.3 实验试剂
链脲佐菌素(STZ′Sigma公司,批号WXBC2044V);血糖仪及血糖试纸(罗氏ACCU-CHEK,批号REF0598727002);大鼠胰岛素原(上海西唐生物科技有限公司,批号1402111);真胰岛素ELISA试剂盒(上海西唐生物科技有限公司,批号1403082)。
1.1.4 实验仪器
7080型全自动生化分析仪(日立公司,7080型);5804R高速冷冻离心机(德国Eppendorf公司,5804R);酶标仪(Bio-Rad公司,680)。
台式冷冻高速离心机(Sorvall,FrescoD-37520);分光光度计(ThermoScientific,NanoDrop2000)。
冰冻切片机(博科)。
倒置显微镜(OLYMPUS)。
1.2 实验方法
1.2.1 分组与造模方法
根据参考文献[7]随机选取12只大鼠喂养高脂高糖饲料6周后,禁食12h,按30mg/kg剂量腹腔注射链脲佐菌素(STZ),以随机血糖>16.7mmol/L并稳定1周为造模成功。
成模后将大鼠随机分成模型组和健脾清化方组,每组6只。
另取6只Wistar大鼠作为正常组。
健脾清化组给予生药含量为1.3g/ml健脾清化方10ml/kg体质量的剂量灌胃,1次/d;正常组和模型组分别给予同等剂量的蒸馏水灌胃,共持续给药4周。
给药期间,各组自由取食。
1.2.2 观察指标和实验方法
(1)腹腔糖耐量实验(IntraperitonealGlucoseToleranceTest,IPGTT):用药第4周按照美国的糖尿病并发症动物模型协会(AMDCC)制定的IPGTT操作方法进行实验。
①实验前严格禁食12h,并给予充足饮水;②天平称取大鼠体质量;③尾尖取血,测定快速空腹血糖;④用25%的葡萄糖溶液,按照2.5g/kg的剂量进行腹腔注射后开始计时;⑤分别于0、30、60、120min时以葡萄糖氧化酶法测定血糖水平。
(2)血糖波动水平:①平均血糖波动幅度(meanamplitudeofglycemicexcursions,MAGE):实验期间每周固定一天时间测体质量、断尾检测4次快速随机血糖。
根据下列公式计算MAGE。
MAGE=∑(λ/x)(当λ>ν时,单位:mmol/L)。
其中,λ为每次血糖波动的最大值和最小值之差;x为有效波动的次数;ν可以根据研究目的而定,一般取24h平均血糖的1个SD。
②葡萄糖曲线下面积(areaun dercurveofglucose,AUCg):根据IPGTT的实验结果绘制血糖曲线图,并计算AUCg。
AUCg=(G0+G120)/2+G30+G60(单位:mmol/L·min)。
(3)胰岛细胞分泌功能:①Elisa法检测胰岛素原(Proin sulin,PI)、真胰岛素(Trueinsulin,TI)、PI/TI,计算I/G(I/G=FIns/FPG,FIns为大鼠真胰岛素,测定方法如前述)。
②HE染色光镜下观察胰岛细胞形态:大鼠颈椎脱臼法处死后取胰腺组织,组织固定、脱水、切片后行HE染色,光镜下观察胰岛组织病理学特征。
1.3 统计学方法
运用SPSS20.0统计学软件统计分析,完成分别采用单因素方差分析和非参数检验统计组间差异,P<0.05为差异有统计学意义。
2 结 果
2.1 健脾清化方对模型大鼠糖代谢和血糖波动的影响
2.1.1 健脾清化方对糖尿病模型大鼠IPGTT的影响
·
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5
2
1
·
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表1 各组大鼠治疗后IPGTT各点血糖比较(mmol/L,x±s)
组 别
nFPGPG30
PG60
PG120
PG180
正常组 64.65±0.28
11.23±2.12
9.83±1.23
7.23±0.05
6.13±0.25
模型组 610.20±4.14
a26.18±2.49
a31.28±1.91
a33.23±0.15
a29.45±5.20
a健脾清化组
6
5.23±1.00
b
18.60±4.44
b
22.98±5.21
b
23.33±3.94
b
18.15±5.97
b
注:与正常组比较,aP<0.05;与模型组比较,b
P<0.05
图1 各组大鼠胰岛病理学变化(HE×100)
各组大鼠IPGTT结果表明,与模型组比较,健脾清化组各点血糖显著下降(P<0.05)。
结果见表1。
2.1.2 健脾清化方对糖尿病模型大鼠血糖波动的影响
结果表明,与正常组比较,模型组与健脾清化组大鼠的M
AGE值均显著上升(P<0.01)。
用药4周后健脾清化组MAGE值低于模型组(P<0.05)。
且各组大鼠IPGTT结果表明,与模型组比较,健脾清化组曲线下面积AUC降低(P<0.05)。
结果见表2。
表2 各组大鼠血糖波动情况比较(x±s)
组 别nMAGE(mmol/L)AUC(mmol/L·120)
正常组 60.63±0.34
33.66±1.59模型组 63.23±1.05
a110.50±6.99
健脾清化组
6
2.93±2.98ab
76.59±13.48
b
注:与正常组比较,a
P<0.01;与模型组比较,b
P<0.05
2.2 健脾清化方对胰岛细胞分泌功能的影响2.2.1 各组大鼠PI、TI和PI/TI的比较
各组大鼠胰岛素原和真胰岛素检测结果表明,模型组大鼠的PI显著高于正常组(P<0.05),TI显著低于正常组(P<0.05),与正常组比较PI/TI显著上升(P<0.05)。
健脾清化组PI显著低于模型组(P<0.05),TI显著高于模型组(P<0.05),PI/TI显著低于模型组(P<0.05)。
结果见表3。
表3 各组大鼠胰岛素分泌情况比较(x±s)
组 别nPI(pmol/L)TI(ng/ml)PI/TI正常组 631.36±27.543.55(1.89.23.24)1.01±0.89
模型组 6257.71±193.02a1.17(1.07,1.26)a31.43±22.16a健脾清化组
647.73±32.59b1.81(0.28,2.59)b1.70±1.36
b 注:与正常组比较,aP<0.05;与模型组比较,b
P<0.05
2.2.2 各组大鼠I/G比较
根据公式计算各组大鼠I/G,结果表明与正常组比较,模型组大鼠的I/G显著降低(P<0.01)。
健脾清化组的I/G与模型组比较显著上升(P<0.05
)。
结果见表4。
表4 各组大鼠I/G比较(x±s)
组 别
nI/G正常组 62.48±1.85
模型组 60.12±0.03
a健脾清化组
6
1.12±0.60
b
注:与正常组比较,aP<0.01;与模型组比较,b
P<0.05
2.3 健脾清化方对大鼠胰岛病理学的影响
HE染色结果:正常组胰岛为圆形或椭圆形的细胞团,边境清晰,胰岛数及岛内细胞数较多,分泌细胞大小基本一致,胞质比较丰富,核染色清晰;模型组胰岛内分泌细胞排列明显稀疏,分布不均匀,大部分细胞核染色变淡,并且少数细胞为空泡状;健脾清化组胰岛数及岛内细胞数较对照组明显增多,细胞分布较对照组均匀,细胞核染色较清晰,大小相等。
结果见图1。
3 讨 论
对于2型糖尿病慢性血糖波动的认识正逐渐深入,研究表明血糖波动对胰岛β细胞造成的损害甚至可能超过持续高血糖。
由于血糖的大幅度波动可减弱葡萄糖刺激的胰岛素分泌,增加细胞质内氧
化应激,影响下游基因的转录[
8]。
同时高糖毒性导致的氧化应激能损害胰岛β细胞膜的结构和功能,
降低细胞的胞吐功能[9]。
两者均对β细胞的脱氧
核糖核酸和细胞呼吸链造成损伤,导致胰岛β细胞
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凋亡明显加剧[10]。
上述病理过程造成胰岛β细胞分泌功能障碍,并进一步导致糖尿病的发生。
健脾清化方是我科治疗糖尿病的验方,前期的临床及实验研究均提示有良好的改善糖代谢和胰
岛素敏感性的作用[11-15]。
该复方以健脾清热,活血
生津为组方原则,体现了从脾论治糖尿病的学术思想。
脾主运化升清,中州不能斡旋则水液停滞三焦,水道不通,以致生湿化热,耗气伤津。
因此从脾论治,佐以清热活血可以使水道通而不结,津液生而不枯,气血利而不涩,达到阴阳平衡,减少血糖波动的目的。
本次实验结果中健脾清化组及模型组大鼠的MAGE和AUC均显著升高(P<0.01),其中MAGE能精确衡量日间的血糖波动,AUC则代表了餐后血糖波动的程度
[16-17]。
提示两组大鼠的日间血糖出
现明显波动。
经治疗后健脾清化组的MAGE和AUCg均显著低于模型组,因此该结果提示健脾清化方能明显改善糖尿病模型大鼠的血糖波动情况,包括日间血糖波动和餐后血糖波动都得到了明显改善。
PI是合成真胰岛素的前体,PI对外周葡萄糖的利用度仅为真胰岛素的5%~10%,因此血浆胰岛素原水平明显升高代表着胰岛细胞分泌功能的减退,TI的升高则代表着分泌功能的改善。
本研究结果表明,模型组大鼠与正常组比较,PI增高而TI下降(P<0.05),PI/TI显著升高(P<0.05),I/G显著降低(P<0.05),提示血糖波动对β细胞分泌功能有着明显的影响,不仅胰岛分泌功能受损,而且胰岛素敏感性也下降。
而健脾清化组大鼠的PI结果明显低于模型组(P<0.05),TI结果明显高于模型组(P<0.05),PI/TI的结果显著低于模型组(
P<0.05),I/G的结果显著高于模型组(P<0.05),同时免疫组化结果也提示健脾清化组大鼠的胰岛形态较模型组有改善,可见健脾清化方对糖尿病模型大鼠的β细胞分泌功能有明显的增强作用。
综上所述,本次实验结果提示健脾清化方能有效改善胰岛细胞的分泌功能,其作用机制可能与健脾清化方能有效改善血糖波动有关。
参 考 文 献
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(收稿日期:2020-01-16)
·信息·
更正启事
本刊2020年第15卷第6期981-985页《雷公藤甲素通过调控糖酵解途径抑制人肝癌SMMC-7721细胞的研究》一文,APL浓度单位“mol/L”全部更正为“nmol/L”,特此更正,并向作者致歉。
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