王春梅 劉晉佳 姜玉鎖*
(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院,山西太谷 030801)
2型糖尿?。═ype 2 diabetes,T2DM)是一種以高血糖和胰島素抵抗為特征的異質(zhì)性代謝紊亂的慢性疾病。據(jù)最新國際糖尿病聯(lián)盟(IDF)發(fā)布的全球糖尿病地圖(第9 版)顯示,全球糖尿病患病人數(shù)不斷上升。目前全球約有4.63 億20~79 歲成人患糖尿病,預(yù)計到2045 年,糖尿病患者會達到7.002 億。而中國糖尿病患者約有1.164 億人,位居世界第一。T2DM 的發(fā)生與發(fā)展與許多因素有關(guān),其中糖或脂質(zhì)攝入過多以及遺傳因素極大可能地促進T2DM 的發(fā)生。炎癥、血糖和血脂異常是T2DM患者心血管疾病的已知危險因素。
盡管二甲雙胍是目前國際上公認的臨床首選降糖藥物,但服用后會出現(xiàn)食欲減退、惡心嘔吐、大便稀薄與腹瀉等一些毒副作用。因此,有必要尋找一種安全、有效的替代劑,例如飲食成分作為輔助治療,更好地預(yù)防T2DM 發(fā)生及緩解其病程發(fā)展。蜂王漿(Royal jelly)是適齡工蜂咽下腺(Subpharyngeal gland)和上顎腺(Mandibular gland)分泌出來的乳漿狀物質(zhì),呈淡黃色或乳白色。蜂王漿含有豐富的氨基酸、維生素、微量元素、活性酶等營養(yǎng)物質(zhì),是一種理想的天然調(diào)節(jié)劑和營養(yǎng)滋補劑,現(xiàn)已被廣泛地應(yīng)用于人體保健、疾病治療等多方面?,F(xiàn)代藥理學(xué)研究表明,蜂王漿具有抗氧化、抗病毒、抗炎、促進傷口愈合和調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)等作用,其主要功效成分10-羥基-2-癸烯酸(10-H2DA)是迄今為止發(fā)現(xiàn)僅在蜂王漿中天然存在且含量最高的有機酸,被稱為王漿酸。早期生物學(xué)研究發(fā)現(xiàn),蜂王漿中具有類胰島素活性物質(zhì),并通過臨床試驗證明該物質(zhì)可調(diào)節(jié)健康人體的葡萄糖代謝。Chen 等通過RAW264.7 炎癥細胞模型,發(fā)現(xiàn)蜂王漿中存在3 種主要脂肪酸:反式-10-羥基-2-癸烯酸(10-H2DA)、10-羥基癸烯酸(10-HDAA)和癸二酸(SEA),這3 種脂肪酸對主要炎癥介質(zhì)一氧化氮和白細胞介素-10 的釋放具有有效的劑量依賴性抑制作用。此外,Khoshpey 等通過臨床試驗發(fā)現(xiàn)蜂王漿能改善載脂蛋白A-1 及載脂蛋白B 和載脂蛋白A-1 的比率,從而降低糖尿病患者患心血管病的幾率。這為進一步探討蜂王漿凍干粉對T2DM 的降糖、調(diào)節(jié)血脂及抗炎癥作用提供了理論依據(jù)。本試驗以高脂飲食聯(lián)合低劑量STZ 誘導(dǎo)的T2DM小鼠為模型,研究蜂王漿凍干粉對T2DM的治療作用,為蜂王漿的進一步開發(fā)和利用奠定基礎(chǔ)。
1.1.1 主要試劑與藥物
蜂王漿凍干粉,10-HDA≥4.0%,神蜂科技開發(fā)有限公司(注:蜂王漿凍干粉的成人推薦治療劑量為12 g/d~15 g/d,相當(dāng)于200 mg/kg·bw~250 mg/kg·bw,因此,本試驗選取80 mg/kg·bw、240 mg/kg·bw、400 mg/kg·bw3 個劑量對T2DM 小鼠進行干預(yù));鏈脲佐菌素(STZ),西格瑪奧德里奇(上海)貿(mào)易有限公司;甘油三脂(TG)、總膽固醇(TC)、低密度脂蛋白(LDL-C)和高密度脂蛋白(HDL-C)檢測試劑盒,北京中生北控股份有限公司;空腹胰島素(FINS)、腫瘤壞死因子(TNF-α)和白介細胞素-6(IL-6)檢測試劑盒,北京華英生物技術(shù)有限公司;羧甲基纖維素鈉(CMC),北京索萊寶科技有限公司;Co60 輻照維持飼料,斯貝福(北京)生物技術(shù)有限公司;高脂飼料,D12492,美國Research Diets 公司;檸檬酸鈉緩沖液,pH=4.5,北京索萊寶科技有限公司。
1.1.2 主要儀器設(shè)備
TW423L 電子天平,日本島津國際貿(mào)易有限公司;5427R 高速冷凍離心機,艾本德中國有限公司;BS-420 邁瑞全自動生化儀,深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司;DR-200BS 華衛(wèi)德朗酶標(biāo)分析儀,無錫華衛(wèi)德朗儀器有限公司;GA-3 血糖儀及配套試紙,三諾生物傳感股份有限公司;其余設(shè)備均為實驗室常用儀器。
1.2.1 T2DM模型建立及分組給藥
SPF 級雄性BALB/c 小鼠,4~6 周齡,購自山西醫(yī)科大學(xué)實驗動物中心。所有小鼠均嚴格遵循國際動物實驗規(guī)則和國際公認的實驗室動物使用和護理倫理原則。小鼠飼養(yǎng)在設(shè)施通風(fēng)良好,環(huán)境溫度為(24±2)℃,相對濕度為50%~60%的動物室內(nèi),按12 h 光照/黑暗周期飼養(yǎng),并進行自由采食與飲水。Co60 輻照維持飼料由4%脂肪,55%碳水化合物、18%蛋白質(zhì)組成,高脂飼料(D12492)由24.9%脂肪,26.3%碳水化合物、26.2%蛋白質(zhì)組成。
適應(yīng)性飼養(yǎng)一周后,按體重隨機選取10 只小鼠作為普通維持飼料飼喂的正常組(CON),其余小鼠則以高脂飲食(High-fat diet,HFD)D12492進行飼喂。飼喂4 周后,禁食過夜,高脂飲食的小鼠連續(xù)5 d 低劑量腹腔注射STZ(40 mg/kg·bw,溶于0.1 mol/L 檸檬酸鈉緩沖液);CON 組小鼠注射等容量檸檬酸鈉緩沖溶液。一周后,禁食過夜,用血糖儀測量小鼠尾靜脈的空腹血糖水平,其中模型小鼠空腹血糖值高于11.1 mmol/L 的為T2DM小鼠。選取40 只體重和血糖程度相似的T2DM 小鼠隨機分為4 組:蜂王漿凍干粉低劑量組(RJP-L,80 mg/kg·bw)、蜂王漿凍干粉中劑量組(RJP-M,240 mg/kg·bw)、蜂王漿凍干粉高劑量組(RJP-H,400 mg/kg·bw)和模型組(T2DM)。T2DM 組與CON 組小鼠以等容量羧甲基纖維素鈉(CMC)進行灌胃,每日灌胃給藥一次,連續(xù)4 周。給藥期間所有小鼠均飼喂Co60 輻照維持飼料。觀察并記錄各組小鼠生長情況。
1.2.2 血糖水平測定
分別于第0 d、7 d、14 d、21 d、28 d 給藥后,禁食過夜,通過剪尾取血,用血糖儀測定小鼠空腹血糖值(FBG)。
1.2.3 口服葡萄糖耐糖試驗(OGTT)
各組小鼠在干預(yù)28 d 后,禁食過夜,進行OGTT。給所有小鼠口服葡萄糖溶液(2 g/kg),隨后使用血糖儀分別在0 min、30 min、60 min、90 min、120 min 從尾尖取血進行血糖水平測定。
1.2.4 血液生化指標(biāo)測定
OGTT 完成后,從小鼠眼眶后靜脈叢采血并分離血清,使用邁瑞B(yǎng)S-420 全自動生化儀測定血清中TG、TC、LDL-C 和HDL-C 水平。同時使用華衛(wèi)德朗DR-200BS 酶標(biāo)分析儀通過酶免法分析血清中TNF-α、IL-6、FINS 水平。根據(jù)公式:空腹血糖(mmol/L)×空腹胰島素(μU/mL)/22.5,進行胰島素抵抗的穩(wěn)態(tài)模型評估(HOMA-IR)。
采用SPSS 22.0 統(tǒng)計軟件對實驗數(shù)據(jù)進行單因素方差分析和LSD 多重比較。所有數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(Mean±SD)表示,P<0.05 表示有顯著差異,P<0.01 表示有極顯著差異。
RJP 對T2DM 小鼠空腹血糖及耐糖量的影響結(jié)果見表1。
如表1 所示,在整個試驗期間,與CON 組小鼠相比,T2DM 組一直處于較高FBG 水平(P<0.01),且血糖水平穩(wěn)定。T2DM 組與3 個RJP 干預(yù)組的初始FBG 水平相似(P>0.05),均顯著高于CON 組(P<0.01);與T2DM 組相比,在干預(yù)的第28 d,RJP-L 組可顯著降低FBG 水平(P<0.05),在干預(yù)的第21 d 和28 d,RJP-M 組可顯著降低FBG 水平(P<0.05,P<0.05),在干預(yù)的第14 d、21 d 和28 d,RJP-H 組顯著降低了FBG 水平(P<0.05)。試驗結(jié)果表明,RJP 具有顯著的降血糖作用。
表1 RJP 對T2DM 小鼠空腹血糖水平的影響
RJP 對T2DM小鼠糖耐量的影響結(jié)果見下頁表2。
表2 RJP 對T2DM 小鼠糖耐量的影響
由表2 可知,在OGTT 中,T2DM 組在0 min、30 min、60 min、90 min 和120 min 的血糖水平均顯著高于CON 組(P<0.01)。但與T2DM 組相比,RJP-M 分別在0 min、30 min、60 min 和90 min 顯著降低了血糖水平(P<0.05,P<0.01),RJP-H 組則分別在30 min 和60 min 顯著降低了血糖水平,而RJP-L 組在各個時間點血糖水平均低于T2DM組但差異不顯著(P>0.05)。說明RJP 可顯著提高T2DM小鼠的葡萄糖耐受能力。
RJP 對T2DM小鼠脂代謝的影響結(jié)果見表3。
表3 RJP 對T2DM 小鼠TC、TG、LDL-C 及HDL-C 的影響
由表3 可知,28 d 干預(yù)期結(jié)束后,與CON 組小鼠相比,T2DM組小鼠的血清TG 水平顯著升高,HDL-C 水平顯著下降(P<0.01),TC、LDL-C 水平無顯著差異(P>0.05)。經(jīng)RJP 給藥后,RJP-L組TG 水平顯著降低(P<0.05),且3 個RJP 干預(yù)組都能顯著提高HDL-C 水平(P<0.01),而對TC和LDL-C 水平無顯著影響(P>0.05),說明RJP 對糖尿病所致的TG 和HDL-C 紊亂具有調(diào)節(jié)作用。
RJP 對T2DM小鼠胰島素抵抗的影響結(jié)果見表4。
由表4 可知,與CON 組相比,T2DM 組的FINS 和HOMA-IR 水平顯著升高(P<0.01)。經(jīng)RJP 干預(yù)后,與T2DM組相比,RJP-M組與RJP-H組顯著降低了HOMA-IR 水平(P<0.05),而各RJP 干預(yù)組的FINS 水平均下降,但無顯著性差異(P>0.05),說明RJP 能增加胰島素的敏感性、降低胰島素抵抗。
表4 RJP 對T2DM 小鼠FINS 和HOMA-IR 的影響
RJP 對T2DM 小鼠炎癥因子的影響結(jié)果如表5所示。
表5 RJP 對T2DM 小鼠TNF-α 和IL-6 的影響
由表5 可知,與CON 組相比,T2DM組血清中IL-6、TNF-α 水平顯著升高(P<0.01),而3 個RJP 干預(yù)組均可顯著降低血清中IL-6、TNF-α 的水平(P<0.01),說明RJP 能降低IL-6、TNF-α的水平,進而延緩T2DM病程發(fā)展。
本試驗在高脂飲食的基礎(chǔ)上,通過多次低劑量STZ 誘導(dǎo),得到具有T2DM 典型特征的小鼠模型,其糖脂代謝異常、葡萄糖耐受能力降低、高胰島素血癥以及胰島素敏感性降低,并且血清中炎癥因子TNF-α、IL-6 水平顯著升高。
T2DM 是一種以高血糖、胰島素缺乏和胰島素抵抗為特點的慢性疾病,嚴重影響著患者的生命健康及生活質(zhì)量。試驗中T2DM小鼠的血糖水平異常升高,并在試驗期結(jié)束時達到了最高值,經(jīng)RJP 干預(yù)結(jié)束后,3 個RJP 干預(yù)組血糖水平均顯著下降,且RJP-H 組效果最好,但仍未恢復(fù)到正常小鼠FBG 水平,這可能與干預(yù)周期太短有關(guān)。葡萄糖耐量降低意味著體內(nèi)糖代謝的某一個或數(shù)個環(huán)節(jié)發(fā)生障礙,因此糖耐量是評價藥物藥效的一個重要手段。OGTT 試驗結(jié)果表明,T2DM 組的血糖值在各個時間點均顯著高于CON 組,說明其葡萄糖耐受能力大大降低,經(jīng)RJP 干預(yù)后,RJP-M 組與RJP-H 組能顯著提高葡萄糖的耐受能力。胰島素抵抗是T2DM 的主要特征,貫穿著病情發(fā)展的始終。試驗結(jié)果表明,與CON 組相比,T2DM組小鼠血清FINS 水平及HOMA-IR 顯著升高,說明該模型具有高胰島素及胰島素抵抗的特征,給予RJP 后RJP-M組及RJP-H 組顯著降低了HOMA-IR 水平這與文獻中報道的蜂王漿能降低血糖,改善胰島素抵抗的結(jié)果是相符的。
脂質(zhì)代謝紊亂是T2DM又一重要特征,而脂質(zhì)代謝異常又進一步加重糖代謝紊亂,二者互為因果關(guān)系。TC、TG、HDL-C、LDL-C 是反應(yīng)T2DM 血脂情況的關(guān)鍵指標(biāo),其中TC、TG 異?;颊甙l(fā)生糖尿病、各類肝病及心血管動脈硬化的風(fēng)險較大。同時,已有研究表明,在T2DM 中,患者血液中HDL-C 降低或LDL-C 的升高,導(dǎo)致HDL-C 無法抑制LDL-C 與血管壁彈性成分結(jié)合及內(nèi)皮細胞對LDL-C 攝取,從而減弱了內(nèi)皮細胞的保護作用,最終引起血管粥樣硬化的發(fā)生。本試驗T2DM組中的TG、HDL-C 水平均低于CON 組,RJP 干預(yù)后RJP-L 組TG 水平有所下降,而各RJP 干預(yù)組的HDL-C 水平有所上升,可見RJP 在機體內(nèi)對脂代謝紊亂有良好的調(diào)節(jié)作用。
另外,TNF-α 和IL-6 等多種炎癥因子與胰島素抵抗、T2DM存在密切聯(lián)系。TNF-α 作為機體炎癥反應(yīng)過程中最早出現(xiàn)的炎癥因子,在糖蛋白的信號傳導(dǎo)與合成中扮演著重要角色,糖耐量異常患者TNF-α 水平明顯升高;IL-6 能夠抑制機體中胰島素受體的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)并降低胰島素敏感性。當(dāng)TNF-α、IL-6 等炎癥因子及炎性細胞在局部血管內(nèi)皮中積累時,便可引起內(nèi)屏功能障礙,進而引發(fā)糖尿病并發(fā)癥。本研究結(jié)果顯示,高脂飲食聯(lián)合STZ 誘導(dǎo)的T2DM 小鼠血清中炎癥因子IL-6、TNF-α 水平明顯升高,而使用RJP 干預(yù)后,小鼠血清中IL-6、TNF-α 水平在各劑量干預(yù)組中明顯降低,提示RJP 干預(yù)能有效的抑制T2DM小鼠機體的炎癥反應(yīng),這與Kunpyo 的研究結(jié)果相似。Kunpyo 等通過脂多糖刺激誘導(dǎo)的腹腔巨噬細胞炎癥模型發(fā)現(xiàn),蜂王漿具有抑制TNF-α、IL-1β、IL-6、NO 的產(chǎn)生和NF-κB 活性,具有抗炎作用。
綜上所述,蜂王漿凍干粉不僅能顯著降低血糖、血脂,還能通過調(diào)節(jié)TNF-α、IL-6 炎癥因子進一步改善胰島素抵抗,具有一定的臨床應(yīng)用價值并且有望成為輔助治療T2DM的功能食品。但本試驗只是對蜂王漿凍干粉進行了研究,尚不明確蜂王漿抗T2DM 作用的有效活性成分,故對蜂王漿抗T2DM 作用機制進行多靶點深層次研究,以及篩選出有效活性成分是日后研究重點。