董　波　　徐　珣　　刘胜兵　　周新妹
嘉兴学院，浙江嘉兴　314000

[摘要]目的了解黑米矢车菊色素对自发性糖尿病（GK）大鼠代谢及肾损伤的影响。方法将25周龄雄性GK大鼠随机分为两组，每组12只，矢车菊组用10％葡萄糖的矢车菊色素-3-葡萄糖苷溶液（600 mg/L）饲喂8周，对照组只饲喂10％葡萄糖溶液。每天测摄食量，每周测体重、血糖、血脂、血胆固醇等指标。8周后处死全部大鼠，取血测糖化血红蛋白、肾脏器指数，观察肾病理损伤程度。结果矢车菊组GK大鼠的摄食量、体重、血糖、糖化血红蛋白、血脂、肾脏器指数较对照组均降低，差异有统计学意义（P＜0.05）。矢车菊组肾脏病理损伤较对照组明显减轻。结论矢车菊色素可通过降低GK大鼠的摄食量、体重、血糖、血脂、糖化血红蛋白等来减轻糖尿病的进展，有预防糖尿病肾病的作用。

[关键词]矢车菊色素；GK大鼠；2型糖尿病；糖尿病肾病

我国糖尿病患者数量庞大，已成为当前我国非传染性慢性疾病中的主要疾病[1]，其中90％以上是2型糖尿病[2]。人类2型糖尿病是由遗传与环境因素共同作用而形成的多基因遗传性复杂疾病，目前无较好的防治方法。糖尿病肾病是糖尿病患者最重要的合并症之一。其复杂的代谢紊乱，一旦发展到终末期肾脏病，常较其他肾脏疾病的治疗更为困难，因此及时防治和延缓糖尿病肾病的意义重大。GK大鼠是一种自发性2型糖尿病模型，1973年在日本仙台由Goto等人通过选择糖耐量处于上限的Wistar大鼠近交繁殖重复数代而来[3]，具有血糖轻度升高、葡萄糖刺激的胰岛素分泌能力受损、胰腺β细胞团块量减少等特点[4]，是研究糖尿病发生、发展及合并症出现的良好动物模型[5]。矢车菊色素-3-葡萄糖苷（cyanidin-3-glucoside）是从黑米中提取出来的主要色素成分，是黑米花色苷（anthocyanin）营养保健作用的主体成分，具有水溶性、无毒、无过敏性等特性。研究表明，其有很强的抗氧化和清除自由基[6]作用，能抑制LDL氧化，保护心血管健康[7]，抑制培养细胞中流感病毒的复制，并有较强的免疫保护作用，具有一定的抗肿瘤、抗过敏、防治糖尿病合并症[8-9]等功能。矢车菊色素具有防治糖尿病的作用，但其机制尚未明确，且缺乏防治糖尿病量效关系的相关数据。

本研究通过动物试验评估矢车菊色素对高糖饲喂GK大鼠的体重、空腹血糖（fasting plasma glucose，FPG）、血脂、糖化血红蛋白（GHbA1c）及肾损伤的影响，探讨黑米花色苷在防治2型糖尿病及延缓糖尿病肾病发生发展中的作用、防治的效果和量效关系。

1.1　动物来源及主要试剂

选择SPF级24只雄性GK大鼠作为研究对象，购自上海斯莱克实验动物有限责任公司，动物实验许可证：SCXK（沪）2012-0002。大鼠分笼喂养，每笼3只，自由进食，饲料由浙江省实验动物中心提供，房间温度22～26℃，湿度50％～70％。黑米矢车菊色素粗提物由本实验室从宁波全黑梗米麸皮中提取，HPLC分析矢车菊色素-3-葡萄糖苷占总含量的95％（按峰面积计算）以上，此外还含少量的矢车菊色素二葡萄糖苷、芍药色素-3-葡萄糖苷及游离矢车菊色素、锦葵素、天竺葵-3，5-二葡萄糖苷、矢车菊素-3-葡萄糖苷和矢车菊素-3，5-二葡萄糖苷。大鼠GHbA1c酶联免疫分析（ELISA）试剂盒购自上海岚派生物科技有限公司。

1.2　实验方法

24只GK大鼠（周龄24周），适应性饲养一周，禁食12 h测体重、鼠尾取血测FPG[10]。依照血糖和体重接近原则分为12对，每对中随机抽取一只组成实验组，未被抽取的组成对照组。实验组自由饮用含10％葡萄糖的矢车菊色素-3-葡萄糖苷溶液（600 mg/L），对照组根据实验组平均饮水量控制日进水量（饮用10％葡萄糖溶液）。持续观察8周，每周测体重、FPG、血总胆固醇（total cholesterol，TC）、血三酰甘油（triglyceride，TG）（荷兰威图半自动生化分析仪，Microlab300）。8周末（大鼠33周龄）断头处死大鼠，取血测GHbA1c，分离左右肾脏，剔除脏器表面脂肪、筋膜后用电子天平称重。以左肾计算脏器指数，右肾HE染色病理分析。

1.3　统计学分析

采用SPSS 16.0统计软件对数据进行分析，检验资料的正态性，计量资料以均数±标准差（±s）表示，采用t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2.1　两组大鼠一般状况及摄食量、饮水、体重的比较

干预开始前，两组大鼠状态良好，活泼好动、皮肤干燥温暖有光泽、食量饮水较好。实验开始，矢车菊组饮水量即骤减，从实验初始日平均120 ml降低至85 ml，1周后恢复至110 ml左右，对照组依照矢车菊组的进水量调整饮水量。从第3、4周开始，两组大鼠均出现不同程度蜷卧懒动，并伴有食量增加。对照组食量、体重较矢车菊组明显增多（图1、图2）。干预至第8周时，两组大鼠均存活，一般状况尚可，无异常死亡情况发生，实验中大鼠平均饮用（180±16）mg/kg矢车菊色素。

 

图1　两组大鼠每天摄食量变化情况

 

图2　两组大鼠体重变化

2.2　两组大鼠FPG、TG、TC的比较

高糖饲喂前，两组大鼠FPG、TG、TC比较差异无统计学意义（P＞0.05）。两组大鼠高糖饲喂后FPG均上升，前3周FPG上升较明显，4周后FPG基本稳定。29周龄后，矢车菊组空腹FPG低于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）。两组大鼠高糖饲喂之后TG、TC均持续增高，对照组升高的更为显著，30周龄后矢车菊组TG低于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）（表1）。

表1　两组大鼠FPG、TG、TC的比较（mmol/L，±s）

 

与对照组比较，*P＜0.05

2.3　两组大鼠左肾重量、左肾脏器系数、GHbA1c的比较

矢车菊组左肾重量、左肾脏器指数均低于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），说明矢车菊色素有一定程度预防肾脏变性肿大的作用。矢车菊组GHbA1c水平低于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），说明矢车菊色素有延缓糖尿病发生发展的作用（表2）。

2.4　两组大鼠肾脏病理切片观察

两组33周龄GK大鼠肾小球均出现局灶性玻璃样变。对照组（a、b）低倍视野可见大片肾小球呈均匀半透明的无细胞结构，许多肾小球呈局限性或整体硬化萎缩，部分视野内肾小球消失，高倍视野可见肾小球毛细血管壁增厚，局部硬化，玻璃样变，肾小球系膜基质及胶原成分增多，肾小球变形明显，肾小球球囊纤维化等。矢车菊组肾小球硬化与萎缩程度较对照组轻微，肾小球残存率超对照组30％左右（c），高倍视野见肾小球硬化程度不高，结构更为完整，变形不明显（d）（图3）。

 

图3　两组大鼠肾脏病理切片

a：对照组（×100）；b：对照组（×400）；c：矢车菊组（×100）；d：矢车菊组（×400）

现代人们职业性的体力活动减少，热量摄入过多，致使肥胖、糖尿病的患病率迅速升高[11-12]。目前尚无根治糖尿病的方法，但通过多种治疗手段可以较好地控制糖尿病，主要包括教育、监测血糖、饮食治疗、运动治疗、药物治疗等方法。其中，饮食治疗是最重要的，患者不科学的饮食主要表现在高热量、高糖分食物的过量摄入，致使机体无法消耗多余能力而导致糖尿病。糖尿病患者膳食原则是少食多餐，适当节食，多吃粗粮和高纤维的蔬菜。适当节食可以凭借身体自身消耗多余的糖分和脂肪，减轻胰岛素的负担，进而达到降低血糖的效果[13]。

因环境、生活习惯等诸多因素的影响，对某些患者而言，糖尿病的饮食控制方案有很大阻力[14]。寻找并开发高效、低成本的糖尿病食品[15]和营养品无疑具有非常重要的意义，本研究通过动物实验证实，在不控制饮食量的前提下持续饮用一定剂量的矢车菊色素（＞600 mg/L）能显著降低GK大鼠的体重、FPG、TG、TC和GHbA1c，切实延缓肾脏肿大、变性，减轻肾小球的硬化和玻璃样变，提高肾小球残存率。其为糖尿病及糖尿病肾病的防治提供了新思路，尤其是对饮食疗法无法坚持或控制不好的患者。矢车菊等花色苷是黑米、葡萄、血橙、紫叶甘蓝、茄子、樱桃、桑葚等对糖尿病及糖尿病合并症有良好防治作用食物的成分[16]，提纯方便且安全无毒[17]。

据报道，矢车菊色素可促进胰岛素分泌，与减轻胰岛素抵抗有关，其能抑制脂质过氧化反应，与阿卡波糖具有协同作用，通过抑制糖的吸收等来达到防治糖尿病的效果[18]，糖尿病合并症的发生、发展与小动脉的动脉粥样硬化密切相关，有学者指出，矢车菊色素可通过促进小鼠内皮细胞修复来抑制动脉粥样硬化的形成与发展[19]。尽管矢车菊色素防治糖尿病的疗效在动物实现中被普遍证实，但在人体上还缺乏更有价值的报道，在人体中的药理作用仍需进一步研究。此外，本研究的矢车菊色素剂量略高，更低剂量是否有疗效或是否存在量效关系仍需进一步探讨。本研究发现，饮用矢车菊色素后大鼠的饮水量明显减少，可能与大鼠主观拒食矢车菊色素有关[20]，也不排除是该成分的药理作用之一[21]，此尚需进一步探讨。

本研究证实，未控制摄食量的情况下食用矢车菊色素（GK大鼠日食用量约180 mg/kg）对GK大鼠糖尿病及糖尿病肾病具有非常好的防治作用，提示糖尿病患者和有糖尿病家族史的高危人群应在膳食谱中增加富含花色苷类的食物摄入，同时应积极开发矢车菊色素类的保健食品以防治糖尿病及其合并症。

[1]叶应妩，王毓三，申子瑜.全国临床检验操作规程[M].南京：东南大学出版社，2006：347-351.

[2] Wild S，Roglic G，Green A，et al.Global prevalence of diabetes：estimates for the year 2000 and projections for 2030[J]. Diabetes Care，2004，27（5）：1047-1053.

[3] Goto Y，Kakizaki M.The spontaneous-diabetes rat：a model of noninsulin dependent diabetes mellitus[J].Proc Japan Acad，1981，57B：381-384.

[4] Portha B.Programmed disorders of beta-cell development and function as one cause for type 2 diabetes？The GK rat paradigm[J].Diabetes Metab Res Rev，2005，21（6）：495-504.

[5]顾迁，高鑫，徐平，等.GK糖尿病大鼠生物学特性观察[J].中国比较医学杂志，2007，17（12）：687-692.

[6] Tang Y，Cai W，Xu B.From rice bag to table：fate of phenolic chemical compositions and antioxidant activities in waxy and non-waxy black rice during home cooking[J]. Food Chem，2016，（191）：81-90.

[7] Lin XX，Zhu SM.Progress in research on anthocyanin components in Chinese traditional medicine against neoplasm[J]. Zhongguo Zhongyao Zazh，2005，30（15）：1147-1150.

[8] Kang MK，Li J，Kim JL，et al.Purple corn anthocyanins inhibit diabetes-associated glomerular monocyte activation and macrophage infiltration[J].Am J Physiol Renal Physiol，2012，303（7）：F1060-F1069.

[9] Nasri S，Roghani M，Baluchnejadmojarad T，et al.Chronic cyanidin-3-glucoside administration improves short-term spatial recognition memory but not passive avoidance learning and memory in streptozotocin -diabetic rats [J]. Phytother Res，2012，26（8）：1205-1210.

[10] Movassat J，Saulnier C，Portha B.Beta-cell mass depletion precedes the onset of hyperglycemia in the GK rat，a geneti c model of non-insulindependent diabetes mellitus[J].Diabetes Metab，1995，21（5）：365-370.

[11] Kuipers RS，Pruimboom L.Short comment on "A review of potential metabolic etiologies of the observed association between red meat consumption and development of type 2 diabetes mellitus"，by Yoona Kim，Jennifer Keogh，Peter Clifton[J].Metabolism，2015，65（1）：e3-e4.

[12] Al Johani KA，Kendall GE，Snider PD.Self-management practices among type 2 diabetes patients attending primary health-care centres in Medina，Saudi Arabia[J].East Mediterr Health J，2015，21（9）：621-628.

[13] Hinnen D.Dipeptidyl peptidase-4 inhibitors in diverse patient populations with type 2 diabetes[J].Diabetes Educ，2015，41（1 Suppl）：19S-31S.

[14] Miranda-Massari JR，Gonzalez MJ，Fernando AS，et al. Metabolic correction as a tool to improve diabetes type 2 management[J].Bol Asoc Med P R，2015，107（2）：54-59.

[15] Liu H，Zhang M，Wu X，et al.Effectiveness of a public dietitian -led diabetes nutrition intervention on glycemic control in a community setting in China[J].Asia Pac J Clin-Nutr，2015，24（3）：525-532.

[16] Anhê FF，Roy D，Pilon G，et al.A polyphenol-rich cranberry extract protects from diet-induced obesity，insulin resistance and intestinal inflammation in association with increased Akkermansia spp.population in the gut microbiota of mice[J].Gut，2015，64（6）：872-883.

[17]王巧娥，谢丹，钱洁，等.黑米花色苷的分离纯化及其抗氧化性的研究[J].食品工业科技，2015，36（2），157-160.

[18] Zhang Y，Wang X，Wang Y，et al.Supplementation of cyanidin-3-O-β-glucoside promotes endothelial repair and prevents enhanced atherogenesis in diabetic apolipoprotein E-deficient mice[J].J Nutr，2013，143（8）：1248-1253. [19] KoupÝ D，Kotolová H，Kuˇcerová J.Effectiveness of phytotherapy in supportive treatment of type 2 diabetes mellitus Billberry（Vaccinium myrtillus）[J].Ceska Slov Farm，2015，64（1-2）：3-6.

[20] Ha US，Koh JS，Kim HS，et al.Cyanidin-3-O-β-D-glucopyranoside concentrated materials from mulberry fruit have a potency to protect erectile function by minimizing oxidative stress in a rat model of diabetic erectile dysfunction[J].Urol Int，2012，88（4）：470-476.

[21] Serra A，Macià A，Romero MP，et al.Rapid methods to determine procyanidins，anthocyanins，theobromineandcaffeine in rat tissues by liquid chromatography-tandem mass spectrometry[J].J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci，2011，879（19）：1519-1528.

DONG Bo XU Xun LIU Sheng-bing ZHOU Xin-mei
Jiaxing University,Jiaxing 314000,China

[Abstract] Objective To investigate the influence of cyanidin on metabolismand and kidney lesion in GK rats. Methods 24 healthy male GK rats were divided randomly into two groups.Each group got 12 GK rats.Cyanidin group was fed in 10％glucose with cyanidin-3-glucoside（600 mg/L）.The blank control group was fed in 10％glucose only.The foodintake was detected each day and the weight,fasting plasma glucose,triglyceride and cholesterol were detected each week.All GK rats were killed after 8 weeks.The GHbA1c,kidney weight index and the degree of renal pathological injury was observed respectively. Results The food -intake,weight,plasma glucose,GHbA1c,triglyceride,cholesterol and kidney weight index in cyanidin group was lower than that of the blank control group respectively（P＜0.05）.The kidney pathological lesion in cyanidin group was significantly decreased too. Conclusion Cyanidin has benefitto diabetes mellitus through reduced the food -intake,weight,plasma glucose,GHbA1c,triglyceride and cholesterol.Senile diabetic nephropathy can also be prevented through cyanidin-3-glucoside.

[Key words] Cyanidin;GK rats;Type-2 diabetes mellitus;Diabetic nephropathy

收稿日期：（2015-10-09本文编辑：王红双）

[作者简介]董波（1972-），硕士，讲师

[基金项目]浙江省嘉兴市科技计划项目（2013AY21044）

[中图分类号] R587.1　

[文献标识码] A　

[文章编号] 1674-4721（2016）01（b）-0004-04