桔梗多糖抗氧化特性及对2型糖尿病大鼠降血糖作用

赵凯迪 王秋丹 林长青

(延边大学医学院中医系，吉林 延吉 133000)

桔梗(Platycodon grandiflorus)为桔梗科桔梗属多年生草本植物，在中国、韩国、日本和东西伯利亚被广泛种植[1]。具有多种活性成分，包括皂苷、黄酮、多糖等[2-4]，并具有抗炎、抗过敏、抗肥胖、免疫调节等药理活性[5]。

抗氧化活性是评价多糖生物活性的重要指标[6]。体内过量的自由基会氧化和破坏正常细胞，诱发炎症、过早衰老、癌症和辐射损伤等身体疾病[7]。机体内过度的氧化反应也会导致糖尿病及其并发症[8]。研究[9-10]表明，多糖具有抗肿瘤、抗炎、抗氧化、免疫调节和抗病毒作用。Wang等[11]研究指出，桔梗多糖对氧化磷酸化抑制剂引起的凋亡有保护作用。鲍少杰等[12]指出枸杞多糖、芦荟多糖等植物多糖均具有降血糖功效。但目前有关桔梗多糖的报道多集中在桔梗多糖的提取工艺以及纯化研究[13-14]，未见桔梗多糖对2型糖尿病大鼠降血糖作用的报道。试验拟研究桔梗多糖的抗氧化性和对2型糖尿病大鼠降血糖作用及其可能机制，旨在为开发桔梗成为新抗氧化和降血糖产品提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

紫花桔梗：市售；

雄性无特定病原体(SPF)级SD大鼠：50只，体重(250±20) g，许可证号SCXK(辽)2015-0001，长春亿斯试验动物中心；

无水乙醇：分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；

链脲佐菌素(STZ)：99.9%，美国Sigma公司；

盐酸二甲双胍片：95.0%，北京万辉双鹤药业有限责任公司；

二苯代苦味肼基自由基(DPPH·)：分析纯，上海化成工业有限公司；

2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)：分析纯，北京索莱宝科技有限公司；

一氧化氮清除剂(PTIO)：北京绿源伯德生物科技有限公司；

大鼠总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白(HDL-C)、低密度脂蛋白(LDL-C)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽(GSH)和过氧化氢酶(CAT)试剂盒：江苏南京建城生物工程研究所；

四孔数显恒温水浴锅：HH-4型，江苏科析仪器有限公司；

旋蒸冷凝器：CCA-1111-CE型，东京理化器械株式会社；

血糖仪：AG-605型，天津九安医疗电子股份有限公司；

离心机：TD-4M型，山东博科生物产业有限公司；

酶标仪：BK-EL10C型，山东博科生物产业有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 桔梗多糖提取 将桔梗烘干，粉碎后过40目筛，参照陈俊波等[15]的方法并稍作改动：料液比1∶30 (g/mL)，提取时间3 h，提取温度80 ℃，浸提两次，合并提取液，用85%乙醇醇沉24 h，取沉淀，采用Sevage法除蛋白，脱色，冻干成粉，4 ℃保存备用。

1.2.2 桔梗多糖含量测定 采用苯酚硫酸法[16]。

1.2.3 桔梗多糖抗氧化性测定 根据龚雯等[17]的方法稍作修改，将桔梗多糖配制成质量分数分别为50，100，200，400，800，1 000 μg/mL的溶液，以维生素C作为对照组，测定其对DPPH·、ABTS+·、·OH、PTIO的清除能力。

1.2.4 试验动物分组及给药 选取50只SPF级雄性SD大鼠，适应性喂养1周，高脂高糖饲料喂养6周后，一次性腹腔注射STZ(30 mg/kg·BW)建立T2DM模型，并将其分为正常组、模型组、桔梗多糖高剂量组(400 mg/kg)、桔梗多糖低剂量组(200 mg/kg)、阳性组(二甲双胍200 mg/kg)，连续灌胃8周，正常组和模型组灌以等量蒸馏水，每2周记录所有大鼠的体重和FBG。

1.2.5 大鼠OGTT测定 参照戴燕铃等[18]的方法。

1.2.6 大鼠TC、TG、HDL-C、LDL-C测定 试验结束后，心脏取血，3 000 r/min离心10 min，取上清，依次按各项指标试剂盒说明书进行操作。

1.2.7 大鼠SOD、GSH、CAT、MDA测定 将肝脏用0.1 mol/L Tris-HCl制备成组织匀浆，并按说明书测定肝脏组织中SOD、GSH、CAT、MDA活性。

1.2.8 统计学分析 使用SPSS 23.0软件对数据进行统计学分析和显著性差异分析，结果以均值±标准偏差表示，P<0.05表示有显著性差异。

2 结果与分析

2.1 桔梗多糖含量

试验发现，多糖得率为10.82%。由图1可知，标准曲线方程为y=10.48x+0.003 6 (R2=0.997 6)，多糖质量分数为89.65%。

图1 多糖标准曲线Figure 1 Standard curve of polysaccharides

2.2 对DPPH·、ABTS+·、·OH、PTIO的清除能力

由图2可知，当桔梗多糖质量浓度为50 μg/mL时，其对DPPH·、ABTS+·、·OH、PTIO的清除率分别为33.5%，35.5%，10.2%，14.7%；随着桔梗多糖质量浓度的增加，DPPH·、ABTS+·、·OH、PTIO的清除率均呈剂量依赖性增加，当多糖质量浓度为1 000 μg/mL时，其对DPPH·、ABTS+·、·OH、PTIO的清除能力分别为91.3%，89.7%，83.8%，90.4%，但与维生素C存在极显著差异(P<0.01)。这主要是由于桔梗多糖属于多羟基化合物，因此具有很强的还原性，极易与DPPH发生氧化反应生成醌类物质，其对其他自由基的清除可能是通过糖醛酸与亚铁离子耦合抑制，从而抑制羟自由基的产生[19-20]。综上，桔梗多糖具有一定的清除自由基的能力，具有抗氧化性。

*与维生素C相比差异显著(P<0.05)，**与维生素C相比差异极显著(P<0.01)图2 桔梗多糖对DPPH·、ABTS+·、·OH、PTIO的清除能力Figure 2 The ability of platycodon grandiflorum polysaccharide to clear DPPH·, ABTS+·, ·OH, PTIO

2.3 对大鼠体重、FBG的影响

由表1可知，灌胃8周后，与正常组相比，T2DM大鼠的体重均显著降低(P<0.05)，经桔梗多糖治疗后的糖尿病大鼠可以有效缓解体重的下降，效果与阳性组相当。由表2可知，经8周的桔梗多糖灌胃后，各大鼠的FBG差异显著(P<0.05)，灌胃了桔梗多糖的T2DM大鼠的FBG与模型组相比极显著下降(P<0.01)，与阳性组间差异不显著，说明桔梗多糖能有效缓解T2DM大鼠体重的下降，恢复其血糖水平。

表1 T2DM大鼠体重†Table 1 Body weight of T2DM rats g

表2 T2DM大鼠空腹血糖值†Table 2 Fasting blood glucose of T2DM rats mmol/L

2.4 对T2DM大鼠OGTT的影响

由图3可知，经桔梗多糖灌胃后，能够提高T2DM大鼠的糖耐量，且高剂量组的糖耐量极显著优于模型组(P<0.01)。经桔梗多糖灌胃后，可能调节了T2DM大鼠体内对葡萄糖的摄取及利用，从而降低了其FBG水平，提高了机体的OGTT水平。刘丹奇等[21]研究指出，红茶多糖、桑叶多糖和枸杞多糖均具有显著的降血糖效果。

#与正常组相比差异显著(P<0.05)，##与正常组相比差异极显著(P<0.01)；*与模型组相比差异显著(P<0.05)，**与模型组相比差异极显著(P<0.01)图3 桔梗多糖对T2DM大鼠OGTT的影响Figure 3 Effect of platycodon grandiflorum polysaccharide on OGTT of T2DM rats

2.5 对大鼠TC、TG、HDL-C、LDL-C的影响

由图4可知，模型组TC、TG、HDL-C、LDL-C水平与正常组存在极显著性差异(P<0.01)，经桔梗多糖治疗后能够显著改善TC、TG、HDL-C、LDL-C的水平(P<0.05)。这可能由于桔梗多糖经体内吸收后参与了T2DM大鼠的脂代谢，使TC、TG、LDL-C水平降低，HDL-C水平提高。殷亚楠[22]研究指出，薏苡多糖能够改善T2DM大鼠的异常脂代谢，说明植物多糖具有调节异常脂代谢的作用，也更加确定桔梗多糖能够改善T2DM大鼠异常脂代谢。

#与正常组相比差异显著(P<0.05)，##与正常组相比差异极显著(P<0.01)；*与模型组相比差异显著(P<0.05)，**与模型组相比差异极显著(P<0.01)图4 桔梗多糖对T2DM大鼠TC、TG、HDL-C、LDL-C的影响Figure 4 The effect of platycodon grandiflorum polysaccharide on TC, TG, HDL-C, LDL-C in T2DM rats

2.6 对T2DM大鼠SOD、GSH、CAT、MDA的影响

由表3可知，与正常组相比，模型组中SOD、GSH、CAT含量均极显著下降(P<0.01)，MDA含量极显著升高(P<0.01)，经桔梗多糖治疗后可有效恢复T2DM大鼠的SOD、GSH、CAT水平，有效降低MDA水平，且与模型组相比，高剂量桔梗多糖组能够极显著提高SOD、GSH、CAT水平(P<0.01)，极显著降低MDA水平(P<0.01)。孙广平等[23]研究指出，紫苏叶多糖能够调节糖尿病小鼠体内的氧化应激指标，具有抗糖尿病作用，并认为该作用可能与降低氧化应激水平有关，与试验结果一致。由此推测，桔梗多糖可能是通过改善T2DM大鼠机体内的氧化应激水平从而起到降血糖作用。

表3 T2DM大鼠SOD、GSH、CAT、MDA含量†Table 3 SOD, GSH, CAT, MDA content in T2DM rats

3 结论

试验表明，桔梗多糖具有很好的抗氧化作用，并能够对2型糖尿病大鼠起到缓解体重下降、降低血糖、改善异常脂代谢以及改善机体氧化应激的作用，证实了桔梗多糖在体外的抗氧化作用，又补充了其在体内的抗氧化作用，弥补了桔梗多糖在2型糖尿病研究方面的空白。后续可对桔梗多糖进行组分分离，并对其在动物蛋白以及细胞水平进行深入研究。