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荞麦花总黄酮和槲皮素对α-葡萄糖苷酶活性的影响
作者:朱丽艳,郭兰,王瑞雪,韩淑英    
作者单位:华北煤炭医学院,河北 唐山 063000

《时珍国医国药》 2010年 第5期

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       【摘要】 
       目的观察荞麦花总黄酮和槲皮素对体内外α-葡萄糖苷酶活性的抑制作用,探讨其降血糖机制。方法提取大鼠小肠α-葡萄糖苷酶,分别测定荞麦花总黄酮及槲皮素对其活性的抑制作用;采用健康雄性SD大鼠为实验对象,随机分麦芽糖(2 g/kg)组、麦芽糖(2 g/kg)+荞麦花总黄酮(0.4 g/kg)组、麦芽糖(2 g/kg)+槲皮素(0.04 g/kg)组、麦芽糖(2 g/kg)+阿卡波糖(0.1 g/kg)组,禁食12 h后灌胃给药,分别于给药前和给药后60 min用血糖仪测血糖。结果荞麦花总黄酮及槲皮素在浓度20,2,0.2 mg/ml时能够显著抑制α-葡萄糖苷酶的活性(P<0.05),抑制率分别为54.74%,42.91%,35.79%和74.98%,59.38%和45.79% ; 二者对大鼠餐后血糖也有明显的抑制作用,与对照组比较,阿卡波糖、荞麦花总黄酮+麦芽糖和槲皮素+麦芽糖抑制率分别为74.22%,53.06%,64.33%(P<0.01)。结论荞麦花总黄酮和槲皮素在体内外对α-葡萄糖苷酶的活性均有明显的抑制作用,可能是其降血糖机制之一。
       【关键词】  α-葡萄糖苷酶; 荞麦花总黄酮; 槲皮素
        糖尿病(Diabetes mellitus,DM)是以持续高血糖,胰岛素相对或绝对不足,外周组织对葡萄糖利用减少所引起的一种综合病症[1]。α-葡萄糖苷酶是小肠内麦芽糖、蔗糖等多糖的水解酶,在食物的吸收过程中起着重要作用,尤其对糖尿病餐后血糖影响备受关注。目前,在国内以α-葡萄糖苷酶为作用靶点,从中药中筛选治疗糖尿病的有效成分并对α-葡萄糖苷酶抑制活性进行评价已成为糖尿病治疗药物研究的热点之一[2]。荞麦(buckwheat)为蓼科本草植物,其全草含较高的黄酮类化合物,我们前期研究发现荞麦花总黄酮(Total flavones of buckwheat flower,TFBF)对糖尿病动物具有良好的降糖、降脂等作用,但降糖作用机制尚不清楚[3]。因此,我们在前期工作基础上,从荞麦花总黄酮对α-葡萄糖苷酶活性的抑制作用方面探讨其降血糖的可能机制。
       1  材料与仪器
       1.1  动物SD大鼠,雄性,体质量(220±20) g,北京中国医学科学院实验动物研究所提供,合格证号为SCXK11-00-0006。
       1.2  药品及试剂荞麦花总黄酮的提取:华北煤炭医学院药理教研室提供[4];槲皮素(购自中国药品生物制品检定所);阿卡波糖(拜耳医药保健有限公司,批号: H19990205);麦芽糖(汕头市光华化学厂,批号051210);血糖试剂盒(中生北控生物科技股份有限公司,批号:240231)。
       1.3  仪器X-22R低温离心机(德国BECKMAN公司MH2000电子);水浴恒温槽(北京医疗设备总厂);酶标仪 (BIO-RAD);血糖检测仪及配套试纸(AII Medicus Co Ltd)。
       2  方法
       2.1  酶液的提取和活力测定SD大鼠两只,禁食1 d,脱臼处死后,取其小肠轻挤排除内容物后,于冰板上剪开后刮取肠黏膜,加入5倍量4℃的pH 6.8磷酸盐缓冲液,匀浆后于4℃, 5 000 r/min离心20 min,取上清液,-20℃保存备用[5]。
        取酶液0.2 ml加pH 6.8磷酸缓冲液0.7 ml,37℃水浴10 min,加入0.25 mol/L麦芽糖溶液0.1 ml,反应20 min后,加入1 mol/L Na2CO3终止反应。
       2.2  荞麦花总黄酮、槲皮素对α-葡萄糖苷酶的抑制活性反应体系中分别加入20,2,0.2,0.02,0.002 mg/ml的荞麦花总黄酮、槲皮素溶液和阿卡波糖溶液0.2 ml外(缓冲液体积相应减少),其他按照“2.1”项下进行,酶标仪测定505nm下吸光度A值[6]。
       2.3  大鼠灌胃麦芽糖后血糖峰值预测 首先用10只正常大鼠,禁食12h后, 灌胃麦芽糖(2 g/kg),分别于0,30,60,90,120 min取尾尖血测血糖,确定血糖峰值时间。
       2.4  荞麦花总黄酮、槲皮素和阿卡波糖对大鼠餐后血糖水平的影响雄性SD大鼠随机分为4组,每组10只,禁食12 h后,取尾尖血测空腹血糖,第1组灌胃生理盐水(0.1 g/kg)+麦芽糖(2 g/kg),第2组灌胃荞麦花总黄酮 (0.4 g/kg)+ 麦芽糖(2 g/kg),第3组灌胃槲皮素(0.04 g/kg)+麦芽糖(2 g/kg),第4组灌胃阿卡波糖(0.1 g/kg)+麦芽糖(2 g/kg), 0  min和60 min后尾静脉采血,用葡萄糖酶法测定试剂盒测定血糖浓度。
       2.5  统计学分析实验结果数据用 ±s表示,采用SPSS13.0统计软件包进行统计学,组间比较行单因素方差分析(one-way ANOVA),以P<0.05为有差异,P<0.01为有显著性差异。
       3  结果
       3.1  荞麦花总黄酮、槲皮素和阿卡波糖对α-葡萄糖苷酶活性的抑制作用见表1及图1。表1  荞麦花总黄酮、槲皮素和阿卡波糖对α-葡萄糖苷酶抑制活性吸光度值(略)
        由表1可见,随着荞麦花总黄酮、槲皮素和阿卡波糖质量浓度的增加,对α-葡萄糖苷酶的抑制作用逐渐增强,有明显的量效关系;其中阿卡波糖作用最强,槲皮素次之,荞麦花总黄酮较前两者弱。
        荞麦花总黄酮、槲皮素可降低大鼠小肠黏膜α-葡萄糖苷酶活性,且呈剂量依赖性,在20,2,0.2mg/ml的槲皮素作用下, α-葡萄糖苷酶活性极显著地降低,其对酶活性的相应抑制率分别为74.98%, 59.38%和45.79%,荞麦花总黄酮对酶活性的相应抑制率分别为54.74%,42.91%,35.79%。
       3.2  大鼠灌胃麦芽糖血糖值的预测结果见图2。
        由图2显示,大鼠灌胃麦芽糖60 min时血糖值达最高;因此,本实验选用60 min血糖值作为餐后血糖值。
       3.3  荞麦花总黄酮、槲皮素和阿卡波糖对大鼠餐后血糖的影响见表2。表2  荞麦花总黄酮、槲皮素和阿卡波糖对大鼠血糖的影响(略)
        由表2可见,大鼠餐后1 h血糖以对照组最高,阿卡波糖组最低(P<0.01),荞麦花总黄酮+麦芽糖组、槲皮素+麦芽糖组、介于二者之间,但与对照组比较均具有统计学意义(P<0.05)。
       4  讨论
        糖类是人体最主要的供能物质,食物中的糖类包括分子量最大的淀粉即多糖、双糖(包括麦芽糖、蔗糖等)、单糖(包括葡萄糖、果糖以及半乳糖)。除单糖可以直接由小肠上皮细胞吸收入血外,其余均需经多糖→双糖→单糖的过程再吸收。α-葡萄糖苷酶(α-glycosidase)与体内血糖关系密切。研究表明,α-葡萄糖苷酶抑制剂的作用部位在小肠上段,它通过可逆性地抑制肠系膜刷状缘的α-葡萄糖苷酶活性,延缓其将多糖分解为葡萄糖,从而减慢葡萄糖的吸收速度,降低餐后血糖。荞麦含有较多的生物黄酮类物质,是荞麦保健功能的主要成分,且具有显著的降血糖降血脂功能。槲皮素(quercetin)是荞麦黄酮中主要活性成分之一。Coskum等[7]研究表明给予STZ诱导DM大鼠槲皮素,可明显降低血糖水平,促进胰岛细胞再生。Blasiak等通过彗星实验发现槲皮素可减轻DM患者的DNA损伤,清除氧自由基及脂质过氧化物,激活DNA修复酶[8]。本实验以荞麦花为原料,从中提取黄酮类物质,并对荞麦花总黄酮在α-葡萄糖苷酶活性抑制中的作用进行研究,结果发现荞麦花总黄酮对α-葡萄糖苷酶的活性具有显著的抑制作用, 20 mg/ml浓度的荞麦花总黄酮对该酶的抑制活性与0.2 mg/ml浓度的阿卡波糖相当。槲皮素对α-葡萄糖苷酶的抑制活性较荞麦花总黄酮更高但低于阿卡波糖。进一步体内研究发现,大鼠灌胃槲皮素及荞麦花总黄酮和麦芽糖后,对餐后血糖的升高有不同程度的抑制,延迟了麦芽糖的消化和吸收,与体外α-葡萄糖苷酶活性抑制实验结果一致。由于槲皮素是荞麦花总黄酮组分之一,因此我们推断,荞麦花总黄酮降糖作用机制可能是通过槲皮素抑制α-葡萄糖苷酶的活性而起到降糖作用的。
       【参考文献】
           [1]World Health Organisation. Definition, Diagnosis and classification of Diatebes Mellitus and its Complications[J]. Genera: World Health Organisation,1999.
       
       [2]林玉桓,王栩林,王 颖,等.34种中药对α-葡萄糖苷酶活性的抑制作用[J]. 大连轻工业学院学报,2004, 23(4):270.
       
       [3]Han SY, LH, Zhu LS, et al. Effect of total flavones of buckwheatseed on lowering serum lipid, glucose and anti-lipid peroxidation[J]. Zhongguo Yaolix ue Tongbao (Chin Pharmacol Bull), 2001,17(6):694.
       
       [4]刘淑梅,韩淑英,崔国金,等.甜荞麦叶总黄酮降糖、降脂作用及机制[J]. 第四军医大学学报,2003,24(19):1815.
       
       [5]原爱红,马 骏,江晓峰,等.桑叶中糖苷酶抑制活性组分的筛选及体外活性研究[J]. 同济大学学报(医学版),2005, 26(4): 8.
       
       [6]张素军,瞿伟菁,周淑云.蒺藜皂苷对大鼠小肠α-葡萄糖苷酶的抑制作用[J]. 中国中药杂志, 2006,31(11)910.
       
       [7]Coskum O, Kanter M, Korkmaz A, et al. Quercetin, a flavonoid antioxidant, prevents and protects streptozotoin - induced oxidative stress and β-cells damage in rat pancreatic [J]. Pharmacological Research, 2005,51(2):117.
       
       [8]Blasiak J, Arabski M, Pertynski T, et al. DNA damage in human chronic muccosa cells evoked by nickel and protective action of quercetin -involvement of free radicals? [J]. Cell Boil Toxicol, 2002, 18(4) :279.

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