蘋果酸鉻對2型糖尿病大鼠的降血糖活性、作用機制及安全性初探.pdf

1、鉻(Ⅲ)是人體重要的微量營養(yǎng)元素之一，具有降血糖功能。相對于無機鉻，有機鉻化合物吸收率高、毒性低，作為具有降血糖活性的功能食品和營養(yǎng)素補充劑已得到廣泛的應用。目前市場上有機鉻化合物如吡啶甲酸鉻、煙酸鉻和酵母鉻等，其中以吡啶甲酸鉻應用最廣，但吡啶甲酸鉻會引起DNA毒性、細胞毒性和生殖毒性，其安全性已備受關注。因此研究開發(fā)降血糖活性好的、安全性高的有機鉻補充劑是當前研究的熱點之一。蘋果酸鉻是本實驗室合成的有機鉻化合物，由Cr3+和L-蘋果酸

2、螯合而成(分子式Cr2(C4H4O5)3·5H2O，分子量590.18 g/mol)，可顯著降低四氧嘧啶所致糖尿病Institute of Cancer Research(ICR)小鼠的血糖值，且對DNA無損傷;急性毒性實驗發(fā)現(xiàn)其LD50大于5.0 g/kg body mass(bm)，屬于實際無毒級，可見蘋果酸鉻是一種潛在的降血糖功能食品和營養(yǎng)素補充劑，具有重要的研究價值和應用前景，而目前關于蘋果酸鉻對2型糖尿病大鼠降血糖活性、作用機

3、制及安全性研究未見報道。因此，本文以蘋果酸鉻為研究對象，研究其對2型糖尿病大鼠糖代謝、學習記憶功能、相關酶及其量效關系，并探明其作用機制;揭示蘋果酸鉻在體內的代謝動力學及生物利用度;同時對其進行90天喂養(yǎng)、繁殖、長期喂養(yǎng)實驗及其對健康大鼠糖代謝、學習記憶功能及其相關酶研究，為蘋果酸鉻作為具有降血糖活性的功能食品和營養(yǎng)素補充劑的研究開發(fā)提供科學數(shù)據(jù)。
　　主要研究內容如下:
　　(1)采用高脂高糖飼料喂養(yǎng)和腹腔注射鏈脲佐菌素(

4、STZ)建立2型糖尿病大鼠模型，灌胃給予蘋果酸鉻，研究蘋果酸鉻對2型糖尿病大鼠的糖代謝、學習記憶功能及其相關酶的影響。結果表明，蘋果酸鉻可顯著降低2型糖尿病大鼠的空腹血糖值，其降血糖效果優(yōu)于陽性對照—吡啶甲酸鉻和三氯化鉻，可顯著降低2型糖尿病大鼠血清胰島素水平、胰島素抵抗指數(shù)和C-肽水平，增加肝臟中肝糖原、葡萄糖-6-磷酸酶和葡萄糖激酶含量，對2型糖尿病大鼠血清總膽固醇、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白和甘油三酯水平也具有較好的改善作用;蘋果

5、酸鉻可改善2型糖尿病大鼠的學習記憶功能，并顯著提高大鼠海馬超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶和乙酰膽堿酯酶活性;蘋果酸鉻可顯著提高2型糖尿病大鼠腸道革蘭氏陽性桿菌數(shù)量和革蘭氏桿菌/球菌比值。可見，蘋果酸鉻可有效改善2型糖尿病大鼠糖代謝、學習記憶功能及腸道革蘭氏菌群紊亂。
　　(2)研究蘋果酸鉻對2型糖尿病大鼠降血糖活性的量效關系及其對血清中金屬元素的影響。結果表明，蘋果酸鉻具有較好的降血糖作用，且呈現(xiàn)出劑量依賴關系，當蘋果酸鉻的劑

6、量為7.5-20.8μg Cr/kg bm時，量效關系方程為:Y=-0.4701X+20.914(R2=0.9847，Y為空腹血糖值，X為鉻劑量)，呈現(xiàn)出較好的線性關系，其最小有效量為7.5μg Cr/kg bm，50％最大效應濃度為13.8μg Cr/kgbm，有效劑量范圍為7.5-20.8μg Cr/kg bm;此外，在劑量為17.5和20.0μg Cr/kgbm時，蘋果酸鉻可顯著提高2型糖尿病大鼠血清鈣、鎂、鐵、銅和鋅濃度，有效改

7、善血清金屬元素紊亂。
　　(3)采用健康sprague-dawley(SD)大鼠，研究蘋果酸鉻的體內代謝動力學和生物利用度。結果表明，蘋果酸鉻體內動力學參數(shù)符合二室模型;在相同性別大鼠體內，蘋果酸鉻的平均滯留時間顯著長于吡啶甲酸鉻，且雄性大鼠的AUC0→∞顯著性高于吡啶甲酸鉻;蘋果酸鉻的相對生物利用度顯著高于吡啶甲酸鉻，且雄性大鼠體內的相對生物利用度顯著高于雌性大鼠，其值分別為115.73±2.03％和105.28±1.62％;補

8、充蘋果酸鉻不會顯著影響健康大鼠血清中鈣、鎂、鐵、銅和鋅元素的含量?？梢娞O果酸鉻補鉻效果優(yōu)于吡啶甲酸鉻。
　　(4)采用胰島素抵抗大鼠肝表皮細胞(BRL)模型，研究蘋果酸鉻對2型糖尿病降血糖作用機制。結果表明，蘋果酸鉻可顯著上調胰島素抵抗BRL細胞中葡萄糖轉運體4(Glut4)、磷酸化磷酸腺苷蛋白激酶β1(phosphor-AMPKβ1)和蛋白激酶B(Akt)及其mRNA的表達;蘋果酸鉻可顯著上調胰島素受體底物-1(Irs-1)、過

9、氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)、磷脂酰肌醇-3-羥激酶(PI3K)和p38絲裂原活化蛋白激酶(p38-MAPK) mRNA的表達，且調節(jié)效果顯著高于吡啶甲酸鉻和三氯化鉻。可見，蘋果酸鉻主要是通過促進葡萄糖攝取和轉運及改善胰島素敏感性相關蛋白和基因表達，從而達到降血糖和改善胰島素抵抗的作用。
　　(5)選用健康SD大鼠，研究蘋果酸鉻90天喂養(yǎng)和繁殖實驗及其對健康SD大鼠糖代謝、學習記憶功能及其相關酶的影響。結果表明，蘋果酸

10、鉻劑量為10.0、15.0和20.0μg Cr/kg bm時，不會引起健康大鼠組織病理學變化，沒有出現(xiàn)中毒現(xiàn)象，且對雌性大鼠的受孕率和妊娠率沒有明顯影響，對新生鼠出生存活率和哺育存活率也沒有明顯影響;此外，蘋果酸鉻對健康大鼠糖代謝、學習記憶功能及其相關酶也沒有顯著的影響?？梢?，蘋果酸鉻在有效劑量范圍內具有較好的安全性。
　　(6)選用健康SD大鼠，研究長期喂養(yǎng)蘋果酸鉻對其機體功能、糖代謝、學習記憶功能及其相關酶的影響。結果表明蘋果