蘋果酸鉻對2型糖尿病大鼠的降血糖活性、作用機(jī)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(jī)鉻，有機(jī)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(bǔ)充劑已得到廣泛的應(yīng)用。目前市場上有機(jī)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(yīng)用最廣，但吡啶甲酸鉻會引起DNA毒性、細(xì)胞毒性和生殖毒性，其安全性已備受關(guān)注。因此研究開發(fā)降血糖活性好的、安全性高的有機(jī)鉻補(bǔ)充劑是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。蘋果酸鉻是本實(shí)驗(yàn)室合成的有機(jī)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(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其LD50大于5.0 g/kg body mass(bm)，屬于實(shí)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(bǔ)充劑，具有重要的研究價值和應(yīng)用前景，而目前關(guān)于蘋果酸鉻對2型糖尿病大鼠降血糖活性、作用機(jī)

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(xué)習(xí)記憶功能、相關(guān)酶及其量效關(guān)系，并探明其作用機(jī)制;揭示蘋果酸鉻在體內(nèi)的代謝動力學(xué)及生物利用度;同時對其進(jìn)行90天喂養(yǎng)、繁殖、長期喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn)及其對健康大鼠糖代謝、學(xué)習(xí)記憶功能及其相關(guān)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(bǔ)充劑的研究開發(fā)提供科學(xué)數(shù)據(jù)。
　　主要研究內(nèi)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(xué)習(xí)記憶功能及其相關(guān)酶的影響。結(jié)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(xué)習(xí)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?？梢?，蘋果酸鉻可有效改善2型糖尿病大鼠糖代謝、學(xué)習(xí)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(guān)系及其對血清中金屬元素的影響。結(jié)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(guān)系，當(dāng)蘋果酸鉻的劑

6、量為7.5-20.8μg Cr/kg bm時，量效關(guān)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(guān)系，其最小有效量為7.5μg Cr/kg bm，50％最大效應(yīng)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(nèi)代謝動力學(xué)和生物利用度。結(jié)果表明，蘋果酸鉻體內(nèi)動力學(xué)參數(shù)符合二室模型;在相同性別大鼠體內(nèi)，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(nèi)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(bǔ)

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(bǔ)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(xì)胞(BRL)模型，研究蘋果酸鉻對2型糖尿病降血糖作用機(jī)制。結(jié)果表明，蘋果酸鉻可顯著上調(diào)胰島素抵抗BRL細(xì)胞中葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)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(dá);蘋果酸鉻可顯著上調(diào)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(dá)，且調(diào)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(jìn)葡萄糖攝取和轉(zhuǎn)運(yùn)及改善胰島素敏感性相關(guān)蛋白和基因表達(dá)，從而達(dá)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(shí)驗(yàn)及其對健康SD大鼠糖代謝、學(xué)習(xí)記憶功能及其相關(guān)酶的影響。結(jié)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(xué)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(xué)習(xí)記憶功能及其相關(guān)酶也沒有顯著的影響?？梢?，蘋果酸鉻在有效劑量范圍內(nèi)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(jī)體功能、糖代謝、學(xué)習(xí)記憶功能及其相關(guān)酶的影響。結(jié)果表明蘋果