牛蒡低聚糖GF13对荷瘤大鼠血糖的调节作用
刘建秀1　陈晓荣2　任金玉1
1.济南市第三人民医院麻醉科，济南　250132；2.济南市第三人民医院科教科，济南　250132
［摘要］目的探讨牛蒡低聚糖GF13对STZ糖尿病荷瘤大鼠和低血糖荷瘤大鼠血糖稳定性的影响。方法 人工建立STZ糖尿病荷瘤大鼠1、2、3组，每组10只，按照500mg/（kg·d）灌服5%、10%、20%的牛蒡低聚糖GF13溶液，第4天分别测空腹血糖、餐后2 h、餐后4 h血糖。另取血糖值在3.7～6.9mmol/L的荷瘤鼠，低血糖荷瘤对照组禁食，低血糖荷瘤大鼠实验组灌服200mg/（kg·d）的5%、10%和20%浓度的牛蒡低聚糖GF13。自第2天起，连续3 d尾部取血，测定低血糖荷瘤大鼠血糖值。结果 牛蒡低聚糖GF13对STZ荷瘤鼠的空腹血糖均有较明显的抑制作用，浓度为10%的牛蒡低聚糖GF13对餐后4 h血糖有较明显的抑制作用，达到了显著水平（P＜0.05）。在牛蒡低聚糖GF13对低血糖荷瘤鼠血糖的稳定性调节实验中，低血糖荷瘤实验组的血糖降低幅度较低血糖荷瘤对照组小，其中低血糖荷瘤实验3组降低的幅度最小，达到了显著水平（P＜0.01）。低血糖荷瘤实验2组的血糖值更接近荷瘤对照组的正常血糖值，差异有统计学意义（P＜0.05）。结论 牛蒡低聚糖GF13对荷瘤大鼠的血糖具有双向调节、维持血糖稳定的作用，但又不影响荷瘤大鼠的正常血糖。
［关键词］牛蒡低聚糖GF13；糖尿病；荷瘤大鼠；血糖调节
血糖指标是术前麻醉的必查项目，患者血糖水平的高低，对麻醉效果以及患者手术过程中的生命体征指标有一定影响［1］，因此，手术前保证患者的血糖值相对稳定对手术麻醉的效果有重要意义［2］。本研究以STZ糖尿病荷瘤大鼠和低血糖荷瘤大鼠为实验模型，对灌服牛蒡低聚糖GF13后的血糖值进行检测，判断牛蒡低聚糖GF13对荷瘤大鼠的血糖稳定性是否具有调节作用。本研究的意义在于发现一种对患者术前血糖起到稳定作用的物质。
牛蒡低聚糖GF13是寡糖［3-4］的一种，是天然的、聚合度均一、分子结构明确的功能性低聚多糖，可作为防治肿瘤、结肠癌、便秘等的保健食品配料和天然药物［5-7］。据报道，牛蒡低聚糖GF13可诱导植物的抗病性，具有促进双歧杆菌生长等活性［8-9］，但其对血糖稳定性的研究报道较少。调查数据显示，我国18岁以上人群中的糖尿病患病率为11.6%，居世界第1位［10］。
1　材料与方法
1.1　材料
Wistar大鼠75只，性别不限，清洁级，重量180～220 g，购于山东大学实验动物中心。基础饲料：祖莉天竺鼠粮；高热饲料：基础饲料55%，猪油16%，蛋黄粉2%，绵白糖27%，总热量为19.93 kJ/g［11-12］。
1.2　方法
1.2.1　肿瘤细胞培养［13-15］
1.2.1.1　 RPMI 1640完全培养液的配制　无血清RPMI 1640培养液中加入10%灭活过滤后的胎牛血清和1%双抗（l00 U/ml链霉素和100 U/m l青霉素），混匀，4℃保存，一周内使用。CT26结肠癌细胞生长于RPMI 1640完全培养基中，置于37℃、5%CO2细胞培养箱中培养。
1.2.1.2　 PBS溶液配制　8.0 g NaCl，0.2 g KCl，1.56 g Na2HPO4·12H2O，0.2 g KH2PO4，ddH2O定容至1 L，高压灭菌，4℃保存。
1.2.1.3　红细胞裂解液的配制　称取KCl 0.2 g、KH2PO40.2 g、NaCl 8.0 g、Na2HPO4·12H2O 1.56 g，溶于1000ml三蒸水中，分装，高压灭菌，于4℃下保存备用。
1.2.2　荷瘤鼠模型的建立［16］
配置RMPI1640培养基，此培养基中含有10%的胎牛血清和双抗（青霉素、链霉素），将CT26结肠癌细胞培养于这种培养基中，并置于温度为37℃、含有5%CO2的细胞培养箱中培养。用0.25%的胰酶消化对数生长的CT26结肠癌细胞。消化结束后，将细胞轻轻吹打下来，PBS洗两遍。用PBS稀释成2×107～6× 107/ml，75%乙醇消毒大鼠右腋皮下，每只大鼠接种0.5ml。90只Wistar大鼠接种4 d后有86只可见豆粒大小的肿瘤块，可做为荷瘤鼠模型，其余4只建模失败者剔除。
1.2.3　牛蒡低聚糖GF13对STZ糖尿病荷瘤大鼠血糖稳定的影响
1.2.3.1　 STZ糖尿病荷瘤模型建立［17-23］链脲霉素（STZ）导致糖尿病的机制主要是由于胰岛细胞中烟酰胺腺嘌呤（DNA）含量减少，STZ分子中的葡萄糖基可使STZ进入胰岛β细胞，引起β细胞核内形态变化，使其染色体凝集、伸长和浓缩。其糖尿病模型操作相对简单，因此是实验室常用的造模方法，很多文章均采用此方法。取荷瘤鼠55只，饲以高热量饲料，维持饲养10 d后，用0.1mol/L的枸橼酸-枸橼酸钠缓冲液（pH4.5）稀释STZ，按200 mg/kg的剂量在荷瘤鼠腹腔注射，连续3 d后，模型组动物禁食（不禁水）24 h，用采血笔从内眦静脉丛采血［24-25］，用血糖仪［26-27］测定空腹血糖，筛选出50只血糖值＞11.1 mmol/L［28-29］的STZ糖尿病模型荷瘤鼠，5只腹水及建模失败者剔除，筛选出STZ糖尿病荷瘤鼠40只。在建立STZ糖尿病荷瘤鼠模型的同时，取荷瘤鼠10只作为对照组，饲喂基础饲料，维持饲养10 d后，按200 mg/kg体重腹腔注射等体积缓冲液，连续注射3 d。
1.2.3.2　 STZ荷瘤大鼠血糖稳定性实验　将40只STZ糖尿病荷瘤大鼠随机分为4组，每组10只，分别组成STZ荷瘤对照组、STZ荷瘤1组、STZ荷瘤2组、STZ荷瘤3组。将纯度为90%的牛蒡低聚糖GF13用蒸馏水稀释为5%、10%、20%的牛蒡低聚糖GF13溶液；按500 mg/（kg·d）对STZ糖尿病荷瘤1～3组分别灌服5%、10%、20%的牛蒡低聚糖GF13溶液，每天饲喂基础饲料，连续3 d。STZ荷瘤对照组灌服等体积的蒸馏水，连续3 d，每天饲喂基础饲料。荷瘤对照组用基础饲料正常饲喂，连续3 d。在第4天，所有对照组与实验组空腹24 h后，尾部取血，用血糖仪测空腹血糖；取血后饲喂基础饲料，餐后2、4 h分别尾部取血，测餐后血糖值。
1.2.4　低血糖荷瘤鼠模型的制备［30］及低血糖荷瘤鼠血糖稳定性实验
取正常饲喂荷瘤鼠30只，禁食3 h后，眼眶采血，筛选血糖值在3.7～6.9 mmol/L的荷瘤鼠，剔除血糖值不在正常范围内的荷瘤鼠2只，剩余28只再选出25只血糖值接近5.3mmol/L的荷瘤鼠作为低血糖荷瘤鼠模型，随机分为荷瘤对照组、低血糖荷瘤对照组、低血糖荷瘤实验1组、低血糖荷瘤实验2组，低血糖荷瘤实验3组，每组5只。荷瘤对照组正常基础饲料饲喂；低血糖荷瘤对照组禁食，饲喂蒸馏水；低血糖荷瘤实验1～3组按照500 mg/（kg·d）分别灌服5%、10%、20%的牛蒡低聚糖GF13溶液。自第2天起，荷瘤对照组、低血糖荷瘤对照组、低血糖荷瘤1～3实验组在每天上午9点、下午3点2个时间点连续3 d同时尾部取血，测定血糖值［34］，当日两次血糖值平均数作为当日血糖值。
1.3　统计学处理
采用SPSS 13.0统计学软件对数据进行处理，计量资料以表示，组间比较采用单因素方差分析，以P＜0.05为差异有统计学意义。
2　结果
2.1　牛蒡低聚糖GF13对STZ糖尿病荷瘤鼠血糖稳定性的影响
在本实验中，按照500 mg/（kg·d）给STZ糖尿病荷瘤鼠1组、2组、3组分别灌服5%、10%、20%浓度的牛蒡低聚糖GF13溶液，第4天分别测空腹血糖、餐后2 h、餐后4 h血糖。STZ荷瘤1组、2组、3组与未致糖尿病的荷瘤对照组比较，牛蒡低聚糖GF13对STZ荷瘤鼠的空腹血糖值有较明显的抑制作用；而未灌服牛蒡低聚糖GF13的STZ荷瘤对照组，其空腹、餐后2 h、餐后4 h血糖值与荷瘤对照组相比，仍处于血糖水平较高的状态且达到了极显著水平（P＜0.01）。在给药组中，10%浓度的牛蒡低聚糖GF13溶液对STZ荷瘤鼠的空腹血糖有极显著的抑制作用，与STZ荷瘤对照组相比，具有显著的统计学意义（P＜0.05）。牛蒡低聚糖GF13对STZ荷瘤鼠的餐后血糖稳定具有一定影响，特别是浓度为10%的牛蒡低聚糖GF13对餐后4 h血糖有较明显的抑制作用，达到了显著水平（P＜0.05）。20%浓度的牛蒡低聚糖GF13导致STZ荷瘤3组中的4只STZ荷瘤鼠出现腹泻症状，其中STZ荷瘤鼠有1只腹泻死亡，故差异无统计学意义（P＞0.05）（表1）。
表1　牛蒡低聚糖GF13对STZ荷瘤鼠血糖稳定性的影响
与荷瘤对照组比较，*P＜0.05，#P＜0.01
2.2　牛蒡低聚糖GF13对低血糖荷瘤鼠血糖的稳定性影响
在本实验中，因饥饿导致的低血糖荷瘤模型、灌服牛蒡低聚糖GF13的三组低血糖荷瘤实验组的血糖值降低幅度较低血糖荷瘤对照组小，其中灌服牛蒡低聚糖浓度为20%的低血糖荷瘤实验3组的血糖值降低幅度最小，达到了显著水平（P＜0.01）。与低血糖荷瘤对照组相比，低血糖荷瘤实验2组的血糖值更接近荷瘤对照组的正常血糖值，差异有统计学意义（P＜0.05）。低血糖荷瘤实验1组空腹第4天有2只荷瘤鼠死亡，故差异无统计学意义（P＞0.05）（表2）。
表2　牛蒡低聚糖GF13对低血糖荷瘤鼠血糖的稳定性影响
与低血糖荷瘤对照组比较，*P＜0.05，#P＜0.01
3　讨论
在牛蒡低聚糖GF13对STZ糖尿病荷瘤鼠血糖稳定性的影响实验中，牛蒡低聚糖GF13对STZ荷瘤鼠的空腹血糖有较明显的抑制作用，其中10%浓度的牛蒡低聚糖GF13溶液对STZ荷瘤鼠的空腹血糖有极显著的抑制作用，对餐后4 h的血糖有较明显的抑制作用。本研究结果显示，灌服牛蒡低聚糖GF13的低血糖荷瘤实验组中的低血糖值降低幅度较小，低血糖荷瘤实验2组血糖值更接近荷瘤对照组的正常血糖值，差异有统计学意义（P＜0.05）。
本研究结果表明，牛蒡低聚糖GF13对STZ荷瘤大鼠血糖的升高、饥饿致低血糖荷瘤大鼠血糖的降低均有抑制作用，即对荷瘤大鼠的血糖具有双向调节、维持血糖相对稳定的作用，但其不影响荷瘤大鼠的正常血糖值，这可能与牛蒡低聚糖GF13的分子结构有关。另外，牛蒡低聚糖GF13具有水溶性膳食纤维的特性，能吸水膨胀，可延长胃中食物的消化吸收时间，可能对血糖的稳定起一定作用，因此，可以考虑做糖尿患者的血糖稳定试验。如果牛蒡低聚糖GF13对糖尿患者的血糖能起到稳定作用，那么对于需要手术进行治疗的患者，术前24 h将牛蒡低聚糖作为辅食添加，以辅助稳定血糖，这对提高糖尿病患者手术过程中血糖指标的稳定起到一定作用，从而有助于手术过程生命体征的稳定。由于牛蒡低聚糖GF13具有水溶性膳食纤维的特性，因此，灌服量过大，可能会导致腹泻。本试验过程中，20%浓度的牛蒡低聚糖GF13可出现导致荷瘤大鼠腹泻的现象。
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Regulation effect of burdock oligosaccharide GF13 on blood glucose in tumor-bearing rats
LIU Jian-xiu1CHEN Xiao-rong2REN Jin-yu1
1.Department of Anesthesiology，the Third People′s Hospital of Jinan City，Jinan　250132，China；2.Department of Science and Education，the Third People′s Hospital of Jinan City，Jinan　250132，China
［Abstract］Objective To explore the in fluence of burdock oligosaccharide GF13 on glucostasis of STZ diabetic tumorbearing rats and hypoglycemic tumor-bearing rats. Methods Three groups of STZ diabetic tumor-bearing ratswith 10 in each group were set up artificially.5%，10%，and 20%solution of burdock oligosaccharide GF13 was provided based on 500 mg/（kg·d）.During the 4thday，fasting blood-glucose　（FBG），2 hours postprandial glucose，and 4 hours postprandial glucose wasmeasured respectively.Tumor-bearing ratswith normal glucose values from 3.7mmol/L to 6.9mmol/L were selected.In the hypoglycemia tumor-bearing rat control group，no food was provided，while in the experimental group of hypoglycemia tumor-bearing rats，5%，10%，and 20%solution of burdock oligosaccharide GF13 was provided based on 200 mg/（kg·d）.From the second day，the blood glucose level from hypoglycemia tumor-bearing rats was measured by blood collecting from tails in 3 consecutive days.Results Burdock oligosaccharide GF13 played an obvious inhibition effect on FBG of STZ tumor-bearing rats.The concentration of 10%burdock oligosaccharide GF13 had a great inhibition effect on 4 hours postprandial glucose in a remarkable level（P＜0.05）.In glucostasis regulation experiment of burdock oligosaccharide GF13 in hypoglycemia tumor-bearing rats，the scope of decrease in the experiment group of hypoglycemia tumor-bearing rats was smaller than that in the control group of hypoglycemia tumor-bearing rats.Among them，the scope of decrease in experimental group three of hypoglycemia tumor-bearing ratswas the smallestwith a remarkable level（P＜0.01）.The blood glucose level in the experimental group two of hypoglycemia tumor-bearing ratswas tantamount to the normal blood glucose level in the control group of tumor-bearing ratswith a statistical difference（P＜0.05）.Conclusion Burdock oligosaccharide GF13 plays the roles of dual-directional regulation and maintenance of glucostasis in the blood glucose of tumor-bearing ratswithout influencing on their normal blood glucose levels.
［Key words］Burdock oligosaccharide GF13；Diabetesmellitus；Tumor-bearing rat；Blood glucose regulation
［中图分类号］R-332
［文献标识码］A
［文章编号］1674-4721（2016）08（b）-0008-04
（收稿日期：2016-04-20本文编辑：祁海文）
［作者简介］刘建秀（1978-），女，硕士，专业方向：外科麻醉