蝇蛆壳聚糖对实验性糖尿病大鼠降血糖作用的研究与机制初探

摘要

一、研究背景 糖尿病(diabetes mellitus)是一种常见的内分泌代谢疾病，常伴随多种慢性并发症，造成多器官、多系统的广泛损伤，具有较高的致残率，是继心脑血管疾病、癌症之后危害人类身体健康的第三大疾病。我国糖尿病患者约为4000万人，是糖尿病患者最多的国家之一，且发病率呈逐年上升的趋势。 糖尿病的发生与多种因素有关，主要是一组由遗传和环境因素相互作用而引起的以慢性高血糖为特征的临床综合征，因胰岛素分泌绝对或相对不足以及靶组织细胞对胰岛素敏感性降低，会引起糖类、蛋白、脂肪、水和电解质等一系列代谢紊乱。 糖尿病的治疗，目前所用的方法有：口服药物治疗、胰岛素治疗和非药物治疗等。现有的传统治疗方法，虽然能有效的控制高血糖，但对慢性并发症的预防和治疗仍缺乏有效措施，并且连续服用口服降糖药物会出现药物失效、高胰岛素血症和胰岛素抵抗等问题，其毒副作用也比较明显。因此，如何防治糖尿病已成为国内外科学工作者的一个重要研究课题。 近年来的许多研究表明，许多天然化学物中的活性成分在糖尿病的预防和治疗过程中疗效稳定、毒性小，不良反应少，可长期使用。在这之中，自20世纪80年代以来，壳聚糖及其衍生物以其独有的理化性质成为全世界研究的热点，并在医药、食品、化工、环保、农业等诸多应用领域取得了突破性进展． 壳聚糖(chitosan)是天然多糖甲壳素(chitin)的脱乙酰基产物，学名聚氨基葡糖，也称为壳聚胺、几丁聚糖，是甲壳素最基本、最重要的衍生物，于1859年由法国人Rouget首先得到。壳聚糖是自然界中少见的带正电荷的高分子聚合物，它含有游离氨基，属于碱性多糖，其相对分子质量，从数十万到数百万不等。这类多糖既可生物合成，又可生物降解，与动物的器官组织及细胞有良好的生物相容性，无毒。降解过程中产生的低分子寡聚糖在体内不积累，几乎没有免疫原性。目前已知壳聚糖及其衍生物具有降血糖、抗氧化、抗微生物、增强免疫、调节血脂、抑制肿瘤等药理活性。 在以往壳聚糖研究中，大多数是以虾、蟹为原料，而以蝇蛆为原料制备壳聚糖甚少。其实，蝇蛆中的壳聚糖含量高且质量优于虾、蟹等，应用前景十分可观。蝇蛆壳聚糖在治疗糖尿病方面有着自己独特的优势，其治疗糖尿病过程并非单纯降糖，还能改善脂质代谢、纠正能量代谢紊乱，改善微循环，具有保护胰岛细胞和组织的功能，防治并发症的发生和发展，具有开发应用价值。随着其抗糖尿病的机制的更深入研究，蝇蛆壳聚糖必将在糖尿病的治疗和预防中发挥更大的作用。 本研究根据糖尿病的营养代谢特点，建立稳定的糖尿病大鼠模型，以研究蝇蛆壳聚糖在降血糖方面所表现出的调节血糖、改善糖耐量作用，并从临床营养学角度切入，采用生物化学、分子生物学等研究手段，重点从蝇蛆壳聚糖促进胰岛素分泌、修复胰岛细胞功能、改善胰岛素抵抗及调节机体糖、脂代谢，抵抗氧化损伤、增进胃肠动力等方面初步探讨蝇蛆壳聚糖降血糖的作用机制，为防治糖尿病及其并发症、改善糖尿病患者生活质量提供新的实验依据。全文研究内容包括5个部分。 二、研究内容 第一部分实验性糖尿病大鼠模型的建立 目的：成功建立适用于进行糖尿病营养治疗研究的动物模型，其模型要稳定、可靠、重复性好。 方法：雄性SD大鼠36只，随机分为正常对照组(8只)、A组(14只)和B组(14只)。A组1次性腹腔注射STZ溶液55mg/kg·bw；B组1次性腹腔注射STZ溶液65mg/kg·bw，以诱发糖尿病动物模型。正常对照组腹腔注射同体积柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液。通过对两个浓度STZ溶液建立的模型大鼠的一般生理状况，包括：体重、饮水量、饮食量、排尿量及精神状态；血糖水平；2周血糖稳定性；HE染色观察其胰腺组织病理学改变的比较，来判定糖尿病模型是否成功，以确定STZ溶液建立实验性糖尿病大鼠模型的最佳剂量。 第二部分蝇蛆壳聚糖对实验性糖尿病大鼠糖代谢的影响 目的：通过探讨蝇蛆壳聚糖对实验性糖尿病大鼠机体内糖代谢中一系列指标的测定，包括：血糖、糖耐量、糖化血红蛋白、血清胰岛素、C肽、肝糖原含量的测定，探讨蝇蛆壳聚糖降低血糖、改善胰岛素抵抗的机制。 方法：雄性SD大鼠80只，随机分出12只作为A正常对照组，其余按第一部分方法建模，正常对照组腹腔注射同体积的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液。将成模的糖尿病大鼠59只，随机分为B模型对照组(11只)，C蝇蛆壳聚糖低剂量组(12只)、D蝇蛆壳聚糖中剂量组(12只)、E蝇蛆壳聚糖高剂量组(12只)以及阳性对照组F拜糖平治疗组(12只)。 各组大鼠连续灌胃30d，灌胃剂量如下：A组(正常对照组)和B组(模型对照组)，每天等量蒸馏水灌胃1次；C组(蝇蛆壳聚糖低剂量组)、D组(蝇蛆壳聚糖中剂量组)、E组(蝇蛆壳聚糖高剂量组)每天灌胃1次，剂量分别为300、600和900 mg/kg·bw；F组(拜糖平治疗组)每天灌胃1次，剂量为10mg/kg·bw。 第31d大鼠禁食12h后，乙醚麻醉，由其腹主动脉采血处死，取血6～8ml，室温凝固约60 min，2000r/m离心10min，-30℃冰箱保存待测，测定血清胰岛素(Insulin，INS)、C肽(C-Peptide，CP)含量，并采用蒽酮法检测肝糖原含量。 监测指标如下： 1、大鼠一般情况观察； 2、第1d、11d、21d和31d空腹血糖； 3、糖耐量实验； 4、糖化血清蛋白； 5、血清胰岛素； 6、C肽； 7、肝糖原。 第三部分蝇蛆壳聚糖对实验性糖尿病大鼠脂代谢的影响 目的：通过对实验大鼠的血脂，包括血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)含量的测定，探讨蝇蛆壳聚糖改善糖、脂代谢以降低血糖的机制。 方法：采用生化分析法测定实验大鼠血脂，包括血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)的含量。 第四部分蝇蛆壳聚糖对实验性糖尿病大鼠抗氧化损伤能力的影响 目的：观察蝇蛆壳聚糖对实验性糖尿病大鼠抗氧化损伤能力的影响，以初步阐明蝇蛆壳聚糖通过修复机体氧化损伤而降低实验性糖尿病大鼠血糖这一机制。 方法：分别采用黄嘌呤氧化酶法、酶促反应、硫代巴比妥酸比色法检测血清超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性及血清丙二醛(MDA)含量。 第五部分蝇蛆壳聚糖对实验性糖尿病大鼠胃肠动力的影响 目的：通过对实验大鼠的胃肠道动力的研究，测定其胃肠推进指数，探讨蝇蛆壳聚糖通过对糖尿病大鼠肠道功能的改善，而减少并发症、降低血糖的机制。 方法：通过量取实验大鼠小肠长度及30min伊文氏蓝溶液经过小肠的长度计算胃肠推进指数。 三、结论 1．SD大鼠腹腔注射STZ溶液55mg/kg·bw，可以成功建立实验性糖尿病大鼠模型，其成模率较高，死亡率低，且症状稳定，适用于糖尿病营养治疗的实验研究。 2．蝇蛆壳聚糖对于实验性糖尿病大鼠的一般生理状况、空腹血糖、糖耐量、糖化血清蛋白等糖尿病典型症状都有一定的改善，说明蝇蛆壳聚糖对于糖尿病有一定的治疗作用。 3．蝇蛆壳聚糖治疗可使实验大鼠的空腹血糖(FBG)、血清胰岛素(INS)、C肽(CP)均有所降低，提示蝇蛆壳聚糖可以保护胰岛β-细胞，增强胰岛素敏感性，改善机体的胰岛素抵抗，进而稳定机体血糖。 4．蝇蛆壳聚糖能显著改善糖尿病大鼠的糖代谢和脂代谢紊乱，从而进一步恢复胰岛β-细胞功能，增加胰岛素敏感性，改善胰岛素抵抗，以实现其降血糖作用。 5．蝇蛆壳聚糖能通过增加SOD、GSH-Px活力，加速自由基的清除，减少MDA的生成，从而减少体内的氧化应激，降低糖尿病大鼠的氧化损伤。其降血糖作用可能与其具有抗氧化能力有关， 6．蝇蛆壳聚糖对于糖尿病胃肠功能紊乱有一定的调节作用，可以刺激肠蠕动，增进肠道运动，从而改善糖尿病胃肠功能紊乱。这可能也是其改善糖尿病症状的机制之一。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：英文缩略词表

声明

前 言

第一部分实验性糖尿病大鼠模型的建立

一、材料与方法

二、结 果

三、讨 论

四、小 结

参考文献

第二部分蝇蛆壳聚糖对实验性糖尿病大鼠糖代谢的影响

一、材料与方法

二、结 果

三、讨论

四、小 结

参考文献

第三部分蝇蛆壳聚糖对实验性糖尿病大鼠脂代谢的影响

一、材料与方法

二、结 果

三、讨 论

四、小 结

参考文献

第四部分蝇蛆壳聚糖对实验性糖尿病大鼠抗氧化损伤能力的影响

一、材料与方法

二、结 果

三、讨论

三、小 结

参考文献

第五部分蝇蛆壳聚糖对实验性糖尿病大鼠胃肠动力的影响

一、材料与方法

二、结 果

三、讨 论

四、小 结

参考文献

全文总结

综 述 蝇蛆壳聚糖降血糖作用研究进展

学习期间发表论文与著作

致 谢