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三七總皂苷、黃芪對2型糖尿病動脈粥樣硬化大鼠修飾型低密度脂蛋白的影響

來源:《中華醫學研究雜志》 作者:李靜波,劉寬芝,李金榮 2008-12-27

摘要: 【摘要】 目的 探討三七總皂苷、黃芪防治2型糖尿病動脈粥樣硬化的作用機制。方法 建立2型糖尿病大鼠模型,隨機分為糖尿病模型組及糖尿病三七總皂苷、黃芪治療組,并與正常對照組比較,分別測定各組大鼠血糖、血脂、氧化及糖化低密度脂蛋白水平,并取大鼠主動脈組織進行形態學觀察,計算病灶面積與管壁總面積比值。......


【摘要】  目的 探討三七總皂苷、黃芪防治2型糖尿病動脈粥樣硬化的作用機制。方法 建立2型糖尿病大鼠模型,隨機分為糖尿病模型組及糖尿病三七總皂苷、黃芪治療組,并與正常對照組比較,分別測定各組大鼠血糖、血脂、氧化及糖化低密度脂蛋白水平,并取大鼠主動脈組織進行形態學觀察,計算病灶面積與管壁總面積比值。結果 2型糖尿病大鼠血糖、甘油三酯(TG)、總膽固醇(TC)、極低密度脂蛋白(VLDL)、低密度脂蛋白(LDL)、氧化低密度脂蛋白(Ox-LDL)和糖化低密度脂蛋白(Gly-LDL)水平升高,高密度脂蛋白(HDL)下降,主動脈病變程度明顯。三七總皂苷、黃芪治療組動物各項指標均有明顯改善。結論 三七總皂苷、黃芪可通過降低血糖、調節血脂、抗氧化發揮其防治2型糖尿病AS的作用。

【關鍵詞】  三七總皂苷;黃芪;氧化低密度脂蛋白;糖化低密度脂蛋白;動脈粥樣硬化;2型糖尿病

Effect of panax notoginseng saponins and Astragalus on modified low density lipoprotein in type 2 diabetic rat with atherosclerosis

    LI Jing-bo, LIU Kuan-zhi, LI Jin-rong.The People’s Hospital of Tianjin, Tianjin 300121,China

    【Abstract】  Objective  To investigate the role and mechanism of Astragalus (AS) and Panax Notoginseng Saponins (PNS) in treatment of type 2 diabetic atherosclerosis. Methods  Type 2 diabetic rats induced by high-fat diet and a low dose of STZ were divided into two groups randomly: diabetic model rats group treated with AS and PNS as compared with control subjects. Serum level of oxidized low density lipoprotein (Ox-LDL), Glycated low density lipoprotein (Gly-LDL), lipid and blood glucose were measured before and after treatment. Aorta tissue was stained with HE and observed with microscope.Results  The serum levels of GLU, TG, TC, LDL-C, VLDL-C, Ox-LDL and Gly-LDL in type 2 diabetic rats were improved, while the levels of HDL-C were decreased. The pathological changes of aorta tissue were obvious in diabetic rats. Each index was improved after treatment with AS and PNS. Conclusion  tPNS and Ast can reduce the level of glucose, regulate the serum lipids, antagonize oxidation, thus the two Chinese herbs may prevent and cure diabetic atherosclerosis.

    【Key words】  Total panax notoginseng saponins; astragalus membranaceus; oxidized low density lipoprotein; Glycated low density lipoprotein; atherosclerosis; type 2 diabetes

    大血管病變是2型糖尿病(DM)的常見并發癥,嚴重威脅著人類的健康,其突出的病理變化是動脈粥樣硬化(AS)。近年研究表明,修飾型低密度脂蛋白主要包括氧化低密度脂蛋白(Ox-LDL)和糖化低密度脂蛋白(Gly-LDL)等,在AS的發生、發展過程中起到重要作用。本研究通過高脂膳食喂養SD大鼠,再注射小劑量鏈脲佐菌素(STZ)誘發胰島素抵抗和高血糖,從而建立2型糖尿病大鼠模型。在此基礎上通過測定大鼠血中修飾型低密度脂蛋白水平探討其與糖尿病AS的關系。給予糖尿病大鼠三七總皂苷、黃芪干預治療,探討兩藥對糖尿病AS的防治作用及作用機制。

1  材料與方法

    1.1  動物  選用雌性SD大鼠,二級動物(購自河北醫科大學動物實驗中心),共40只,體重180~200g,于清潔動物室飼養。

    1.2  主要藥品試劑  鏈脲佐菌素(STZ)為美國Sigma公司產品;膽固醇購自河南省益康生化原料廠;膽酸購自北京雙旋微生物培養基制品廠;Ox-LDL酶聯免疫試劑盒購自上海榮盛生物技術公司;三七總皂苷(血塞通),云南植物藥業有限公司,含三七總皂苷250mg/10ml,批號20020405,黃芪(黃芪注射液),成都地奧九泓制藥廠,相當于原藥材20g/10ml,批號0301043。

    1.3  主要儀器  全自動生化分析儀:Olympus  AU2700;酶標儀:奧地利Anthos公司 HT-2;分光光度計:722型光柵分光光度計(上海第三儀器廠);切片漂烘溫控儀:安徽電子科學研究所QP-B型;輪轉切片機:德國萊卡RM-2135;數顯電熱恒溫干燥箱:上海陽光實驗儀器有限公司;光學顯微鏡:日本Olympus CH20。

    1.4   方法

    1.4.1  動物模型的建立  雌性SD大鼠40只,先隨機選10只為正常對照組(A組),其余30只用于制備2型糖尿病動物模型。造模組動物高脂飼料喂養1個月,然后腹腔注射30mg/kg STZ。2周后,選取血糖持續2天>11.1mmol/L為糖尿病動物模型。將糖尿病大鼠隨機分為兩組即糖尿病模型組(B組)10只,糖尿病三七總皂苷、黃芪治療組(C組)12只。

    1.4.2  藥物干預治療  共12周。A組:實驗過程中喂常規飼料,每日自來水灌胃。B組:實驗過程中喂高脂飼料,每日自來水灌胃。C組:實驗過程中喂高脂飼料,每日三七總皂苷(血塞通)灌胃(100mg/kg)及黃芪注射液灌胃(8g/kg)。

    1.4.3  標本采集及觀察指標  實驗18周末股動脈放血處死動物,留取血標本,-20℃保存,待用于測定FBG、TG、TC、極低密度脂蛋白(VLDL)、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL),應用酶聯免疫吸附方法測定Ox-LDL,低濃度氯化硝基四氮唑藍還原法測定Gly-LDL。然后迅速打開胸腔,分離主動脈,剔除表面脂肪組織,于主動脈根部切取約2cm主動脈置于10%多聚甲醛中固定,待光鏡檢測。

    1.5  統計學處理  所有統計過程均由SPSS11.0統計軟件完成,計量資料以均數±標準差(x±s)表示,組間比較采用方差分析,相關分析采用直線相關。

2  結果

    2.1  各組大鼠血脂變化  見表1。B組大鼠血清TG、TC、VLDL、LDL均較A組明顯升高(均P<0.01),C組較B組明顯下降(分別為P<0.01、P<0.01、P<0.01、P<0.05),B組大鼠血清HDL較A組顯著降低(P<0.01),C組高于B組(P<0.01)。注:1)P<0.05,2)P<0.01 vs group A;3)P<0.05,4)P<0.01 vs group B

    2.2  各組大鼠血糖及修飾型低密度脂蛋白水平變化  見表2。B組大鼠血糖較A組明顯升高(P<0.01),C組較B組明顯降低(P<0.01)。B組大鼠Ox-LDL、Gly-LDL水平顯著高于A組(P<0.01),C組較B組明顯下降(P<0.01)。相關分析表明糖尿病大鼠Ox-LDL水平與血糖、LDL水平呈正相關(分別r=0.548,P<0.05;r=0.697,P<0.01),與HDL水平呈負相關(r=-0.685,P<0.01)。Gly-LDL水平與Ox-LDL、血糖呈正相關(分別r=0.744,P<0.01;r=0.715,P<0.01)。注:1)P<0.05,2)P<0.01 vs group A;3)P<0.05,4)P<0.01 vs group B

    2.3  組織形態學改變  見表3,圖1、圖2、圖3。正常對照組大鼠主動脈內皮細胞扁平,內膜平坦,中膜平滑肌細胞(SMC)與彈力板近似平行相間排列。糖尿病模型組大鼠主動脈橫斷面上可見較多的內膜增厚病灶,其內主要由排列紊亂的增生SMC組成,病灶表面內皮細胞腫脹,內彈力板厚薄不均,有斷裂分離現象,中膜淺層SMC輕度增生、排列紊亂。治療組的動脈粥樣硬化病變明顯輕于模型組,僅見較少的病灶。各組主動脈橫斷面病灶總面積與管壁總面積比值分別為:A組(0.57±0.20)%;B組(1.90±0.34)%;C組(0.75±0.25)%。B組較A組病變程度明顯加重(P<0.01),C組較B組病變程度明顯減輕(P<0.01)。相關分析表明主動脈病變程度與Ox-LDL、Gly-LDL水平呈正相關(分別r=0.650,P<0.01;r=0.632,P<0.01)。注:1)P<0.05,2)P<0.01 vs group A;3)P<0.05,4)P<0.01 vs group B

    3  討論

    動脈粥樣硬化是糖尿病大血管病變的主要病理表現,與非糖尿病患者相比糖尿病患者AS具有發病早、進展快、病情重、預后差的特點。低密度脂蛋白(LDL)與AS有著非常密切的關系,但由于反饋調節作用,巨噬細胞與天然LDL共同孵育不能轉化為泡沫細胞。修飾型LDL的發現為闡明LDL的致AS作用提供了有力依據。

    Ox-LDL是一種重要的致AS因子,它首先于20世紀80年代末被發現。Paul等證實Ox-LDL是AS病變的早期標志物,血漿Ox-LDL水平升高的受試者約94%存在心血管疾病[1]。有研究表明,糖尿病患者的LDL更容易被氧化成Ox-LDL[2]。近期研究證實2型糖尿病患者體內Ox-LDL與LDL比值的升高與糖尿病大血管病的發病密切相關[3]。本研究中,糖尿病大鼠血漿中Ox-LDL水平明顯高于正常對照組,并且同時存在血糖升高和血脂紊亂。相關分析表明Ox-LDL水平與血糖及LDL水平呈正相關,與HDL呈負相關,提示血糖升高及血脂紊亂均是造成Ox-LDL升高的原因,機制可能為DM病人血糖升高導致自由基產生增多,抗氧化物質活性及作用降低;同時從DM病人體內分離出的LDL分子體積明顯小于正常對照組的體積,且含有的還原性VitE也減少,小而密的LDL更易于被氧化[7]。本研究還發現Ox-LDL水平與大鼠主動脈AS病變面積呈正相關,也說明在糖尿病動脈粥樣硬化病變的發生中,Ox-LDL是一個重要致病因素,并且Ox-LDL水平可反映病變的嚴重程度。Gly-LDL是LDL經過糖化修飾的產物。早在20世紀80年代初就有學者推測DM病人體內的LDL可能會受到非酶糖化的影響,從而在體內產生Gly-LDL,對DM病人AS的形成起作用。研究表明[4]Gly-LDL與血管基質蛋白結合,使基底膜增厚,血管壁彈性降低。另外,Gly-LDL具有的細胞毒作用和對細胞因子的影響如使巨噬細胞釋放白細胞介素-1β、腫瘤壞死因子等釋放增加都加速動脈硬化的形成。本研究結果顯示糖尿病大鼠血清中Gly-LDL水平明顯升高,其水平與血糖、Ox-LDL水平及AS損傷面積呈正相關。結果提示LDL糖基化可能是糖脂代謝障礙相互影響的中間環節,在糖尿病AS的發生發展中起著重要作用;血糖升高是糖尿病并發AS的重要原因,揭示了控制高血糖的重要性;兩種修飾型LDL既可以獨立發揮作用又可相互促進,進一步加速AS進展。氧化作用參與了蛋白質的非酶糖化,后者開始于還原糖的自身氧化,糖化氧化和自身氧化兩種途徑在非酶糖化中均可發生,只是在某種條件下以某一途徑為主。

    中醫認為糖尿病患者無論是并發大血管病變還是微血管病變,都與血瘀證密切相關。中藥防治糖尿病已有數千年歷史,三七總皂苷和黃芪均為常用藥物。中醫認為三七總皂苷具有活血化瘀的功效而黃芪具有益氣的作用。黃芪多糖可以降低2型糖尿病胰島素抵抗大鼠血糖和改善體內脂代謝紊亂[5]。同時黃芪能抑制非酶糖基化產物生成和氧化應激反應[6]。三七皂苷(PNS)為三七的主要有效活性成分,對多種心血管疾病具有良好的療效,通常認為其機制與降血脂、 調血栓、擴張血管、抗氧化等藥理作用有關[7]。本實驗結果顯示三七總皂苷和黃芪聯合治療組動物各項檢測指標及形態學改變均較糖尿病模型組有明顯改善,三七總皂苷和黃芪資源豐富,價格低廉,毒副作用小。進一步觀察兩者的臨床療效,應用現代分子生化技術探討其作用機制,對開展中西醫結合治療糖尿病及糖尿病AS有重要意義。

【參考文獻】
  1 Paul Holvoet, Ann Mertens, Peter Verhamme,et al. Circulating Oxidized LDL Is a Useful Marker for Identifying Patients With Coronary Artery Disease. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology,2001,21:844-849.

2 Seghrouchni I,Drai J,Bannier E,et al.Low-density lipoprotein (LDL) behavior after in vitro oxidation in three groups of diabetics.IL Farmaco,2001, 56:471-474.

3 Galland F, Duvillard L, Petit JM, et al.Effect of insulin treatment on plasma oxidized LDL/LDL-cholesterol ratio in type 2 diabetic patients. Diabetes Metab,2006,32(6):625-631.

4 Nigris F,Tajana G,Condorelli M,et al.Glycoxidation of low-density lipoprotein increase Tunel positivity and CPP32 activation in human coronary cells.Ann N Y Acad Sci,2003,1010:710.

5 劉洪鳳,郭新民,王桂云,等.黃芪多糖對2-DM胰島素抵抗大鼠血糖及血脂的影響.牡丹江醫學院學報,2007,28(5):18-20.

6 阮耀,岳興如,徐持華,等. 黃芪對早期糖尿病大鼠心肌非酶糖基化及氧化應激反應的影響.中藥藥理與臨床,2008,24(1):47-49.

7 楊志剛,陳阿琴,俞頌東,等.三七藥理研究新進展.上海中醫藥雜志,2005,39(4):59.


作者單位:天津,天津市人民醫院內分泌科 河北石家莊,河北醫科大學第三醫院內分泌科


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