作者：金丽琴，薛胜霞，陈秀芳，钱松
【摘要】 目的?：探讨牛膝多糖(AbP)及其硫酸酯和磷酸酯衍生物对糖尿病(DM)大鼠胰岛细胞形态和肾功能的影响。方法：以链脲佐菌素诱导SD大鼠致DM模型，观察AbP、牛膝多糖硫酸酯衍生物(S-AbP)和牛膝多糖磷酸酯衍生物(P-AbP)对DM大鼠血糖、胰岛细胞形态和分泌的影响;测定血清肌酐(Scr)和尿素氮(BUN)水平，观察其对DM大鼠肾功能的影响。结果：AbP及其两种衍生物均可明显降低DM大鼠的血糖浓度(P?&<0.05或P?&<0.01)，S-AbP和P-AbP可明显减轻DM大鼠胰岛β细胞损伤，使胰岛素阳性反应细胞增多;S-AbP显著降低Scr和BUN水平(均P?&<0.01)，P-AbP和AbP显著降低Scr水平(均P?&<0.01)。结论：S-AbP和P-AbP对高血糖所致胰岛β细胞损伤有明显的保护和修复作用，对肾功能有不同程度的改善作用。
【关键词】 牛膝;多糖;衍生物;糖尿病;胰岛细胞;肾功能;大鼠
Abstract: ? Objective: To study the effects of Achyranthes bidentata polysaccharides (AbP) and the sulfated derivative (S-AbP) and the phosphorylated derivative?(P-AbP)?of AbP on the morphology of islet cells and renal function in diabetic rats. Methods:?Diabetes was induced by a single injection of streptozotocin， changes of fasting blood glucose and morphology and secretion of islet cells in diabetic rats treated respectively with S-AbP，P-AbP and AbP were observed，the renal function was also evaluated by examining serum creatinine (Scr) and blood urea nitrogen (BUN). Results:?Compared with diabetes group， the blood glucose significantly decreased in S-AbP， P-AbP and AbP treated group(P?&<0.05 or P?&<0.01)， and the effect of S-AbP on reducing blood glucose was better than that of AbP (P?&<0.01);S-AbP and P-AbP significantly lessen pathological damage，and increase islet cells positive to insulin?;S-AbP significantly degraded BUN and Scr level?(P?&<0.01 respectively)?;P-AbP and AbP significantly degraded Scr level (P?&<0.01 respectively). Conclusion:?S-AbP and P-AbP exert a good protective and reparative effect on damages of islet cells and can improve renal function of diabetic rats in some degree.
Key words: ?Achyranthes bidentata Blurne;Polysaccharides;derivative;diabetes;islet cells;renal function;rats
糖尿病(diabetes mellitus，DM)是一组由胰岛素分泌缺陷或生物学作用障碍引起的以高血糖为主要特征的常见内分泌代谢疾病。DM并发症累及多器官系统的功能损害。进行性胰岛β细胞毁损，胰岛素分泌缺乏是1型DM的主要病理生理特征，也是其发生发展的驱动因素[1]。我们以往的研究已经证实牛膝多糖(Abp)衍生物对DM大鼠肝、肾氧化应激损伤有明显的保护作用，对DM大鼠的高血糖、高血脂状态具有一定改善和控制作用[2-3]。本实验拟通过观察Abp及其衍生物对链脲佐菌素诱导的DM大鼠胰岛细胞形态结构、血清肌酐和尿素氮含量等的影响，旨在探讨其对DM大鼠胰岛β细胞、肾功能损伤的保护作用及其可能机制。
1??材料和方法
1.1??实验动物??清洁级(II级)雄性SD大鼠，体重200～250 g，由温州医学院实验动物中心提供，实验动物许可证号sysxk(浙)2005-0061。
1.2??主要药品与试剂??AbP中科院上海有机化学研究所，纯度：99.8%);牛膝多糖硫酸酯(S-AbP，本实验室参考田庚元[4]的方法，采用氯磺酸-吡啶法自制，多糖酯含量91.3%，取代度2.39);牛膝多糖磷酸酯(P-AbP，本实验室参考田庚元[5]的方法，以三氯氧磷为磷酸化试剂自制，多糖酯含量86.5%，取代度0.70);链脲佐菌素(streptozotocin，STZ)由Sigma公司出品，临用前以无菌柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液配制成pH 4.2、浓度为2.5 mg·mL-1的工作液;消渴丸，广州中一药业有限公司(批号为J00387);HE染液(南京建成生物工程公司);兔抗鼠胰岛素抗体(北京博奥森生物技术有限公司);山羊抗兔IgG抗体，DAB显色试剂盒(北京天来生物公司);其他均为国产分析纯。
1.3??动物模型制备、分组与给药??SD大鼠适应性喂养1周后，随机取出6只作为正常对照(NC)组，除NC组外，其余的大鼠禁食12 h后，按55 mg·kg-1剂量一次性腹腔注射新配制的STZ，NC组给予0.1 mol·L-1 pH 4.2柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液腹腔注射。注射后72 h，尾部采血测空腹12 h的血糖，把血糖值高于16.8 mmol·L-1并稳定1周的大鼠定为DM大鼠。将DM大鼠随机分为5组，每组6只动物，即模型DM组、消渴丸(XK)组、S-AbP组、P-AbP组及AbP组。NC组和DM组按0.1 mL·kg-1灌胃蒸馏水，XK组按1.5 g·kg-1灌胃消渴丸，S-AbP组、P-AbP组和AbP组分别按100 mg·kg-1灌胃S-AbP、P-AbP和AbP，每天灌胃1次，并且每隔2 d 称体重1次，及时调整灌胃剂量。各组大鼠在室温24～26 ℃下用同种饲料饲养，持续灌胃30 d后处死。
1.4??血糖、血清肌酐(SCr)和尿素氮(blood urea nitrogen，BUN)含量测定??大鼠禁食12 h后乙醚麻醉，眼眶后静脉丛取血， 37 ℃温浴10 min，以3?000 r/min速度离心10 min，取上清500μL，用日立7170全自动生化分析仪测定血糖、Scr和BUN水平。
1.5??胰腺组织HE染色??大鼠处死后立即取胰腺组织，放入新鲜配制并4 ℃预冷的4%多聚甲醛内固定24 h，常规脱水，透明，石蜡包埋制成石蜡切片，HE染色，光镜观察。
1.6??胰腺组织免疫组化染色??免疫组化染色按SP试剂盒说明进行操作，DAB染色，苏木素复染，脱水，透明，封片，显微镜观察，拍照。
1.7??统计学处理方法??以one-way ANOVA分析各组别之间的差异，各组间均数比较采用LSD检验。
2??结果
2.1??S-AbP和P-AbP对糖尿病大鼠血糖水平的影响
??药物治疗前，DM组和各治疗组间大鼠血糖浓度差异无显著性，但均明显高于NC组(均P?&<0.01);予以相应药物治疗后，XK组、S-AbP组、P-AbP组、AbP组大鼠血糖均明显低于DM组(P?&<0.05或P?&<0.01)，但仍高于NC组(均P?&<0.01)，其中S-AbP组大鼠血糖明显低于XK组、P-AbP组和AbP组(P?&<0.05或P&<0.01)，见图1。
2.2??S-AbP和P-AbP对糖尿病大鼠Scr和BUN水平的影响??DM组大鼠Scr和BUN水平显著高于NC组(P&<0.01);给予糖尿病大鼠S-AbP或消渴丸后，Scr和BUN水平均明显降低(均P?&<0.01)，而予以补充P-AbP或AbP后，BUN水平明显降低(均P?&<0.01)，Scr水平无明显变化(见表1)。
2.3??S-AbP和P-AbP对糖尿病大鼠胰岛病理形态学的影响??见图2，NC组大鼠胰岛数目较多，呈现圆形或椭圆形细胞团状，边界清楚;胰岛内细胞数目较多，排列整齐，胞浆丰满，核多为圆形。DM组大鼠胰岛数目稀少，胰岛内细胞排列不规则，边界不清，胰岛细胞核大小、形态不规则，部分胰岛细胞发生空泡变性，也有淋巴细胞浸润现象。XK组和S-AbP组与DM组相比病变较轻，胰岛内细胞数目增多，分布规则，胞浆饱满，细胞核大小形态接近正常。P-AbP组和AbP组的胰岛病变也较DM组轻。
2.4??S-AbP和P-AbP对DM大鼠胰岛素表达的影响??胰岛β细胞分泌的胰岛素与其特异性的抗体结合后呈现棕褐色颗粒。NC组大鼠胰岛内充满β细胞(胰岛素阳性反应细胞)，分泌颗粒丰富(棕褐色)，着色深。DM组大鼠胰岛内β细胞分布稀少，分泌颗粒较少，着色较浅。XK组和S-AbP组大鼠与DM组大鼠相比胰岛素阳性反应细胞较多，分泌颗粒较多，着色较深。P-AbP组和AbP组大鼠也有少数着色较深的分泌颗粒，见图3。
3??讨论
STZ是一种广谱抗生素，具有抗菌、抗肿瘤的性能和致DM的作用，对实验动物的胰岛β细胞具有高度选择性的毒性作用，引起胰岛素分泌绝对不足。STZ诱导的DM与人类1型DM的临床表现、过程及胰岛的改变等方面有许多相似之处。此模型具有制造方法简便、药物毒性较低、胰岛β细胞损伤特异性高等优点，是目前国内外研究1型DM较理想的动物模型[6]。在本实验中，大鼠经用STZ腹腔注射后，血糖显著升高，而胰腺病理学检查显示胰岛数目减少，β细胞分泌颗粒减少，即胰岛素合成分泌不足，从而诱发大鼠致1型DM。
AbP是从牛膝中提取的一种小分子水溶性多糖，具有降血糖、免疫调节和活血化瘀等功能[7]。多糖衍生化是提高多糖活性的重要手段，一些本来无活性的多糖经过衍生化后活性可大大改善。硫酸酯化和磷酸酯化是多糖的重要衍生化方法[8]。本实验显示，DM大鼠予以S-AbP、P-AbP和AbP治疗后，血糖明显降低，胰岛β细胞数量增加，增生肥大的β细胞容积基本恢复正常，胰岛素分泌功能显著改善，表明S-AbP、P-AbP和AbP对DM大鼠胰岛β细胞具有一定的保护和修复作用。本实验同时发现S-AbP、P-AbP对DM大鼠胰岛β细胞的保护作用优于AbP，这可能是AbP经硫酸化或磷酸化修饰后，构象改变，抗氧化、清除自由基等能力增加，显示出更高的生物学活性或新的生理活性[2，9]，因而对胰岛β细胞起到更好的保护作用。
DM大鼠血糖长期居高不下，会导致肾脏出现肾小球增生肥大、基底膜增厚等病理改变，继而影响肾功能。我们的研究表明S-AbP、P-AbP和AbP能在一定程度上减轻DM大鼠肾脏的病变程度(已于另文报道)。Scr和BUN是反映机体肾功能的重要指标，本研究发现DM大鼠Scr、BUN含量升高，P-AbP、AbP使DM大鼠Scr含量明显降低，S-AbP使DM大鼠Scr、BUN水平都显著降低，表明S-AbP和P-AbP、AbP对DM大鼠肾功能有一定的保护作用。
总之，本实验从生化、胰岛细胞形态学角度证实，S-AbP、P-AbP和AbP可改善DM大鼠高血糖状态，保护肾功能，对胰岛β细胞功能具有一定的保护作用，且S-AbP和P-AbP的作用优于AbP。AbP具有抗氧化[2]、调节机体免疫[10]、降血脂[3]等作用，而且较之灵芝多糖、香菇多糖等，AbP具有相对分子质量小，水溶性好，药源广泛，使用方便(既可口服，又可注射)等优点。因此，作为一类新型的降糖药物，AbP尤其是其衍生物，具有广阔的医药开发和应用前景。
参考文献
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