芒果苷及其衍生物对糖尿病小鼠的降糖作用

唐绍微¹^,, 窦茜茜², 莫金秋¹, 廖洪利¹^,

1.成都医学院药学院,成都 610050

2.四川省雅安市第二人民医院药剂科,雅安 625000

TANG Shaowei¹^,, DOU Qianqian², MO Jinqiu¹, LIAO Hongli¹^,

1.School of Pharmacy, Chengdu Medical College, Chengdu 610050, China

2.Department of Pharmacy, the Second People's Hospital of Ya'an, Sichuan Province, Ya'an 625000, China

通信作者廖洪利(1974-),男,四川眉山人,副教授,硕士,研究方向:天然产物结构修饰。电话:028-62739560,E-mail:liaohl213@126.com。

作者简介唐绍微(1992-),女,四川达州人,硕士,研究方向:中药药理学。电话:028-62739560,E-mail:807726436@qq.com。

基金资助: 四川省教育厅科研基金重点项目(15ZA0270)

中图分类号: R285.5;R587.1 文献标识码: A 文章编号: 1004-0781(2018)04-0441-04

摘要:

目的研究芒果苷及其衍生物对糖尿病小鼠的降糖作用及可能机制,初步考察芒果苷衍生物降血糖作用的构效关系。方法小鼠腹腔注射1%链脲佐菌素(STZ)造模;造模成功小鼠分为模型对照组、阿卡波糖组、芒果苷组、以及各衍生物组,每组10只,灌胃给药0,7,11 d后检测小鼠血糖。处死小鼠,取胰腺和肾脏组织进行苏木精-伊红(HE)染色、观察。结果芒果苷组小鼠血糖明显降低(P<0.05),降低程度与阿卡波糖阳性药物相当,其他衍生物组血糖值也有降低,但降低程度稍弱于芒果苷组。各实验组肾小球空隙明显小于模型对照组,其胰岛细胞存活量多于模型对照组。结论芒果苷及其衍生物具有降低糖尿病小鼠血糖的作用,且芒果苷衍生物的降血糖作用随着碳链的延长呈现作用增强的趋势;同时,芒果苷及其衍生物具有保护糖尿病小鼠肾脏及抑制胰岛细胞凋亡的作用。

关键词: 芒果苷 ; 芒果苷衍生物 ; 糖尿病 ; 降血糖

Abstract:

Objective To evaluate the hypoglycemic effect of mangiferin and its derivatives on diabetic mice and its possible mechanism, and to preliminarily investigate the structure-function relationship of mangiferin derivatives and hypoglycemic effect. Methods Diabetes model was established with intraperitoneal injection of 1% STZ buffer.Successful model mice were divided into model control group, acarbose group, mangiferin group, as well as derivatives group, 10 mice in each group.Blood glucose was determined on day 0, 7 and 11 after intragastric administration.The mice were sacrificed.Pancreas and kidney tissues were harvested for HE staining. Results As compared to the acarbose, mangiferin had good and obvious effect of reducing the blood glucose level of diabetes mice, and the blood glucose value of other derivative group also decreased, but the decrement was slightly less than that of mangiferin group.The glomerular clearance of the experimental group was significantly less than model control group, and the survival amount of islet cells was greater than that of the model conrol group. Conclusion Mangiferin can reduce the blood glucose level of diabetic mice, and the hypoglycemic effect of mangiferin derivatives enhances with the extension of the carbon chain.At the same time, mangiferin and their derivatives protect the kidneys of diabetic mice and inhibit islet cell apoptosis.

Key words: Mangiferin ; Mangiferin derivatives ; Diabetes mellitus ; Hypoglycemic effect

糖尿病(diabetes mellitus,DM)是一种由于遗传因素或者环境因素造成的人体糖类、脂肪、蛋白质、水和电解质等代谢紊乱性疾病^[1]。随着生活水平的提高,糖尿病日益成为危害人类健康的一种常见疾病,其并发症较多,给患者带来极大的痛苦^[2]。2型糖尿病为糖尿病的主要类型,其特征为β细胞功能低下,胰岛素相对缺乏,属于非胰岛素依赖型,主要靠口服降血糖药控制病情^[3]。但大多数口服降血糖药物的毒副作用较大,因此,从传统中药中寻找具有降血糖作用的化学成分成为一条寻找抗糖尿病药物的有效途径^[3]。芒果苷(mangiferin),又称芒果素、知母宁,是从知母中提取出的黄酮类化合物^[4]。研究表明,芒果苷具有多种药理作用,其不但具有降血糖作用,还能改善糖尿病的并发症^[5,6,7]。已有研究讨论芒果苷及其衍生物的降血糖作用,但对其构效关系和作用机制却鲜有研究。本实验拟探讨芒果苷及其衍生物对糖尿病小鼠的降血糖作用,并从病理学角度考察其对糖尿病小鼠肾脏及胰腺的影响。

1 材料与方法

1.1 实验动物

清洁级昆明小鼠18~20 g,由四川省医学科学院四川省人民医院实验动物研究所提供,生产许可证号:SCXK[川]2013-0015,批号:20141210,动物使用许可证号:SYXK[川]2009-125。饲养于成都医学院体温实验室(温度28 ℃,相对湿度65%)。

1.2 药物与试剂

胆固醇(由上海伯奥生物科技有限公司提供,批号:2014071401);阿卡波糖胶囊(由四川绿叶宝光药业股份有限公司提供,生产批号:H20032391);芒果苷(纯度:>98%,批号:20140412)及芒果苷衍生物(正丁基取代芒果苷,纯度>98%,批号:20140711;正辛基取代芒果苷,纯度:>98%,批号:20140904;正十二烷基取代芒果苷,纯度:>98%,批号:20140921);链脲佐菌素(由上海士峰生物科技有限公司,批号:20140911);柠檬酸(天津市致远化学试剂有限公司提供,批号:20140920);柠檬酸钠(天津市瑞金特化学品有限公司提供,批号:20140416)。乙醇、苏木精、二甲苯、石蜡、Proteinase K、甲醇、双氧水、DNase、DAB-A等。

1.3 主要仪器

超声仪(KH2200型);电子天平(HZK-FA210型,感量:0.001 mg);欧姆容血糖仪(四川仁博药房连锁有限公司,编号:081310153067);酸度计(成都世纪方舟有限公司,PHS-3C型);KD-T电脑生物组织摊烤片机(浙江省金华市科迪仪器设备有限公司);TC-120型智能程控生物组织自动脱水机(泰维科技实业有限公司);TB-718L生物组织自动包埋机(泰维科技实业有限公司);Leica 仪器型号RM2235,显微镜等。

1.4 动物分组和模型制备及给药方法

取健康小鼠150 只,雌雄各半,用自制高糖高脂饲料(含猪油10%、白糖20%、食盐2.5%、饲料67.5%混合均匀,用塑料管制成条状,烘干待用)平衡饲养30 d。腹腔注射1%的链脲左菌素(streptozotocin,STZ)缓冲液(临用前溶于0.1 mol·L^-1,pH值=4.2柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液,置于冰上,避光)100mg·kg—^{1 [8]}。继续饲养3 d后,禁食不禁水4~5 h,测定空腹血糖,取血糖>11.1 mmol·L^-1的作为造模成功小鼠,总计60只,成功率46.0%。将60只小鼠按照随机数字表随机分成6组,每组10 只,分别为高糖模型对照组、阿卡波糖组、芒果苷组、正丁基取代芒果苷组、正辛基取代芒果苷组、正十二烷基取代芒果苷组。将药物溶解于纯化水中,加入2%二甲基亚砜(DMSO)辅助溶解,使各药物浓度为10 mg·mL^-1,按0.1 mL·(10 g)^-1剂量给药,每天1次。

1.5 指标检测

给药0天、第7天、第11天采用断尾取血,欧姆容血糖仪测定空腹血糖值。将小鼠处死,取其胰腺与肾脏组织于中性甲醛中固定,采用苏木精-伊红(HE)染色法分块、脱水、包埋、切片、染色并于显微镜下观察,拍片。

1.6 统计学方法

数据结果采用SPSS13.0版统计软件进行处理,对所有结果采用均数±标准差(\(\overline{x}\)±s)对各组进行单因素方差分析,以P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 6组小鼠给药0,7,11 d血糖值的比较

造模3 d后,即给药第0,7,11天分别禁食不禁水4~5 h,用欧姆容血糖仪采取断尾取血的方法测血糖值。与模型对照组比较,芒果苷组及阿卡波糖组差异有统计学意义(P<0.05),其他组中正辛烷与十二烷也差异有统计学意义(P<0.05)。可见,芒果苷降低了糖尿病小鼠的血糖,其降低程度与阿卡波糖相当,其衍生物也可在一定程度下降低糖尿病小鼠的血糖值。见表1。

组别	给药0 d	给药7 d	给药11 d
模型对照组	19.38±4.10	22.51±4.93	28.91±4.25
阿卡波糖组	19.37±5.13	17.10±5.04	8.97±2.35^*1
芒果苷组	18.19±4.44	15.42±3.49^*1	9.71±2.32^*1
正丁基取代芒果苷	18.39±5.50	23.00±4.14	21.36±4.76
正辛基取代芒果苷	17.43±4.65	20.31±4.27	15.69±4.33^*1
正十二烷基取代芒果苷	17.62±3.56	15.45±4.19^*1	10.58±3.17^*1

表1 6组小鼠给药后血糖值的比较

Tab.1 Comparison of blood glucose among six groups of mice mmol·L^-1,\(\overline{x}\)±s,n=10

2.2 7组小鼠肾脏病理变化

给药11 d后,取肾脏组织经HE染色后于光学显微镜(×400)下观察。结果显示,空白对照组肾小球外形规则,细胞整体饱满,各个肾小球细胞分布均匀;模型对照组肾小球间隙特别明显,细胞坏死严重;阿卡波糖组肾小球稍微收缩,肾小球细胞间隙不明显;芒果苷组肾小球界限不明显,肾小球细胞间隙略不明显;正丁基取代芒果苷组肾小球几乎无肾小球间隙,肾小球细胞大量空泡化;正辛基取代芒果苷组肾小球界限间隙稍微大于正常间隙,肾小球细胞基本均匀;正十二烷基取代芒果苷组肾小球界限不是很明显,肾小球细胞基本饱满。芒果苷及衍生物组与模型对照组比较,其脱水现象有所改善。因此,芒果苷及其衍生物有保护糖尿病小鼠肾脏的作用。见图1。

图1 7组小鼠肾脏病理特征(HE,×400)
A.空白对照组;B.模型对照组;C.阿卡波糖组;D.芒果苷组;E.正丁基取代芒果苷;F.正辛基取代芒果苷;G.正十二烷基取代芒果苷

Fig.1 Renal pathology of seven groups of mice(HE,×400)
A.blank control group;B.model control group;C.acarbose group;D.mangiferin group;E.N-butane substituted mangiferin group;F.N-octyl substituted mangiferin group;G.dodecane substituted mangiferin group

2.3 胰腺病理特征

给药11 d后,取胰腺组织经HE染色后于光学显微镜(×400)下观察。结果显示,空白对照组正常细胞胰岛形状完整规则,胰岛内细胞分布均匀,胞核染色较浅;模型对照组胰岛细胞散乱分布,胰岛形状不规则,胞核固缩,偶见胰岛细胞空泡样变性;阿卡波糖组胰岛细胞与外分泌腺周界清晰,胰岛细胞分布均匀,形状规则,染色较浅;芒果苷组胰岛细胞分布较均匀,胰岛形状大部分得到改善;正丁基取代芒果苷组外分泌腺与胰岛细胞周界模糊,胰岛细胞分布散乱,形状不规则,胞核固缩,说明正丁基取代芒果苷组对胰岛细胞修复作用不明显;正辛基取代芒果苷组外分泌腺与胰岛细胞周界清晰,胰岛细胞分布较均匀,形状规则,胞核固缩得到改善;正十二烷基取代芒果苷组胰岛细胞形状规则完整,胞核染色较浅。可见,芒果苷及其衍生物有抑制胰岛细胞凋亡的作用,其衍生物随着碳链的增长抑制作用越明显。见图2。

图2 7组小鼠胰腺组织病理特征( HE,×400)
A.空白对照组;B.模型对照组;C.阿卡波糖组;D.芒果苷组;E.正丁基取代芒果苷;F.正辛基取代芒果苷;G.正十二烷基取代芒果苷

Fig.2 Pancreatic pathology of seven groups of mice(HE,×400)
A.blank control group;B.model control group;C.acarbose group;D.mangiferin group;E.N-butane substituted mangiferin group;F.N-octyl substituted mangiferin group;G.dodecane substituted mangiferin group

3 讨论

本实验运用STZ造模,效果较好,模型复制成功率较高,测量血糖的方法简单便捷,实验结果在预期内。实验过程中,采用了辅助溶剂来增加芒果苷衍生物的溶解性;同时,通过病理检查佐证了芒果苷及其衍生物对糖尿病小鼠的降糖作用。从实验结果可推测,芒果苷及其衍生物可通过抑制胰岛细胞凋亡发挥抗糖尿病作用;同时,病理学研究表明,芒果苷及其衍生物具有保护糖尿病小鼠肾脏以及抑制胰岛细胞凋亡的作用,与文献[8]报道基本一致。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

View Option

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芒果苷对糖尿病小鼠糖脂代谢的影响

2012

... 糖尿病(diabetes mellitus,DM)是一种由于遗传因素或者环境因素造成的人体糖类、脂肪、蛋白质、水和电解质等代谢紊乱性疾病^[1].随着生活水平的提高,糖尿病日益成为危害人类健康的一种常见疾病,其并发症较多,给患者带来极大的痛苦^[2].2型糖尿病为糖尿病的主要类型,其特征为β细胞功能低下,胰岛素相对缺乏,属于非胰岛素依赖型,主要靠口服降血糖药控制病情^[3].但大多数口服降血糖药物的毒副作用较大,因此,从传统中药中寻找具有降血糖作用的化学成分成为一条寻找抗糖尿病药物的有效途径^[3].芒果苷(mangiferin),又称芒果素、知母宁,是从知母中提取出的黄酮类化合物^[4].研究表明,芒果苷具有多种药理作用,其不但具有降血糖作用,还能改善糖尿病的并发症^[5,6,7].已有研究讨论芒果苷及其衍生物的降血糖作用,但对其构效关系和作用机制却鲜有研究.本实验拟探讨芒果苷及其衍生物对糖尿病小鼠的降血糖作用,并从病理学角度考察其对糖尿病小鼠肾脏及胰腺的影响. ...

糖尿病肾病遗传学研究进展

2012

新型抗糖尿病药物的研究进展

2011

... [3].芒果苷(mangiferin),又称芒果素、知母宁,是从知母中提取出的黄酮类化合物^[4].研究表明,芒果苷具有多种药理作用,其不但具有降血糖作用,还能改善糖尿病的并发症^[5,6,7].已有研究讨论芒果苷及其衍生物的降血糖作用,但对其构效关系和作用机制却鲜有研究.本实验拟探讨芒果苷及其衍生物对糖尿病小鼠的降血糖作用,并从病理学角度考察其对糖尿病小鼠肾脏及胰腺的影响. ...

芒果苷药理研究新进展

2008

芒果苷药理活性研究进展

2011

芒果苷国内研究进展

2015

Mitigation of insulin resistance by mangiferin in a rat model of fructose-induced metabolic syndrome is associated with modulation of CD36 redistribution in the skeletal muscle

2015

芒果苷及其衍生物对糖尿病小鼠的降糖作用

2010

... 取健康小鼠150 只,雌雄各半,用自制高糖高脂饲料(含猪油10%、白糖20%、食盐2.5%、饲料67.5%混合均匀,用塑料管制成条状,烘干待用)平衡饲养30 d.腹腔注射1%的链脲左菌素(streptozotocin,STZ)缓冲液(临用前溶于0.1 mol·L^-1,pH值=4.2柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液,置于冰上,避光)100mg·kg—^{1 [8]}.继续饲养3 d后,禁食不禁水4~5 h,测定空腹血糖,取血糖>11.1 mmol·L^-1的作为造模成功小鼠,总计60只,成功率46.0%.将60只小鼠按照随机数字表随机分成6组,每组10 只,分别为高糖模型对照组、阿卡波糖组、芒果苷组、正丁基取代芒果苷组、正辛基取代芒果苷组、正十二烷基取代芒果苷组.将药物溶解于纯化水中,加入2%二甲基亚砜(DMSO)辅助溶解,使各药物浓度为10 mg·mL^-1,按0.1 mL·(10 g)^-1剂量给药,每天1次. ...

... 本实验运用STZ造模,效果较好,模型复制成功率较高,测量血糖的方法简单便捷,实验结果在预期内.实验过程中,采用了辅助溶剂来增加芒果苷衍生物的溶解性;同时,通过病理检查佐证了芒果苷及其衍生物对糖尿病小鼠的降糖作用.从实验结果可推测,芒果苷及其衍生物可通过抑制胰岛细胞凋亡发挥抗糖尿病作用;同时,病理学研究表明,芒果苷及其衍生物具有保护糖尿病小鼠肾脏以及抑制胰岛细胞凋亡的作用,与文献[8]报道基本一致. ...