1、大豆膳食纤维对糖尿病大鼠胰腺氧化损伤修复作用佐兆杭 1 王 颖 1,2* 周 义 1 刘淑婷 1 王迪 1 张东杰 1* 张玉先 1 于寒松 3 曹龙奎1,2（黑龙江八一农垦大学 1， 大庆 163319）（国家杂粮工程技术研究中心 2， 大庆 163319）（吉林农业大学食品科学与工程学院 3， 长春 130118）摘要：研究了大豆膳食纤维对糖尿病大鼠胰腺氧化性损伤的修复效果。腹腔注射链脲佐菌素溶液(150 mg/kg)构建糖尿病大鼠模型，连续灌胃大豆膳食纤维 42 d，测定各组大鼠体重、胰腺体比、血清中谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase，GSH-Px) 、超氧
2、化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD) 及丙二醛(Malonic dialdehyde，MDA)含量，并取胰腺组织制作H Diabetes; Pancreas; Oxidative damage; Repair中图分类号：TS202.3 文献标志码：A随着经济的发展，人们的生活水平不断提高，各种健康问题也在逐渐凸显。其中糖尿病已同心脑血管疾病及恶性肿瘤并列为人类健康三大杀手 1。相关调查结果表明，世界糖尿病患者的总人数预计到 2030 年将达到 4.39 亿 2。大量研究表明，2 型糖尿病及其各类并发症的发生与发展过程，与患者体内氧化应激状态的显著改变有关。患者体内抗氧
3、化能力减弱，脂质过氧化反应增强，其体内大量的氧自由基可对胰岛 细胞造成损伤，并降低机体对胰岛素的耐受性，从而诱发 2 型糖尿病 3-4。目前常用于糖尿病治疗的临床药物多为磺酰脲类等化学西药，虽然能较好的控制患者的血糖水平，但其多伴有毒副作用，对患者的肝、肾功能等有较强的损伤，且对氧化损伤的修复效果不显著 5。因此，寻找一种安全、低毒并能有效修复机体氧化损伤的天然产物替代西药，对治疗糖尿病具有深远意义。膳食纤维（Dietary Fibre， DF）是一种具有抗消化特性且在小肠中不能消化的碳水化合物或其类似物，包括一部分不能消化的多糖、低聚糖及其他植物缔合物 6。目前许多专家都建议将膳食纤维列为“
4、第七营养素”，其生理功能主要有：增加饱腹感、调节糖尿病患者的血糖水平、预防便秘和多种癌症 7-9和调节肠内菌群结构等 10。有研究表明，膳食纤维能够有效增强 2 型糖尿病大鼠体内抗氧化酶活性、提高机体清除氧自由基能力，并对体内脂质过氧化具有明显的抑制作用，从而表现出明显的抗氧化作用 12,13，但未见膳食纤维对 2 型糖尿病大鼠胰腺组织的保护及氧化损伤修复的研究报道。本实验对糖尿病模型大鼠进行了大豆膳食纤维对胰腺氧化损伤修复效果的研究，旨在为实际应用提供依据。1 材料与方法1.1 实验动物、材料与试剂雄性 Wistar 纯系大鼠（许可证号：SCXK （吉）2016-0008），长春生物制品研究
5、所有限责任公司；大豆膳食纤维，国家杂粮工程技术研究中心自制；链脲佐菌素，美国 Sigma公司；优降糖(格列苯脲片)，浙江嘉兴生化制药厂；超氧化物歧化酶（ SOD）测试盒、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）测试盒、丙二醛（MDA）测试盒，苏州卡尔文生物技术有限公司；肝素钠、二甲苯、无水乙醇、氨水、无水乙醚、苏木精、伊红染液，南京建成生物工程研究所。1.2 实验仪器与设备血糖仪及及试纸，三诺生物传感股份有限公司；WD-2102A 自动酶标仪，北京六一生物科技有限公司；组织包埋盒，赛多利斯科学仪器有限公司；BT100-2J 蠕动泵，赛多利斯科学仪器有限公司；BS224S 型电子天平，北京六一生物科技
6、有限公司； KD-BM 生物组织包埋机、KD-P 摊片机，浙江省金华市科迪仪器设备有限公司；KD-TS3A 生物组织脱水机，赛多利斯科学仪器有限公司；RM2016 轮转式切片机，德国 Leica 公司；CK40 型光学显微镜，日本 Olympus 公司。1.3 实验方法1.3.1 大豆膳食纤维的提取本实验中的大豆膳食纤维采用主要提取工艺流程如下 14：大豆豆渣-淀粉酶处理糖化酶处理蛋白酶处理脱水、干燥、称重大豆膳食纤维粉1.3.2 模型建立与饲养健康 Wistar 雄性大鼠 50 只（25010 g），适应性饲养一周后，称重，按体重随机抽取 8 只作为空白组，其余大鼠禁食 12 h 后，腹腔注
7、射链脲佐菌素溶液（ 2%）（150 mg/kg） 14，并恢复进食，进食 72 h 后，禁食 12 h，空腹尾部静脉取血测定其血糖值，选取空腹血糖值16.7 mmol/L 的实验大鼠（40 只）作为高血糖模型大鼠 15。共分为 5 组，每组 8 只，组别为；模型组；对照组；大豆膳食纤维低、中、高剂量组。各剂量组大鼠具体药剂分配见表 1，连续灌胃 42 d。实验大鼠饲养于实验专用塑料鼠笼，实验期间各组实验大鼠以基础饲料饲喂（基础饲料配比参考 GB 14924.3-2010实验动物 配合饲料营养成分16），自由饮水，室温环境（242），相对湿度（453 ）% ，光照 12 h/ d。表 1 实验动
8、物的药剂分配组名 药物名称 药物浓度 灌胃容量模型组 生理盐水 0.9% 2 mL/只空白组 生理盐水 0.9% 2 mL/只对照组 格列本脲 10 mg/kg 2 mL/只低剂量组 大豆膳食纤维 1.35 g/kg 2 mL/只中剂量组 大豆膳食纤维 2.7 g/kg 2 mL/只高剂量组 大豆膳食纤维 5.4 g/kg 2 mL/只1.3.3 动物指标测定实验期间观察实验大鼠日常行为状况并记录，末次给药并禁食禁水 24 h 后，称量大鼠体重并记录。腹主动脉取血法采血，部分血液样本用以测量空腹血糖值，采用实验室试剂盒（酶标法）测定 SOD、GSH-Px、MDA 含量。脊椎脱臼法处死实验大鼠后
9、， 取出大鼠胰腺组织称重，并计算脏器比，并将其固定于 10%甲醛溶液中，用以制作 H&E 染色切片，光学显微镜下观察胰腺组织胰岛区域病理学变化 17。1.3.4 统计学分析数据采用 SPSS 20 统计学软件进行两两比较分析， P0.05 差异显著，P0.01 差异极显著，Origin 软件绘制相关图表。2 结果与分析2.1 各组大鼠体重指标各组大鼠体重指标如图 1 所示：糖尿病型大鼠建模成功后，体重指标明显下降，与空白组间存在极显著差异（P0.01），经灌胃不同剂量大豆膳食纤维及格列本脲后，除低剂量大豆膳食纤维组外，各灌胃组大鼠体重均较模型组升高，差异极显著（P0.01）。模 型 组 空 白
10、 组 对 照 组 低 剂 量 组 中 剂 量 组 高 剂 量 组2024062803203460 *体重(g)组 别图 1 各组大鼠体重指标注：*与模型组相比存在显著差异（P0.05），*与模型组相比存在极显著差异（P0.01）。2.2 各组大鼠胰腺脏器比脏器比即大鼠脏器湿重与大鼠体重的比值，可反映出糖尿病对各脏器的损伤情况。实验结束后，摘取各组大鼠胰腺称量湿重并计算其脏器比（百分比），结果见图 2。模型组大鼠胰腺体比与空白组大鼠相比显著降低（P0.05），灌胃后，对照组及中、高剂量大豆膳食纤维灌胃剂量组大鼠胰腺体比较模型组大鼠均显著升高，差异显著（P0.05）。模 型 组 空 白 组 对 照
11、 组 低 剂 量 组 中 剂 量 组 高 剂 量 组0.2.406.810.24.1608.20.426.803.24 *胰腺/体比(%) 组 别图 2 各组大鼠胰腺/体比注：*与模型组相比存在显著差异（P0.05），*与模型组相比存在极显著差异（P0.01）。2.3 各组大鼠氧化应激指标各组大鼠血清 GSH-Px、SOD 及 MDA 含量如图 3 所示：模型组大鼠较空白组大鼠血清 GSH-Px 及 SOD 含量降低，血清 MDA 含量升高，差异极显著（ P0.01）。灌胃结束后，各灌胃剂量组大鼠血清 GSH-Px 及 SOD 含量均较模型组大鼠不同程度上升，血清 SOD 含量除低剂量大豆膳食
12、纤维组较模型组差异显著（P0.05）外，中、高剂量大豆膳食纤维组大鼠血清 SOD 含量均较模型组大鼠上升，差异极显著（P0.01）。除低剂量大豆膳食纤维组外，对照组及中、高剂量大豆膳食纤维组大鼠血清 GSH-Px 含量均较模型组大鼠上升，差异极显著（P0.01）。血清 MDA 含量，对照组大鼠较模型组大鼠显著下降，除低剂量大豆膳食纤维组外，中、高剂量大豆膳食纤维组大鼠血清 MDA 含量均较模型组大鼠下降，差异极显著（P0.01）。模 型 组 空 白 组 对 照 组 低 剂 量 组 中 剂 量 组 高 剂 量 组012345678910123145 *SOD(U/mL) 组 别模 型 组 空 白
13、 组 对 照 组 低 剂 量 组 中 剂 量 组 高 剂 量 组0123456789 *GSH-Px (U/L) 组 别模 型 组 空 白 组 对 照 组 低 剂 量 组 中 剂 量 组 高 剂 量 组012345678910 *MDA(nmol/L) 组 别图 3 各组大鼠血清 SOD、GSH-Px 及 MDA 含量注：*与模型组相比存在显著差异（P0.05），*与模型组相比存在极显著差异（P0.01）。2.4 各组大鼠胰腺组织病理形态学变化各组大鼠胰腺组织病理形态学变化如图 4 所示：空白组大鼠的胰腺组织结构及胰岛细胞形态正常，胰岛结构完整细胞紧密，大小均一。模型组大鼠的胰腺组织受到严重损
14、伤，胰岛结构缩小仅有少数细胞残留，且细胞水肿变形，细胞间隙存在出血点及炎性细胞浸润现象；灌胃后，与模型组大鼠相比，各灌胃剂量组大鼠胰腺组织损伤程度明显减轻，胰岛细胞数目增多，且细胞水肿变形程度减轻，细胞间隙偶有炎性细胞浸润现象。胰腺病理学切片结果表明，大豆膳食纤维可改善糖尿病对大鼠胰腺的损伤情况。图 4 大鼠胰腺组织病理学观察结果（100）注：A 为模型组；B 为空白组；C 为对照组；D 为低剂量大豆膳食纤维组；E 为中剂量大豆膳食纤维组；F 为高剂量大豆膳食纤维组。3 讨论大豆制品作为人们日常生活中的常见食品，消耗量极大，而其生产加工后的大量豆渣，是难得的膳食纤维源。多糖是膳食纤维最主要的成
15、分 18-19，它是由一种或多种单糖分子缩合而成的一类生物大分子，广泛存在于动植物细胞的细胞膜或细胞壁中 20。大量研究表明，膳食纤维中的多糖组分能够有效清除和猝灭机体内多种来源的自由基，同时可提高体内超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的活性，且能够抑制并减少脂质过氧化产物丙二醛（MDA）的生成 21-22。目前有相关研究结果表明，2 型糖尿病患者体内氧自由基增多，导致体内葡萄糖无法充分氧化分解，进而造成胰腺氧化应激损伤，胰岛 细胞受损，胰岛素分泌减少 23。氧自由基可对细胞的细胞膜、线粒体及 DNA 等功能结构造成损伤，导致细胞发生突变，衰老甚至死亡 24。另外，机
16、体的氧化应激损伤现象又可以直接影响胰岛 细胞生理活性，降低靶向细胞对胰岛素的敏感性，并诱导活性氧簇（ROS）大量积累，引起脂质过氧化，生成MDA25-26。丙二醛（ MDA）是随着脂质在细胞中的堆积，由酶系统或非酶系统所产生的自由基氧化产物，它含量的高低是血管内皮细胞受损程度的重要指标，含量高则受损程度大，含量低则受损程度小 27。本实验中的糖尿病模型大鼠灌胃 42 d 后，各膳食纤维剂量组大鼠血清中 MDA 含量均明显低于模型组大鼠，证明大豆膳食纤维能够显著降低体内 MDA浓度，抑制糖尿病对胰腺的脂质过氧化损伤程度。SOD 是体内重要的抗氧化酶，能有效清除氧自由基，降低或阻止其对机体细胞和组
17、织的损害 28。而 GSH-Px 是机体广泛存在的一种重要的催化过氧化氢分解的酶，它能特异催化还原型谷胱甘肽过氧化氢进行还原反应，清除体内低分子自由基、过氧化氢和脂质过氧化物等，进而起到保护细胞膜结构和功能完整的作用，减少氧自由基对机体细胞或组织的损伤 29。因此血清中 SOD 和 GSH-Px 是评价机体抗氧化应激能力的重要指标 30。灌胃结束后，其血清中 SOD 和 GSH-Px 的含量与模型组相比，均有显著升高，中、高剂量组差异极显著（P 0.01），证明大豆膳食纤维可以有效提高体内 SOD 和 GSH-Px 含量，增强机体的自由基清除能力。Hamden K 等 31和 Ikegami
18、S 等 32的相关研究表明，膳食纤维对大鼠胰腺组织具有良好的保护和修复作用。本实验中胰腺组织病理学切片观察结果显示，各大豆膳食纤维剂量组大鼠胰腺组织胰岛细胞减少、细胞水肿变形、细胞间隙存在出血点及炎性细胞浸润等现象具有显著改善，研究结果与相关研究报道一致，证明大豆膳食纤维能够修复糖尿病造成的大鼠胰腺氧化损伤。综上所述，大豆膳食纤维能够通过组分中多糖的直接作用和提高体内抗氧化活性酶的间接作用，达到对抑制并修复胰腺组织氧化损伤的效果。参考文献：1 HE M, DAM R M V, RIMM E, et al. Whole grain, cereal fiber, bran, and germ in
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