刘欣然，刘思奇，侯 超，乌 兰，毛瑞雪，麻慧娟，李 勇，王军波

(北京大学公共卫生学院营养与食品卫生学系，北京 100191)

研究表明，燕麦具有降血糖的作用[1-4]。2014年，Bao等[5]纳入15项随机对照研究(来自美国、加拿大、欧洲人群)进行系统评价，结果显示，与小麦等食物相比，每天摄入3mg以上燕麦β-葡聚糖(相当于60g以上燕麦)持续8w以上可明显降低空腹胰岛素浓度，并可降低空腹血糖及糖化血红蛋白水平。朱萍等[6]对80例老年2型糖尿病人的研究显示，给予8w的燕麦治疗可以显著降低患者的餐后血糖水平，在血糖控制良好的基础上，对保护胰岛功能有一定的作用。目前针对燕麦功能成分的研究多局限于燕麦β-葡聚糖，近年来，人们发现生物活性肽具有诸多显著的生理功能活性[7-9]，也是优质的燕麦低聚肽制备原料。本研究的主要目的旨在初探燕麦低聚肽对糖尿病的辅助治疗作用，同时还将探究燕麦低聚肽对于糖尿病并发的血脂代谢紊乱是否有调节作用。

1 材料及方法

1.1 受试物

燕麦低聚肽(Oat oligopeptides，OOPs)，是利用酶解技术从燕麦麸皮中得到的小分子生物活性肽的混合物，来自内蒙古三主粮集团股份公司。经L8900-全自动氨基酸分析仪(日立高新技术有限公司)检测，发现氨基酸总量占67.8%，其中谷氨酸较多(表1)。经高效液相色谱纯化分离后，分析其分子质量分布可知，主要以小分子低聚肽为主，相对分子质量小于1 000D的成分占92.05%、1 000～2 000D的成分占5.13%、>2 000D的成分占2.82%。

表1 燕麦低聚肽中氨基酸组成及含量

1.2 实验动物及饲养条件

1.2.1 实验动物及饲养环境 健康SPF级雄性SD大鼠90只，由北京大学医学部实验动物科学部提供，生产合格证号[SCXK(京)2016—0010]，使用许可证号SYXK(京)2016—0041，体重200±20g。分笼饲养，每笼2只，饲养环境符合屏障环境，温度范围25±1℃，相对湿度50%～60%RH，室内照明控制在12 h/12 h光暗周期节律。动物喂养及实验严格按照《北京市实验动物管理条例》执行，并经过北京大学医学部伦理委员会审核通过(批准号：LA2017189)。

1.2.2 高热能饲料 猪油10%、蔗糖15%、蛋黄粉15%、酪蛋白5%、胆固醇1.2%、胆酸钠0.2%、碳酸氢钙0.6%、石粉0.4%、鼠维持料52.6%。配方来源为保健食品辅助降血糖功能评价方法(国食药监保化[2012]107号)，由北京科澳协力饲料有限公司提供，饲料合格证号：No.11002900030558，许可证号：SCXK(京)2014—0010。

1.2.3 对照饲料 维持饲料，北京科澳协力饲料有限公司，营养成分及水平符合GB 14924.3—2010。

1.3 主要试剂及仪器

本研究用到的主要仪器与试剂见表2及表3。

表2 主要仪器

表3 主要试剂

注：其他试剂均为分析纯

1.4 实验方法

1.4.1 糖尿病模型大鼠降血糖实验 (1)糖尿病大鼠模型的建立：随机选取78只健康成年SD雄性大鼠，普通维持料适应性饲养7d，随后在高热能饲料喂养45d后腹腔注射低剂量STZ(30mg/kg)2次，两次注射时间间隔6d。末次注射3d后禁食5h，通过尾尖采血测血糖，血糖值在10～25mmol/L之间为糖尿病模型成功动物。(2)分组、剂量及给药方式：实验所用大鼠共90只，其中78只分为糖尿病模型组进行造模、12只为空白对照组。将造模成功的糖尿病大鼠按空腹血糖和体重水平随机分成6组，即1个糖尿病模型对照(DM)组、1个乳清蛋白对照(WPC)组、1个二甲双胍阳性对照(MPC)组和3个燕麦低聚肽水溶液剂量组(浓度为0.50、1.00、2.00g/kg·BW，分别对应OOP1组、OOP2组、OOP3组)；另12只健康大鼠设为空白对照(NC)组。OOPs以蒸馏水配置成水溶液，以灌胃方式(1mL/100g)给予动物，DM组给予同体积蒸馏水灌胃，WPC组给予同体积1.0g/kg·BW乳清蛋白水溶液灌胃，MPC组给予同体积盐酸二甲双胍水溶液灌胃，初始剂量为50mg/kg·BW，每2w增加50mg/kg·BW，最大剂量为200mg/kg·BW。各组均固定于每日8∶00开始灌胃1次，实验周期为12w，实验期间动物自由进食、饮水。

1.5 检测指标及方法

1.5.1 一般情况 每日观察各组大鼠状态，定期记录摄食、饮水量、体重等情况。

1.5.2 血糖及口服糖耐量实验 干预第0周、第6周、第8周、第10周及第12周分别取尾静脉血，用微量血糖仪检测空腹血糖。干预的第4周和第6周进行口服糖耐量实验，具体操作方法为大鼠禁食12h 后，按2g/kg剂量，用50%葡萄糖溶液灌胃，于0、0.5、1、2h 取尾静脉血用全自动生化仪检测其血糖水平并计算血糖曲线下面积。

1.5.3 血脂四项检测 于干预8w末检测血脂四项，将大鼠禁食12h取尾静脉血，离心后用全自动生化仪测血清总胆固醇(TCHO)、甘油三脂(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)。

1.6 数据处理与统计方法

2 结果与分析

2.1 一般情况

共有造模成功的大鼠64只及正常大鼠12只。各组分布为糖尿病模型对照(DM)组(12只)、乳清蛋白对照(WPC)组(8只)、二甲双胍阳性对照(MPC)组(8只)和3个燕麦低聚肽水溶液剂量组[浓度为0.50、1.00、2.00g/kg·BW，分别对应OOP1组(12只)、OOP2组(12只)、OOP3组(12只)]；12只健康大鼠为空白对照(NC)组。糖尿病模型组大鼠相比对照组大鼠毛色暗黄，反应迟钝。如图1所示，造模前各组大鼠体重无明显差别(P>0.05)，造模后各糖尿病模型组大鼠体重均较正常组低，说明糖尿病模型组大鼠体重增长明显受到抑制。

图1 OOPs干预对糖尿病大鼠体重的影响注：*与DM组比较，差异有统计学意义(P<0.05)

图2 OOPs干预对大鼠空腹血糖的影响注：*与DM组比较，差异有统计学意义，P<0.05

2.2 OOPs对糖尿病大鼠空腹血糖的影响

造模前各组大鼠空腹血糖水平无统计学差异，均在正常值范围，造模后糖尿病模型大鼠各组空腹血糖值均较空白对照组大鼠明显升高(P<0.05)(图2)。随着干预时间的延长，OOPs干预组大鼠出现了一定程度的血糖下降，尤其以OOPs最高剂量组OOP3组(2.00g/kg·BW)血糖下降显著(P<0.05)。自干预4w后，OOP3组(2.00g/kg·BW OOPs)空腹血糖持续低于模型对照组，差异有统计学意义(P<0.05)，说明2.00g/kg·BW OOPs的持续干预可以稳定地降低空腹血糖值。同时，在第6周时，OOP2组(1.00g/kg·BW OOPs)空腹血糖也显著低于模型对照组，提示该剂量的OOPs对降低大鼠空腹血糖可能也有一定的作用。

2.3 OOPs对模型大鼠血糖曲线下面积的影响

通过大鼠口服糖耐量实验中大鼠口服葡萄糖后0、0.5、1、2h的血糖值计算曲线下面积(表4)。3个时期中，各糖尿病模型组血糖曲线下面积均明显高于空白对照组(P<0.05)；在OOPs干预6w时，OOP3组和乳清蛋白组大鼠糖耐量曲线下面积明显低于模型对照组(P<0.05)；干预8w时，OOP3组大鼠血糖曲线下面积仍然显著低于模型对照组；干预15w时，除OOP2组外，其余各组血糖曲线下面积均低于模型对照组，但差异无统计学意义。

2.4 OOPs对模型大鼠血脂的影响

对血清TC水平进行非参数检验，空白对照组与各糖尿病模型组间差异有显著性(P=0.005)，而模型对照组与燕麦低聚肽干预组间差异无显著性(P=0.945)；血清TG水平呈现非正态分布，对数转换后进行非参数检验，空白对照组与各糖尿病模型组间差异无显著性(P=0.0664)；血清HDL-C水平呈现非正态分布，对数转换后进行非参数检验，空白对照组与各糖尿病模型组间差异有显著性(P=0.011)，而模型对照组与燕麦低聚肽干预组间差异无显著性(P=0.606)；血清LDL-C水平呈现非正态分布，对数转换后进行非参数检验，空白对照组与各糖尿病模型组间差异有显著性(P=0.001)，而模型对照组与燕麦低聚肽干预组间差异无显著性(P=0.383)。以上血脂四项水平均以中位数、四分位间距描述(图3)。

图3 OOPs干预8w各组大鼠血脂四项水平[中位数(四分位数间距)]注：*与DM组比较，差异有统计学意义(P<0.05)

表4 OOPs对糖耐量实验曲线下面积的影响

注：*与DM组比较，差异有统计学意义，P<0.05

3 讨论

本实验通过对糖尿病模型大鼠采用不同剂量的OOPs水溶液进行干预来研究OOPs的降血糖作用。近年来，在糖尿病相关动物实验中产生了多种动物模型造模方法，考虑到四氧嘧啶易造成肝、肾组织损伤且易发酮症导致动物死亡，人们逐渐开始用链脲佐菌素(STZ)来破坏胰岛β细胞以达到模型效果。随后，人们又提出膳食诱导联合小剂量STZ的造模方法[10-15]，主要原理为通过高热能饮食诱导和STZ选择性地损伤动物的胰岛β细胞，造成胰岛素抵抗，引起实验性糖尿病。本研究综合了多种文献报道分析，选择最优造模方案，即高热能饮食联合腹腔注射低剂量STZ的方法实现，建立最接近人类2型糖尿病特点的动物模型，成模率高(82.1%)、动物死亡率低、模型持续时间长，为后续的研究奠定了基础。

糖耐量可作为辅助筛查、诊断许多糖尿病并发症的重要指标[16-17]，糖耐量损伤会加剧糖尿病的进程，曾被报道是心血管疾病的危险因素[18]，并且在无胰岛素抵抗的情况下与高甘油三酯血症的发生有着明显关联[19]。因此，改善糖耐量也是防治糖尿病的重要任务。本研究作为国内外首次探究燕麦低聚肽对于糖尿病大鼠降糖效果的尝试，发现燕麦低聚肽对于降低糖尿病大鼠空腹血糖以及改善糖耐量均有较好作用。研究中燕麦低聚肽的3个剂量组以2.00g/kg·BW燕麦低聚肽效果最为显著，干预8w时，该剂量组相较糖尿病模型对照组的血糖下降率达到14.3%，相较糖尿病模型对照组的血糖曲线下面积下降率也达到了10.8%。此剂量对应的成人等效剂量与Ma X等[20]、毛瑞雪等[21]和李雪等[22]的研究推荐剂量(每日50～100g裸燕麦)较为一致，提示燕麦低聚肽可能是燕麦降血糖作用的主要有效成分之一。

然而，本研究未能发现燕麦低聚肽对糖尿病大鼠血脂异常现象有明显的改善作用，可能的原因是研究对象为糖尿病模型大鼠，造模成功后未对各组间血脂情况进行随机分布，使得各组间血脂异常程度在干预前已有所差异；并且在干预期间持续的高热能饲料喂养可能会对大鼠血脂调节功能影响较为严重，不易恢复。针对这个问题可在以后的研究中加以完善，如将血脂情况进行分层分析以及利用其他相关指标来推断燕麦低聚肽对于血脂调节的影响。

关于燕麦及燕麦蛋白的一些研究显示，燕麦蛋白可以提高谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性，增加谷胱甘肽的合成，降低细胞内活性氧的产生[23]，提示燕麦低聚肽可能通过改善机体氧化应激水平来调节血糖并防治并发症。其他植物来源生物活性肽的相关研究显示，苦瓜多肽及大豆蛋白活性肽的降血糖作用可能由于对于小肠黏膜α-葡萄糖苷酶的抑制，减少葡萄糖的吸收[24]。另外，一项针对燕麦多肽的Caco-2细胞模型实验发现，燕麦多肽可下调二肽基肽酶4抑制剂(DPP4)的表达，上调GLP-1相对表达量，促进α-葡萄糖苷酶、GLUT2和GLUT5相对表达量[25]。综合相关研究分析，燕麦低聚肽的降血糖作用有可能与上述机制有关，需要进一步研究。同时，燕麦低聚肽中有效肽段序列仍未知，需要对可能的序列进一步分析并进行体外实验确认。

4 结论

本研究通过建立高热能饲料喂养联合小剂量STZ注射诱导的糖尿病症大鼠模型，设立空白对照组、模型对照组、乳清蛋白对照组及二甲双胍对照组，探讨OOPs对糖尿病大鼠降血糖作用的影响。结果显示，燕麦低聚肽具有降低糖尿病大鼠空腹血糖及血糖曲线下面积的作用，这对于降低糖尿病患者血糖以及防治糖尿病有着重要意义。◇

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