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苦瓜是葫芦科苦瓜属植物苦瓜(Momordica charantia L.)的果实,在世界范围内广泛分布。苦瓜在很多国家用于糖尿病治疗。Khanna等人从苦瓜果实和种子中分离出具有明显降血糖作用的降糖多肽-P,其他学者也从苦瓜中分离纯化得到多种具有降血糖作用的肽类或蛋白类成分。但蛋白质多肽类药物在口服给药时易被消化系统蛋白水解酶类降解失去药理活性,只能采取注射给药或其他特殊的给药途径。糖尿病患者一般需终身、长期用药,注射用药给病人带来很大的不便和痛苦,只有口服给药是对病人最方便和易接受的给药途径。我们将苦瓜降糖多肽PA和苦瓜蛋白水解酶抑制剂PI分别分离纯化,按比例配伍后灌胃口服给药,观察其对糖尿病动物模型血糖的影响;通过研究参与糖代谢的关键酶活性的变化,探索其可能的降血糖作用机制。
从苦瓜籽中分离纯化得到降糖多肽组分PA。SDS-PAGE分析表明PA表观分子量约为6-8KD;紫外吸收扫描的最大吸收波长为275nm; PA易被糜蛋白酶、胃蛋白酶和胰蛋白酶降解。皮下注射降糖多肽PA,对糖尿病小鼠具有持续、强劲的降血糖作用。
从苦瓜籽中提取得到蛋白水解酶抑制剂PI。SDS-PAGE分析表明PI中抑制剂有10KD、20KD和28KD三种,主要组分分子量为10KD。胰蛋白酶抑制活性可达1153.34u/mg,糜蛋白酶抑制活性单位为14.01u/mg。
在降糖多肽PA中添加蛋白水解酶抑制剂PI,给糖尿病小鼠口服用药,可以明显降低糖尿病小鼠血糖值(P<0.01),这一结果初步证明了PA口服降血糖的可行性。根据实验结果选择PA100mg/kg+PI50mg/kg作为PA口服给药剂量。急性毒性实验结果也表明苦瓜降糖多肽PA口服用药是安全的。
PA(100mg/kg,PI50mg/kg)对糖尿病小鼠口服用药,小鼠7日时血糖值无明显变化,14日时血糖值明显减低(P<0.05),21日时血糖降低幅度进一步增大(P<0.01);血清胰岛素水平明显升高;小肠粘膜催化麦芽糖生成的葡萄糖量大幅降低;骨骼肌已糖激酶活性明显增强;四氧嘧啶对小鼠胰岛的选择性损伤得到缓解。
SD大鼠腹腔注射STZ溶液65mg/kg,选取血糖值>16.7mmol/L大鼠作为成模动物,分为模型对照组、二甲双胍组(200mg/kg)、苦瓜降糖多肽PA组(70mg/kg,PI35mg/kg)。第2、4、6、8周用药4h后各组大鼠断尾取血用血糖仪测血糖值。第8周实验结束时取材测定血清TG、CHO、LDL-C、HDL-C水平和骨骼肌细胞AMPK mRNA的表达水平。结果表明苦瓜降糖多肽PA(70mg/kg,PI35mg/kg)口服用药能显著降低糖尿病大鼠血糖值(P<0.05或P<0.01);明显减低糖尿病大鼠血清TG、CHO、LDL-C水平(P<0.01),提高HDL-C水平(P<0.01);显著上调AMPKα2 mRNA表达(P<0.05),对AMPKα1 mRNA表达影响不大。
基于以上实验结果,我们认为降糖多肽PA口服给药是有效的,其降血糖作用是通过多途径、多靶点实现的:(1)抑制小肠α-葡萄糖苷酶活性减少葡萄糖的摄入和吸收,改善过度的胰岛素反应,提高胰岛素的敏感性,保护胰腺的功能;(2)增强骨骼肌HK活性,加速葡萄糖磷酸化过程继而提高体内葡萄糖代谢和利用;(3)修复胰岛β细胞,促进胰岛素分泌;(4)增强骨骼肌AMPK的表达,进而提高机体胰岛素敏感性,增加骨骼肌等外周组织对葡萄糖摄取,有效降低血糖浓度,改善脂质代谢紊乱。
研究还发现苦瓜、苦瓜粗提物药理作用和降糖多肽PA药理作用几乎完全重合。据此我们认为,降糖多肽PA可能是苦瓜主要降糖活性成分。苦瓜、苦瓜粗提物之所以能发挥降血糖作用,重要原因之一可能是其中同时含有降糖多肽PA和酶抑制剂PI,PI抑制胃肠道蛋白水解酶活性,减少了PA降解,提高了PA生物利用度;也就是说,PA在PI的“保护”下发挥苦瓜的降血糖作用。