Hypoglykemische en hypolipidemische effecten van totale glycosiden van Cistanche Tubulosa
Mar 28, 2022
Contact:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791
Kuiniu Zhu a,b,1, Zhaoqing Meng a,c,1, Yushan Tian d, Rui Gu a, Zhongkun Xu a, Hui Fang a, Wenjun Liu a, Wenzhe Huang a, Gang Ding a, Wei Xiao a,*
ABSTRACT
Etnofarmacologische relevantie:Cistanche tubulosa (Schrenk) R. Wight (Orobanchaceae) is een veel voorgeschreven component in veel traditionele kruidenrecepten die in China worden gebruikt om diabetes te behandelen. In recente studies is de antidiabetische activiteit van Cistanche tubulosa-extracten bevestigd. Er is echter geen systematisch onderzoek gerapporteerd naar de totale glycosiden van Cistatnche tubulosa (TGCT).
Doel van de studie:De huidige studie was gericht op het onderzoeken van de hypoglycemische en hypolipidemische effecten van TGCT en de mogelijke mechanismen in door voeding/streptozotocine (STZ) geïnduceerde diabetische ratten, en op het chemisch karakteriseren van de hoofdbestanddelen van TGCT.
Materialen en methodes:De belangrijkste bestanddelen van TGCT werden gekarakteriseerd door HPLC/Q-TOF-MS en de analytische kwantificering werd uitgevoerd met HPLC-DAD. Type 2-diabetische ratten werden geïnduceerd door een vetrijk, hoog sucrosedieet (HFSD) en een enkele injectie van STZ (30 mg/kg). TGCT (50 mg/kg, 100 mg/kg en 200 mg/kg) of metformine (200 mg/kg) werden oraal toegediend gedurende 6 weken. Lichaamsgewicht en calorie-inname werden gedurende het hele experiment gevolgd. Nuchtere plasmaglucose (FPG), orale glucosetolerantietest (OGTT), gebied onder de curve van glucose (AUC-G), geglycosyleerd hemoglobine (HbA1c), nuchtere insuline, serum C-peptide, glycogeengehalte en insulinegevoeligheidsindex werden getest . De niveaus van gefosforyleerd proteïnekinase B en gefosforyleerd glycogeensynthasekinase 3, de activiteiten van hexokinase en pyruvaatkinase werden bepaald. Ondertussen werden de veranderingen in serumlipidenprofielen, superoxide-dismutase, glutathionperoxidase, malondialdehyde en ontstekingsfactoren gemeten. Histologisch van de pancreas werd ook geëvalueerd door middel van hematoxyline-eosinekleuring.
Resultaten:Ons onderzoek onthulde de aanwezigheid van fenylethanoïde glycosiden (PhG's): echinacoside (500,19 ±11,52 mg/g), acteoside (19,13 ± 1,44 mg/g) en isoacteoside (141,82 ± 5,78 mg/g) in TGCT. Farmacologische tests gaven aan dat TGCT het door STZ geïnduceerde gewichtsverlies significant omkeerde (11,1 procent, 200 mg/kg); verlaagde FPG (56,4 procent, 200 mg/kg) en HbA1c (37,4 procent, 200 mg/kg); verbeterde de OGTT-, AUC-G- en insulinegevoeligheid; verhoogd glycogeengehalte (40,8 procent in lever en 52,6 procent in spieren, 200 mg/kg) en de activiteiten van koolhydraatmetaboliserende enzymen; gereguleerde veranderingen in het lipidenprofiel en de activiteiten van antioxidante enzymen; verminderde serummarkers van oxidatieve stress en ontsteking op een dosisafhankelijke manier (p <>
conclusies:Deze studie bevestigde dat TGCT een effectief voedingsmiddel was voor het verbeteren van hyperglykemie en hyperlipidemie bij door voeding/STZ geïnduceerde diabetische ratten, wat grotendeels kan worden toegeschreven aan de activiteiten van TGCT op remming van oxidatieve stress en ontsteking.
Cistanche-toeschrijvingnaar de activiteiten op remmingen vanoxidatieve stressenontsteking.
1. Inleiding
Diabetes mellitus wordt beschouwd als een stofwisselingsziekte, die wordt gekenmerkt door hyperglykemie als gevolg van een verminderde insulineproductie en/of insulineresistentie (IR) (American Diabetes Association, 2019). Chronische hyperglykemie gaat gepaard met meerdere ernstige complicaties zoals nefropathie, retinopathie, neuropathie en hartproblemen (Ekoe, 2019). Het aantal diabetici wereldwijd in 2019 wordt geschat op 463 miljoen (9,3 procent), oplopend tot 578 miljoen (10,2 procent) in 2030 en 700 miljoen (10,9 procent) in 2045 (Saeedi et al., 2019). Verschillende geneesmiddelen zoals metformine (Met, dat de productie van leverglycogeen verhoogt), insuline (onderdrukking van de glucoseproductie en verhoging van het glucosegebruik) en sulfonylureumderivaten (stimulering van de pancreaseilandcellen om insuline af te scheiden) zijn effectief bij het verminderen van de glykemie. Veel ongewenste bijwerkingen (waaronder gewichtstoename, hypoglykemie, IR en oedeem) hadden echter het gebruik ervan beperkt (Moller, 2001). Daarom hebben veel onderzoekers de afgelopen jaren gezocht naar biologisch actieve verbindingen uit traditionele plantenextracten voor de behandeling van diabetes (Kasangana et al., 2019; Liu et al., 2020).
Cistanche tubulosa (Schrenk) R. Wight (Orobanchaceae) wordt veelvuldig gebruikt in de traditionele Chinese geneeskunde, die vaak wordt voorgeschreven in traditionele formules voor de behandeling van niertekorten, vrouwelijke onvruchtbaarheid en diabetes mellitus (Li et al., 2016; Han et al. , 2017; Su et al., 2017). Recente studies hebben gemeld dat waterig extract van Cistanche tubulosa hypoglycemische en hypolipidemische effecten vertoonde bij db/db-muizen met type 2 diabetes mellitus (T2DM) (Xiong et al., 2013), en verbeterde bloedglucosespiegels, IR en lipideperoxidatie bij streptozotocine (STZ)-nicotinamide-geïnduceerde diabetische ratten (Kong et al., 2018). Fenylethanoïde glycosiden (PhG's) zijn de belangrijkste bestanddelen van Cistanche tubulosa (Morikawa et al., 2014), die verschillende biologische activiteiten heeft vertoond, zoals antioxidatie (Xue et al., 2017) en kankerbestrijding (Fu et al., 2019) . Bovendien remden PhG's significant de stijging van postprandiale bloedglucosespiegels bij muizen met zetmeel (Morikawa et al., 2014), onderdrukten ze de natriumafhankelijke glucose-cotransporter 1-gemedieerde glucoseopname in intestinale epitheelcellen (Shimada et al., 2017), en remde de activiteit van aldosereductase in rattenlens (Morikawa et al., 2019). Er is echter geen eerder onderzoek gedaan naar de antihyperglykemische activiteit van totale glycosiden van Cistanche tubulosa (TGCT).
In de huidige studie zijn de antidiabetische eigenschappen van TGCT geëvalueerd in een vetrijk en sucrosedieet (HFSD) en STZ-geïnduceerde diabetische ratten. Bovendien werden ook de antioxiderende en ontstekingsremmende activiteiten onderzocht om het potentiële mechanisme van TGCT volledig te begrijpen.
2. materialen en methoden
2.1. Chemicaliën en reagentia
STZ werd gekocht van Sigma-Aldrich Corp. (Saint Louis, VS). Met werd verkregen van het Chinees-Amerikaanse Shanghai Squibb Pharma. De ELISA-kits van insuline, C-peptide werden geleverd door Elabscience Biotechnology Co., Ltd (Wuhan, China). De ELISA-kits van glucose, geglycosyleerd hemoglobine (HbA1c), totaal cholesterol (TC), triacylglycerol (TG), lipoproteïne-cholesterol met lage dichtheid (LDL-C), lipoproteïne-cholesterol met hoge dichtheid (HDL-C), superoxide-dismutase (SOD) , glutathionperoxidase (GSH-Px), malondialdehyde (MDA), tumornecrosefactor- (TNF), interleukine 1 (IL-1), interleukine 6 (IL-6) werden gekocht bij Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute . De ELISA-kits van gefosforyleerd proteïnekinase B (p-PKB) en gefosforyleerd glycogeensynthasekinase 3 (p-GSK3) werden verkregen van Shanghai Enzyme-linked Biotechnology Co., Ltd. Echinacoside (zuiverheid groter dan of gelijk aan 98 procent) en acteoside (zuiverheid groter dan of gelijk aan 97 procent) werden gekocht bij National Institutes for Food and Drug Control. Isoacteoside (zuiverheid groter dan of gelijk aan 98 procent) werd geleverd door Chengdu Must Biotechnology Co., Ltd.
cistanche heilzaam extract poeder
2.2. Plantaardige middelen en voorbereiding van TGCT
Gedroogde, sappige stengel van Cistanche tubulosa werd gekocht bij Bozhou Yihongtang Pharmaceutical Co., Ltd., (Anhui, China) en geïdentificeerd door Dr. Puyang Gong van de afdeling Pharmaceutical Botany, Southwest Minzu University. Een voucher-exemplaar (nr. 20161103) werd tot poeder vermalen en in het herbarium van Jiangsu Kanion Pharmaceutical Co., Ltd. gedeponeerd. Volgens de nationale SFDA-standaard voor geneesmiddelen "Congrong Zonggan Jiaonang " (YBZ07482005-2011Z), werd het ruwe medicijn (1 kg) drie keer geëxtraheerd met water na 1 uur weken. Na filtratie werd het filtraat onder verminderde druk geconcentreerd, alcohol aan de geconcentreerde oplossing toegevoegd totdat de ethanolconcentratie 60% bereikte. Vloeibaar supernatant werd geconcentreerd tot geen alcoholsmaak en vervolgens gezuiverd door macroporeuze hars. Eerst werden water-eluens en 40% ethanol-eluens achtereenvolgens verzameld voor later gebruik. Ten tweede werd watereluens opnieuw in de macroporeuze hars geïnjecteerd en met water geëlueerd. Het watereluens werd weggegooid. Ten derde werd elutie met 40% ethanol en het eluens verzameld voor later gebruik. Tenslotte werden 40 procent ethanoleluenten gecombineerd en geconcentreerd met een roterende verdamper, daarna werd de oplossing gedroogd door sproeidrogen. Er werd ongeveer 60 g bruine kracht verkregen (dwz TGCT). De zuiverheid van TGCT werd gedetecteerd volgens de standaard (YBZ07482005-2011Z), die wordt bereikt tot 853 mg/g. TGCT (0,21 mg) en drie gemengde standaarden (echinacoside: 131,3 ug, acteoside: 4,2 ug, isoacteoside: 39,4 ug) werden respectievelijk opgelost in 1 ml methanol:water (50/50, v/v) en vervolgens gefiltreerd door een 0,45 m membraan voorafgaand aan injectie.
2.3. Kwalitatieve analyse van TGCT door HPLC/Q-TOF-MS
Het HPLC-systeem was gekoppeld aan een Agilent 6538 Q-TOF-MS (Agilent Corp, VS) uitgerust met elektrospray-ionisatie. De analyse werd uitgevoerd op de Zorbax SB-C18-kolom (15{{10}} mm x 4,6 mm, 5 m). De mobiele fase bestond uit methanol-water (met 0,1 procent H3PO4). De stroomsnelheid was 1.0 ml/min. Gradiëntelutieprogramma's werden als volgt samengevat: 0-20 min, 18 procent -28 procent A; 20-50 min, 28 procent –32 procent A; 50-60 min, 32 procent A; 60–70 min, 32 procent –50 procent . TOF-MS werd uitgevoerd in zowel positieve als negatieve ionenmodus over m/z 100-3000 onder de volgende bedrijfsparameters: capillaire spanning 3500 V (ESI-) of 4000 V (ESI plus); drooggas, 10,0 L/min; gastemperatuur, 350 ◦C; vernevelaardruk, 35 psi; skimmerspanning, 65 V; fragmentspanning, 135 V; OCTRFV, 750 V. Alle gegevens werden gecontroleerd door Data Acquisition for TOF/Q-TOF Ver. B.03.01 en Kwalitatieve Analyse Ver. B.03.01 (Agilent Technologies, VS).
2.4. Kwantitatieve analyse van TGCT door HPLC-DAD
Scheiding werd uitgevoerd op de Zorbax SB-C18-kolom (150 mm x 4,6 mm, 5 m) binnen 50 min (1,0 ml/min). Chromatografische omstandigheden voor HPLC-DAD waren hetzelfde als de kwalitatieve analyse. Het injectievolume, de kolomtemperatuur en de UV-golflengte werden respectievelijk ingesteld op 5 L, 30 ◦C en 330 nm.
2.5. proefdieren
Mannelijke SD-ratten, met een gewicht van 180 ± 20 g, werden gekocht bij het Laboratory Animal Center van Nanjing Qinglongshan [Certificate No. SCXK (SU) 2017-0001] en gehuisvest in de Animal Care Facility in Jiangsu Kanion Pharmaceutical Co., Ltd. (Jiangsu, China). De dierverzorging en experimentele procedures werden goedgekeurd door het Institutional Animal Care and Use Committee, Huzhou Institute for Food and Drug Control (goedkeuring nr. 19018), en werden uitgevoerd volgens de Regulations for Animal Experiments of China. Ratten werden onder gecontroleerde temperatuur (24 ± 2 C) en vochtigheid (50 ± 10 procent) gehouden met een licht- en donkercyclus van 12 uur, geacclimatiseerd aan de leefomstandigheden gedurende 7 dagen door normaal laboratoriumvoer en water ad libitum.
2.6. Inductie van diabetes
Ratten in de normale controlegroep (NC, n {{0}}) kregen een normaal dieet, terwijl de experimentele ratten HFSD kregen (een normaal dieet aangevuld met 20 procent sucrose, 10 procent reuzel, 2,5 procent cholesterol en 1 procent cholaat, 3,95 kcal/g) gedurende 4 weken. Na 12 uur vasten werden ratten intraperitoneaal geïnjecteerd met een enkele dosis STZ (30 mg/kg), die onmiddellijk voor gebruik in koude citraatbuffer (0,1 M, pH 4,5) oploste. Op de 8e dag van de STZ-injectie werd een bloedmonster genomen van het staartuiteinde met een wegwerpbare bloedafnamenaald, en nuchtere plasmaglucose (FPG) werd bepaald door de draagbare glucometer (LifeScan, Inc. UK). Ratten met de symptomen van polyurie, polydipsie en FPG groter dan of gelijk aan 11,1 mmol/L werden beschouwd als diabetische ratten en willekeurig verdeeld in vijf groepen (n =10).
Groep I: NC, gevoed met 0,5 procent natriumcarboxylmethylcellulose (CMCNa, 10 ml/kg).
Groep II: diabetische controle (DC), gevoed met 0,5 procent CMC-Na (10 ml/kg).
Groep III: TGCT-50, behandeld met TGCT (50 mg/kg).
Groep Ⅳ: TGCT-100, behandeld met TGCT (100 mg/kg).
Groep Ⅴ: TGCT-200, behandeld met TGCT (200 mg/kg).
Groep Ⅵ: Met-200, behandeld met Met (200 mg/kg).
De doses die in deze studie werden gebruikt, zijn geselecteerd op basis van de Chinese Farmacopee (editie 2015). Alle groepen werden eenmaal daags oraal toegediend en bleven hun respectievelijke diëten nog eens 6 weken ontvangen.
Cistanche beschermt de lever.
2.7. Let op de algemene toestand van ratten
De conditie van de vacht, urineproductie en overleving van ratten werden elke dag waargenomen. Lichaamsgewicht (LW) en calorie-inname werden tijdens het experiment gevolgd. FPG werd geëvalueerd op 0, 2e, 4e en 6e week na behandeling met TGCT.
2.8. Orale glucosetolerantietest (OGTT)
De OGTT werd uitgevoerd op ratten die een nacht hadden gevast in de terminale fase van het hele onderzoek. Er werden slechts 60 μL bloedmonsters verzameld met een capillaire pipet uit de orbitale sinus (0 uur), vervolgens toegediend met TGCT (50 mg/kg, 100 mg/kg en 200 mg/kg) of Met (200 mg/kg) respectievelijk. Bloedmonsters werden verzameld op 0,5 uur, 1 uur, 2 uur na glucosebelasting (2 g/kg). De ratten werden enkele minuten verdoofd met isofluraan voordat ze bloed namen en drukten vervolgens onmiddellijk op hemostatisch katoen om het bloeden te stoppen. Alle experimenten zijn met goede zorg uitgevoerd om het welzijn van de dieren te waarborgen. Plasmaglucoseconcentraties werden bepaald met een glucosekit op basis van de glucose-oxidase-peroxidase-methode. Het gebied onder de curve van glucose (AUC-G) werd berekend om te verwijzen naar de literatuur (Shao et al., 2013).
2.9. Bepaling van nuchtere insuline (FINS) en insulinegevoeligheidsindex (ISI)
Interval van 1 dag na OGTT, alle ratten waren in goede omstandigheden zonder symptomen zoals blindheid en ontsteking. Vervolgens werden ze verdoofd met pentobarbital-natrium (40 mg/kg, ip) na 12 uur vasten en werden bloedmonsters verzameld uit de abdominale aorta met en zonder heparine voor biochemische schattingen. Serum werd verzameld uit bloedmonsters (zonder heparine) door middel van centrifugatie. FINS werd getest door de ELISA-kit. FPG werd bepaald met behulp van een commerciële kit op basis van de glucoseperoxidasemethode. ISI werd berekend volgens de formule: ISI=1/[FINS (pmol/L) × FPG (mmol/L)] (Wang et al., 2013).
2.10. Schatting van glycogeensynthese in lever en spieren
Lever- en gastrocnemius-spieren werden uitgesneden, gespoeld, gewogen en bewaard bij 70 ◦C. Glycogeen in de lever en spieren werd gemeten met de anthrone-methode zoals eerder beschreven (Ren et al., 2015). Het gehalte aan glycogeen werd uitgedrukt als mg/g nat gewicht weefsel. De activiteiten van hexokinase (HK) en pyruvaatkinase (PK) in de lever werden bepaald door in de handel verkrijgbare kits volgens de instructies van de fabrikant.
2.11. Biochemische analyse
HbA1c in volbloed (met heparine) werd gemeten met een diagnostische kit. Serum C-peptide, p-PKB, p-GSK3, TC, TG, LDL-C, HDL-C, SOD, GSH-Px, MDA, TNF-, IL-6 en IL-1 werden getest met commerciële kits in overeenstemming met de aanwijzingen van de fabrikant.
2.12. Histologische evaluatie van pancreas
Pancreasweefsels werden ook uitgesneden, gespoeld en gefixeerd in 10 procent neutrale formaline, vervolgens gedehydrateerd in gradiënt-ethanol (75 procent, 85 procent, 95 procent en 100 procent) en xyleen (100 procent). Na permeatie werden ze ingebed in paraffine en met een roterende microtoom in coupes van 3 m dik gesneden. Weefselcoupes werden gekleurd met hematoxyline-eosine (H&E) voor lichtmicroscopisch onderzoek (Chen et al., 2014).
2.13. statistische analyse
Statistische analyse is uitgevoerd met SPSS versie 16.0 software. De gegevens werden gepresenteerd door het gemiddelde ± SD. Statistische vergelijkingen tussen de groepen werden uitgevoerd met behulp van one-way ANOVA gevolgd door Tukey's test en een waarde van p < 0.05="" werd="" als="" statistisch="" significant="">
3. Resultaten
3.1. Fytochemische analyse van TGCT
De kwalitatieve analyse werd uitgevoerd en gepresenteerd in de aanvullende materialen. Totaal ionenchromatogram in negatieve ionenmodus werd gedemonstreerd in Fig. S1. MS-gegevens werden voorlopig toegewezen door vergelijking met gegevens in een eerder rapport (Li et al., 2015) en samengevat in tabel S1. De analytische methoden voor het kwantificeren van de markers zijn ook gevalideerd en kort beschreven in de aanvullende materialen. De HPLC-chromatogrammen zijn weergegeven in Fig. 1. Drie hoofdbestanddelen (echinacoside, acteoside en isoacteoside) van TGCT werden geïdentificeerd in vergelijking met de referentiestoffen. De identificatie van de verbindingen en hun concentraties in de TGCT werden getoond in Tabel 1.
3.2. Effecten van TGCT op BW en calorie-inname
Zoals getoond in Fig. 2A, vertoonden ratten die met HFSD werden gevoed, dat het gewicht na 4 weken met gemiddeld 41 g was toegenomen in vergelijking met de NC-groep. STZ verminderde echter duidelijk het BW van ratten in vergelijking met de NC-groep. Daarentegen was BW in TGCT-groepen (100 en 200 mg/kg) progressief en significant verhoogd (p < 0,05)="" met="" respectievelijk="" 8,1="" procent="" en="" 11,1="" procent="" vergeleken="" met="" de="" dc-groep="" aan="" het="" einde="" van="" de="" experimentperiode="" ,="" wat="" aangaf="" dat="" tgct="" overmatig="" gewichtsverlies="" onder="" pathologische="" omstandigheden="" kon="" voorkomen.="" de="" calorie-inname="" van="" de="" nc-groep="" was="" waarneembaar="" lager="" dan="" die="" van="" de="" andere="" groepen,="" en="" er="" was="" geen="" significant="" verschil="" in="" calorie-inname="" tussen="" de="" andere="" vijf="" groepen="" (fig.="">
3.3. Effecten van TGCT op FPG, OGTT en HbA1c
STZ-geïnduceerde diabetische ratten vertoonden een opmerkelijke toename in FPG vergeleken met de NC-groep (p <0.01) zoals="" weergegeven="" in="" fig.="" 3a.="" orale="" toediening="" van="" tgct="" vertoonde="" een="" hypoglycemisch="" effect="" op="" een="" tijd-="" en="" dosisafhankelijke="" manier.="" tgct="" (100="" en="" 200="" mg/kg)="" verlaagde="" de="" fpg-spiegels="" significant="" na="" de="" 4e="" (22,1="" procent="" en="" 24,8="" procent)="" en="" 6e="" (23,2="" procent="" en="" 56,4="" procent)="" weken="" in="" vergelijking="" met="" de="" dc-groep.="" zoals="" weergegeven="" in="" fig.="" 3b="" en="" c,="" verlaagde="" tgct="" (100="" mg/kg="" en="" 200="" mg/kg)="" de="" bloedglucose="" duidelijk="" met="" 16,1="" procent="" en="" 22,2="" procent="" na="" 0,5="" uur="" en="" daalde="" met="" 17,2="" procent="" en="" 26,5="" procent="" na="" 1="" uur,="" en="" de="" auc="" -g="" van="" tgct-groepen="" werd="" ook="" verminderd="" met="" respectievelijk="" 8,1="" procent,="" 18,5="" procent="" en="" 25,4="" procent.="" zoals="" geïllustreerd="" in="" fig.="" 3d,="" was="" er="" een="" significante="" toename="" van="" hba1c="" (93,3="" procent)="" vergeleken="" met="" de="" nc-groep,="" terwijl="" orale="" toediening="" van="" tgct="" (100="" mg/kg="" en="" 200="" mg/kg)="" aan="" diabetische="" ratten="" opmerkelijk="" afnam="" (p=""><0,05) hba1c="" (respectievelijk="" 26,7="" procent="" en="" 37,4="" procent)="" vergeleken="" met="" de="">
Fig. 1. Het HPLC-spectrum van TGCT en de chemische structuren van de belangrijkste verbindingen in TGCT.
3.4. Glycogeengehalte in lever en spieren
Zoals aangetoond in Fig. 4A en B, waren de glycogeenniveaus significant verlaagd bij diabetische ratten. Wanneer gedurende 6 weken verschillende concentraties TGCT aan diabetische ratten werden toegediend, was leverglycogeen in TGCT-groepen (100 mg/kg en 200 mg/kg) hoger (25,2 procent en 40,8 procent) dan die in de DC-groep (p <0,05, fig.="" 4a).="" een="" soortgelijk="" effect="" werd="" aangetoond="" in="" spieren="" dat="" glycogeen="" in="" tgct-groepen="" (100="" mg/kg="" en="" 200="" mg/kg)="" hoger="" was="" (40,7="" procent="" en="" 52,6="" procent)="" dan="" die="" in="" de="" dc-groep="" (p="">< 0,05,="" figuur="">
3.5. Effecten van TGCT op seruminsuline, C-Peptide en ISI
As shown in Table 2, insulin and C-peptide were obviously (p < 0.01) decreased in diabetic rats compared with the NC group. However, TGCT at all doses caused no significant increase in insulin and C-peptide levels (p >{{0}},05), zelfs als insuline en C-peptide in met TGCT behandelde groepen iets hoger waren dan die in de DC-groep. Ondertussen hebben we de ISI berekend in figuur 4C. In tegenstelling tot de insulinesecretie waren ISI respectievelijk 32,9 procent en 37,8 procent verhoogd door TGCT (100 mg/kg en 200 mg/kg) in vergelijking met de DC-groep (p <>
Tabel 1 De inhoud van fytochemische markers van TGCT.
3.6. Histopathologisch onderzoek van de pancreas
Om het effect van TGCT op regeneratie in pancreaseilandjes te verifiëren, werd histologische analyse van de pancreas uitgevoerd. In Fig. 5A werden normale histologische structuur en eilandjes van grootte waargenomen in de NC-groep. Daarentegen resulteerde STZ-geïnjecteerd in het verminderen van het aantal en de diameter van eilandjes met duidelijke microvesiculaire veranderingen (Fig. 5B). Zowel TGCT als Met verhoogden het aantal en de grootte van de eilandjes significant door scoringsanalyse (Fig. 5C-F).
3.7. Effecten van TGCT op p-PKB, p-GSK3, HK en PK
In Tabel 2 werd gevonden dat de fosforyleringsniveaus van PKB en GSK3 significant (p < 0.{{10}}5)="" waren="" afgenomen="" bij="" diabetische="" ratten.="" tgct="" (100="" mg/kg="" en="" 200="" mg/kg)="" verhoogde="" de="" concentraties="" p-pkb="" (tgct-100="" opmerkelijk:="" 13,5="" procent="" ,="" p="">< 0,05="" en="" tgct-200:="" 16,7="" procent,="" p="">< 0,05)="" en="" p="" gsk3="" (tgct-200:="" 18,3="" procent,="" p="">< 0,01).="" vergelijkbare="" effecten="" van="" tgct="" op="" hk="" en="" pk="" werden="" ook="" waargenomen.="" tgct-groepen="" verhoogden="" de="" activiteiten="" van="" hk="" (tgct-100:="" 30,2="" procent,="" p="">< 0,05="" en="" tgct-200:="" 59,1="" procent,="" p="">< 0,01)="" en="" pk="" (tgct-200:="" 32,7="" procent,="" p="">< 0,05)="" dan="" die="" in="" de="">
Fig. 2. Effecten van TGCT op lichaamsgewicht (A) en calorie-inname (B) bij STZ-geïnduceerde diabetische ratten.
3.8. Effecten van TGCT op dyslipidemie
Zoals weergegeven in Tabel 3, verbeterden ratten die werden behandeld met TGCT (100 mg/kg en 200 mg/kg) met name de lipide-afwijkingen. TG werd verlaagd met 19,8 procent (p < 0,05)="" en="" 25,9="" procent="" (p="">< 0,01);="" tc="" daalde="" met="" 28,5="" procent="" en="" 31,4="" procent="" (p="">< 0,05);="" ldl-c="" was="" met="" 20,0="" procent="" verlaagd="">< 0.01)="" compared="" with="" dc="" group.="" however,="" the="" suppressed="" hdl-c="" level="" in="" dc="" group="" was="" significantly="" elevated="" by="" 26.8%="" (p="" <="" 0.05)="" in="" tgct-200="">
3.9. Effecten van TGCT op oxidatieve stress en ontsteking
In het licht van de belangrijke rol van oxidatieve stress en ontsteking in de pathofysiologie van diabetes, hebben we het vermogen van TGCT op oxidatieve stress en ontsteking bij diabetische ratten geëvalueerd. TGCT (100 en 200 mg/kg) nam effectief toe (14,7 procent, p < 0,05="" en="" 20,5="" procent,="">< 0.01)="" the="" activity="" of="" sod,="" remarkably="" elevated="" (16.3%,="" p="" <="" 0.01="" and="" 22.3%,="" p="" <="" 0.01)="" the="" gsh-px="" activity="" and="" significantly="" decreased="" (15.0%,="" p="" <="" 0.05="" and="" 19.7%,="" p="" <="" 0.05)="" the="" mda="" formation="" compared="" with="" dc="" group="" in="" table="" 3.="" similarly,="" tgct="" (200="" mg/kg)="" treatment="" also="" blocked="" the="" stz-induced="" overproduction="" of="" pro-inflammatory="" cytokines="" tnf-α="" (21.8%,="" p="" <="" 0.01),="" il-6="" (14.0%,="" p="" <="" 0.05)="" and="" il-1β="" (15.2%,="" p=""><>
4. Discussie
Diabetes is een progressieve en chronische stofwisselingsziekte die voornamelijk wordt gekenmerkt door hyperglykemie. Op dit moment is FPG een specifieke maatstaf voor de bloedglucoseconcentratie, OGTT is een gevoelig detectiecriterium voor vroege afwijkingen in de glucoseafvoer, terwijl HbA1c veel wordt gebruikt als een gouden standaardindex voor glykemische controle die het gemiddelde glucoseniveau weerspiegelt over 120 dagen voorafgaand aan de test ( Nagy et al., 2018; Gan et al., 2018). FPG, OGTT en HbA1c worden klinisch gebruikt voor de diagnose en behandeling van prediabetes en diabetes (Chai et al., 2017). In onze studie is het duidelijk dat de FPG van diabetische ratten behandeld met TGCT (100 mg/kg en 200 mg/kg) significant verlaagd was in vergelijking met de DC-groep. Zoals de gegevens getoond in OGTT en AUC-G, werden de verminderde glucosetolerantie en glucoseopnamesnelheid omgekeerd door TGCT bij diabetische ratten. Ondertussen werd het resultaat ook ondersteund door de meting van het HbA1c-gehalte. Deze gegevens gaven aan dat TGCT de fysiologische indexen van diabetische ratten verbeterde door de bloedglucosehomeostase te reguleren.
Fig. 3. De verandering van FPG bij diabetische ratten tijdens toediening van TGCT gedurende 6 weken.
Verminderde insulinesecretie en IR spelen een cruciale rol bij de ontwikkeling van hyperglykemie. Het richten op een van beide is geschikt om de glykemische controle te verbeteren en T2DM te voorkomen (Szoke en Gerich, 2005; Punthakee et al., 2018). Verschillende soorten onderzoek hebben gemeld dat een combinatie van een vetrijk dieet en een lage dosis STZ een effectief middel is om T2DM te induceren in experimenten met dieren. Een lage dosis STZ veroorzaakt een milde verslechtering van de insulinesecretie die meer lijkt op de latere stadia van T2DM (Gheibi et al., 2017). In deze studie verhoogde TGCT de insulinesecretie niet significant, noch herstelde het het pancreaseilandje van diabetische ratten, zelfs als insuline en het aantal eilandjes in met TGCT behandelde groepen hoger waren dan dat in de DC-groep. Deze bevindingen zijn in lijn met de eerdere studie bij db/db-muizen (Xiong et al., 2013). Onze resultaten lieten een significante gewichtstoename zien bij diabetische ratten die werden behandeld met TGCT, wat kan worden verklaard door een lichte toename van insuline die eiwitkatabolisme in spierweefsel kan remmen (Adams et al., 2019). Bovendien toonde het resultaat van ISI aan dat TGCT duidelijk de IR van diabetische ratten verbeterde, wat consistent is met het vorige rapport (Kong et al., 2018), dat nieuw bewijs leverde met betrekking tot het potentiële mechanisme op het antidiabetische effect van TGCT.
Zoals we allemaal weten, is de PKB/GSK3-route een van de meest kritische insulinesignaleringsroutes, en er is gesuggereerd dat deze de insuline-geïnduceerde glycogeensynthese medieert (Zheng et al., 2015). HK en PK fungeren als potentiële doelwitten voor geneesmiddelen bij de farmacologische behandeling van diabetes. Verlaagde HK- en PK-activiteiten zijn bevestigd in IR, terwijl activering van HK en PK meer glycogeenreserves veroorzaakt of glycolyse die vollere energie produceert door gebruik te maken van bloedglucose (Hu et al., 2014). In de huidige studie verhoogde TGCT-behandeling tegelijkertijd de expressie van gefosforyleerde eiwitten van PKB en GSK3, leidde tot een significante omkering in de activiteiten van HK en PK, en herstelde de glycogeengehalten in de lever en spieren aanzienlijk terwijl de bloedglucose daalde. Deze resultaten gaven aan dat TGCT de belangrijkste enzymen van de insulinesignaleringsroute activeerde, en leverden verder het bewijs dat de insulinegevoeligheid echt verbeterd was bij diabetische ratten.
Tabel 2 Effecten van TGCT op insulinesecretie en koolhydraatmetaboliserende enzymen bij diabetische ratten.
Langdurige diabetes draagt ook bij aan het verhogen van LDL-C en het verlagen van HDL-C-spiegels die lipidedisregulatie veroorzaken (Jayashankar et al., 2016), en dyslipidemie is een gevestigde marker voor endotheeldisfunctie en cardiovasculair risico bij diabetes (Shahwan et al., 2019). In onze studie verlaagde TGCT (200 mg/kg) opmerkelijk de niveaus van TC, TG en LDL-C, en verhoogde het het niveau van HDL-C bij diabetische ratten, wat consistent is met de eerdere rapporten dat Cistanche tubulosa de lipide effectief reguleerde. metabolisme bij muizen (Shimoda et al., 2009; Xiong et al., 2013). Deze bevindingen gaven aan dat TGCT gunstiger kan zijn voor een diabetespatiënt met bloedlipidenafwijkingen.
STZ is een breedspectrumantibioticum dat een sterk selectief toxiciteitseffect heeft op de cellen van de eilandjes van de pancreas als gevolg van de toename van superoxideradicaal, en op zijn beurt als gevolg van een slechte glykemische controle (Ghosh et al., 2015; Swain et al., 2020 ). Ondertussen is oxidatieve stress ook een belangrijke oorzaak van IR in tal van omgevingen (Taniguchi et al., 2006). IR en diabetes zijn geassocieerd met de verminderde activiteit van antioxidante enzymen, zoals SOD en GSH-Px (Styskal et al., 2012). Eerdere studies hadden gesuggereerd dat het onderdrukken van oxidatieve stress de bloedglucose bij diabetische ratten kon verlagen (Lim et al., 2012; Gao et al., 2016). In deze studie herstelde behandeling met TGCT significant de cellulaire defensieve functies van SOD en GSH-Px en verminderde MDA-niveaus bij diabetische ratten, wat aantoonde dat TGCT de eigenschappen heeft in antioxidatie.
De belangrijkste bestanddelen in TGCT zijn PhG's en het totale gehalte aan echinacoside, acteoside en isoacteoside is meer dan 661 mg/g. Planten met hoge antioxidantcomponenten, zoals PhG's, bleken over het algemeen hypoglycemische effecten te hebben (Morikawa et al., 2014; Shimada et al., 2017; Spínola et al., 2019). Daarom speculeerden we dat het antidiabetische effect van TGCT gedeeltelijk zou kunnen worden toegeschreven aan de antioxidantactiviteit van PhG's. Gezien het gehalte aan echinacoside in TGCT zijn verdere studies nodig om de effecten van echinacoside op IR en diabetes in vivo en in vitro modellen te onderzoeken.
Het wordt algemeen erkend dat diabetes mellitus een ontstekingsziekte is. Ontstekingscytokinen zoals TNF-, IL-6 en IL-1 kunnen interfereren met de insulinereceptorsignaleringsroute en leiden verder tot IR (Bastard et al., 2006). Ontsteking lijkt een levensvatbaar medicijndoelwit te zijn bij de behandeling van IR, en bij uitbreiding diabetes (Chen et al., 2015). In de huidige studie zou TGCT het niveau van TNF-, IL-6 en IL-1 kunnen verlagen, wat deontstekingsremmend effect. Dit kan een ander antidiabetisch mechanisme zijn van TGCT bij diabetische ratten.
Steeds meer bewijs toont aan dat aanhoudend hoge bloedglucose aanleiding geeft tot afwijkingen in de structuur en functie van circulerende eiwitten en lipiden, wat leidt tot glycoxidatie en peroxidatie, en vervolgens de productie van inflammatoire cytokinen bevordert. Evenzo resulteren verhoogde inflammatoire cytokinen in de productie van reactieve zuurstofsoorten en andere reactieve delen, wat oxidatieve stress en oxidatieve schade bevordert. Dit resulteert in een vicieuze cirkel (Aghadavod et al., 2016; Domingueti et al., 2016). Daarom kan het verlagen van de bloedglucose en lipiden bijdragen aan de antioxiderende en ontstekingsremmende effecten van TGCT. Tot op zekere hoogte is het exacte antidiabetische mechanisme niet helemaal duidelijk en behoeft meer onderzoek.
5. Conclusie
Samenvattend gaf deze studie aan dat TGCT een effectief middel was voor de behandeling van hyperglykemie en hyperlipidemie bij door dieet/STZ geïnduceerde diabetische ratten. Bovendien kan het antidiabetische effect grotendeels verband houden met de antioxiderende en ontstekingsremmende eigenschappen van TGCT. Deze studie zou de mogelijkheid naar voren brengen om TGCT in de behandeling van diabetes te introduceren. Het gedetailleerde antidiabetische mechanisme van TGCT blijft echter onzeker en verdere studies in vivo en in vitro zijn noodzakelijk.
Cistanche was een effectief middel voor de behandeling vanhyperglykemieenhyperlipidemie.
