黄芪对高脂饲养大鼠脂肪组织分布的影响
[摘要] 目的: 探讨黄芪改善高脂饮食大鼠胰岛素敏感性的机制。 方法: 高脂饲养大鼠，治疗组同时灌服黄芪，对照组不灌服，另设正常饮食之正常对照组。采用葡萄糖-胰岛素耐量实验测量大鼠胰岛素敏感性(K值)，并观察不同部位脂肪组织重量的变化及其与胰岛素敏感性(K值)的关系。 结果: 7周后，对照组大鼠K值减小，腹腔脂肪组织重量增加;治疗组大鼠经黄芪治疗后K值较正常组有所减小，但与对照组相比明显增大;治疗组大鼠腹腔脂肪组织重量未见增加，与对照组相比有明显差异(P<0.01)，与正常对照组相比未见明显差异(P>0.05)。 结论: 黄芪具有改善胰岛素抵抗的作用;黄芪改善高脂饮食大鼠胰岛素敏感性的机制可能与调控脂肪细胞分布有关。
[关键词] 黄芪;胰岛素抵抗;脂肪组织;高脂饮食
Effect of radix astragali(RA)on the fat distribution of rat with high-fat-diet
YANG Ling-hui，ZOU Da-jin，FENG Zheng-kang，et al
(Chang Hai Hospital，the Second Military Medical University，PLA，Shanghai 200433，China)
Abstract:Objective:To investigate the mechanism of radix astragali(RA)，by which insulin resistance(IR)in adipose tissue of the rat with high-fat-diet(HF)is enhanced.Methods:The SD rats were randomly divided into3groups:(1)the HF group，i.e.rats with high-fat diet(fat61%of total kcal);(2)the HF+RA group，supplemented with high-fat-diet plus radix astragali;(3)the control group，i.e.the normal diet group.Each group was fed equicalorically for4weeks，then insulin sensitivity was measured with glucose-insulin tolerance test.The adipose tissue in subcutanea and retroperitonea was weighed.Results:(1)K values obtained from glucose-insulin tolerance test were significantly increased in the HF+RA group compared with that of the HF group.(2)Fat weight in the same position in retroperitonea was significantly increased in the HF group compared with that of HF+RA group.Conclusion:Treatment with RA can relieve insulin resistance of the rat with high-fat-diet.The mechanism of radix astragali，which relieve insulin resistance in adipose tissue of the rat with high-fat-diet might be correlated with body fat distribution，though it is still unknown why RA treatment can decrease adipose tissue in retroperitonea.
Key words:radix astragali;insulin resistance;adipose tissue;high-at-diet
近年研究表明，中药黄芪等可明显改善高脂饮食诱导的胰岛素抵抗状态，但具体机制尚不清楚。脂肪细胞可以分泌许多细胞因子，这些因子均已被证明在胰岛素抵抗的发生过程中起重要作用 [1] 。不同部位的脂肪组织功能不尽相同，因此改变脂肪组织分布可以改善胰岛素抵抗。本研究以黄芪灌胃观察高脂饮食大鼠脂肪组织分布的变化，以探讨黄芪改善胰岛素抵抗的机制。
1 材料与方法
1.1 高脂饮食大鼠胰岛素抵抗模型的建立 [2，3]
雄性SD大鼠24只，体重206～228g，随机分为正常对照组(正常组)、高脂饮食对照组(对照组)、高脂饮食黄芪治疗组(治疗组)，每只大鼠的热量摄入为310kJ/d。正常组给予标准饲料(碳水化合物热量占62%，脂肪热量占12%，蛋白质热量占26%)，对照组给予配制的新鲜高脂饲料(碳水化合物热量占20%，脂肪热量占61%，蛋白质热量占19%)。高脂饲料中的脂肪成分主要是熟猪油。治疗组给予黄芪煎剂[相当于生药5g/(kg.d)]，实验周期为7周。大鼠由第二军医大学动物实验中心提供，黄芪(产地内蒙古)由第二军医大学药学系提供。
1.2 空腹血糖、胰岛素(Ins)的测定
大鼠禁食8～10h后，从后眼眶静脉丛取血，血糖用葡萄糖氧化酶法测定。胰岛素以放射免疫法检测。采用北京北方生物技术研究所生产的放免试剂盒及上海核福光电仪器有限公司生产的SN-682型放射免疫计数仪测定血清胰岛素。
1.3 胰岛素敏感性的测定 [4]
大鼠空腹采血后恢复2～3d再行葡萄糖-胰岛素耐量实验(G-InsTT)测定胰岛素敏感性。大鼠于非空腹状态下，腹腔注射2%戊巴比妥钠麻醉，行颈外静脉和股动脉插管，先从静脉注射葡萄糖(700mg/kg)，随即注射普通型胰岛素(0.175U/kg)，从股动脉抽血，用葡萄糖氧化酶法，测定实验前及注射胰岛素后第3、6、9、12、15min的血糖值。胰岛素敏感性用K值表示(以时间为横坐标，血糖值经自然对数转化后为纵坐标，直线回归所得到的回归系数乘以-100即为K值)。K值减小表示机体对胰岛素不敏感，即有胰岛素抵抗。
1.4 脂肪组织的留取
葡萄糖-胰岛素耐量测定后，将大鼠断头处死，尽可能留取同一部位股部皮下、附睾周围及腹腔脂肪组织，立即采用上海天平仪器厂生产的电子微量天平称重。
1.5 统计学方法
所有定量指标均以均数±标准差(x±s)表示，实验数据采用未配对资料t检验。
2 结 果
2.1 一般指标的改变
实验期间，各组摄食量未见明显差异，高脂饲养的2组大鼠大便较正常组偏少、偏软，体重较正常组增高，但均无统计学意义，见表1。表1 各组体重变化情况(略)
2.2 脂肪组织重量的改变
虽然总体重未见明显改变，但对照组大鼠腹腔脂肪量明显增多，与正常组同一部位脂肪量相比差 异显著(P<0.01)。皮下脂肪量治疗组较对照组及正常组同一部位脂肪量增高明显(P<0.01)，见表2。表2 各组脂肪组织重量变化情况(略)
2.3 血糖、胰岛素的改变
高脂饲养2组空腹及餐后血糖较正常组明显升高(P<0.05)。与对照组相比，治疗组血糖有下降趋势，但无统计学意义。高脂饲养2组动物空腹胰岛素水平明显升高，与正常组相比有显著差异(P<0.05)，与对照组相比，治疗组空腹胰岛素水平明显降低，有显著差异(P<0.05)，见表3。表3 各组血糖和胰岛素变化情况(路)
2.4 胰岛素敏感性变化
图1为G-Ins耐量实验测得的各组平均血糖曲线。注射胰岛素结束后3min时，各组血糖峰值无明显差异。对照组葡萄糖曲线明显高于其他2组，治疗组的葡萄糖曲线也明显高于正常组。表4所列为各组胰岛素敏感性指数K值结果。高脂饲养2组大鼠K值明显低于正常组(P<0.01)，治疗组K值明显高于对照组(P<0.05)。 表4 各组葡萄糖-胰岛素耐量实验测得的 K值(路)
3 讨 论
脂肪细胞分化是正常体内脂肪储存的生理基础，也是肥胖发生的病理基础。在高脂饮食的环境中，转录因子不但介导脂肪细胞过度增殖和分化，还显著提供脂肪细胞对胰岛素的敏感性，这两方面均极大地提高了脂肪细胞合成和储存脂肪的效率，是引起肥胖发生的重要因素。胰岛素抵抗是指机体对一定量的胰岛素(Ins)反应性降低的一种异常生理状态。胰岛素作用受遗传和环境因素影响，其中饮食是影响胰岛素敏感性的一个重要因素。有研究发现，肥胖大鼠TNF-α在腹腔脂肪组织中高表达，而leptin在皮下脂肪组织中高表达 [5] ，这种表达的差异可能与不同部位的脂肪组织功能不同有关。本研究中发现，各组大鼠每日摄入总热量相同而食物结构不同，可以使总体重无明显差异，但对照组大鼠腹腔内脂肪重量明显高于治疗组及正常组，而皮下脂肪的重量则明显低于治疗组，与正常组无差异，说明脂肪的分布与胰岛素抵抗密切相关。同时这种胰岛素抵抗动物模型的制备为进一步研究不同部位脂肪组织功能的差异打下了基础。
目前，寻找能改善胰岛素抵抗的中药是我国医学界的迫切需要，而中药具体作用机制的揭示，将为祖国医学面向临床、走向世界奠定良好的基础。国内对中药治疗糖尿病的研究多数集中于其促进胰岛 素分泌方面，实际上中药防治糖尿病不仅仅是降糖，或者说其降糖的作用并不明显，更重要的作用可能是改善胰岛素抵抗 [6，7] 。黄芪为豆科植物，是常用的补气、健脾药物，在治疗糖尿病的许多方剂中作为主要配伍药物，主要成分是香豆精、黄酮和生物碱。我们对高脂饲养大鼠同时用黄芪煎剂灌胃。G-Ins耐量试验结果表明，其K值明显高于对照组，血浆胰岛素水平明显低于高脂对照组，空腹血糖虽有下降趋势，但无统计学意义，表明黄芪能改善高脂饮食造成的大鼠胰岛素抵抗，其主要作用可能与改变脂肪组织的分布，而不同部位的脂肪组织其功能不同，或者同一部位的脂肪组织存在不同种类和功能的脂肪细胞有关。但黄芪改变脂肪组织分布的机理有待进一步研究。有研究发现，黄芪可以促进胃癌细胞的凋亡，且与一氧化氮相关 [8] ，因此，其改变脂肪组织的分布是否与促进脂肪细胞凋亡有关尚有待进一步探讨。但无论如何，对中药改善胰岛素抵抗机制的揭示，有助于祖国医学面向临床，走向世界。
[参考文献]
[1] HOTAMISLIGIL G S，PERALDI P，BUDAVARI R，et al.IRS-l-mediated inhibition of insulin receptor tyrosine kinase activ-ity in TNF-a and obesity-induced insulin resistance[J].Science，1996，271:665-668.
[2] STORLIEN L H，JAMES D E，BURLEIGH K M，et al.Fat
feeding causes widespread in vivo insulin resistance，decreased en-ergy expenditure and obesity in rats[J].Am J Physiol，1986，251:576.
[3] KRAEGEN E W，CLARK P W，JENKINS A B，et al.Devel-opment of muscle insulin resistance after liver insulin resistance in high-fat-fed rats[J].Diabetes，1991，40:1397.
[4] LEVY J，GAVINⅠJ R，FAUSTO A，et al.Impaired insulin action in rats with noninsulin-dependent diabetes[J].Diabetes，1984，33:901-906.
[5] QIAN J，GRAY J H.Leptin regulation of TNF-a and UCP-2ex-pression in adipose tissues[J].Biochem Biophys Res Commun，1998，246:660-667.
[6] 高从蓉，张家庆，黄庆玲.黄连素增加胰岛素抵抗大鼠模型胰岛素敏感性的实验研究[J].中国中西医结合杂志，1997，17(2):162.
[7] 鲁 瑾，邹大进，张家庆.黄芪预防肿瘤坏死因子-α所致胰岛素抵抗[J].中国中西医结合杂志，1999，19(1):42.
[8] 许岸高，刘集鸿，沈剑刚，等.黄参方剂治疗胃癌中的细胞凋亡及一氧化氮改变[J].中国实用内科杂志，2001，21(4):225-226.
(第二军医大学附属长海医院，上海 200433)
(本文编辑:彭润松)
(收稿日期:2003-03-18), 百拇医药(杨凌辉，邹大进，冯正康，鲁 瑾，刘 岩，吴文君)
[关键词] 黄芪;胰岛素抵抗;脂肪组织;高脂饮食
Effect of radix astragali(RA)on the fat distribution of rat with high-fat-diet
YANG Ling-hui，ZOU Da-jin，FENG Zheng-kang，et al
(Chang Hai Hospital，the Second Military Medical University，PLA，Shanghai 200433，China)
Abstract:Objective:To investigate the mechanism of radix astragali(RA)，by which insulin resistance(IR)in adipose tissue of the rat with high-fat-diet(HF)is enhanced.Methods:The SD rats were randomly divided into3groups:(1)the HF group，i.e.rats with high-fat diet(fat61%of total kcal);(2)the HF+RA group，supplemented with high-fat-diet plus radix astragali;(3)the control group，i.e.the normal diet group.Each group was fed equicalorically for4weeks，then insulin sensitivity was measured with glucose-insulin tolerance test.The adipose tissue in subcutanea and retroperitonea was weighed.Results:(1)K values obtained from glucose-insulin tolerance test were significantly increased in the HF+RA group compared with that of the HF group.(2)Fat weight in the same position in retroperitonea was significantly increased in the HF group compared with that of HF+RA group.Conclusion:Treatment with RA can relieve insulin resistance of the rat with high-fat-diet.The mechanism of radix astragali，which relieve insulin resistance in adipose tissue of the rat with high-fat-diet might be correlated with body fat distribution，though it is still unknown why RA treatment can decrease adipose tissue in retroperitonea.
Key words:radix astragali;insulin resistance;adipose tissue;high-at-diet
近年研究表明，中药黄芪等可明显改善高脂饮食诱导的胰岛素抵抗状态，但具体机制尚不清楚。脂肪细胞可以分泌许多细胞因子，这些因子均已被证明在胰岛素抵抗的发生过程中起重要作用 [1] 。不同部位的脂肪组织功能不尽相同，因此改变脂肪组织分布可以改善胰岛素抵抗。本研究以黄芪灌胃观察高脂饮食大鼠脂肪组织分布的变化，以探讨黄芪改善胰岛素抵抗的机制。
1 材料与方法
1.1 高脂饮食大鼠胰岛素抵抗模型的建立 [2，3]
雄性SD大鼠24只，体重206～228g，随机分为正常对照组(正常组)、高脂饮食对照组(对照组)、高脂饮食黄芪治疗组(治疗组)，每只大鼠的热量摄入为310kJ/d。正常组给予标准饲料(碳水化合物热量占62%，脂肪热量占12%，蛋白质热量占26%)，对照组给予配制的新鲜高脂饲料(碳水化合物热量占20%，脂肪热量占61%，蛋白质热量占19%)。高脂饲料中的脂肪成分主要是熟猪油。治疗组给予黄芪煎剂[相当于生药5g/(kg.d)]，实验周期为7周。大鼠由第二军医大学动物实验中心提供，黄芪(产地内蒙古)由第二军医大学药学系提供。
1.2 空腹血糖、胰岛素(Ins)的测定
大鼠禁食8～10h后，从后眼眶静脉丛取血，血糖用葡萄糖氧化酶法测定。胰岛素以放射免疫法检测。采用北京北方生物技术研究所生产的放免试剂盒及上海核福光电仪器有限公司生产的SN-682型放射免疫计数仪测定血清胰岛素。
1.3 胰岛素敏感性的测定 [4]
大鼠空腹采血后恢复2～3d再行葡萄糖-胰岛素耐量实验(G-InsTT)测定胰岛素敏感性。大鼠于非空腹状态下，腹腔注射2%戊巴比妥钠麻醉，行颈外静脉和股动脉插管，先从静脉注射葡萄糖(700mg/kg)，随即注射普通型胰岛素(0.175U/kg)，从股动脉抽血，用葡萄糖氧化酶法，测定实验前及注射胰岛素后第3、6、9、12、15min的血糖值。胰岛素敏感性用K值表示(以时间为横坐标，血糖值经自然对数转化后为纵坐标，直线回归所得到的回归系数乘以-100即为K值)。K值减小表示机体对胰岛素不敏感，即有胰岛素抵抗。
1.4 脂肪组织的留取
葡萄糖-胰岛素耐量测定后，将大鼠断头处死，尽可能留取同一部位股部皮下、附睾周围及腹腔脂肪组织，立即采用上海天平仪器厂生产的电子微量天平称重。
1.5 统计学方法
所有定量指标均以均数±标准差(x±s)表示，实验数据采用未配对资料t检验。
2 结 果
2.1 一般指标的改变
实验期间，各组摄食量未见明显差异，高脂饲养的2组大鼠大便较正常组偏少、偏软，体重较正常组增高，但均无统计学意义，见表1。表1 各组体重变化情况(略)
2.2 脂肪组织重量的改变
虽然总体重未见明显改变，但对照组大鼠腹腔脂肪量明显增多，与正常组同一部位脂肪量相比差 异显著(P<0.01)。皮下脂肪量治疗组较对照组及正常组同一部位脂肪量增高明显(P<0.01)，见表2。表2 各组脂肪组织重量变化情况(略)
2.3 血糖、胰岛素的改变
高脂饲养2组空腹及餐后血糖较正常组明显升高(P<0.05)。与对照组相比，治疗组血糖有下降趋势，但无统计学意义。高脂饲养2组动物空腹胰岛素水平明显升高，与正常组相比有显著差异(P<0.05)，与对照组相比，治疗组空腹胰岛素水平明显降低，有显著差异(P<0.05)，见表3。表3 各组血糖和胰岛素变化情况(路)
2.4 胰岛素敏感性变化
图1为G-Ins耐量实验测得的各组平均血糖曲线。注射胰岛素结束后3min时，各组血糖峰值无明显差异。对照组葡萄糖曲线明显高于其他2组，治疗组的葡萄糖曲线也明显高于正常组。表4所列为各组胰岛素敏感性指数K值结果。高脂饲养2组大鼠K值明显低于正常组(P<0.01)，治疗组K值明显高于对照组(P<0.05)。 表4 各组葡萄糖-胰岛素耐量实验测得的 K值(路)
3 讨 论
脂肪细胞分化是正常体内脂肪储存的生理基础，也是肥胖发生的病理基础。在高脂饮食的环境中，转录因子不但介导脂肪细胞过度增殖和分化，还显著提供脂肪细胞对胰岛素的敏感性，这两方面均极大地提高了脂肪细胞合成和储存脂肪的效率，是引起肥胖发生的重要因素。胰岛素抵抗是指机体对一定量的胰岛素(Ins)反应性降低的一种异常生理状态。胰岛素作用受遗传和环境因素影响，其中饮食是影响胰岛素敏感性的一个重要因素。有研究发现，肥胖大鼠TNF-α在腹腔脂肪组织中高表达，而leptin在皮下脂肪组织中高表达 [5] ，这种表达的差异可能与不同部位的脂肪组织功能不同有关。本研究中发现，各组大鼠每日摄入总热量相同而食物结构不同，可以使总体重无明显差异，但对照组大鼠腹腔内脂肪重量明显高于治疗组及正常组，而皮下脂肪的重量则明显低于治疗组，与正常组无差异，说明脂肪的分布与胰岛素抵抗密切相关。同时这种胰岛素抵抗动物模型的制备为进一步研究不同部位脂肪组织功能的差异打下了基础。
目前，寻找能改善胰岛素抵抗的中药是我国医学界的迫切需要，而中药具体作用机制的揭示，将为祖国医学面向临床、走向世界奠定良好的基础。国内对中药治疗糖尿病的研究多数集中于其促进胰岛 素分泌方面，实际上中药防治糖尿病不仅仅是降糖，或者说其降糖的作用并不明显，更重要的作用可能是改善胰岛素抵抗 [6，7] 。黄芪为豆科植物，是常用的补气、健脾药物，在治疗糖尿病的许多方剂中作为主要配伍药物，主要成分是香豆精、黄酮和生物碱。我们对高脂饲养大鼠同时用黄芪煎剂灌胃。G-Ins耐量试验结果表明，其K值明显高于对照组，血浆胰岛素水平明显低于高脂对照组，空腹血糖虽有下降趋势，但无统计学意义，表明黄芪能改善高脂饮食造成的大鼠胰岛素抵抗，其主要作用可能与改变脂肪组织的分布，而不同部位的脂肪组织其功能不同，或者同一部位的脂肪组织存在不同种类和功能的脂肪细胞有关。但黄芪改变脂肪组织分布的机理有待进一步研究。有研究发现，黄芪可以促进胃癌细胞的凋亡，且与一氧化氮相关 [8] ，因此，其改变脂肪组织的分布是否与促进脂肪细胞凋亡有关尚有待进一步探讨。但无论如何，对中药改善胰岛素抵抗机制的揭示，有助于祖国医学面向临床，走向世界。
[参考文献]
[1] HOTAMISLIGIL G S，PERALDI P，BUDAVARI R，et al.IRS-l-mediated inhibition of insulin receptor tyrosine kinase activ-ity in TNF-a and obesity-induced insulin resistance[J].Science，1996，271:665-668.
[2] STORLIEN L H，JAMES D E，BURLEIGH K M，et al.Fat
feeding causes widespread in vivo insulin resistance，decreased en-ergy expenditure and obesity in rats[J].Am J Physiol，1986，251:576.
[3] KRAEGEN E W，CLARK P W，JENKINS A B，et al.Devel-opment of muscle insulin resistance after liver insulin resistance in high-fat-fed rats[J].Diabetes，1991，40:1397.
[4] LEVY J，GAVINⅠJ R，FAUSTO A，et al.Impaired insulin action in rats with noninsulin-dependent diabetes[J].Diabetes，1984，33:901-906.
[5] QIAN J，GRAY J H.Leptin regulation of TNF-a and UCP-2ex-pression in adipose tissues[J].Biochem Biophys Res Commun，1998，246:660-667.
[6] 高从蓉，张家庆，黄庆玲.黄连素增加胰岛素抵抗大鼠模型胰岛素敏感性的实验研究[J].中国中西医结合杂志，1997，17(2):162.
[7] 鲁 瑾，邹大进，张家庆.黄芪预防肿瘤坏死因子-α所致胰岛素抵抗[J].中国中西医结合杂志，1999，19(1):42.
[8] 许岸高，刘集鸿，沈剑刚，等.黄参方剂治疗胃癌中的细胞凋亡及一氧化氮改变[J].中国实用内科杂志，2001，21(4):225-226.
(第二军医大学附属长海医院，上海 200433)
(本文编辑:彭润松)
(收稿日期:2003-03-18), 百拇医药(杨凌辉，邹大进，冯正康，鲁 瑾，刘 岩，吴文君)