Hipoglikemiczne i hipolipidemiczne skutki całkowitych glikozydów Cistanche Tubulosa
Mar 28, 2022
Kontakt: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,*
ABSTRAKCYJNY
Znaczenie etnofarmakologiczne:Cistanche tubulosa (Schrenk) R. Wight (Orobanchaceae) jest często przepisywanym składnikiem wielu tradycyjnych leków ziołowych stosowanych w leczeniu cukrzycy w Chinach. W ostatnich badaniach potwierdzono działanie przeciwcukrzycowe ekstraktów z Cistanche tubulosa. Jednak nie zgłoszono żadnych systematycznych badań dotyczących całkowitej zawartości glikozydów w Cistatnche tubulosa (TGCT).
Cel pracy:Niniejsze badanie miało na celu zbadanie hipoglikemicznych i hipolipidemicznych skutków TGCT oraz potencjalnych mechanizmów u szczurów z cukrzycą indukowaną dietą/streptozotocyną (STZ) oraz chemiczne scharakteryzowanie głównych składników TGCT.
Materiały i metody:Główne składniki TGCT scharakteryzowano metodą HPLC/Q-TOF-MS, a oznaczenie ilościowe przeprowadzono metodą HPLC-DAD. Szczury z cukrzycą typu 2 zostały wywołane przez dietę wysokotłuszczową o wysokiej zawartości sacharozy (HFSD) i pojedyncze wstrzyknięcie STZ (30 mg/kg). TGCT (50 mg/kg, 100 mg/kg i 200 mg/kg) lub metforminę (200 mg/kg) podawano doustnie przez 6 tygodni. W trakcie eksperymentu monitorowano masę ciała i spożycie kalorii. Zbadano glikemię na czczo (FPG), doustny test tolerancji glukozy (OGTT), pole pod krzywą glukozy (AUC-G), hemoglobinę glikozylowaną (HbA1c), insulinę na czczo, peptyd C w surowicy, zawartość glikogenu i wskaźnik wrażliwości na insulinę . Oznaczono poziomy fosforylowanej kinazy białkowej B i fosforylowanej kinazy syntazy glikogenu 3 , aktywności heksokinazy i kinazy pirogronianowej. W międzyczasie zmierzono zmiany w profilach lipidowych surowicy, dysmutazie ponadtlenkowej, peroksydazie glutationowej, dialdehydzie malonowym i czynnikach zapalnych. Histologię trzustki oceniano również za pomocą barwienia hematoksyliną-eozyną.
Wyniki:Nasze badanie wykazało obecność glikozydów fenyloetanoidowych (PhG): echinakozyd (500,19 ±11,52 mg/g), akteozyd (19,13 ±1,44 mg/g) i izoakteozyd (141,82 ±5,78 mg/g) w TGCT. Testy farmakologiczne wykazały, że TGCT znacząco odwrócił utratę masy ciała wywołaną przez STZ (11,1%, 200 mg/kg); zmniejszone FPG (56,4 procent, 200 mg/kg) i HbA1c (37,4 procent, 200 mg/kg); poprawił OGTT, AUC-G i wrażliwość na insulinę; zwiększona zawartość glikogenu (40,8% w wątrobie i 52,6% w mięśniach, 200 mg/kg) oraz aktywność enzymów metabolizujących węglowodany; regulowane zmiany profilu lipidowego i aktywność enzymów antyoksydacyjnych; zmniejszone w surowicy markery stresu oksydacyjnego i stanu zapalnego w sposób zależny od dawki (p <>
Wnioski:Badanie to potwierdziło, że TGCT był skutecznym środkiem odżywczym do łagodzenia hiperglikemii i hiperlipidemii u szczurów z cukrzycą indukowaną dietą/STZ, co można w dużej mierze przypisać aktywności TGCT w hamowaniu stresu oksydacyjnego i stanu zapalnego.
Atrybucja Cistanchedo działań na inhibicjęstres oksydacyjnyorazzapalenie.
1. Wstęp
Cukrzycę uważa się za chorobę metaboliczną, która charakteryzuje się hiperglikemią wynikającą z upośledzonej produkcji insuliny lub/i insulinooporności (IR) (American Diabetes Association, 2019). Przewlekła hiperglikemia wiąże się z wieloma poważnymi powikłaniami, takimi jak nefropatia, retinopatia, neuropatia i problemy z sercem (Ekoe, 2019). Szacuje się, że liczba chorych na cukrzycę na świecie w 2019 r. wyniesie 463 mln (9,3 proc.), wzrośnie do 578 mln (10,2 proc.) do 2030 r. i 700 mln (10,9 proc.) do 2045 r. (Saeedi i in., 2019). Kilka leków, takich jak metformina (Met, zwiększająca produkcję glikogenu wątrobowego), insulina (hamująca produkcję glukozy i zwiększająca wykorzystanie glukozy) oraz pochodne sulfonylomocznika (stymulujące wydzielanie insuliny przez komórki wysp trzustkowych) skutecznie zmniejsza glikemię. Jednak wiele niepożądanych reakcji niepożądanych (w tym przyrost masy ciała, hipoglikemia, IR i obrzęk) ograniczyło ich stosowanie (Moller, 2001). Dlatego w ostatnich latach wielu badaczy poszukiwało związków biologicznie czynnych z tradycyjnych ekstraktów roślinnych do leczenia cukrzycy (Kasangana i wsp., 2019; Liu i wsp., 2020).
Cistanche tubulosa (Schrenk) R. Wight (Orobanchaceae) jest szeroko stosowany w tradycyjnej medycynie chińskiej, która jest często przepisywana w tradycyjnych preparatach do leczenia niewydolności nerek, niepłodności kobiet i cukrzycy (Li i in., 2016; Han i in. , 2017; Su i in., 2017). Ostatnie badania wykazały, że wodny ekstrakt z Cistanche tubulosa wykazywał działanie hipoglikemizujące i hipolipidemiczne u myszy db/db z cukrzycą typu 2 (T2DM) (Xiong i wsp., 2013) oraz poprawiał poziom glukozy we krwi, IR i peroksydację lipidów w streptozotocynie Szczury z cukrzycą indukowaną (STZ)-nikotynamidem (Kong i wsp., 2018). Glikozydy fenyloetanoidowe (PhG) są głównymi składnikami Cistanche tubulosa (Morikawa et al., 2014), który wykazuje różne aktywności biologiczne, takie jak antyoksydacja (Xue et al., 2017) i działanie przeciwnowotworowe (Fu et al., 2019) . Co więcej, PhG znacząco hamowały wzrost poposiłkowych poziomów glukozy we krwi u myszy obciążonych skrobią (Morikawa et al., 2014), tłumiły wychwyt glukozy za pośrednictwem kotransportera glukozy 1-zależnego od sodu w komórkach nabłonka jelit (Shimada et al., 2017) i hamował aktywność reduktazy aldozowej w soczewce szczura (Morikawa i wsp., 2019). Jednak żadne wcześniejsze badania nie badały działania przeciwhiperglikemicznego całkowitych glikozydów Cistanche tubulosa (TGCT).
W niniejszym badaniu, właściwości przeciwcukrzycowe TGCT zostały ocenione na diecie wysokotłuszczowej o wysokiej zawartości sacharozy (HFSD) i szczurach z cukrzycą indukowaną STZ. Ponadto zbadano również działanie przeciwutleniające i przeciwzapalne, aby w pełni zrozumieć potencjalny mechanizm TGCT.
2. Materiały i metody
2.1. Chemikalia i odczynniki
STZ zakupiono od Sigma-Aldrich Corp. (Saint Louis, USA). Met uzyskano z chińsko-amerykańskiej firmy Shanghai Squibb Pharma. Zestawy ELISA insuliny, peptydu C dostarczyła firma Elabscience Biotechnology Co., Ltd (Wuhan, Chiny). Zestawy ELISA glukozy, hemoglobiny glikozylowanej (HbA1c), cholesterolu całkowitego (TC), triacyloglicerolu (TG), cholesterolu lipoprotein o niskiej gęstości (LDL-C), cholesterolu lipoprotein o wysokiej gęstości (HDL-C), dysmutazy ponadtlenkowej (SOD) , peroksydaza glutationowa (GSH-Px), dialdehyd malonowy (MDA), czynnik martwicy nowotworu (TNF), interleukina 1 (IL-1), interleukina 6 (IL-6) zakupiono w Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute . Zestawy ELISA fosforylowanej kinazy białkowej B (p-PKB) i fosforylowanej kinazy syntazy glikogenu 3 (p-GSK3) nabyto od Shanghai Enzyme-linked Biotechnology Co., Ltd. Echinakozyd (czystość większa lub równa 98%) i akteozyd (czystość Większa lub równa 97 procent) zakupiono od National Institutes for Food and Drug Control. Izoakteozyd (czystość większa lub równa 98 procent) został dostarczony przez Chengdu Must Biotechnology Co., Ltd.
Proszek z dobroczynnego ekstraktu z cistanche
2.2. Zasoby roślinne i przygotowanie TGCT
Suszona soczysta łodyga Cistanche tubulosa została zakupiona od Bozhou Yihongtang Pharmaceutical Co., Ltd., (Anhui, Chiny) i zidentyfikowana przez dr Puyang Gong z Wydziału Botaniki Farmaceutycznej Uniwersytetu Południowo-Zachodniego Minzu. Okaz kuponu (nr 20161103) został zmiażdżony na proszek i złożony w zielniku Jiangsu Kanion Pharmaceutical Co., Ltd. Zgodnie z krajowym standardem leków SFDA „Congrong Zonggan Jiaonang (YBZ07482005-2011Z), surowy lek (1 kg) ekstrahowano wodą trzy razy po moczeniu przez 1 godzinę. Po przesączeniu przesącz zatężono pod zmniejszonym ciśnieniem, dodano alkohol do zatężonego roztworu, aż stężenie etanolu osiągnęło 60 procent. Ciekły supernatant zatężono do braku smaku alkoholu, a następnie oczyszczono za pomocą makroporowatej żywicy. Po pierwsze, eluent wodny i 40-procentowy eluent etanolowy były kolejno zbierane do późniejszego wykorzystania. Po drugie, wodny eluent został ponownie wstrzyknięty do makroporowatej żywicy i wymyty wodą. Eluent wodny odrzucono. Po trzecie, elucję 40% etanolem i eluent zebrano do późniejszego wykorzystania. Na koniec eluenty 40% etanolu połączono i zatężono na wyparce obrotowej, a następnie roztwór wysuszono metodą suszenia rozpyłowego. Otrzymano około 60 g brązowej mocy (tj. TGCT). Czystość TGCT została wykryta zgodnie ze standardem (YBZ07482005-2011Z), która jest osiągana do 853 mg/g. TGCT (0,21 mg) i trzy mieszane wzorce (echinakozyd: 131,3 ug, akteozyd: 4,2 ug, izoakteozyd: 39,4 ug) odpowiednio rozpuszczono w 1 ml metanol:woda (50/50, v/v), a następnie przesączono przez filtr 0,45 membrana μm przed wstrzyknięciem.
2.3. Analiza jakościowa TGCT metodą HPLC/Q-TOF-MS
System HPLC sprzęgnięto z Agilent 6538 Q-TOF-MS (Agilent Corp, USA) wyposażonym w jonizację przez elektrorozpylanie. Analizę przeprowadzono na kolumnie Zorbax SB-C18 (15{{10}} mm × 4,6 mm, 5 μm). Faza ruchoma składała się z metanolu z wodą (zawierającego 0,1% H3PO4). Szybkość przepływu wynosiła 1,0 ml/min. Programy elucji gradientowej podsumowano w następujący sposób: 0-20 min, 18% -28% A; 20-50 min, 28 proc. –32 proc. A; 50-60 min, 32 procent A; 60–70 min, 32 proc. –50 proc. TOF-MS wykonywano zarówno w trybie jonów dodatnich, jak i ujemnych w zakresie m/z 100–3000 przy następujących parametrach pracy: napięcie kapilarne 3500 V (ESI-) lub 4000 V (ESI plus ); gaz suszący, 10,0 l/min; temperatura gazu 350◦C; ciśnienie nebulizatora, 35 psi; napięcie skimmera, 65 V; napięcie fragmentu, 135 V; OCTRFV, 750 V. Wszystkie dane były kontrolowane przez akwizycję danych dla TOF/Q-TOF Ver. B.03.01 i Analiza Jakościowa Ver. B.03.01 (Agilent Technologies, USA).
2.4. Analiza ilościowa TGCT metodą HPLC-DAD
Rozdział przeprowadzono na kolumnie Zorbax SB-C18 (150 mm × 4,6 mm, 5 μm) w ciągu 50 min (1,0 ml/min). Warunki chromatograficzne dla HPLC-DAD były takie same jak dla analizy jakościowej. Objętość nastrzyku, temperaturę kolumny i długość fali UV ustawiono odpowiednio na 5 µl, 30 ◦C i 330 nm.
2.5. Zwierzęta eksperymentalne
Samce szczurów SD, ważące 180 ± 20 g, zakupiono z Laboratory Animal Center of Nanjing Qinglongshan [Certyfikat nr SCXK (SU) 2017-0001] i trzymano w Animal Care Facility w Jiangsu Kanion Pharmaceutical Co., Ltd. (Jiangsu, Chiny). Procedury opieki nad zwierzętami i procedury doświadczalne zostały zatwierdzone przez Institutional Animal Care and Use Committee, Huzhou Institute for Food and Drug Control (Aprobata nr 19018) i zostały przeprowadzone zgodnie z chińskimi przepisami dotyczącymi eksperymentów na zwierzętach. Szczury utrzymywano w kontrolowanej temperaturze (24 ± 2°C) i wilgotności (50 ± 10 procent) z 12 godzinnym cyklem światła i ciemności, aklimatyzowano do warunków życia przez 7 dni normalną laboratoryjną karmą i wodą ad libitum.
2.6. Indukcja cukrzycy
Szczury w normalnej grupie kontrolnej (NC, n {0}}) były karmione normalną dietą, podczas gdy szczury doświadczalne karmiono HFSD (normalna dieta uzupełniona 20% sacharozą, 10% smalcem, 2,5 procent cholesterolu i 1 procent cholanu, 3,95 kcal/g) przez 4 tygodnie. Po 12 godzinach postu szczurom wstrzyknięto dootrzewnowo pojedynczą dawkę STZ (30 mg/kg), która rozpuszczono w zimnym buforze cytrynianowym (0,1 M, pH 4,5) bezpośrednio przed użyciem. W ósmym dniu wstrzyknięcia STZ pobrano próbkę krwi z końca ogona za pomocą jednorazowej igły do pobierania krwi i oznaczono glukozę w osoczu na czczo (FPG) za pomocą przenośnego glukometru (LifeScan, Inc. UK). Szczury z objawami poliurii, polidypsji i FPG większym lub równym 11,1 mmol/l uznano za szczury z cukrzycą i podzielono losowo na pięć grup (n =10).
Grupa I: NC, karmiona 0,5% karboksymetylocelulozy sodowej (CMCNa, 10 ml/kg).
Grupa II: kontrola cukrzycy (DC), karmiona 0,5% CMC-Na (10 ml/kg).
Grupa III: TGCT-50, leczona TGCT (50 mg/kg).
Grupa Ⅳ: TGCT-100, leczona TGCT (100 mg/kg).
Grupa Ⅴ: TGCT-200, leczona TGCT (200 mg/kg).
Grupa Ⅵ: Met-200, leczona Met (200 mg/kg).
Dawki zastosowane w tym badaniu zostały wybrane na podstawie Chińskiej Farmakopei (edycja 2015). Wszystkim grupom podawano doustnie raz dziennie i kontynuowano otrzymywanie odpowiednich diet przez kolejne 6 tygodni.
Cistanche chroni wątrobę.
2.7. Obserwuj ogólny stan szczurów
Stan sierści, wydalanie moczu i przeżywalność szczurów obserwowano codziennie. W trakcie eksperymentu monitorowano masę ciała (BW) i spożycie kalorii. FPG oceniano w 0, 2., 4. i 6. tygodniu po leczeniu TGCT.
2.8. Doustny test tolerancji glukozy (OGTT)
OGTT przeprowadzono na szczurach głodzonych przez noc w końcowym etapie całego badania. Z zatoki oczodołowej (0 h) pobrano tylko 60 μl próbek krwi, a następnie podano TGCT (50 mg/kg, 100 mg/kg i 200 mg/kg) lub Met (200 mg/kg). Próbki krwi pobrano po 0,5 godz., 1 godz., 2 godz. po obciążeniu glukozą (2 g/kg). Szczury znieczulano izofluranem przez kilka minut przed pobraniem krwi, a następnie natychmiast uciskano, aby zatrzymać krwawienie hemostatyczną bawełną. Wszystkie eksperymenty przeprowadzono z należytą starannością, aby zapewnić dobrostan zwierząt. Stężenia glukozy w osoczu określano za pomocą zestawu do oznaczania glukozy w oparciu o metodę peroksydazy oksydazy glukozowej. Pole pod krzywą glukozy (AUC-G) obliczono w odniesieniu do literatury (Shao et al., 2013).
2.9. Oznaczanie insuliny na czczo (FINS) i wskaźnika wrażliwości na insulinę (ISI)
Odstęp 1 dnia po OGTT, wszystkie szczury były w dobrych warunkach bez żadnych objawów, takich jak ślepota i stan zapalny. Następnie znieczulono ich pentobarbitalem sodu (40 mg/kg, ip) po 12 godzinach na czczo i pobrano próbki krwi z aorty brzusznej z heparyną i bez heparyny w celu oceny biochemicznej. Surowicę pobrano z próbek krwi (bez heparyny) przez odwirowanie. FINS badano za pomocą zestawu ELISA. FPG określano przy użyciu komercyjnego zestawu opartego na metodzie peroksydazy glukozowej. ISI obliczono według wzoru: ISI=1/[FINS (pmol/L) × FPG (mmol/L)] (Wang i in., 2013).
2.10. Ocena syntezy glikogenu w wątrobie i mięśniach
Mięśnie wątroby i mięśnia brzuchatego łydki wycięto, przepłukano, zważono i przechowywano w temperaturze − 70 ◦C. Glikogen w wątrobie i mięśniach mierzono metodą antronową, jak opisano wcześniej (Ren i wsp., 2015). Zawartość glikogenu wyrażono w mg/g mokrej masy tkanki. Aktywności heksokinazy (HK) i kinazy pirogronianowej (PK) w wątrobie określano za pomocą dostępnych w handlu zestawów zgodnie z instrukcjami producenta.
2.11. Analiza biochemiczna
HbA1c w pełnej krwi (z heparyną) mierzono zestawem diagnostycznym. Peptyd C w surowicy, p-PKB, p-GSK3 , TC, TG, LDL-C, HDL-C, SOD, GSH-Px, MDA, TNF- , IL-6 i IL-1 zostały przetestowane przy użyciu komercyjnych zestawów zgodnie z zaleceniami producenta.
2.12. Ocena histologiczna trzustki
Tkanki trzustki również wycięto, przepłukano i utrwalono w 10% obojętnej formalinie, a następnie odwodniono w etanolu gradientowym (75%, 85%, 95% i 100%) i ksylenie (100%). Po przenikaniu zatopiono je w parafinie i pocięto na sekcje o grubości 3 μm za pomocą obrotowego mikrotomu. Skrawki tkankowe wybarwiono hematoksyliną-eozyną (H&E) do badań pod mikroskopem świetlnym (Chen i wsp., 2014).
2.13. Analiza statystyczna
Analizę statystyczną przeprowadzono za pomocą oprogramowania SPSS w wersji 16.0. Dane przedstawiono jako średnią ± SD. Porównania statystyczne między grupami przeprowadzono przy użyciu jednoczynnikowej ANOVA, a następnie testu Tukeya, a wartość p < 0.05="" przyjęto="" jako="" statystycznie="">
3. Wyniki
3.1. Analiza fitochemiczna TGCT
Analiza jakościowa została przeprowadzona i przedstawiona w materiałach uzupełniających. Chromatogram jonów całkowitych w trybie jonów ujemnych pokazano na Rys. S1. Dane MS zostały wstępnie przypisane przez porównanie z danymi z poprzedniego raportu (Li i in., 2015) i podsumowane w Tabeli S1. Metody analityczne oznaczania ilościowego markerów również zostały zwalidowane i krótko opisane w materiałach uzupełniających. Chromatogramy HPLC przedstawiono na Rys. 1. Zidentyfikowano trzy główne składniki (echinakozyd, akteozyd i izoakteozyd) TGCT w porównaniu z substancjami odniesienia. Identyfikację związków i ich stężenia w TGCT przedstawiono w Tabeli 1.
3.2. Wpływ TGCT na masę ciała i spożycie kalorii
Jak pokazano na Fig. 2A, szczury karmione HFSD wykazywały wzrost masy ciała średnio o 41 g w porównaniu z grupą NC po 4 tygodniach. Jednak STZ wyraźnie zmniejszyło masę ciała szczurów w porównaniu z grupą NC. W przeciwieństwie do tego, masa ciała w grupach TGCT (100 i 200 mg/kg) wzrastała stopniowo i znacząco (p < 0,05)="" odpowiednio="" o="" 8,1="" procent="" i="" 11,1="" procent="" w="" porównaniu="" z="" grupą="" dc="" pod="" koniec="" okresu="" eksperymentu="" ,="" co="" wskazuje,="" że="" tgct="" może="" zapobiegać="" nadmiernej="" utracie="" wagi="" w="" stanach="" patologicznych.="" spożycie="" kalorii="" w="" grupie="" nc="" było="" zauważalnie="" niższe="" niż="" w="" innych="" grupach="" i="" nie="" było="" znaczącej="" różnicy="" w="" spożyciu="" kalorii="" między="" pozostałymi="" pięcioma="" grupami="" (ryc.="">
3.3. Wpływ TGCT na FPG, OGTT i HbA1c
Szczury z cukrzycą indukowaną STZ wykazywały znaczny wzrost FPG w porównaniu z grupą NC (p < 0.="" 01),="" jak="" przedstawiono="" na="" fig.="" 3a.="" doustne="" podanie="" tgct="" wykazało="" efekt="" hipoglikemiczny="" w="" sposób="" zależny="" od="" czasu="" i="" dawki.="" tgct="" (100="" i="" 200="" mg/kg)="" znacząco="" obniżył="" poziom="" fpg="" w="" czwartym="" (22,1="" procent="" i="" 24,8="" procent)="" i="" szóstym="" (23,2="" procent="" i="" 56,4="" procent)="" tygodniu="" w="" porównaniu="" z="" grupą="" dc.="" jak="" pokazano="" na="" ryc.="" 3b="" i="" c,="" tgct="" (100="" mg/kg="" i="" 200="" mg/kg)="" w="" oczywisty="" sposób="" obniżyło="" stężenie="" glukozy="" we="" krwi="" o="" 16,1="" i="" 22,2="" procent="" po="" 0,5="" godzinie="" oraz="" zmniejszyło="" się="" o="" 17,2="" i="" 26,5%="" po="" 1="" godzinie,="" a="" auc="" -g="" grup="" tgct="" zostały="" również="" zmniejszone="" odpowiednio="" o="" 8,1="" procent,="" 18,5%="" i="" 25,4="" procent.="" jak="" pokazano="" na="" ryc.="" 3d,="" nastąpił="" znaczny="" wzrost="" hba1c="" (93,3%)="" w="" porównaniu="" z="" grupą="" nc,="" podczas="" gdy="" doustne="" podawanie="" tgct="" (100="" mg/kg="" i="" 200="" mg/kg)="" szczurom="" z="" cukrzycą="" znacznie="" się="" zmniejszyło="" (p="">< 0,05)="" hba1c="" (odpowiednio="" 26,7%="" i="" 37,4%)="" w="" porównaniu="" z="" grupą="">
Rys. 1. Widmo HPLC TGCT i struktury chemiczne głównych związków TGCT.
3.4. Zawartość glikogenu w wątrobie i mięśniach
Jak pokazano na Fig. 4A i B, poziomy glikogenu były znacząco obniżone u szczurów z cukrzycą. Gdy różne stężenia TGCT podawano szczurom z cukrzycą przez 6 tygodni, glikogen wątrobowy w grupach TGCT (100 mg/kg i 200 mg/kg) był wyższy (25,2% i 40,8%) niż w grupie DC (p < 0,05,="" ryc.="" 4a).="" podobny="" efekt="" wykazano="" w="" mięśniach,="" że="" glikogen="" w="" grupach="" tgct="" (100="" mg/kg="" i="" 200="" mg/kg)="" był="" wyższy="" (40,7%="" i="" 52,6%)="" niż="" w="" grupie="" dc="" (p="">< 0,05,="" ryc.="">
3.5. Wpływ TGCT na insulinę w surowicy, C-peptyd i 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), nawet jeśli insulina i peptyd C w grupach leczonych TGCT były nieco wyższe niż w grupie DC. Tymczasem obliczyliśmy ISI na rys. 4C. W przeciwieństwie do wydzielania insuliny, ISI były odpowiednio podwyższone o 32,9% i 37,8% w TGCT (100 mg/kg i 200 mg/kg) w porównaniu z grupą DC (p <>
Tabela 1 Zawartość markerów fitochemicznych TGCT.
3.6. Badanie histopatologiczne trzustki
W celu weryfikacji wpływu TGCT na regenerację wysp trzustkowych przeprowadzono analizę histologiczną trzustki. Na ryc. 5A zaobserwowano prawidłową strukturę histologiczną i wielkość wysepek w grupie NC. W przeciwieństwie do tego, wstrzyknięcie STZ spowodowało zmniejszenie liczby i średnicy wysepek z wyraźnymi zmianami mikropęcherzykowymi (ryc. 5B). Zarówno TGCT, jak i Met znacząco zwiększyły liczbę i rozmiar wysepek dzięki analizie punktacji (ryc. 5C–F).
3.7. Wpływ TGCT na p-PKB, p-GSK3 , HK i PK
W Tabeli 2 stwierdzono, że poziomy fosforylacji PKB i GSK3 były istotnie (p < 0.{{10}}5)="" obniżone="" u="" szczurów="" z="" cukrzycą.="" tgct="" (100="" mg/kg="" i="" 200="" mg/kg)="" znacznie="" zwiększył="" stężenie="" p-pkb="" (tgct-100:="" 13,5="" procent="" p="">< 0,05="" i="" tgct-200:="" 16,7="" procent,="" p="">< 0,05="" i="" p="" gsk3="" (tgct-200:="" 18,3="" procent,="" p="">< 0,01).="" zaobserwowano="" również="" podobny="" wpływ="" tgct="" na="" hk="" i="" pk.="" grupy="" tgct="" zwiększyły="" aktywność="" hk="" (tgct-100:="" 30,2%,="" p="">< 0,05="" i="" tgct-200:="" 59,1%,="" p="">< 0,01)="" i="" pk="" (tgct-200:="" 32,7%,="" p="">< 0,05)="" niż="" w="" grupie="">
Ryc. 2. Wpływ TGCT na masę ciała (A) i spożycie kalorii (B) u szczurów z cukrzycą indukowaną STZ.
3.8. Wpływ TGCT na dyslipidemię
Jak pokazano w Tabeli 3, u szczurów leczonych TGCT (100 mg/kg i 200 mg/kg) nieprawidłowości lipidowe uległy znacznej poprawie. TG zmniejszyło się o 19,8 procent (p < 0,05)="" i="" 25,9="" procent="" (p="">< 0,01);="" tc="" zmniejszyły="" się="" o="" 28,5%="" i="" 31,4%="" (p="">< 0,05);="" ldl-c="" zmniejszyło="" się="" o="" 20,0="" procent="">< 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. Wpływ TGCT na stres oksydacyjny i stan zapalny
W świetle ważnej roli stresu oksydacyjnego i stanu zapalnego w patofizjologii cukrzycy, oceniliśmy zdolność TGCT do stresu oksydacyjnego i stanu zapalnego u szczurów z cukrzycą. TGCT (100 i 200 mg/kg) skutecznie wzrósł (14,7%, p < 0,05="" i="" 20,5%,="">< 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. Dyskusja
Cukrzyca jest postępującym i przewlekłym zaburzeniem metabolicznym, które charakteryzuje się głównie hiperglikemią. Obecnie FPG jest swoistą miarą stężenia glukozy we krwi, OGTT jest czułym kryterium wykrywania wczesnych nieprawidłowości w utylizacji glukozy, podczas gdy HbA1c jest szeroko stosowany jako wskaźnik złotego standardu kontroli glikemii, odzwierciedlający średni poziom glukozy w ciągu 120 dni poprzedzających badanie ( Nagy i wsp., 2018; Gan i wsp., 2018). FPG, OGTT i HbA1c są stosowane klinicznie w diagnostyce i leczeniu stanu przedcukrzycowego i cukrzycy (Chai i wsp., 2017). W naszym badaniu jasne jest, że FPG szczurów z cukrzycą leczonych TGCT (100 mg/kg i 200 mg/kg) była istotnie obniżona w porównaniu z grupą DC. Jak pokazano w danych OGTT i AUC-G, upośledzona tolerancja glukozy i szybkość wychwytu glukozy zostały odwrócone przez TGCT u szczurów z cukrzycą. Tymczasem wynik został poparty również pomiarem zawartości HbA1c. Dane te wskazują, że TGCT poprawiło wskaźniki fizjologiczne szczurów z cukrzycą poprzez regulację homeostazy glukozy we krwi.
Ryc. 3. Zmiana FPG u szczurów z cukrzycą podczas podawania TGCT przez 6 tygodni.
Zaburzone wydzielanie insuliny i IR odgrywają kluczową rolę w rozwoju hiperglikemii. Celowanie w którykolwiek z nich jest właściwe, aby poprawić kontrolę glikemii i zapobiec T2DM (Szoke i Gerich, 2005; Punthakee i wsp., 2018). Kilka rodzajów badań wykazało, że połączenie diety wysokotłuszczowej i niskiej dawki STZ jest skutecznym sposobem wywoływania T2DM w eksperymentach na zwierzętach. Niska dawka STZ powoduje łagodne upośledzenie wydzielania insuliny, które bardziej przypomina późniejsze etapy T2DM (Gheibi i wsp., 2017). W tym badaniu TGCT nie zwiększało znacząco wydzielania insuliny ani nie przywracało wysepek trzustkowych szczurów z cukrzycą, nawet jeśli insulina i liczba wysepek w grupach leczonych TGCT były wyższe niż w grupie DC. Odkrycia te są zgodne z poprzednim badaniem na myszach db/db (Xiong et al., 2013). Nasze wyniki wykazały znaczny wzrost masy ciała szczurów z cukrzycą leczonych TGCT, co można wytłumaczyć niewielkim wzrostem insuliny, która może hamować katabolizm białek w tkance mięśniowej (Adams i wsp., 2019). Co więcej, wynik ISI pokazał, że TGCT w oczywisty sposób poprawiło IR szczurów z cukrzycą, co jest zgodne z poprzednim raportem (Kong i wsp., 2018), który dostarczył nowych dowodów w odniesieniu do potencjalnego mechanizmu działania przeciwcukrzycowego TGCT.
Jak wszyscy wiemy, szlak PKB/GSK3 jest jednym z najbardziej krytycznych szlaków sygnalizacyjnych insuliny, co do którego sugeruje się, że pośredniczy w syntezie glikogenu indukowanej insuliną (Zheng et al., 2015). HK i PK działają jako potencjalne cele leków w farmakologicznym leczeniu cukrzycy. Obniżona aktywność HK i PK została potwierdzona w IR, podczas gdy aktywacja HK i PK powoduje zwiększenie rezerw glikogenu lub glikolizę wytwarzającą pełniejszą energię poprzez wykorzystanie glukozy we krwi (Hu i wsp., 2014). W niniejszym badaniu leczenie TGCT jednocześnie zwiększało ekspresję ufosforylowanych białek PKB i GSK3, prowadziło do istotnego odwrócenia aktywności HK i PK oraz wyraźnie przywracało zawartość glikogenu w wątrobie i mięśniach wraz ze spadkiem poziomu glukozy we krwi. Wyniki te wskazywały, że TGCT aktywowało kluczowe enzymy szlaku sygnalizacji insuliny, a ponadto dostarczyły dowodów na to, że wrażliwość na insulinę była naprawdę poprawiona u szczurów z cukrzycą.
Tabela 2 Wpływ TGCT na wydzielanie insuliny i enzymy metabolizujące węglowodany u szczurów z cukrzycą.
Długotrwała cukrzyca przyczynia się również do zwiększenia poziomu LDL-C i obniżenia poziomów HDL-C, które powodują rozregulowanie lipidów (Jayashankar i wsp., 2016), a dyslipidemia jest uznanym markerem dysfunkcji śródbłonka i ryzyka sercowo-naczyniowego w cukrzycy (Shahwan i wsp., 2019). W naszym badaniu TGCT (200 mg/kg) znacząco obniżył poziomy TC, TG i LDL-C oraz zwiększył poziom HDL-C u szczurów z cukrzycą, co jest zgodne z wcześniejszymi doniesieniami, że Cistanche tubulosa skutecznie reguluje poziom lipidów metabolizm u myszy (Shimoda i wsp., 2009; Xiong i wsp., 2013). Odkrycia te wskazują, że TGCT może być bardziej korzystne dla osób z cukrzycą z zaburzeniami lipidowymi we krwi.
STZ jest antybiotykiem o szerokim spektrum działania, który ma wysoki selektywny wpływ toksyczny na komórki wysp trzustkowych w wyniku wzrostu liczby rodników ponadtlenkowych, a co za tym idzie, słabej kontroli glikemii (Ghosh i wsp., 2015; Swain i wsp., 2020 ). Tymczasem stres oksydacyjny jest również ważną przyczyną IR w wielu środowiskach (Taniguchi et al., 2006). IR i cukrzyca są związane ze zmniejszoną aktywnością enzymów antyoksydacyjnych, takich jak SOD i GSH-Px (Styskal i wsp., 2012). Wcześniejsze badania sugerowały, że tłumienie stresu oksydacyjnego było w stanie obniżyć poziom glukozy we krwi u szczurów z cukrzycą (Lim i wsp., 2012; Gao i wsp., 2016). W tym badaniu leczenie TGCT znacząco przywróciło komórkowe funkcje obronne SOD i GSH-Px oraz obniżyło poziomy MDA u szczurów z cukrzycą, co dowodzi, że TGCT ma właściwości antyoksydacyjne.
Głównymi składnikami TGCT są PhG, a całkowita zawartość echinakozydu, akteozydu i izoakteozydu wynosi ponad 661 mg/g. Rośliny, które mają wysoką zawartość składników antyoksydacyjnych, takich jak PhG, ogólnie okazały się mieć działanie hipoglikemiczne (Morikawa i wsp., 2014; Shimada i wsp., 2017; Spínola i wsp., 2019). Dlatego spekulowaliśmy, że przeciwcukrzycowe działanie TGCT można częściowo przypisać aktywności przeciwutleniającej PhG. Biorąc pod uwagę zawartość echinakozydu w TGCT, konieczne są dalsze badania w celu zbadania wpływu echinakozydu na IR i cukrzycę w modelach in vivo i in vitro.
Powszechnie wiadomo, że cukrzyca jest chorobą zapalną. Cytokiny zapalne, takie jak TNF-, IL-6 i IL-1 mogą zakłócać szlak sygnałowy receptora insuliny i dalej prowadzą do IR (Bastard i wsp., 2006). Zapalenie wydaje się być realnym celem leków w leczeniu IR, a co za tym idzie cukrzycy (Chen i wsp., 2015). W obecnym badaniu TGCT może obniżyć poziom TNF- , IL-6 i IL-1, co wykazałodziałanie przeciwzapalne. Może to być kolejny przeciwcukrzycowy mechanizm TGCT u szczurów z cukrzycą.
Coraz więcej dowodów wskazuje, że utrzymujący się wysoki poziom glukozy we krwi powoduje nieprawidłowości w strukturze i funkcji krążących białek i lipidów, co prowadzi do glikooksydacji i peroksydacji, a następnie sprzyja produkcji zapalnych cytokin. Podobnie, zwiększone cytokiny zapalne powodują wytwarzanie reaktywnych form tlenu i innych reaktywnych ugrupowań, co sprzyja stresowi oksydacyjnemu i uszkodzeniom oksydacyjnym. Prowadzi to do błędnego koła (Aghadavod i in., 2016; Domingueti i in., 2016). Dlatego też obniżenie poziomu glukozy i lipidów we krwi może przyczynić się do przeciwutleniającego i przeciwzapalnego działania TGCT. Do pewnego stopnia dokładny mechanizm przeciwcukrzycowy nie jest w pełni jasny i wymaga dalszych badań.
5. Wniosek
Podsumowując, badanie to wykazało, że TGCT był skutecznym środkiem do leczenia hiperglikemii i hiperlipidemii u szczurów z cukrzycą indukowaną dietą/STZ. Ponadto działanie przeciwcukrzycowe może być w dużej mierze związane z właściwościami przeciwutleniającymi i przeciwzapalnymi TGCT. Badanie to wysunęłoby możliwość wprowadzenia TGCT w leczeniu cukrzycy. Jednak szczegółowy mechanizm przeciwcukrzycowy TGCT pozostaje niepewny i konieczne są dalsze badania in vivo i in vitro.
Cistanche był skutecznym środkiem do leczeniahiperglikemiaorazhiperlipidemia.
