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燕麦青稞粉对II型糖尿病小...脂代谢及体内氧化应激的影响高晓晗

泰然健康网
2024-12-27 15:55

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中国食品学报
JournalofChineseInstituteofFoodScienceandTechnology
ISSN1009-7848,CN11-4528/TS
《中国食品学报》网络首发论文
题目:燕麦青稞粉对II型糖尿病小鼠糖脂代谢及体内氧化应激的影响
作者:高晓晗,王利国,张诗文,戴雪伶,张静,魏涛,米生权,孙雅煊
网络首发日期:2022-06-14
引用格式:高晓晗,王利国,张诗文,戴雪伶,张静,魏涛,米生权,
稞粉对II型糖尿病小鼠糖脂代谢及体内氧化应激的影响[J/OL].中国食品学报.
.
网络首发:在编辑部工作流程中,稿件从录用到出版要经历录用定稿、排版定稿、整期汇编定稿等阶
段。录用定稿指内容已经确定,且通过同行评议、主编终审同意刊用的稿件。排版定稿指录用定稿按照期
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版广电总局批准的网络连续型出版物(ISSN2096-4188,CN11-6037/Z),所以签约期刊的网络版上网络首
发论文视为正式出版。
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中国食品学报
燕麦青稞粉对II型糖尿病小鼠糖脂代谢及体内氧化应激的
影响1
高晓晗1,王利国2,张诗文3,戴雪伶1,张静1,魏涛1,米生权1,孙雅
煊1
(1北京联合大学生物活性物质与功能食品北京市重点实验室北京100191;2谷之禅张家口食品有限公司河北张家口075000;3
北京大兴兴华中学北京102600)
*通信作者孙雅煊E-mail:******@
摘要目的:探讨燕麦青稞粉对II型糖尿病小鼠糖脂代谢及体内氧化应激的影响。方法:采用高脂饲料喂养ICR小
鼠,腹腔注射小剂量链脲佐菌素(50mg/kg)建立糖尿病小鼠模型。将成模小鼠随机分为3组,分别为高脂组、阳性
对照组【二甲双胍200mg/(kg·d)】和高脂燕麦青稞粉组。喂养6周期间,观察每组的体重和血糖水平变化,6周后
摘眼球取血,检测血脂、空腹血糖及血清胰岛素。留取肝脏组织测定丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶
(SOD)活力、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活力以及谷胱甘肽(GSH)等氧化应激标志物水平。结果:与高脂
组比较,高脂燕麦青稞粉组能有效缓解糖尿病小鼠的症状,HE染色表明,燕麦青稞粉可以改善小鼠胰腺组织病理状
态;II型糖尿病小鼠空腹血糖水平显著降低(P<),HDL-c和LDL-c含量极显著降低(P<),TG含量无
显著变化(P>),TC含量显著降低(P<);GSH-px水平得到显著升高(P<),SOD的水平显著升高
(P<),MDA含量无显著差异(P>)。与高脂组相比较,高脂燕麦青稞粉组血清胰岛素极显著升高(P<
),高脂组与空白对照组比较,极显著升高(P<)。喂养燕麦青稞粉的高脂组小鼠中肠道菌群的乳酸菌含量
与高脂组相比得到改善。结论:燕麦青稞粉对II型糖尿病小鼠血糖水平有降低作用,可在一定程度上调节血脂代谢紊
乱,其改善II型糖尿病的具体机制可能与提高机体抗氧化活性相关。
关键词燕麦青稞粉;II型糖尿病;血糖;血脂;氧化应激
EffectofOatBarleyPowderonGlucoseandLipidMetabolismandOxidative
StressinTypeIIDiabeticMice
GaoXiaohan1,WangLiguo2,ZhangShiwen3,DaiXueling1,ZhangJing1,WeiTao1,MiShengquan1,SunYaxuan1
(1BeijingKeyLaboratoryofBioactiveSubstancesandFunctionalFoods,BeijingUnionUniversity,Beijing100191
.,Zhangjiakou075000,.Hebei
3BeijingDxingXinghuaHighSchool,Beijing102600)
AbstractObjective:Toinvestigatetheeffectsofoatbarleypowderonglucoseandlipidmetabolismandoxidativestressin
:ICRmicewerefedhigh-fatdiet,combinedwithsmalldose(50mg/kg)intraperitoneal
-fatgroup,a
positivecontrolgroup(metformin200mg/kg·d)andahigh-
andbloodglucoseofeachgroupduringthesampleadministration,takethebloodfromtheeyeballafter6weeksofsample
administration,anddetectbloodlipids,
activityofmalonaldehyde(MDA),superoxidedismutase(SOD),glutathioneperoxidase(GSH-Px)activity,andglutathione
(GSH).Results:Comparedwiththehigh-fatgroup,thehigh-fatoatbarleypowdergroupcaneffectivelyalleviatethe

pancreas;itcouldsignificantlyreducethefastingbloodglucoseleveloftypeIIdiabeticmice(P<),ithasavery
significanteffectonreducingHDL-candLDL-ccontent(P<),thereisnosignificantdifferenceinTGcontent(P>),
作者简介:高晓晗(1998—),女,硕士生
网络首发时间:2022-06-1413:57:06网络首发地址:.
:.
2中国食品学报
andithasasignificanteffectonTCreduction(P<);ThelevelofGSH-pxwassignificantlyincreased(P<),thelevel
ofSODwassignificantlyincreased(P<),andtherewasnosignificantdifferenceinthecontentofMDA(P>).
Comparedwiththehigh-fatgroup,thehigh-fatoatbarleypowdergrouphadaverysignificantincreaseinseruminsulin
(P<),andthehigh-fatgrouphadaverysignificantincrease(P<)
oflacticacidbacteriaintheintestinalflorainthehigh-fatgroupfedoatbarleymealwasimprovedcomparedwiththehigh-fat
:OatbarleypowderhastheeffectofloweringbloodsugarintypeIIdiabeticmice,andhasacertain

relatedtoimprovingthebody'santioxidantactivity.
Keywordsoatbarleyflour;typeiidiabetes;bloodglucose;bloodlipids;oxidativestress
燕麦(AvenasativaL)是一种营养价值全面的全谷物杂粮,为禾本科燕麦属一年生粮、饲兼用作
物,又名莜麦、玉麦、铃铛麦。燕麦在全世界范围内种植广泛,主要栽培种分为有稃和裸粒两大类
型。我国是裸燕麦起源的中心,裸燕麦是河北地区的主要作物。本研究以河北地区的裸燕麦粉为原
料。燕麦中含有丰富的B族维生素,蛋白质以及β-葡聚糖等,具有一定的降脂[1-2]、降糖[3]、抗氧
化[4-5]和治疗皮炎[6-7]等功效。青稞(Hordeumvulgare)是大麦的一种特殊类型,是我国西藏地区人们
对多棱裸粒大麦的统称,是该地区的主要作物,适应性广,抗逆行强。特殊的生长环境导致青稞有丰
富的次生代谢产物[8],富含具有降血脂[9-10]、清肠、调节血糖[11]以及降低胆固醇[12-14]等生理功能的β-
葡聚糖及可抗氧化的酚类化合物[15]。以燕麦、青稞为原料的食品虽被广泛开发,但仍需充分挖掘其价
值,使产品更加安全、健康。
糖尿病分为I型糖尿病和II型糖尿病,II型糖尿病又被称作非胰岛素依赖型糖尿病。至今,糖尿
病患者的数量增长十分快速,预计到2040年,。临床研究表
明糖尿病的发病机制是由多种因素联合作用的结果,糖尿病会使机体氧化损伤程度加剧,生物体内自
由基的累积会对细胞及组织器官造成一定程度的氧化损伤,而氧化损伤会加快机体的衰老进程,引发
多种疾病。糖尿病会诱发很多并发症,如心脑血管的病变、糖尿病肾病等[16]。对于治疗II型糖尿
病,已有很多临床用药,如二甲双胍、阿卡波糖等,然而都有一定的副作用,如胰岛素抵抗或肠胃不
适等。通过调解膳食,增加全谷物的摄入,来缓解II型糖尿病的各种并发症的发生,是食品科学领域
的研究方向之一。茶叶、仙草、谷物等人们常食用的材料作为天然降血糖的食材而被广泛关注[17-18]。
本研究通过采用高脂饮食配合小剂量链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)注射诱导II型糖尿病模型,
探讨燕麦青稞粉对II型糖尿病小鼠糖脂代谢及体内氧化应激作用,以期为青稞燕麦粉的开发、推广提
供理论依据。
1材料与方法
、材料与试剂

SPF级雄性ICR小鼠100只,体质量20~22g,购自北京维通利华实验动物技术有限公司,许可
证号:SCXK(京)2016-0006。
基础饲料购自北京市博爱科贸有限责任公司;%、蔗糖20%、蛋黄
粉5%、猪油15%、%、酪蛋白5%、%、磷酸氢钙1%。高脂燕麦青稞粉组饲料
由高脂饲料与燕麦青稞粉1:1混合制成。空白燕麦青稞粉组饲料由基础饲料与燕麦青稞粉1:1混合制
成。混合比例由前期试验所得。
燕麦青稞粉由谷之禅张家口食品有限公司提供。

链脲佐菌素,美国Sigma公司;葡萄糖测定试剂盒、甘油三酯(triacylglyceride,TG)试剂
盒、胆固醇(totalcholesterol,TC)试剂盒、低密度脂蛋白胆固醇(lowdensitylipoprotein
cholesterol,LDL-c)试剂盒、高密度脂蛋白胆固醇(highdensitylipoproteincholesterol,HDL-c)试
剂盒、丙二醛(malonaldehyde,MDA)试剂盒、超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)试剂
:.
高晓晗等燕麦青稞粉对II型糖尿病小鼠糖脂代谢及体内氧化应激的影响3
盒、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathioneperoxidase,GSH-Px)试剂盒、谷胱甘肽(glutathione,GSH)
试剂盒和血清胰岛素ELISA试剂盒,南京建成生物工程研究所。1%STZ配制:,冰浴
-柠檬酸钠缓冲液中,定容到50mL。

酶标仪、冷冻低速离机、紫外-可见光分光光度计、7180型全自动生化分析仪,日本日立高新技
术公司。

采用小剂量STZ注射并给与高脂饲料诱导II型糖尿病小鼠模型。100只ICR小鼠按体质量随机
分为两组,包括正常组20只,造模组80只,在屏障动物房适应性饲养7d。适应期结束后,禁食12
h,但可自由饮水。造模组小鼠按50mg/kg剂量连续多次腹腔注射1%STZ溶液,正常组小鼠腹腔注
射等体积柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液[19]。腹腔注射STZ的同时给与高脂饲料。所有小鼠注射3d后禁食
12h检测空腹血糖(fastingblood-glucose,FBG)浓度。
入试验组。动物分为5组,分别为:空白对照组、空白燕麦青稞粉组(图表中简称空白燕麦组)、高
脂燕麦青稞粉(图表中简称高脂燕麦组)组、高脂组、阳性对照组。空白对照组给与基础饲料,空白
燕麦青稞粉组给与50%添加燕麦青稞粉的基础饲料,高脂燕麦青稞粉组给与50%添加燕麦青稞粉的高
脂饲料,高脂组给与高脂饲料,阳性对照组给与高脂饲料且每天用200mg/kg浓度二甲双胍灌胃,其
余组应当用溶剂灌胃。

对小鼠采取眼眶采血的方式,使用葡萄糖试剂盒测定FBG。

摘眼球采血1mL于EP管中,低速离心取上清,TG、TC、LDL-c和HDL-c的含量均使用全自动
生化分析仪检测。试剂盒测定小鼠中血清胰岛素的含量。取肝脏组织,测定MDA、GSH含量以及
SOD、GSH-Px活力。

小鼠禁食且自由饮水12h,在0,,2h,3个时间点对各组小鼠进行眼眶采血,低速离心取得
上清液,使用葡萄糖试剂盒测定3个时间点的FBG。并计算曲线下的面积。

小鼠处死前3天,置于空笼中收集粪便,每组收集5g。提取样本中的DNA,采取16SrDNA扩
增子测序(16SrDNAAmpliconSequencing),利用保守区设计通用引物进行PCR扩增,然后对高变
区进行测序分析和菌种鉴定。利用单端测序(Single-End)的方法,构建小片段文库进行单端测序。
通过对Reads剪切过滤,OTUs(OperationalTaxonomicUnits)聚类,并进行物种注释及丰度分析,
揭示样品物种构成。

,数据以x±s表示,采用单因素方差分析,组间两
两比较采用LSD和Duncan检验法,,P<。:.
4中国食品学报
2结果与分析

图1燕麦青稞粉对糖尿病小鼠体重的影响

给予燕麦青稞粉前,测量各组小鼠体重,根据图1可看出,高脂燕麦组、高脂组以及阳性对照组
与空白对照组和空白燕麦青稞粉组小鼠比较,这3组小鼠体重较为轻,且同时出现了“三多”的典型
的糖尿病症状。给予燕麦青稞粉饲料6周后,各组体重都呈上升趋势,体重较为稳定,无明显波动幅
度,空白对照组与空白燕麦青稞粉组比较,小鼠体重并无明显差异(P>)。阳性对照组、高脂燕
麦青稞粉组与高脂组比较,小鼠体重并无明显差异(P>)。

ab
注:*与空白对照组相比,P<、**P<;#与高脂组相比,P<、##P<。
图2血糖曲线下面积

小鼠在6周喂养结束后进行该试验,如图2a所示,各组血糖值在灌胃葡萄糖30min后达到顶
峰,之后逐步下降,高脂燕麦青稞粉组、高脂组和阳性对照组血糖值在30~120min之间变化缓慢,
表现出明显的葡萄糖不耐受。空白对照组和空白燕麦青稞粉组小鼠血糖在120min时恢复正常。对曲
线AUC进行计算,如图2b所示,与空白对照组比较,空白燕麦组有显著差异(P<),高脂组与
:.
高晓晗等燕麦青稞粉对II型糖尿病小鼠糖脂代谢及体内氧化应激的影响5
空白对照组比较有极显著差异(P<),与高脂组相比,高脂燕麦青稞组无明显差异(P>)。
50%的燕麦青稞粉并不能改善小鼠糖耐量的效果。

注:*与空白对照组相比,P<、**P<;#与高脂组相比,P<、##P<。
图3燕麦青稞粉对糖尿病小鼠FBG的影响

在前两周,高脂组的血糖值与空白对照组相比,存在极显著差异(P<)。第6周,阳性对照
组与高脂组比较存在显著差异(P<),6周内,空白组与空白燕麦青稞粉组比较无显著差异
(P>),高脂燕麦青稞粉组与高脂组比较无显著差异(P>)。

表1燕麦青稞粉对糖尿病小鼠血脂的影响
Table1Effectsofoatbarleypowderonbloodlipidsindiabeticmice
TC/mmol·L-1TG/mmol·L-1HDL-c/mmol·L-1LDL-c/mmol·L-1
±±±±
±±±±
±#±±##±##
±**±*±**±**
±##±##±±##
注:*与空白对照组相比,P<,**P<;#与高脂组相比,P<,##P<。
高脂组与空白对照组相比,其TC、HDL-c和LDL-c水平都存在极显著差异(P<),TG水
平存在显著差异(P<)。与高脂组比较,高脂燕麦青稞粉组的TC水平显著降低(P<),而
TG水平无显著差异(P>),但HDL-c和LDL-c的水平极显著的降低(P<)。以上数据表
明,燕麦青稞粉对小鼠血脂起到一定的改善作用。:.
6中国食品学报

表2燕麦青稞粉对糖尿病小鼠氧化指标的影响
Table2Effectofoatbarleypowderonoxidationindexindiabeticmice
GSH-px/USOD/MDA/GSH/mgGSH·g-1prot
U·g-1Hbnmol·mg-1prot
±±±±
±±±±
±#±#±±
±**±*±**±**
±±##±#±
注:*与空白对照组相比,P<,**P<;#与高脂组相比,P<,##P<。
高脂燕麦青稞粉组的GSH-px水平与高脂组相比,显著升高(P<),SOD的水平显著升高
(P<),MDA的水平无显著的差异(P>),GSH的水平无显著差异(P>)。

图4燕麦青稞粉对糖尿病小鼠血清胰岛素的影响

注:*与空白对照组相比,P<,**P<;#与高脂组相比,P<,##P<。
与高脂组相比较,高脂燕麦青稞粉组胰岛素有极显著差异(P<),阳性对照组与高脂组比较
无显著差异(P>)。高脂组与空白对照组比较,有极显著差异(P<)。
:.
高晓晗等燕麦青稞粉对II型糖尿病小鼠糖脂代谢及体内氧化应激的影响7

图5胰岛HE染色切片
Fig5HE-stainedsectionsofpancreaticislets
如图5所示,(图中病理切片放大倍数均为20x)空白对照组组组织染色均匀,腺泡细胞形态结
构正常,胰岛形状规则,未见明显炎症。空白燕麦组组织染色均匀,腺泡细胞形态结构正常,胰岛形
状规则,未见明显炎症。高脂组组织染色均匀,腺泡细胞形态结构正常;胰岛数量大量减少、面积减
小,局部仅存胰岛中可见胰岛细胞胞质空泡化;局部淋巴管中可见淋巴细胞数量增多。高脂燕麦组组
织染色均匀,腺泡细胞形态结构正常;胰岛数量大量减少、面积减小,局部仅存胰岛中可见分裂象。
阳性对照组组织染色均匀,腺泡细胞形态结构正常,胰岛形状规则,未见明显炎症。整体表明,燕麦
青稞粉能部分改善小鼠胰腺组织的病理状态。:.
8中国食品学报

图6燕麦青稞粉对糖尿病小鼠肠道菌群的影响

从图6结果整体来看,各组整体菌群丰度有很大不同,其中乳酸菌(Lactobacillus,图中红色)
菌群在几组间变化是非常明显的。正常组中乳酸菌含量最高,极为明显,模型组中乳酸菌含量降低至
几乎没有,高脂燕麦青稞粉组乳酸菌含量比高脂模型组的有一定程度的增加,阳性对照组的乳酸菌含
量明显高于吃高脂燕麦青稞粉的组,说明燕麦青稞有一定作用,在肠道菌群的改变中起到一定的作
用,从而在一定程度上起到调节血糖的作用。
3讨论
并发症的产生是糖尿病患者死亡的主要原因。糖尿病患者胰岛素生物学调节障碍,在血糖水平升
高时往往伴随着脂代谢异常,糖尿病和高脂血症更可能引起中风,冠状动脉疾病和肢体坏死等并发
症,因此调节糖脂代谢紊乱十分重要[20-23]。通过研究数据表明,燕麦青稞粉可以降低II型糖尿病小
鼠的高血脂情况,说明其在降血脂方面有较好的活性,在预防与治疗糖尿病方面有较好的应用价
值[24-27]。II型糖尿病的发生与机体的氧化应激反应密切相关,在糖尿病大鼠体内,氧化应激水平升
高[20]。本研究结果显示,燕麦青稞粉对II型糖尿病小鼠模型具有降低血糖的作用。与高脂组相比,
SOD水平和GSH-Px活力显著升高,说明燕麦青稞粉起到了一定的抗氧化作用。HDL-c和LDL-c水
平都发生降低,LDL-c水平的降低将对糖尿病起到缓解作用,两者水平的同时降低,可能与脂代谢紊
乱有关,也可能是燕麦青稞粉只起到一定的调节作用,并不能对其产生治疗的功效。
肠道菌群参与并影响着人体的物质与能量代谢[28]。乳酸菌对糖脂代谢紊乱恢复和肠道菌群营养不
良的恢复的影响表现出种内和种内差异[29]。研究发现,乳酸菌可以通过调节脂代谢、糖代谢等对糖尿
病产生调节作用[30]。对小鼠的肠道菌群种类进行了检测,乳酸菌在不同组中差异较大,对糖脂代谢可
能具有一定的作用,具体的作用方式仍不清楚,可进行进一步探究。一些未知菌群在各组变化也十分
明显,但是并不知道具体是什么种类,以及对血糖的调节起到何种作用,对此值得进一步深入研究。
燕麦青稞粉可能通过调节肠道菌群来实现降血糖的作用。
参考文献
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CHENXY,LANFY,[J].Cereals&Oils,2019,
:.
高晓晗等燕麦青稞粉对II型糖尿病小鼠糖脂代谢及体内氧化应激的影响9
32(8):18-20.
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