Phillips 等人於 2004 年曾提出氧化壓力對於糖尿病發生及其併發 症的產生,皆佔有重要的地位(231)。這雖然只是短短的一句話,但卻
抗氧化劑為一種能有效阻止或延緩自動氧化的物質。依Halliwell 定義為:在相對可氧化物質(醣類、蛋白質、脂質或核酸等)最低的濃 度下,能有效地延緩或阻止其發生氧化反應的物質,稱為抗氧化劑
(233) 。 抗 氧 化 劑 有 化 學 合 成 的 , 如 羥 基 茴 香 醚 (butylated
hydroxyanisole,BHA)、羥基苯(butylated hydroxytoluene,BHT)等,
但它們可能具有潛在的毒性及致癌作用,而為人所排斥(234)。因此,
尋找天然、高效、低毒性的天然抗氧化劑,是當前醫藥研究者所努力
173 中也提及 32 種藥草藥效最強者,主要為分布於唇形科(Labiatae)及菊 科(Compositae)的植物。而本論文針對台灣產 9 種治療糖尿病藥用植 物之萃取物進行抗氧化活性(選用 FRAP 結果代表總抗氧化活性)及其 所含多酚結構成分關係之評估,我們發現在水萃取物方面,FRAP 與
174 所含總多酚類是具有正相關性的,而這結果與 Katalinic 及 Wojdyło 等人之研究結果是一致的(236,237)。
而關於本論文抗氧化研究部分,從 Trolox 當量的總抗氧化能力 測定、FRAP 抗氧化能力的測定、DPPH 自由基清除染色法、DPPH 自由基清除效應、還原力測定等5 項抗氧化實驗結果的觀察,不論是 水萃取物或乙醇萃取物,番石榴(根)及蛇莓的活性是最好的,落葵是 最差的。而番石榴各部位的抗氧化相關研究,過去已有許多結果發 表,但針對其根部的抗氧化研究,過去只有Yamashiro 等人針對其所 含gallic acid 成分,於進行缺血再灌注之心臟保護試驗時,探討到其 可能透過抗氧化機制來保護心臟(79),所以,本研究結果也為番石榴根 具強效抗氧化作用,再提供另一項證據。至於蛇莓的強效抗氧化能 力,本論文算是學界的首次發表。
175
在降血糖活性部分,以往研究者多以糖尿病動物實驗模式進行,
而其應用主要有四種方法:(1)胰腺切除法;(2)化學物質誘發法(利用 alloxan、streptozotocin、vacor 等);(3)自發性模型;(4)轉殖基因模型。
(238)其中以 streptozotocin(STZ)誘發為最常用模型,STZ 為 nitrosurea
經由 Streptomycetes archromogenes 合成的,半衰期十幾分鐘,可藉由 直接毒害胰臟β細胞(與 STZ 引發氧化壓力有關),造成胰島素分泌不 足而致糖尿病,誘發後病程穩定,且對其他器官損害很輕。文獻指出 使用50~60mg/kg 的 STZ 注入鼠體內,會使得其體內胰島素降至正常 10~30%,形成高血糖(20~30mmol/L)、多喝、多吃、多尿及體重減輕 等糖尿病症狀(239)。STZ 誘發模型也是行政院衛生署於民國 89 年 7 月 31 日所公告衛署食字第 0890003826 號文中,認可的健康食品調節血 糖功能評估之實驗動物模式(240)。
不過,動物實驗模式雖然有其必要,但其耗時、費用高、變異性 大,且基於尊重動物生命之考量,若能在進入動物實驗之前,先通過 簡易的體外試驗篩選樣品,將能更準確掌握樣品在動物實驗的成功機 率,而α-glucosidase 抑制活性之篩選,便是一種能代表降低飯後血 糖的簡便、快速體外評估方法。糖尿病是一種機體糖代謝紊亂的疾 病,隨著科學家對糖尿病認識的加深,及對糖尿病和其相關酵素的進 一步研究,酵素在糖尿病發病機制中的作用將日益受重視,以酵素為
176 的目的。(2)醛糖還原酶(aldose reductase,AR):多元醇代謝途徑在高 血糖條件下的啟動是糖尿病併發症發生與發展的重要因子,該途徑的 關鍵限速酶為 AR。AR 在高血糖時被啟動,會催化葡萄糖大量轉化 成不能通過細胞膜的山梨醇(sorbitol),致使山梨醇在一些組織中大量 蓄積,而引起高滲透傷害,導致白內障、視網膜病變、神經病變、腎 功能不全及腎小球基底膜增厚等糖尿病慢性併發症。目前上市的醛糖 還原酶抑制劑(ARI)有 tolrestat、epalrestat 等。(3)一氧化氮合成酶(nitric oxide synthetase,NOS):NOS 為一氧化氮合成的關鍵催化酶,目前 已發現的NOS 亞型有 4 種(189),即內皮型(endothelial NOS,eNOS)、
神經型(neuronal NOS,nNOS)、誘導型(inducible NOS,iNOS)及粒線 體型(mitochondrial NOS,mtNOS)。近年來已有研究發現,iNOS 的過 度表現,會過度生成NO,對糖尿病患者胰島β細胞造成損害。因此,
抑制iNOS 的活性,有利於糖尿病的治療。目前,已有 pimagedine 在 美國已進入第3 期臨床研究,它能選擇性地抑制 iNOS。(4)血管縮收
177
素轉化酶(angiotensin converting enzyme,ACE):ACE 主要作用是將 血管縮收素Ⅰ轉換成血管縮收素Ⅱ,使血管收縮。ACE 抑制劑在臨 床上一直被作爲降血壓藥物,但近年研究結果顯示 ACE 抑制劑有明 顯改善機體的胰島素敏感性,減輕胰島素抗性,降低血糖及改善糖耐 量的作用。(5)蛋白激酶 C(protein kinase C,PKC):高血糖環境下,
糖尿病患者的視網膜、主動脈、心臟、腎小球、肝臟和骨骼肌中DAG 有關的,但是,在這些酵素中,α-glucosidase 是最直接與飲食相關 的酵素,糖尿病血糖控制的三大目標,即飲食控制、運動控制及藥物 控制等,α-glucosidase 抑制劑直接阻斷了飲食中碳水化合物的吸收,
控制了飯後血糖的突升,同時,這類藥物也能改善糖化血色素(HbA1c) 值,目前,α-glucosidase 抑制劑已是臨床常見五大類口服降血糖藥
178
物之一(表 4),像 acarbose、miglitol 等,它們對於糖尿病前期、第 1 型或第 2 型的糖尿病病人皆適用。但卻有研究指出這些合成的α -glucosidase 抑制劑可能會增加腎臟腫瘤、嚴重肝損傷及急性肝炎的
發生率(208-211)。所以,找尋強效、安全的天然α-glucosidase 抑制劑也
是當前醫藥學者努力的目標之一。
以中藥為例,林等(242)人將34 種中藥水萃取物進行α-glucosidase 的活性抑制篩選,結果顯示藥液濃度爲50 mg/mL 時,只有巴戟天、
牛膝、黃精、白芍、何首烏、五味子、川芎、虎杖、穿山龍等9 種,
對α-glucosidase 活性的抑制率達 50%以上,進一步研究更發現五味 子、川芎和虎杖對α-glucosidase 的抑制活性較強,其中動物性藥材 五靈脂(鼯鼠類的乾燥糞便)僅具有中等活性。近來也有學者將家蠶全 體進行冷凍乾燥,再經由水浸提及離子交換樹脂交替層析等方法,獲 得極強效的α-glucosidase 抑制成分,稱 SCS(separated component from silkworm),藥效同於 acarbose,對熱穩定性佳(243)。而 Geng 等(244)人 也發現從蠶砂(家蠶幼蟲之乾燥糞便)中抽取的總生物鹼具有抑制α -glucosidase 的活性,但其與天然類黃酮成分混合時,其活性皆遠大 於兩者的個別抑制活性。上述家蠶及蠶砂之研究,作者皆有同時進行 活體試驗以確認它們的降血糖功效。這也指出天然的α-glucosidase 抑制成分並不是僅存於植物性藥材。
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而本論文即利用α-glucosidase 的體外抑制實驗來代表降血糖活 性評估方法,對於所選台灣產9 種治療糖尿病藥用植物之萃取物進行 降血糖活性及其所含多酚結構成分關係之評估,我們發現在水萃取物 方面,抑制α-glucosidase 活性與 3 種成分間的正相關性趨勢為總多 酚類(R2=0.959)>總類黃酮(R2=0.878)>總黃酮醇(R2=0.780)。在乙醇 萃取物方面,抑制α-glucosidase 活性與 3 種成分間的正相關性趨勢 為總黃酮醇(R2=0.601)>總多酚類(R2=0.592)>總類黃酮(R2=0.002)。
所以,本論文之研究顯示所選台灣產9 種治療糖尿病藥用植物水萃取 物及乙醇萃取物之降血糖活性與其所含總多酚類是具有正相關性 的。而由抑制α-glucosidase 活性之 IC50來觀察,番石榴根及蛇莓之 水萃取物或乙醇萃取物,其IC50值皆小於acarbose,這也指出番石榴 根及蛇莓在α-glucosidase 抑制劑新藥開發上,極具有發展之潛力。
另外,我們將本實驗所選 9 種台灣產治療糖尿病藥用植物之 FRAP 抗氧化能力結果與其抑制α-glucosidase 活性結果進行相關性 評估,結果發現在水萃取物方面,抑制α-glucosidase 活性與 FRAP 總抗氧化活性間的相關係數 R2=0.885。在乙醇萃取物方面,抑制α -glucosidase 活性與 FRAP 總抗氧化活性間的相關係數 R2=0.637。由 此可知,本實驗的 9 種藥用植物水萃取物與乙醇萃取物之抑制α -glucosidase 活性與總抗氧化活性間是具有正相關性的,這個結果也
180 是本論文的研究重心所在。
由本論文整體的研究成果顯示所選 9 種台灣產治療糖尿病藥用 植物之總抗氧化能力是與其抑制α-glucosidase 活性呈正相關性的,
而它們的正相關性基礎可能與其所含總多酚類成分多寡相關。近來,
Kwon 等(105)人對於不同品種的蔬菜茄子進行研究,也發現茄子間所含 總多酚類成分多寡,是與它們的抗氧化能力及抑制α-glucosidase 活 性呈正相關性的,本論文的結果亦與其符合。
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第六章 結 論
1. 由本論文整體的研究成果顯示,所選 9 種台灣產治療糖尿病藥用植 物之總抗氧化能力和其降血糖活性間存在著高度的正相關性,而它 們的正相關性基礎可能與其所含總多酚類成分多寡相關。
2. 番石榴根及蛇莓在抗氧化及抑制α-glucosidase 活性的實驗中,皆 顯現強效的活性,兩者值得進一步分離所含活性成分,以利降血糖 新藥之開發。
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