誘發第二型糖尿病動物模式,用以測試於體外試驗中對於調節糖 尿病具潛在功效物質,是本實驗重點。
在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,佔有重要的地位188。這意味著糖尿病與氧化壓力間的 關係,也表示抗氧化劑可能可應用於糖尿病及其併發症的預防及治 療,許多不同研究都顯示糖尿病與體內自由基形成增加或抗氧化力降 低有關,這可能涉及到細胞的蛋白質、脂質及核酸等遭受了自由基的 氧化損傷189。人體的血糖主要是受到 β 細胞所釋出的胰島素控制,
但當人體長期暴露於活性氧(ROS)環境時,β 細胞的功能會受損,而 影響胰島素的正常分泌,容易導致血糖有不穩定的現象,所以,本論 文藉由體外天然物的抗氧化行為,做粗步篩選,在進一步做其降血糖 作用。
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
190 。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191。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的 目標之一。
而天然物的抗氧化力評估方法很多,大致可分為抗脂質過氧化能 力、清除自由基能力、還原力及螯合力等四類,其中常被用於代表總 抗氧化能力者,以清除 ABTS 自由基的 TEAC法最被接受。
在降血糖活性部分,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。
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 50~60 mg/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( 20~30 mmol/L)、多喝、多吃、多尿及體重減 輕等糖尿病症狀192。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193。
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 抑制和aldose reductase 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,以酵素為作用點的新開發藥物,也將不斷的進入臨床,而成 為糖尿病的防治藥物之一。而與糖尿病相關的酵素主要有:(1)α-葡萄 糖苷酶(α-glucosidase):其抑制劑能抑制小腸上段α-葡萄糖苷酶的活 性,阻斷碳水化合物分解成葡萄糖,從而達到降低飯後血糖過高的目 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 含量會增高,使PKC 被啟動。PKC 的啟動會造成糖尿病患者血液動 力學異常、血管通透性改變、血管基底膜增厚、心肌功能紊亂、神經 病變、引發多種糖尿病慢性併發症。PKC 家族中至少包括11 種異型 體,研究顯示在糖尿病患者的視網膜、腎臟及心血管組織中,PKCβ 異型體啟動佔優勢,因此,近年來研究較多的是PKCβ 異型體選擇性 的抑制劑,如LY333531 可競爭性地抑制PKC β1 和PKC β2 異型 體,其作用呈劑量反應關係194。
除了上述5種酵素外,還有許多酵素是與糖尿病的發生及併發症
有關的,但是,在這些酵素中,α-glucosidase與飲食直接相關的酵素,
而aldose reductase 是控制糖尿病病情惡化主要酵素,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物之一,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144-159。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。
而aldose reductase 為糖尿病病變的關鍵決定酵素,目前有很多研 究指出aldose reductase 抑制劑有效阻止和延緩糖尿病併發症如:糖尿 病腎病、血管病變、視網膜病變、外周神經病變方面顯示了良好的應 用前景。加上用中草藥作為天然產物,較無明顯不良反應且來源廣 泛,以中草藥為來源的醛糖還原酶抑制劑其不良反應遠低於化學合成 及微生物來源的醛糖還原酶抑制劑,在一些研究中有利用中草藥活性 成分黃酮類化合物及其衍生物,如:槲皮素、水飛薊素、葛根素、黃 芩苷、黃連素等和一些中藥複方製劑,如:參丹健胰丸、筋脈通、六 味地黃丸等來抑制醛糖還原酶的活性、降低山梨醇含量,剛好與本實
驗利用黃酮類來抑制aldose reductase的理念不謀而合。
而本論文即利用α-glucosidase、aldose reductase 的體外抑制實驗 來代表降血糖活性評估方法,對於所選臺灣天仙果各部位之水萃物進 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,體外實驗下,臺灣天仙果果實有明顯效果,所以利用臺灣天 仙果果實更進一步的動物實驗。
口服耐受性試驗(Oral glucose tolerance test)先餵管給予臺灣天仙 果水萃物再利用腹腔注射高劑量葡萄糖,而後分別於第0, 30 , 60 , 120, 180時間點重複在老鼠身上採血,實驗組相對糖尿病組可看出有明顯 下降(p<0.01)。
囓齒類如老鼠與人類第二型糖尿病的致病機轉非常類似,而人類 糖尿病為多因子而成,所以利用SD品系以腹腔注射投與 STZ和 nicotiamide,藉由nicotiamide保護β細胞和 STZ特異性破壞β細胞DNA 機制,來製造成高血糖的狀態模擬現代人飲食習慣改變等後天危險因 子。
在體重方面糖尿病組相對控制組有明顯下降的趨勢,可推測原因 可能是體內有胰島素阻抗作用,血糖無法利用導致有消瘦的情形。
糖化血色素(HbA1c)指標為血液經常時間處於高血糖狀況下葡萄 糖與血紅素結合之表現。常做為糖尿病患微血管及大動脈血管治療效
果非常重要指標,本研究中,給藥組與對照組中,其糖化血色素呈下 降趨勢。
在禁食大白鼠血漿葡萄糖濃度方面,經過腹腔注射streptozotocin 誘導糖尿病後,糖尿病大白鼠之禁食血清葡萄糖濃度顯著大於正常大 白鼠之禁食血漿葡萄糖濃度(P<0.001)。四週實驗期後,給予臺灣天 仙果果實組禁食血漿葡萄糖濃度顯著低於 STZ 組(P<0.001),改善 血糖效果為高劑量臺灣天仙果(1g/kg)>中劑量臺灣天仙果(0.5g/kg)
>低劑量臺灣天仙果(0.1g/kg)。
在禁食大白鼠血漿三酸甘油酯(TG)、膽固醇(cholesterol)、低低密 度脂蛋白(LDL)濃度方面,經過注射 STZ 誘導糖尿病後,糖尿病大 白鼠之禁食血漿 TG, cholesterol ,LDL 濃度顯著大於正常大白鼠之禁 食血漿三酸甘油酯濃度(p<0.05)。四週實驗後,給予臺灣天仙果果實 在TG濃度方面,高劑量臺灣天仙果組在降低 TG 濃度方面與 STZ 組有明顯統計上差異(p<0.01);而 cholesterol、HDL濃度,臺灣天仙 果組與STZ組統計上差異值(p<0.01);在 LDL 方面臺灣天仙果組與 STZ組並無統計上差異,推估因為老鼠本身 LDL 值比較低,加上抽 血是空腹,所以在 LDL 值方面偏差會比較大。綜合上述,和與 HbA1c 數值有符合表徵。
胰臟中,負責內分泌的胰島是以球體的形狀分布於胰臟內,而在
做處之切片時,可能會因切的位置不同,使胰臟顯露的部分範圍不一 致。所以本實驗隨機(n=20)來換算胰島內分泌細胞占所有胰島細胞的 百分比,推估胰島內分泌細胞受損程度。
由本論文整體的研究成果顯示臺灣天仙果果實之總抗氧化能力 是與其降血糖活性呈正相關性的,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,Kwon3 等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
由本論文整體的研究成果顯示臺灣天仙果果實之總抗氧化能力 是與其降血糖活性呈正相關性的,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,Kwon3 等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