行 政 院 國 家 科 學 委 員 會 『 保 健 食 品 研 究 開 發 計 畫 』 期 末 報 告
米 麩 對 糖 尿 病 大 白 鼠 脂 質 代 謝 之 影 響
計 畫 編 號 ： NSC 89-2316-B038-002
執 行 期 限 ： 89 年 8 月 1 日 至 90 年 7 月 31 日 主 持 人 : 鄭 心 嫻 台 北 醫 學 大 學 保 健 營 養 學 系 一、摘要
本研究的主要目的在探討富含膳食 纖維的米麩飲食對 streptozotocin(STZ) 誘導的糖尿病老鼠其血糖、血脂及對 腎病變之影響。將 40 隻雄性 Wistar 老 鼠(平均 300 克)隨機分成兩組，一半利 用 STZ 誘導成糖尿病老鼠。再將 STZ 誘導的糖尿病老鼠及無糖尿病老鼠隨 機分成兩組，分別餵與 AIN 76 正常老 鼠飼料配方飲食及米麩飲食(20g/100g diet)。餵食四週後，不論是餵 AIN 76 飲食或米麩飲食之糖尿病鼠皆有高血 糖，但米麩飲食組明顯降低其血中果 糖胺值(和其基準值比)，且和 AIN 76 飲食組比有較低的葡萄糖耐量試驗面 積。AIN 76 飲食之糖尿病鼠組血中總 膽固醇濃度明顯升高(和其基準值 比)，但米麩組並沒有變化。糖尿病鼠 在 AIN 76 飲食組及米麩飲食組皆有明 顯高肌酸酉干值及蛋白尿。依數據顯示:
米麩飲食能有效降低血中果糖胺值及 減緩葡萄糖耐量試驗之血糖反應面 積。
關鍵詞:米麩、糖尿病鼠、血糖反應
This study was designed to investigate the effects of fiber-rich rice bran diet on blood glucose, lipid and diabetic
nephropathy in streptozotocin
(STZ)-induced diabetic rats. Forty male adult Wistar rats were randomly divided
into four groups in a 2 × 2 factorial design and were fed AIN-76 diets with or with rice bran diet (20g/100g diet), and normal rats or STZ-induced diabetic rats. After 4 wk, STZ-diabetic rats with and without rice bran were significantly ( p< 0.05) hyperglycemic. The blood fructosamine was ameliorated in rice bran diet-fed STZ-diabetic rats, compared with baseline. Fed rice bran diet was significantly lower blood glucose response than fed without rice bran diet in STZ-diabetic rats. Blood total cholesterol was higher than baseline in AIN-76 diet-fed STZ diabetic rats, but that didn’t change in rice bran diet-fed STZ-diabetic rats. In STZ diabetic rats, blood creatinine and proteinuria were significant higher than nondiabetic rats. There were
vacuolization of cytoplasme in kidneys of STZ diabetic rats. These results suggest that, the effectiveness of rice bran diet in lowering blood fructosamine and improving glucose response.
Key words: rice bran, diabetic rats, Glycemic response,
二 、 計 畫 緣 由 與 目 的
近 年 來 ， 飲 食 因 子 中 的 膳 食 纖 維 和 糖 尿 病 間 的 關 係 逐 漸 受 到
重 視( 1 , 2 )。根 據 研 究 指 出，飲 食 中
全 穀 類 及 穀 類 纖 維 的 攝 取 量 增 加 可 降 低 糖 尿 病 的 發 生 率( 3 )， 因 為 膳 食 纖 維 可 延 緩 食 物 的 消 化 和 吸 收 ， 可 藉 此 改 善 餐 後 血 糖 反 應 及 胰 島 素 濃 度 ， 有 利 於 降 低 胰 島 素 抗 性 (insulin resistance)及 改 善 葡 萄 糖 之 耐 受 性 (Glucose tolerance)
( 4 )。 根 據 第 三 次 國 民 營 養 調 查( 5 )
指 出 : 國 人 纖 維 攝 取 量 明 顯 不 高 ， 如 何 提 升 國 人 的 纖 維 攝 取 是 一 重 要 課 題 。 而 稻 米 是 國 人 的 主 食 ， 也 是 國 人 全 穀 類 食 物 的 主 要 來 源，其 中 米 麩 (rice bran)更 是 富 含 纖 維 ， 若 能 藉 由 米 麩 攝 取 量 增 加 來 增 加 纖 維 攝 取 量 ， 對 於 糖 尿 病 患 者 血 糖 的 調 節 可 能 有 所 助 益 ； 但 米 麩 對 於 血 糖 調 節 的 研 究 並 不 多 ， 因 此 ， 本 研 究 想 探 討 國 人 食 用 之 稻 米 在 精 白 過 程 原 料 本 身 具 有 之 特 質 中 所 產 生 之 米 麩 ， 對 誘 導 產 生 的 糖 尿 病 大 白 鼠 ， 其 血 糖 及 血 脂 狀 況 之 影 響 ， 並 進 一 步 探 討 對 糖 尿 病 腎 病 變 的 影 響 。
三、結果與討論
(一) 在誘導第二型糖尿病老鼠方面 在未打糖尿病誘導劑(STZ) 前，大白鼠的體重及空腹血糖值 間 並 無 統 計 上的 差 異。 在 施 打 STZ 一週後，各糖尿病組老鼠之 空腹血糖值顯著大於控制組，有 顯著差異(P<0.05)。且血糖超過 180mg/dL ， 顯 示 糖 尿 病 誘 導 成 功。本次誘導第二型糖尿病老鼠 之方法：在打 STZ 前 15 分鐘施打 Nicotiamide 當作保護劑，使β-cell 部分受損，而認定其所得糖尿病 為 第 二 型 ( 非 胰 島 素 依 賴 型 ；
NIDDM) 糖尿病。
(二)正常鼠與糖尿病鼠之血液及尿液 生化值比較方面
1.在醣類方面：
糖尿病鼠之空腹血糖及果 糖胺值顯著大於控制組之正常鼠 (p < 0.05)，顯示糖尿病組老鼠已 得糖尿病。在體重方面，糖尿病 鼠 在 得 糖 尿 病後 ， 體重 明 顯 下 降，顯示糖尿病組老鼠胰島素作 用不良，無法將攝入之飼料充份 利用，且糖尿病老鼠的飼料攝取 量皆大於控制組之正常老鼠，主 要是糖尿病組老鼠體內因胰島素 作用不良，使得餵食效率降低，
導致體重逐漸下降。在飼料攝取 量方面，糖尿病組無法充份吸收 利用(類似處於飢餓狀況)，因此必 須增加飼料攝取量來滿足其飢餓 感;在飲水量方面，糖尿病組老鼠 顯著高於控制組之正常老鼠，主 要是因為糖尿病組老鼠會大量排 出尿液(顯著大於控制組之正常 老鼠，data 未列出)，因此以飲水 量的增加來補充水份，彌補尿液 流失的水份。
2.在血脂方面:
糖尿病組老鼠之三酸甘 油脂顯著高於控制組，顯示糖尿 病組老鼠血脂質異常。主要是因 胰島素的功能不良，而引起脂質 代謝異常。NIDDM 血脂質異 常 ， 是 胰 島 素 缺 乏 (insulin deficiency) 和 胰 島 素 抗 性 所 引 起，當胰島素作用不良，會造成 脂肪分解，使得血漿中游離脂肪 酸及肝臟中三酸甘油酯增加，導 致 VLDL-TG 的增加，造成高三 酸甘油酯血症(6)。由於血中游離 脂肪酸的增高，加速了膽固醇合 成之路徑，造成體內血膽固醇含 量增加。
(三) 在補充米麩後之變化:
在果糖胺方面，控制組老鼠 在四週後果糖胺值明顯增加(p
< 0.05)，顯示果糖胺值會隨著年 齡的增加而增加。在糖尿病組老 鼠方面，DA 組四週後，果糖胺 值並無統計差異，而 DB 組在四 週實驗飲食後，可顯著降低果糖 胺值，顯示米麩可以改善中長期 的血糖狀況。由飼料配方中可看 出，米麩組含高量之膳食纖維，
因為膳食纖維會延緩醣類之消 化及吸收速率，所以可降低餐後 的血糖與胰島素之反應，因此達 到控制血糖的目的。此研究結果 與 Vinik 等人(7)所做的結果類 似。
在 血 漿 總 膽 固 醇 值 方 面，控制組老鼠四週後血膽固醇 值並無明顯變化;在糖尿病組老 鼠方面，DA 組老鼠血膽固醇值 在四週後會明顯上升，而 DB 組 老鼠則無惡化情形，可能是米麩 對血糖值控制良好，使胰島素的 敏感性增加，而幫助脂肪的正常 代謝，進而減少膽固醇的合成；
也可能是 insulin 促使了膽固醇 的代謝加快。此外，拫據報導指 出:米麩有降膽固醇的作用，餵 食 米 麩 組 確 實 能 使 膽 固 醇 降 低，因此和 DA 組比較下，DB 組之總膽固醇值並無增加。至於 米麩降低膽固醇之機轉:可能與 其中所含膳食纖維量較多及其 所含的油脂有關。在膳食纖維量 方面，推測可能是米麩中纖維素 結合膽酸，增加糞中膽酸的排 泄，進而降低血中膽固醇(8,9)。 在米麩所含油脂方面，因為米麩 中含有高量的米麩油，拫據研究 指出：在高膽固醇飲食下，餵予 大白鼠 10%之米麩油，其血清 及肝中膽固醇濃度會顯著低於 花生油組，可能與米麩中含量之
植 物 固 醇 (oryzanol) 及 tocotrienol 等有關。未皂化的植 物固醇其結構與膽固醇類似，故 能與膽固醇競爭吸收，因此可增 加糞便中膽固醇排出而降低血 膽固醇值(10)。
本研究結果顯示，高血糖 顯著的增加糖尿病老鼠腎臟的 相對重量，與 Seyer-Hansen (11) 及 Corters (12)的報告指出，糖尿 病老鼠有腎臟增生的現象，且當 面臨高血糖的情況時會加速生 長因子的作用，改變細胞原來的 形狀及功能，最後造成細胞變 形、肥大和增生。在組織學的研 究顯示，糖尿病老鼠的腎到第四 週會發生改變，其中腎小管的基 底 膜 細 胞 發 生 空 泡 化 現 象 (vacuolization)。Arison 等人報告 指出：STZ 對腎並無直接毒性，
所以觀察到的腎病變完全是由 糖尿病引起的。糖尿病腎臟病變 其早期的特徵主要是腎絲球與 腎小管細胞的肥大，伴隨發生腎 絲球與腎小管基底膜變厚，與腎 絲球對白蛋白之通透性增加，最 終發展成腎絲球與腎小管細胞 外間質增生。在過去的研究發現 腎 臟 肥 大 (Renal Hypertrophy) 對於糖尿病腎病變可能扮演重 要角色(13)，而高血糖是導致腎 臟細胞增生及基底膜增生的誘 因，且腎臟肥大的主要特徵是腎 絲球及腎小管的肥大、細胞增生 及細胞外間質的堆積(14)，因此 高血糖可能導致腎臟肥大並進 而引起腎病變。
四、計畫成果自評
由本研究發現，餵食米麩對 於糖尿病老鼠有降低果糖胺值及延緩 血糖上升的效果，因此對於糖尿病老 鼠有改善血糖狀況之功能，此外，餵 食米麩也可避免因糖尿病本身所造成
血膽固醇上升的作用，避免血膽固醇 狀況惡化，因此對於糖尿病老鼠的血 脂質改善亦有幫助。
五、參考文獻
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hypertriglridemia：a vicious cycle with atherogenic potential. Intern J Obesity 6 (suppl 1)：117-124.
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composition of dietary fiber of milled rice and rice bran. J Agric Food Chem 26：1031-35.
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diabetic rats. Clin Sci Mol Med 55：
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表一、飼料配方組成
Group1 NA NB DA DB
(g/kg diet) Ingredient
Casein 200.0 173.3 200.0 173.3
26.7 26.7
Corn starch 640.0 541.2 630.0 541.2
68.2 68.2
Cellulose 10.0 10.0
40.6 40.6
Soybean oil 100.0 65.1 100.0 65.1
34.9 34.9
Mineral mixture 35.0 21.2 35.0 21.2
13.8 13.8
Vitamin mixture 10.0 10.0 10.0 10.0
D,L-Methionine 3.0 3.0 3.0 3.0
Coline bitartrate 2.0 2.0 2.0 2.0
Rice bran 200 200
1.Normal rats: NA: AIN 76 standard diet; NB: 20% Rice bran diet DM rats: DA: AIN 76 standard diet; DB: 20% rice bran diet 表二、誘導糖尿病前後大白鼠體重與空腹血糖之變化
Parameter Before After
Body weight(g)
NA 382.2±43.3b 416.0±43.2 a
NB 395.8±30.0 b 412.3±36.7 a
DA 406.5±27.2 a 367.0±16.9 b
DB 396.8±25.7 a 375.1±30.1 b
Fasting blood glucose (mg/dL)
NA 97.5±9.5 97.2±11.9
NB 99.3
±
6.2 100.3±
7.5DA 96.6±12.0 b 315.8±106.5 a
DB 102.1±22.2 b 327.8±64.6 a
1.Each value represents mean±S.D. (n=10) 2.Normal rats
NA : AIN-76 standard diet NB : 20 % rice bran diet Diabetic rats
DA: AIN-76 standard diet DB: 20 % rice bran diet
3.Values bearing different superscripts of letters in the same row are significantly different from one another at p < 0.05 as determined by t test.
表三、實驗初大白鼠血液及尿液生化值
Group NA NB DA DB
Parameter Blood Fasting glucose
(mg/dL)
98.7±8.2 b 91.0±13.5 b 315.8±106.5 a 327.8±64.6 a Fructosamine
(μmol/L)
93.2±22.6 b 116.2±26.2 b 216.0±49.8 a 301.1±38.0 a Triglyceride
(mg/dL)
52.3±11.3 b 46.7±9.9 b 153.9±116.8 a 163.8±89.9 a Total cholesterol
(mg/dL)
70.4±9.6 b 70.5±5.4 b 88.5±19.4 a 81.2±19.0 a HDL-C
(mg/dL)
51.1±10.0 52.1±4.0 51.6±34.7 41.7±29.6 LDL-C
(mg/dL)
9.8±3.6 9.0±1.7 6.1±3.0 6.8±2.5 Total protein
(g/dL)
5.1±0.3 5.1±0.2 4.6±0.4 5.0±0.4 Creatinine
(mg/dL)
0.8±0.2 b 0.8±0.2 b 1.1±0.4 ab 1.3±0.4 a Ur ine
Total protein (g/dL)
0.5±0.1 0.4±0.2 0.5±0.1 0.5±0.2 Creatinine
(mmol/L)
12.4±2.5 a 11.5±3.0 a 5.6±2.0b 6.2±3.9b Protein/creatinine 0.4±0.1 b 0.3±0.1 b 1.1±0.5 a 1.0±0.5 a
1.Each value represents mean±S.D. (n=10) 2.Normal rats
NA : AIN-76 standard diet NB : 20 % rice bran diet Diabetic rats
DA: AIN-76 standard diet DB: 20 % rice bran diet
3.Values bearing different superscripts of letters in the same column are significantly different from one another at p < 0.05 as determined by one way ANOVA .
表四、大白鼠四週體重變化、腎臟重量及相對腎重、每日平均飼料攝取量、餵食
效
率及每日飲水量
1,3Group NA NB DA DB
Parameter
Initial body weight (g)
392.71±39.9 395.81±30.0 372.7±24.4 375.1±32.3 Final body weight
(g)
431.9±42.8a 444.5±38.2a 318.4±48.5b 333.0±41.5b Kidney weight
(g)
2.5±0.3 2.4±0.3 2.8±0.3 3.1±0.4 Relative kidney
weight(g)
0.6±0.1 b 0.6±0.1 b 0.9±0.1 a 0.9±0.1 a Daily weight gain
(g/day)
1.9±0.8a 2.3±1.7a -0.2±1.7b -1.6±2.2b Daily food intake
(g)
20.9±1.9b 21.9±2.0b 32.2±3.0a 33.7±1.4a Food efficiency
(%)
8.8±3.1a 10.7±7.5a -6.8±5.4b -4.7±6.4b Daily water intake
(mL)
30±5b 35±5b 170±20a 160±15a 1.Each value represents mean±S.D. (N=10)
2.Normal rats
NA : AIN-76 standard diet NB : 20 % rice bran diet Diabetic rats
DA: AIN-76 standard diet DB: 20 % rice bran diet
3.Values bearing different superscripts of letters in the same column are significantly different from one another at p<0.05 as determined by one way ANOVA .
表 五 、 實 驗 前 及 四 週 實 驗 飲 食 後 大 白 鼠 空 腹 血 糖 值 及 血 脂 質
Parameter
Initial Final
Fasting glucose (mg/dL)
NA 98.7±8.2 90.3±15.5
NB 91.0±13.5 104.6±9.4
DA 315.8±106.5 397.8±48.5
DB 327.8±64.6 375.8±147.5
Fructosamine (μmol/L)
NA 93.2±22.6b 134.3±21.4a
NB 116.2±26.2 129.9±19.4
DA 216.0±49.8 227.1±22.3
DB 301.1±38.0a 232.6±40.6b Triglyceride (mg/dL)
NA 38.6±20.5 52.3±11.3
NB 58.5±21.2 46.7±9.9
DA 153.9±116.8 144.2±94.2
DB 163.8±89.9 157.1±105.0
Total cholesterol (mg/dL)
NA 70.4±9.6 61.9±18.0
NB 70.5±5.4 68.5±13.5
DA 88.5±19.4 b 114.9±19.6a
DB 81.2±19.0 98.9±20.6
LDL-C (mg/dL)
NA 9.8±3.6 13.9±3.7
NB 9.0±1.7 15.3±2.0
DA 6.1±3.0 14.8±6.5
DB 6.8±2.5 13.2±6.3
HDL-C (mg/dL)
NA 51.1±10.0 40.3±16.0
NB 52.1±4.0 41.5±11.6
DA 71.6±34.7 90.1±18.6
DB 61.7±29.6 74.3±32.8
1.Each value represents means ±S.D. (n=10) 2.Normal rats
NA : AIN-76 standard diet NB : 20 % rice bran diet Diabetic rats
DA: AIN-76 standard diet DB: 20 % rice bran diet
3.Values bearing different superscripts of letters in the same row are significantly different from one another at p < 0.05 as determined by t test.
圖一、實驗期末葡萄糖耐量試驗之血
糖變化圖及曲線下面積
