黄芪散干预2型糖尿病胰岛素抵抗机制及制剂基础研究

胰岛素抵抗是2型糖尿病(T2DM)发生的重要因素和显著特征。因此针对胰岛素抵抗(IR)的治疗是防治糖尿病(DM)及代谢综合征的重中之重。中药防治疾病时主要采用复方的形式,体现了整体调节,综合治疗的特点。中药复方发挥其疗效的物质基础来自于其化学成分或活性部位,然而仅仅的几个单体化合物无法代表全方,应更重视化学成分群体或有效部位的作用。将复方有效部位进行配伍应用,则有可能使全方药效呈现增效协同的作用,同时降低不良反应的程度。因此,以中药有效部位进行组方,研制创新药物,创建在中医药理论指导下具有示范效应的创新中药的研究模式,提高中药产业的整体素质和竞争力。 黄芪散古方源自《圣济总录》,组方为:葛根、黄芪、桑白皮。三药相伍,益气健脾,益气清热,生津止渴,三消并治,共奏标本兼顾之效。大量研究表明三药对T2DM或IR具有良好的疗效,其药效物质基础及作用机制各有所不同,因此认为该方可能通过多途径、多靶点的综合效应来改善T2DM-IR。目前基于黄芪散整方的研究未见有报道,这使得该方的临床应用及开发具有一定的局限性。本研究首先立足于整方,试图阐明黄芪散干预T2DM-IR的作用及作用机制,并采用一系列现代中药制剂技术,富集各药有效部位,为黄芪散的进一步制剂开发奠定基础。 第一部分文献研究 文献研究方面全面查阅了近年来国内外T2DM-IR的现代医学研究进展,包括IR的流行病学研究、病因研究以及发病机制等相关文献资料,同时对DM的中医认识、黄芪散各药的化学成分和药理学研究进展进行文献研究。对目前现代医学和中医学对于T2DM-IR的发病机理、治疗用药,T2DM-IR分子机制的近期研究成果,以及动物模型的建立及研究方法等概况进行了较为系统的总结和综述,掌握了相关项目科研的前沿动态。 第二部分实验研究 1.黄芪散干预实验性2型糖尿病胰岛素抵抗的作用及机制研究 通过建立STZ所致DM小鼠模型、氢化可的松琥珀酸钠(HCSS)诱导的IR小鼠模型初步评价黄芪散对DM及IR的干预作用。结果表明黄芪散降低DM小鼠的空腹血糖(FBG),增加糖耐量,同时提高糖耐量异常而尚未形成DM的小鼠对胰岛素的敏感性,改善胰岛素抵抗。 采用STZ及高脂饮食建立T2DM-IR大鼠模型。通过对模型大鼠FBG、空腹胰岛素水平(FINS)、糖耐量、胰岛素耐量、胰岛素敏感指数(ISI)和抵抗指数(HOMA-IR)、血清和肝脏的脂质代谢及游离脂肪酸(FFA)水平测定、胰腺HE染色病理形态学检查,探讨黄芪散对T2DM-IR的糖脂代谢和IR的影响。结果表明黄芪散显著降低T2DM-IR大鼠的FBG,改善糖耐量,降低IR所形成的高FINS水平,提高胰岛素耐量,增加ISI指数和降低HOMA-IR指数,对胰腺组织结构的病变具有保护作用;同时黄芪散可调节血脂、肝脂、下调血清及肝脏中FFA的水平。提示黄芪散可改善糖脂代谢、提高胰岛素的敏感性发挥其治疗IR的作用。 在建立T2DM-IR模型大鼠的基础上,通过采用放免法测定血清中肿瘤坏死因子(TNF-α)、瘦素(leptin)水平,RT-PCR和免疫组化法测定肝脏、骨骼肌和脂肪组织中GLUT-4、IRS-1的mRNA和蛋白的表达,RT-PCR法测定脂肪组织中PPAR-γmRNA,探讨黄芪散改善IR的机制。结果表明黄芪散改善IR的机制表现在:①上调T2DM-IR大鼠骨骼肌和脂肪组织中GLUT-4的mRNA和蛋白的表达,提高肝脏、骨骼肌和脂肪组织中IRS-1的mRNA和蛋白的表达,从而调节胰岛素信号转导通路,促进葡萄糖的转运,增加外周组织对胰岛素的敏感性;②显著下调TNF-α,leptin的水平,改善胰岛素信号通路转导,减少脂肪分解,纠正脂肪-胰岛内分泌轴的反馈机制,改善机体对瘦素的敏感性,从而改善机体对胰岛素的敏感性;③促进脂肪组织中调控胰岛素敏感性的重要受体PPAR-γmRNA的表达,间接发挥其改善IR的作用。 2.黄芪散的制剂基础研究 对不同产地葛根、黄芪药材进行质量考察,筛选质量中等的药材进行工艺考察。对葛根总黄酮的提取纯化工艺进行了研究,考察不同乙醇浓度,溶媒倍量,提取时间、提取次数和提取温度对总黄酮转移率和纯度的影响,建立了四因素三水平的正交试验,最终确立了最佳的提取工艺为:10倍量70%乙醇加热回流提取2次,每次2小时。采用大孔吸附树脂对总黄酮粗提物进行了纯化处理,筛选了不同型号的树脂,考察树脂的静态、动态吸附性能,并对上样液浓度和流速,洗脱溶剂浓度和体积等相关因素进行优化,确立了最佳的纯化工艺为:AB-8型大孔吸附树脂,药材与干树脂重量比2:1,上样液浓度为0.10g生药/ml,依次用10BV蒸馏水、10BV50%乙醇以1～3ml/min的洗脱速度洗脱,收集50%乙醇部分,减压回收乙醇,冷冻干燥,得到的总黄酮纯度在62.0%以上。对10个批次的葛根药材进行总黄酮提取物的制备,建立薄层鉴别方法;确定提取物干燥失重限度;建立紫外—可见分光光度法以及高效液相色谱法对提取物中总黄酮和葛根素的含量测定方法,初步建立葛根总黄酮提取物的质量标准。 对黄芪总皂苷的提取纯化工艺进行了研究,考察不同乙醇浓度,溶媒倍量,提取时间、提取次数和提取温度对总皂苷转移率和纯度的影响,建立了四因素三水平的正交试验,最终确立最佳提取工艺为:8倍量70%乙醇加热回流提取3次,每次1.5小时。采用大孔吸附树脂对总皂苷粗提物进行了纯化处理,筛选了不同型号的树脂,考察了树脂的静态、动态吸附性能,并对上样液浓度和流速,洗脱溶剂浓度和体积等相关因素进行了优化,确立了最佳的纯化工艺为:药材与干树脂重量比3:1,上样液浓度为0.075g生药/ml,依次用10BV蒸馏水、10BV0.5%NaOH、10BV10%乙醇、10BV70%乙醇以1～3ml/min的洗脱速度洗脱,收集70%乙醇部分,减压回收乙醇,冷冻干燥,得到的总皂苷纯度在68.0%以上。对10个批次的黄芪药材进行总皂苷提取物的制备,建立薄层鉴别方法;确定提取物干燥失重限度;建立紫外—可见分光光度法以及高效液相色谱法对提取物中总皂苷和黄芪甲苷的含量测定方法,初步建立黄芪总皂苷提取物的质量标准。