小麦麸皮α-葡萄糖苷酶抑制剂的筛选及其对2型糖尿病的干预

发布时间：2017-04-12 23:25

  本文关键词：小麦麸皮α-葡萄糖苷酶抑制剂的筛选及其对2型糖尿病的干预，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：最新的研究报告指出,中国的糖尿病患者人数已达1.14亿,其中90-95%为2型糖尿病患者,2型糖尿病已成为影响国人健康的最主要的非传染性慢性疾病之一。由于目前的治疗药物大多价格昂贵且具有一定的副作用,因此食物干预2型糖尿病研究具有重要意义。小麦麸皮是面粉加工的副产品,其来源丰富、价格低廉,近年来的流行病学调查显示其可有效预防2型糖尿病的发生,但是降糖功能因子尚未完全阐明。本文以2型糖尿病治疗靶点之一a-葡萄糖苷酶的抑制活性为检测指标,分离纯化小麦麸皮中的a-葡萄糖苷酶抑制剂,并研究其抑制作用机制及其对2型糖尿病小鼠糖脂代谢的干预作用。本研究将为小麦麸皮降糖功能因子的阐明提供新的思路,为小麦麸皮作为健康食品资源进一步推广利用提供理论依据。主要研究内容和结果如下：(1)小麦麸皮α-葡萄糖苷酶抑制剂的分离和鉴定。结果显示：小麦麸皮95%乙醇提取物(WBE)具有较好的α-葡萄糖苷酶抑制活性,WBE依次采用石油醚、乙醚、乙酸乙酯、水饱和正丁醇萃取,其中石油醚萃取物(WBEP)的得率和对α-葡萄糖苷酶的抑制活性均明显高于其它四个萃取产物。WBEP进一步采用硅胶柱层析、Sephadex LH-20凝胶柱层析分离纯化后得活性物质F3-17和F13-26,经液质联用技术(LC/MS)分析鉴定为芹菜素(AP)和烷基间苯二酚同系物(ARs)。(2) AP、ARs对α-葡萄糖苷酶的抑制动力学研究。分别采用对硝基-a-D-葡萄糖苷(pNPG)、蔗糖、麦芽糖为底物,测定AP、ARs对α-葡萄糖苷酶的抑制作用,AP的半抑制浓度(IC50)分别为14.48、137.32、165.35 μg/mL, ARs的IC50值分别为37.58、566.78、542.90μg/mL。利用米氏方程(Michaelis-Menton)和双倒数作图法(Lineweaver-Burk plot),研究AP、 ARs对α-葡萄糖苷酶的抑制类型,发现AP为竞争性抑制剂,对以pNPG、蔗糖、麦芽糖为底物的α-葡萄糖苷酶的抑制常数Ki分别为12.08、36.65、28.55μg/mL;ARs对以pNPG、麦芽糖为底物的α-葡萄糖苷酶的抑制为非竞争性抑制,Ki值分别为17.24、591.19 μg/mL。ARs对以蔗糖为底物的α-葡萄糖苷酶的抑制为混合型抑制,Ki值以及Ksi值分别为1808.63、1158.63 μg/mL。(3)采用荧光猝灭实验和分子对接模拟研究AP、ARs抑制α-葡萄糖苷酶的分子作用机制。研究表明,AP、5-二十一烷基间苯二酚(小麦麸皮ARs中含量最高的一种单体)对α-葡萄糖苷酶的内源性荧光具有猝灭作用,其作用类型属于静态猝灭。AP对α-葡萄糖苷酶的荧光猝灭常数KA为0.8594×1004L/mol (298 K)、0.6177×1004L/mol (304 K)和0.4865×104L/mol(310K),反应的热力学参数显示AP和α-葡萄糖苷酶主要以疏水作用力结合；5-二十一烷基间苯二酚对α-葡萄糖苷酶的荧光猝灭常数KA为0.2012×104L/mol (298 K). 0.0237×104L/mol (304 K)、0.0103 ×104L/mol (310 K),反应的热力学参数显示5---十一烷基间苯二酚和α-葡萄糖苷酶主要以疏水作用力结合。分子对接实验显示芹菜素、5-二十一烷基间苯二酚在α-葡萄糖苷酶上的结合部位,表明其竞争性、非竞争性抑制作用的分子机制,并显示分子间的作用力主要是疏水作用和氢键。(4)采用高脂高糖饮食联合小剂量链脲佐菌素(STZ)腹腔注射诱导的2型糖尿病小鼠模型,研究AP、ARs对2型糖尿病小鼠糖脂代谢的干预。研究结果显示：AP、ARs显著降低2型糖尿病小鼠的空腹血糖值(FBG),改善小鼠的葡萄糖耐量(p0.05)；显著降低血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL)的含量,显著增加高密度脂蛋白(HDL)的含量(p0.05)。(5) AP、ARs干预2型糖尿病小鼠糖脂代谢的机制研究。结果表明：AP、ARs能显著降低2型糖尿病小鼠的血清胰岛素含量(FINS)和胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)(p0.05)；改善2型糖尿病小鼠受损的胰腺、肾脏、脾脏的组织形态,胰腺组织的超微切片电镜观察结果进一步显示AP、ARs对胰岛细胞的保护作用；ARs可显著增加肝糖原和肌糖原的含量(p0.05),极显著增加肝脏葡萄糖激酶(GK)活性(p0.01)。AP显著增加肝脏葡萄糖激酶(GK)活性(p0.05)；AP、ARs显著增强小鼠血清、肝脏和肌肉的总抗氧化能力(T-AOC)(p0.05),其中高浓度ARs极显著地增强肝脏T-AOC值(p0.01)；AP、ARs极显著降低血清和肝脏丙二醛(MDA)水平(p0.01),显著降低骨骼肌MDA水平(p0.05)；高浓度AP显著提高肝脏超氧化物歧化酶(SOD)活性(p0.05), ARs极显著提高血清、肝脏和骨骼肌SOD活性(p0.01)。AP显著增加血清、骨骼肌过氧化氢酶(CAT)活性,极显著增加肝脏CAT活性。ARs显著增加血清、骨骼肌CAT活性(p0.05),极显著增加肝脏CAT活性(其中高浓度ARs极显著增加血清CAT活性)；AP极显著提高血清、肝脏谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性(p0.01),显著提高骨骼肌GSH-Px活性(p0.05)。ARs极显著提高血清、肝脏和骨骼肌GSH-Px活性(p0.01)。由此可见,AP、ARs通过改善2型糖尿病小鼠的胰岛素抵抗(IR)、修复受损组织器官、增强肝脏对葡萄糖的转化能力以及提高血清、肝脏、骨骼肌的抗氧化能力来干预糖脂代谢。
【关键词】：小麦麸皮 α-葡萄糖苷酶抑制剂 芹菜素 烷基间苯二酚 2型糖尿病
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R587.1;TS210.9
【目录】：

• 摘要7-10
• ABSTRACT10-18
• 第1章 绪论18-37
• 1.1 糖尿病概述18-23
• 1.1.1 糖尿病及其分类18-19
• 1.1.2 2型糖尿病的发病机制19-22
• 1.1.3 2型糖尿病的干预研究进展22-23
• 1.2 α-葡萄糖苷酶抑制剂与2型糖尿病干预23-27
• 1.2.1 α-葡萄糖苷酶抑制剂简介23-24
• 1.2.2 天然产物中的α-葡萄糖苷酶抑制剂研究进展24-26
• 1.2.3 α-葡萄糖苷酶抑制剂的降糖机制26-27
• 1.3 小麦麸皮的降糖作用研究27-35
• 1.3.1 小麦麸皮的开发研究现状27-28
• 1.3.2 小麦麸皮中的降糖功能因子研究28-33
• 1.3.3 小麦麸皮的降糖机制研究进展33-35
• 1.4 论文的立题依据及主要研究内容35-37
• 第2章 小麦麸皮α-葡萄糖苷酶抑制剂的分离纯化与鉴定37-63
• 2.1 实验材料与仪器37-39
• 2.1.1 实验材料37
• 2.1.2 实验试剂37-38
• 2.1.3 试剂的配制38
• 2.1.4 主要仪器38-39
• 2.2 实验方法39-43
• 2.2.1 小麦麸皮提取物的制备39
• 2.2.2 小麦麸皮α-葡萄糖苷酶抑制活性测定39
• 2.2.3 小麦麸皮提取物对α-葡萄糖苷酶的IC_(50)值测定39-40
• 2.2.4 小麦麸皮醇提物的制备及系统溶剂分离活性组分40
• 2.2.5 小麦麸皮醇提物石油醚萃取部位的硅胶柱层析分离40-41
• 2.2.6 具有抑制α-葡萄糖苷酶活α-流分的MS分析41-42
• 2.2.7 具有抑制α-葡萄糖苷酶活性流分的凝胶柱层析分离42
• 2.2.8 具有抑制α-葡萄糖苷酶活性组分的紫外吸收波长测定42
• 2.2.9 具有抑制α-葡萄糖苷酶活性组分的HPLC分析42
• 2.2.10 具有抑制α-葡萄糖苷酶活性组分的LC/MS分析42-43
• 2.2.11 实验数据统计与分析43
• 2.3 结果与讨论43-62
• 2.3.1 小麦麸皮不同浸提物对α-葡萄糖苷酶的抑制活性43-44
• 2.3.2 95%乙醇提物的制备及溶剂系统分离44-45
• 2.3.3 小麦麸皮醇提物各极性部位萃取物对α-葡萄糖苷酶的抑制活性45-46
• 2.3.4 硅胶柱层析分离纯化小麦麸皮醇提物石油醚萃取部位46-48
• 2.3.5 具有抑制α-葡萄糖苷酶活性流分的MS分析48-50
• 2.3.6 具有抑制α-葡萄糖苷酶活性流分3和13的凝胶柱层析分离50-51
• 2.3.7 具有抑制α-葡萄糖苷酶活性组分F3-17和F13-26的紫外-可见全波长扫描51-52
• 2.3.8 具有抑制α-葡萄糖苷酶活性组分F3-17和F13-26的HPLC分析52-53
• 2.3.9 具有抑制α-葡萄糖苷酶活性组分F3-17和F13-26的LC/MS分析53-62
• 2.4 本章小结62-63
• 第3章 芹菜素和烷基间苯二酚同系物对α-葡萄糖苷酶的抑制动力学研究63-75
• 3.1 实验材料与仪器63-64
• 3.1.1 实验材料63
• 3.1.2 实验试剂63
• 3.1.3 试剂的配制63-64
• 3.1.4 主要仪器64
• 3.2 实验方法64-65
• 3.2.1 鼠肠α-葡萄糖苷酶抑制活性测定64-65
• 3.2.2 不同浓度抑制剂对酶促反应的影响65
• 3.2.3 AP、ARS的抑制动力学测定65
• 3.3. 结果与讨论65-73
• 3.3.1 AP对α-葡萄糖苷酶的抑制作用65-66
• 3.3.2 ARS对α-葡萄糖苷酶的抑制作用66-67
• 3.3.3 AP对α-葡萄糖苷酶的抑制动力学参数67-70
• 3.3.4 ARS对α-葡萄糖苷酶的抑制动力学参数70-73
• 3.4 本章小结73-75
• 第4章 芹菜素、烷基间苯二酚同系物抑制α-葡萄糖苷酶的分子作用机制75-87
• 4.1 实验材料与仪器75-76
• 4.1.1 实验试剂75
• 4.1.2 试剂的配制75-76
• 4.1.3 主要仪器76
• 4.2 实验方法76-78
• 4.2.1 AP、5-二十一烷基间苯二酚对α-葡萄糖苷酶的荧光猝灭作用76
• 4.2.2 AP、5-二十一烷基间苯二酚对α-葡萄糖苷酶的荧光猝灭类型分析76-77
• 4.2.3 AP、5-二十一烷基间苯二酚对α-葡萄糖苷酶的相互作用类型分析77
• 4.2.4 α-葡萄糖苷酶的同源建模77-78
• 4.2.5 分子对接分析AP、5-二十一烷基间苯二酚与α-葡萄糖苷酶的相互作用78
• 4.3 结果与讨论78-85
• 4.3.1 AP、5-二十一烷基间苯二酚对α-葡萄糖苷酶的荧光猝灭光谱78-81
• 4.3.2 AP、5-二十一烷基间苯二酚与α-葡萄糖苷酶相互作用力分析81-82
• 4.3.3 α-葡萄糖苷酶同源建模结果82
• 4.3.4 AP、5-二十一烷基间苯二酚与α-葡萄糖苷酶的分子对接模拟82-85
• 4.4 本章小结85-87
• 第5章 芹菜素和烷基间苯二酚同系物对2型糖尿病小鼠糖脂代谢的干预研究87-96
• 5.1 实验材料与仪器87-88
• 5.1.1 实验动物87
• 5.1.2 实验试剂87-88
• 5.1.3 试剂的配制88
• 5.1.4 主要仪器88
• 5.2 实验方法88-90
• 5.2.1 2型糖尿病小鼠模型的建立88-89
• 5.2.2 实验动物的分组和给药89
• 5.2.3 小鼠生存状态的观察89
• 5.2.4 空腹血糖值的测定89
• 5.2.5 口服葡萄糖耐量的测定89-90
• 5.2.6 血清生化指标的测定90
• 5.2.7 数据统计与分析90
• 5.3 结果与讨论90-95
• 5.3.1 AP、ARS对2型糖尿病小鼠的生活状态的改善90-91
• 5.3.2 AP、ARS对2型糖尿病小鼠空腹血糖值的影响91-92
• 5.3.3 AP、ARS对2型糖尿病小鼠葡萄糖耐量的影响92-93
• 5.3.4 AP、ARS干预对2型糖尿病小鼠血脂的影响93-95
• 5.4 本章小结95-96
• 第6章 芹菜素和烷基间苯二酚同系物干预2型糖尿病的机制研究96-115
• 6.1 实验材料与仪器96-98
• 6.1.1 实验材料96
• 6.1.2 实验试剂96-97
• 6.1.3 试剂的配制97
• 6.1.4 主要仪器97-98
• 6.2 实验方法98-100
• 6.2.1 血清胰岛素含量的测定以及胰岛素抵抗指数计算98
• 6.2.2 小鼠脏器/组织的获取98
• 6.2.3 肝脏、肌肉组织糖代谢的变化98-99
• 6.2.4 小鼠脏器指数的测定方法99
• 6.2.5 组织病理学观察99
• 6.2.6 胰腺细胞超微结构观察99
• 6.2.7 机体抗氧化水平的测定99
• 6.2.8 数据统计与分析99-100
• 6.3 结果与讨论100-114
• 6.3.1 AP、ARs对小鼠血清胰岛素水平及胰岛素抵抗的影响100-101
• 6.3.2 AP、ARs对2型糖尿病小鼠肝脏、骨骼肌糖代谢的影响101-103
• 6.3.3 AP、ARs对2型糖尿病小鼠组织器官的保护作用103-109
• 6.3.4 AP、ARs对2型糖尿病小鼠抗氧化能力的影响109-114
• 6.4 本章小结114-115
• 第7章 结论与展望115-117
• 7.1 主要结论115-116
• 7.2 工作不足之处以及工作展望116-117
• 7.2.1 工作不足之处116
• 7.2.2 工作展望116-117
• 创新点117-118
• 参考文献118-130
• 学习期间发表的论文与专利申请130-131
• 致谢131

【参考文献】

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1 冯煦;姜东;单宇;戴廷波;董云发;曹卫星;;小麦麸皮的化学成分[J];中草药;2009年01期

  本文关键词：小麦麸皮α-葡萄糖苷酶抑制剂的筛选及其对2型糖尿病的干预，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：302320