Hypoglycemic Effect of Wuyi Rock Tea Power on Hyperglycemia Rats
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摘要: 利用STZ高血糖大鼠动物模型研究武夷岩茶的降糖功效。采用腹腔注射链尿佐菌素（STZ）制备Wistar高血糖大鼠模型，根据初始空腹血糖值来进行随机分组，持续灌胃武夷岩茶30 d，试验结束前以日常空腹血糖、曲线下面积（AUC）作为平时的观测指标，取材后以空腹血清中血糖（FPG）、胰岛素（INS）、甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）、低密度脂蛋白-胆固醇（LDL-C）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）的含量作为观察指标。结果显示：武夷岩茶各剂量组能抑制空腹血糖的升高，相对于模型组的空腹血糖具有极显著性差异（P < 0.01），表现良好的降糖作用，而且高剂量组的降血糖效果与二甲双胍对照组在统计学上无明显差异；给武夷岩茶茶汤之后，大鼠的糖耐量得以改善（P < 0.01），且呈现良好的时效关系；武夷岩茶各剂量组均能降低糖尿病大鼠的胆固醇和甘油三酯，与模型组比较具有显著性差异（P < 0.05或P < 0.01），提高大鼠空腹血清胰岛素（P < 0.01）与胰岛素的敏感性（P < 0.05）。结果表明：武夷岩茶具有显著的降糖作用。Abstract: The hypoglycemic effect of Wuyi rock tea on Wistar rats was studied. The rats were artificially induced to become diabetic by intraperitoneal injection of STZ. They were subsequently orally fed with the tea extract for 30 days. The fasting blood glucose, AUC, FPG, INS, TG, TC, LDL-C, and HDL-C of the test animals were monitored. The results showed that (a) compared with control, the treatment groups exhibited a significant inhibition on the increase of fasting blood glucose (P < 0.01); (b) no significantly different hypoglycemic effect on the rats was observed between the high-dosage tea feeding group and the metformin-administered rats; (c) the glucose tolerance of the rats fed with the tea extract was significantly improved with a sustained duration (P < 0.01); (d) significant reductions on TC and TG of the hyperglycemic rats were shown in the treatment groups as compared to control (P < 0.05 or P < 0.01); (e) INS of the treated rats was significantly increased (P < 0.01); (f) ISI was enhanced for the treated animals (P < 0.05). It was, thus, concluded that Wuyi rock tea had a significant hypoglycemic effect on the rats.
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Keywords:
- Wuyi rock tea /
- diabetic rat /
- hypoglycemic effect
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随着社会的进步，茶学的不断发展，茶叶在医学保健方面以及相关机理方面的研究成为研究热点。从1980年开始，日本学者清水岭就开始研究茶叶的降糖作用，他用不同温度的茶水浸提物对高血糖小鼠进行试验，研究得出冷水浸提物降糖的作用最好。茶叶中含有多种天然的功能性成分，对人体健康有着多方面的保健功效。
武夷岩茶产自福建，是乌龙茶的一种，具有提神健胃、杀菌消炎、明目益思、调节肠道菌群、降血脂、降血糖、抗疲劳、抗缺氧等多种功能，虽然研究茶叶功能的学者很多，但是研究武夷岩茶保健功效的文章却少见报道。本研究通过STZ高血糖大鼠模型，对武夷岩茶的降糖作用进行进一步的验证, 以期为其开发应用奠定基础[1-5]。
1. 材料与方法
1.1 试验材料
供试动物：SPF级成年雄性健康Wistar大鼠，体重(200±20)g，由上海斯莱克实验有限责任公司提供，许可证号：SCXK(泸)2012-0002，饲养于福建医科大学实验中心的屏障级动物房，室温20~25℃，相对湿度40%~70%，大鼠每笼5只。照明时长12 h，固定时间添加足量饲料与饮水。大鼠饲料用专门的食用鼠颗粒饲料，每天更换垫料1次。
供试武夷岩茶(武夷水仙，春茶)，采购于武夷山正山世家茶业有限公司。链脲佐菌素(STZ，批号S0130-1G)、柠檬酸和柠檬酸钠试剂，购于北京博爱科贸有限公司；盐酸二甲双胍片，购于北京四环制药有限公司；氯仿、葡萄糖都为分析纯；胰岛素(INS)试剂盒(批号，YJ20170711，)购于上海一基实业有限公司；罗氏血糖仪，购于北京宏康华泰科技有限公司。
试验仪器：AR5120 Sartorius电子分析天平(瑞士赛多利斯)；Multiskan GO型酶标仪(Thermo赛默飞世尔公司)；5417 R型高速离心机(德国Eppendorf公司)；UV-2800 AH型紫外可见分光光度计(龙尼柯(上海)仪器有限公司)；TGL-16台式高效速冷离心机(湘仪离心机仪器有限公司)；数显恒温水浴锅HH-4(常州国华电器有限公司)；AU2700全自动生化分析仪(日本OLYMPUS公司)；罗氏血糖仪(北京宏康华泰科技有限公司)。
1.2 试验方法
1.2.1 武夷岩茶茶汤的制备
取100 g武夷岩茶，沸水浸提3次，首先将茶水比设为1:20，浸提20 min，第二次茶水比1:20，浸提20 min，最后一次茶水比为1:10，浸提10 min，之后将3次的浸提液混合在一起，用旋转蒸发仪减压低温至(60±1)℃，最后浓缩至100 mL，装瓶灭菌备用(其中1 mL中的茶汤提取液中含有1 g武夷岩茶)。按照动物所需要武夷岩茶的量进行浓缩，将处理好的茶汤放在4℃冰箱，给大鼠灌胃前，要将茶汤摇匀，现配现用[6]。
1.2.2 动物模型的制备
将60只Wister雄性大鼠，置于物房适应性喂养7 d随机将大鼠分成正常对照组与糖尿病造模组，其中10只为正常对照组，剩下的50只作为糖尿病造模组。将造模组的50只大鼠禁食24 h，连续2 d腹腔注射STZ，每次剂量为30 mg·kg-1[7]；作为对照，正常组的大鼠则是连续2 d腹部注射相同量的柠檬酸缓冲液。注射72 h后，将糖尿病造模组大鼠禁食8 h，用血糖仪以尾静脉针刺的采血方法，检测血糖含量，血糖值≥16.7 mmol·L-1同时饮水多且多食多尿者即是成模的糖尿病大鼠。
1.2.3 分组及给药
将成模的糖尿病大鼠随机分为5组，每组10只，包含二甲双胍组，用药剂量选择临床人用量15倍，即0.2g·kg-1；模型组饮用等量的纯净水，武夷岩茶高、中、低剂量组的用量为4.29、2.89、1.43 g·kg-1(分别为人用日剂量的30、20、10倍)。其中正常组与模型组一样，饮用同剂量的纯净水。6组试验组的大鼠每日按时以灌胃的方式给药，共需灌胃30 d。
1.2.4 日常观察指标
在试验的过程中，每日观察动物精神状态、活动情况及毛色光泽度等；每周定量测定进食量及体重[8]。
1.2.5 空腹血糖及血清指标测定
以尾静脉取血的方法，测定给药前及给药后10、20、30 d大鼠的空腹血糖值。给药30 d后，结束灌胃。空腹12 h，在消毒的情况下，大鼠腹腔注射20%水合氯醛(2 mL·kg-1)进行麻醉，腹主动脉取血，常温静置30 min后，放到高速冷冻离心机，4℃离心，取上层血清[9]。采取ELISA法，遵照试剂盒说明书，按照上面的操作流程测定血清胰岛素(INS)；采用全自动生化仪测定甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白-胆固醇(LDL-C)和高密度脂蛋白-胆固醇(HDL-C)。
1.2.6 大鼠空腹血清胰岛素测定
根据动物空腹血糖值及胰岛素的测定数据来计算：胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)=FPG×INS/22.5和胰岛素敏感指数(ISI) =-ln(FPG×FINS)[10-11]。
1.2.7 血糖曲线下面积检测
试验即将结束时，将所有大鼠禁食(自由饮水)12 h，在第11 h，按平时一样正常给药。禁食后给大鼠灌胃葡萄糖2.0 g·kg-1，之后测定各组大鼠喂饲葡萄糖后0、30、60、120 min的血糖值。血糖曲线下面积(AUC)=(0 min血糖+2×30 min血糖+3×60 min血糖+2×120 min血糖)/4。
1.3 统计分析方法
数据采用SPSS 17.0软件分析，以t检验比较两组间差异。
2. 结果与分析
2.1 一般日常观察及体重变化
试验期间，所有大鼠的精神状态都非常好，行动力很强。正常组的大鼠皮毛光滑，进食量、饮水量几乎不变，体重渐渐增加。糖尿病鼠的皮毛光泽度不是太好，二甲双胍及茶汤组在灌胃之后的一段时间，皮毛的光泽度会好一些；其中模型组的糖尿病大鼠，皮毛的颜色暗淡无光，饮食量和饮水量与正常组相比增加的很多；二甲双胍及武夷岩茶组的高血糖大鼠在给药的情况下，相对于模型组皮毛的光泽度会慢慢亮起来，体重、饮水量和进食量等没有什么大的变化。
2.2 对动物空腹血糖影响
注射STZ后大鼠的血糖与空白对照组比较，空腹血糖值上升，具有极显著的差异性(P < 0.01)。灌胃武夷岩茶10 d之后，与模型组相比无显著差异(P>0.05)；灌胃武夷岩茶20 d后，武夷岩茶各个剂量组与模型组相比，表现出显著降糖作用(P < 0.01或P < 0.05)，且随着武夷岩茶剂量的增加呈现出一定的剂量-效应关系。对比第30 d的大鼠血糖值，发现武夷岩茶高剂量与阳性对照组(二甲双胍)的大鼠血糖值分别下降了30.08%和33.92%，证明武夷岩茶具有较好的降糖效果(表 1)。
表 1 武夷岩茶对高血糖大鼠空腹血糖的影响(x±s, n=10)Table 1. Effect of Wuyi rock tea on blood glucose of hyperglycemic rats(x±s, n=10)组别 剂量/(g·kg-1) 空腹血糖值/(mmol·L-1) 给药前 10 d 20 d 30 d 阴性对照组(二甲双胍) 0.2 22.67±1.87 20.94±1.51 17.21±1.34** 14.98±1.95** 模型对照组 - 22.2±2.98△△ 23.00±2.27△△ 23.09±2.47△△ 22.19±2.31△△ 空白对照组 - 4.62±0.29 4.65±0.46 4.63±0.24 4.6±0.22 武夷岩茶高剂量组 4.29 22.21±1.94 20.79±1.14 17.37±1.09** 15.53±2.23** 武夷岩茶中剂量组 2.89 21.74±1.69 19.01±0.83 17.66±1.24** 15.69±2.25** 武夷岩茶低剂量组 1.43 21.81±2.09 19.55±1.85 18.49±0.74* 16.75±1.24** 注：与模型对照组比较*P < 0.05，**P < 0.01；模型对照组与空白对照组比△P < 0.05，△△P < 0.01。表 2~4同。 2.3 对动物糖耐量的影响
给药30 d后，二甲双胍与武夷岩茶显示出较好的降低糖尿病大鼠空腹血清的作用(P < 0.01)，糖负荷后，大鼠血糖值在30 min快速升高，随后缓慢下降，在120 min时接近起始值，模型组AUC面积最大；二甲双胍和武夷岩茶组的AUC与模型组具有显著性差异(P < 0.05或P < 0.01)，表明二甲双胍及武夷岩茶在一定程度上均能改善糖尿病大鼠糖耐量能力的作用。其中武夷岩茶高剂量组的血糖值降幅最大，其AUC面积较低，与二甲双胍组相比无显著性差异(表 2)。
表 2 武夷岩茶对高血糖大鼠糖耐量的影响(x±s，n=10)Table 2. Effect of Wuyi rock tea on glucose tolerance of hyperglycemic rats(x±s, n=10)组别 剂量/
(g·kg-1)餐后血糖值/
(mmol·L-1)曲线下的面积AUC/
(mmol·L-1)0 min 30 min 60 min 120 min 阴性对照组(二甲双胍) 0.2 14.98±1.95** 21.14±2.75** 18.1±2.42** 15.56±2.20** 35.67±4.33** 模型对照组 - 22.01±1.96△△ 26±2.08△△ 23.22±1.66△△ 22.31±1.84△△ 47.08±3.29△△ 空白对照组 - 4.59±0.50 10.86±2.32 8.76±1.33 4.82±0.48 15.55±2.26 武夷岩茶高剂量组 4.29 15.53±1.41** 23.65±2.84 20.25±2.52* 16.00±2.01** 38.34±4.05** 武夷岩茶中剂量组 2.89 15.66±2.25** 23.74±2.19 19.77±1.49** 16.09±2.37** 38.66±3.57** 武夷岩茶低剂量组 1.43 16.76±1.24** 24.04±2.23 21.28±1.58 17.1±1.18** 40.73±2.38* 2.4 对动物血清中FPG、INS、ISI、HOMA-IR的影响
给药30 d后，与模型组对比，武夷岩茶高剂量组和二甲双胍组大鼠的血清胰岛素水平极显著升高(P < 0.01)，分别提升了26.27%和24.0%。与模型组比较，武夷岩茶各组与二甲双胍组的大鼠胰岛素的敏感性均显著提升(P < 0.05)；胰岛素抵抗指数无显著差异(P>0.05)。这说明武夷岩茶在一定程度上，可以通过增加胰岛素敏感性的方式来降低高血糖大鼠的血糖水平(表 3)。
表 3 武夷岩茶对高血糖大鼠INS、FPG、ISI、HOMA-IR的影响(x±s, n=10)Table 3. Effects of Wuyi rock tea on INS, FPG, ISI and HOMA-IR of hyperglycemic rats(x±s, n=10)组别 剂量/
(g·kg-1)FPG/
(mmol·L-1)INS/
(U·L-1)HOMA-IR ISI 阴性对照组(二甲双胍) 0.20 14.86±1.37** 9.47±0.57** 6.27±0.79 -4.94±0.12* 模型对照组 - 23.8±2.53△△ 7.5±0.78△ 7.98±1.50△△ -5.18±0.19△△ 空白对照组 - 4.54±0.43 12.18±1.44 2.48±0.51 -4.00±0.20 武夷岩茶高剂量组 4.29 15.86±1.08** 9.30±0.45** 6.57±0.78 -4.98±0.11* 武夷岩茶中剂量组 2.89 15.50±2.56** 8.79±0.49* 6.03±0.84 -4.90±0.15* 武夷岩茶低剂量组 1.43 16.36±1.24** 8.11±0.74 5.91±0.75 -4.88±0.13* 2.5 对动物血脂的影响
给药30 d后，与正常对照组对比，模型组的大鼠TC、TG、LDL-C含量均升高、HDL-C含量下降，具有极显著差异性(P < 0.01)，这证明糖尿病大鼠已经出现了脂代谢紊乱的情况。与模型对照组对比，武夷岩茶各剂量组空腹甘油三酯、胆固醇有极显著或显著降低(P < 0.01或P < 0.05)，LDL-C、HDL-C的含量无显著差异(P>0.05)，其中武夷岩茶高剂量组TC、LDL-C水平的变化高于阴性对照组，提示武夷岩茶对高血糖大鼠脂代谢紊乱具有较好的调节作用(表 4)。
表 4 武夷岩茶对高血糖大鼠TG、TC、IHDL-C、LDL-C的影响(x±s, n=10)Table 4. Effects of Wuyi rock tea on TG, TC, HDL-C and LDL-C of hyperglycemic rats(x±s, n=10)组别 剂量/
(g·kg-1)TG/
(mmol·L-1)TC/
(U·L-1)HDL-C
(mmol·L-1)LDL-C
(mmol·L-1)阴性对照组(二甲双胍) 0.2 1.17±0.21** 3.58±0.69 1.09±0.27 0.29±0.07 模型对照组 - 2.24±0.44△△ 3.94±0.44△△ 0.95±0.09△△ 0.33±0.04△△ 空白对照组 - 0.97±0.06 1.61±0.51 1.43±0.18 0.15±0.04 武夷岩茶高剂量组 4.29 1.22±0.23** 3.44±0.81* 1.07±0.25 0.29±0.08 武夷岩茶中剂量组 2.89 1.17±0.31** 3.09±1.01* 0.96±0.21 0.28±0.09 武夷岩茶低剂量组 1.43 1.01±0.17** 2.91±0.43* 0.83±0.16 0.26±0.06 3. 讨论与结论
本研究将武夷岩茶组对STZ糖尿病大鼠的空腹血糖和血糖曲线下面积作为指标，进行其降糖的评价。从动物试验结果来看，武夷岩茶组高剂量组将STZ糖尿病大鼠空腹血糖(22.21±1.94)降低到(15.53±2.23)，降低了30.08%。表明武夷岩茶具有使STZ糖尿病大鼠血糖下降的作用。
茶叶降糖主要是通过调节胰岛素相关活性、调节糖代谢相关的酶活性、改善机体糖耐量、清除自由基、提升自身抗氧化性、调节相关肠道菌群等多个方面来进行调节的[12-13]。通过STZ糖尿病大鼠模型动物试验可以看出，武夷岩茶各组都能够提升STZ糖尿病大鼠的胰岛素含量，推测这可能是武夷岩茶在糖尿病作用机制中调节了胰岛素的相关活性；比较STZ高血糖大鼠的曲线下面积，武夷岩茶各组的曲线下面积都与模型组曲线下面积呈极显著差异水平(P < 0.01)，推测武夷岩茶可能是在糖尿病作用机制中通过改善糖尿病大鼠糖耐量进而降低血糖的。二甲双胍是目前治疗糖尿病常见的降糖药物，与二甲双胍相比，高剂量的武夷岩茶在改善脂代谢紊乱方面效果更好，在调节血糖和胰岛素水平上效果较差，但两组差异不大，证明武夷岩茶确实有较好的降糖效果。同时武夷岩茶降糖的其他机理还不是很明确，需要更加深入的研究。
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表 1 武夷岩茶对高血糖大鼠空腹血糖的影响(x±s, n=10)
Table 1 Effect of Wuyi rock tea on blood glucose of hyperglycemic rats(x±s, n=10)
组别 剂量/(g·kg-1) 空腹血糖值/(mmol·L-1) 给药前 10 d 20 d 30 d 阴性对照组(二甲双胍) 0.2 22.67±1.87 20.94±1.51 17.21±1.34** 14.98±1.95** 模型对照组 - 22.2±2.98△△ 23.00±2.27△△ 23.09±2.47△△ 22.19±2.31△△ 空白对照组 - 4.62±0.29 4.65±0.46 4.63±0.24 4.6±0.22 武夷岩茶高剂量组 4.29 22.21±1.94 20.79±1.14 17.37±1.09** 15.53±2.23** 武夷岩茶中剂量组 2.89 21.74±1.69 19.01±0.83 17.66±1.24** 15.69±2.25** 武夷岩茶低剂量组 1.43 21.81±2.09 19.55±1.85 18.49±0.74* 16.75±1.24** 注：与模型对照组比较*P < 0.05，**P < 0.01；模型对照组与空白对照组比△P < 0.05，△△P < 0.01。表 2~4同。 
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表 2 武夷岩茶对高血糖大鼠糖耐量的影响(x±s，n=10)
Table 2 Effect of Wuyi rock tea on glucose tolerance of hyperglycemic rats(x±s, n=10)
组别 剂量/
(g·kg-1)餐后血糖值/
(mmol·L-1)曲线下的面积AUC/
(mmol·L-1)0 min 30 min 60 min 120 min 阴性对照组(二甲双胍) 0.2 14.98±1.95** 21.14±2.75** 18.1±2.42** 15.56±2.20** 35.67±4.33** 模型对照组 - 22.01±1.96△△ 26±2.08△△ 23.22±1.66△△ 22.31±1.84△△ 47.08±3.29△△ 空白对照组 - 4.59±0.50 10.86±2.32 8.76±1.33 4.82±0.48 15.55±2.26 武夷岩茶高剂量组 4.29 15.53±1.41** 23.65±2.84 20.25±2.52* 16.00±2.01** 38.34±4.05** 武夷岩茶中剂量组 2.89 15.66±2.25** 23.74±2.19 19.77±1.49** 16.09±2.37** 38.66±3.57** 武夷岩茶低剂量组 1.43 16.76±1.24** 24.04±2.23 21.28±1.58 17.1±1.18** 40.73±2.38*
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表 3 武夷岩茶对高血糖大鼠INS、FPG、ISI、HOMA-IR的影响(x±s, n=10)
Table 3 Effects of Wuyi rock tea on INS, FPG, ISI and HOMA-IR of hyperglycemic rats(x±s, n=10)
组别 剂量/
(g·kg-1)FPG/
(mmol·L-1)INS/
(U·L-1)HOMA-IR ISI 阴性对照组(二甲双胍) 0.20 14.86±1.37** 9.47±0.57** 6.27±0.79 -4.94±0.12* 模型对照组 - 23.8±2.53△△ 7.5±0.78△ 7.98±1.50△△ -5.18±0.19△△ 空白对照组 - 4.54±0.43 12.18±1.44 2.48±0.51 -4.00±0.20 武夷岩茶高剂量组 4.29 15.86±1.08** 9.30±0.45** 6.57±0.78 -4.98±0.11* 武夷岩茶中剂量组 2.89 15.50±2.56** 8.79±0.49* 6.03±0.84 -4.90±0.15* 武夷岩茶低剂量组 1.43 16.36±1.24** 8.11±0.74 5.91±0.75 -4.88±0.13*
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表 4 武夷岩茶对高血糖大鼠TG、TC、IHDL-C、LDL-C的影响(x±s, n=10)
Table 4 Effects of Wuyi rock tea on TG, TC, HDL-C and LDL-C of hyperglycemic rats(x±s, n=10)
组别 剂量/
(g·kg-1)TG/
(mmol·L-1)TC/
(U·L-1)HDL-C
(mmol·L-1)LDL-C
(mmol·L-1)阴性对照组(二甲双胍) 0.2 1.17±0.21** 3.58±0.69 1.09±0.27 0.29±0.07 模型对照组 - 2.24±0.44△△ 3.94±0.44△△ 0.95±0.09△△ 0.33±0.04△△ 空白对照组 - 0.97±0.06 1.61±0.51 1.43±0.18 0.15±0.04 武夷岩茶高剂量组 4.29 1.22±0.23** 3.44±0.81* 1.07±0.25 0.29±0.08 武夷岩茶中剂量组 2.89 1.17±0.31** 3.09±1.01* 0.96±0.21 0.28±0.09 武夷岩茶低剂量组 1.43 1.01±0.17** 2.91±0.43* 0.83±0.16 0.26±0.06
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期刊类型引用(2)
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百度学术
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