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海参是一种名贵的滋补食品和海洋药材,体壁富含海参多糖、海参皂苷、海参脑苷脂、神经节苷脂、海参胶原多肽、EPA/DHA磷脂等多种活性成分。化学分析表明,不同种类和不同产地的海参体壁脂质含量和组成差别较大,热带海参体壁脂质含量约为2.0%,其中,磷脂含量占总脂质含量的31.5%-35.0%,胆固醇含量占0.8%-1.2%,甘油三脂占10.96%-20.74;寒带海参体壁中的脂质含量高达13.5%左右,磷脂占总脂质含量的35.1%-41.3%,胆固醇含量占0.92-1.3%,甘油三脂占12.2%-25.5%。其次,分别对热带和寒带海参磷脂的组成研究发现,热带海参中的磷脂以PE为主,而寒带海参磷脂以PC为主。通过对寒带海参PC中的脂肪酸含量、组成及结构分析发现,PC中的EPA含量为17.7%-32.4%,AA和DHA含量较低,仅为2.6%-3.6%和0.6%-1.8%,且EPA位于PC的Sn-2位,形成EPA-PC。通过筛选,本实验以寒带海参—冰岛刺参为原料,分离纯化出海参EPA-PC,采用腹腔注射STZ诱导的糖尿病大鼠模型,研究了海参EPA-PC的降血糖作用,并对其作用机制进行了深入探讨。主要研究结果如下:从冰岛刺参体壁提取的总磷脂中PC含量为70.2%,PC中的EPA含量为30.1%。灌胃8W后发现,海参EPA-PC能够显著的改善糖尿病大鼠空腹血糖水平和口服葡萄糖耐量(P<0.05),降低糖化血清蛋白和糖化血红蛋白的含量(P<0.01),增加血清胰岛素的分泌量(P<0.05)、提高胰岛素分泌指数和β细胞功能指数(P<0.01),增加肝糖原和肌糖原的含量(P<0.01)。采用光学显微镜和透射电镜技术观察了糖尿病大鼠胰岛组织的显微结构和亚显微结构。结果表明,海参EPA-PC能显著的降低STZ对糖尿病大鼠胰岛的破坏程度,其中剂量组大鼠胰岛形态恢复接近正常,周围的结缔组织和基膜变的清晰完整;电镜下可观察到,剂量组大鼠胰岛β细胞的细胞核结构规则,核仁清晰,核膜光滑,核内染色质分布均匀,且胞质中酶原颗粒丰富,内质网排列整齐紧密,结构完整,线粒体数量丰富且形态规则。提示海参EPA-PC能够通过修复糖尿病大鼠受损的胰岛β细胞,恢复胰岛素的分泌,促进肝糖原和肌糖原的合成,起到降血糖的作用。为了探究降血糖的作用机制,本文进一步采用RT-PCR法和Westernblot法研究了海参EPA-PC对胰岛素介导的PI3K/Akt葡萄糖转运通路及糖原合成通路中关键基因和蛋白表达的影响。结果表明,海参EPA-PC能够显著的提高肝脏、骨骼肌和脂肪组织中InsR、IRS-1/2、PI3K和Akt2等基因mRNA和蛋白的表达水平,以及显著的促进骨骼肌中InsR-βTyr612、PI3K-P85和Akt-Ser473磷酸化位点的表达。GLUT4是葡萄糖转运过程中的关键蛋白,具有促进机体葡萄糖转移、摄取和利用的功能;GSK-3β是糖原合成的过程中的限速酶,其基因和蛋白的高表达能够减弱下游GS的活性,抑制糖原的合成。实验发现,海参EPA-PC可显著的上调骨骼肌和脂肪组织中GLUT4mRNA和蛋白的表达水平,同时显著的抑制肝脏和骨骼肌中GSK-3β mRNA和蛋白的表达,上调GSmRNA的表达。结果提示,海参EPA-PC通过调节胰岛素介导的PI3K/Akt信号通路提高了机体对葡萄的转运利用能力及糖原的合成能力。高血糖是导致糖尿病肾病的首要因素,其可通过刺激机体生成晚期糖基化终末产物对肾小球和肾小管产生严重的损伤。所以,本文进一步的探究了海参EPA-PC对糖尿病大鼠肾脏的保护作用。结果发现,海参EPA-PC可显著的降低糖尿病大鼠肾脏指数(P<0.01),减少血液和尿液中BUN和Cr的含量(P<0.05,P<0.01),降低总蛋白、mAlb、UA及NAG的排出量(P<0.01),对糖尿病大鼠病变的肾脏组织具有较好的修复和保护作用。TGF-β1、TβRⅡ和CTGF是糖尿病肾脏病变早期参与介导肾脏纤维化的主要细胞因子,PPAR-γ具有抗组织增生的作用。通过光学显微镜技术和RT-PCR技术分别检测了肾皮质的显微结构变化以及TGF-β1、TβRⅡ、CTGF和PPARγ mRNA的表达水平,探讨了海参EPA-PC对糖尿病大鼠肾脏保护作用的分子机制。结果显示,海参EPA-PC能够通过下调TβRⅡ、TGF-β1和CTGF mRNA的表达,同时上调PPARγ mRNA的表达,显著的抑制糖尿病大鼠肾小囊肿胀,抑制肾小球肥大,修复病变的肾脏组织结构。本文首次系统的研究了海参EPA-PC的降血糖和对肾脏的保护作用,并分别对其作用机制进行了探讨,为低值海参的高值化利用及海参EPA-PC在医药保健和功能食品领域的应用提供了理论基础和科学依据。