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铬(Ⅲ)是人体重要的微量营养元素之一,具有降血糖功能。相对于无机铬,有机铬化合物吸收率高、毒性低,作为具有降血糖活性的功能食品和营养素补充剂已得到广泛的应用。目前市场上有机铬化合物如吡啶甲酸铬、烟酸铬和酵母铬等,其中以吡啶甲酸铬应用最广,但吡啶甲酸铬会引起DNA毒性、细胞毒性和生殖毒性,其安全性已备受关注。因此研究开发降血糖活性好的、安全性高的有机铬补充剂是当前研究的热点之一。苹果酸铬是本实验室合成的有机铬化合物,由Cr3+和L-苹果酸螯合而成(分子式Cr2(C4H4O5)3·5H2O,分子量590.18 g/mol),可显著降低四氧嘧啶所致糖尿病Institute of Cancer Research(ICR)小鼠的血糖值,且对DNA无损伤；急性毒性实验发现其LD50大于5.0 g/kg body mass(bm),属于实际无毒级,可见苹果酸铬是一种潜在的降血糖功能食品和营养素补充剂,具有重要的研究价值和应用前景,而目前关于苹果酸铬对2型糖尿病大鼠降血糖活性、作用机制及安全性研究未见报道。因此,本文以苹果酸铬为研究对象,研究其对2型糖尿病大鼠糖代谢、学习记忆功能、相关酶及其量效关系,并探明其作用机制；揭示苹果酸铬在体内的代谢动力学及生物利用度；同时对其进行90天喂养、繁殖、长期喂养实验及其对健康大鼠糖代谢、学习记忆功能及其相关酶研究,为苹果酸铬作为具有降血糖活性的功能食品和营养素补充剂的研究开发提供科学数据。主要研究内容如下：(1)采用高脂高糖饲料喂养和腹腔注射链脲佐菌素(STZ)建立2型糖尿病大鼠模型,灌胃给予苹果酸铬,研究苹果酸铬对2型糖尿病大鼠的糖代谢、学习记忆功能及其相关酶的影响。结果表明,苹果酸铬可显著降低2型糖尿病大鼠的空腹血糖值,其降血糖效果优于阳性对照—吡啶甲酸铬和三氯化铬,可显著降低2型糖尿病大鼠血清胰岛素水平、胰岛素抵抗指数和C-肽水平,增加肝脏中肝糖原、葡萄糖-6-磷酸酶和葡萄糖激酶含量,对2型糖尿病大鼠血清总胆固醇、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白和甘油三酯水平也具有较好的改善作用；苹果酸铬可改善2型糖尿病大鼠的学习记忆功能,并显著提高大鼠海马超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶和乙酰胆碱酯酶活性；苹果酸铬可显著提高2型糖尿病大鼠肠道革兰氏阳性杆菌数量和革兰氏杆菌／球菌比值。可见,苹果酸铬可有效改善2型糖尿病大鼠糖代谢、学习记忆功能及肠道革兰氏菌群紊乱。(2)研究苹果酸铬对2型糖尿病大鼠降血糖活性的量效关系及其对血清中金属元素的影响。结果表明,苹果酸铬具有较好的降血糖作用,且呈现出剂量依赖关系,当苹果酸铬的剂量为7.5-20.8μg Cr/kg bm时,量效关系方程为：Y=-0.4701X+20.914 (R2=0.9847,Y为空腹血糖值,X为铬剂量),呈现出较好的线性关系,其最小有效量为7.5μg Cr/kg bm,50%最大效应浓度为13.8μgCr/kg bm,有效剂量范围为7.5-20.8 pμgCr/kg bm;此外,在剂量为17.5和20.0μg Cr/kg bm时,苹果酸铬可显著提高2型糖尿病大鼠血清钙、镁、铁、铜和锌浓度,有效改善血清金属元素紊乱。(3)采用健康sprague-dawley(SD)大鼠,研究苹果酸铬的体内代谢动力学和生物利用度。结果表明,苹果酸铬体内动力学参数符合二室模型；在相同性别大鼠体内,苹果酸铬的平均滞留时间显著长于吡啶甲酸铬,且雄性大鼠的AUC0→∞显著性高于毗啶甲酸铬；苹果酸铬的相对生物利用度显著高于吡啶甲酸铬,且雄性大鼠体内的相对生物利用度显著高于雌性大鼠,其值分别为115.73+2.03%和105.28±1.62%；补充苹果酸铬不会显著影响健康大鼠血清中钙、镁、铁、铜和锌元素的含量。可见苹果酸铬补铬效果优于吡啶甲酸铬。(4)采用胰岛素抵抗大鼠肝表皮细胞(BRL)模型,研究苹果酸铬对2型糖尿病降血糖作用机制。结果表明,苹果酸铬可显著上调胰岛素抵抗BRL细胞中葡萄糖转运体4(Glut4)、磷酸化磷酸腺苷蛋白激酶β1(phosphor-AMPKβ1)和蛋白激酶B (Akt)及其mRNA的表达；苹果酸铬可显著上调胰岛素受体底物-1(Irs-1)、过氧化物酶体增殖物激活受体y(PPARγ)、磷脂酰肌醇-3-羟激酶(P13K)和p38丝裂原活化蛋白激酶(p38-MAPK) mRNA的表达,且调节效果显著高于吡啶甲酸铬和三氯化铬。可见,苹果酸铬主要是通过促进葡萄糖摄取和转运及改善胰岛素敏感性相关蛋白和基因表达,从而达到降血糖和改善胰岛素抵抗的作用。(5)选用健康SD大鼠,研究苹果酸铬90天喂养和繁殖实验及其对健康SD大鼠糖代谢、学习记忆功能及其相关酶的影响。结果表明,苹果酸铬剂量为10.0、15.0和20.0μgCr/kg bm时,不会引起健康大鼠组织病理学变化,没有出现中毒现象,且对雌性大鼠的受孕率和妊娠率没有明显影响,对新生鼠出生存活率和哺育存活率也没有明显影响；此外,苹果酸铬对健康大鼠糖代谢、学习记忆功能及其相关酶也没有显著的影响。可见,苹果酸铬在有效剂量范围内具有较好的安全性。(6)选用健康SD大鼠,研究长期喂养苹果酸铬对其机体功能、糖代谢、学习记忆功能及其相关酶的影响。结果表明苹果酸铬剂量为10.0、15.0和20.0μg Cr /kg bm时,不会引起大鼠病理学变化,没有出现中毒现象,对健康大鼠糖代谢及其相关酶含量没有显著影响；可显著改善雄性大鼠血清脂代谢,提高雄性大鼠学习记忆功能及其相关酶活性。可见,苹果酸铬可作为新型辅助降血糖功能食品和营养素补充剂值得进一步深入研究。