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目的:以昆明种小鼠为研究对象,通过经口染毒的方式考察地菍总黄酮的急性毒性。分别建立1型糖尿病小鼠及2型糖尿病大鼠模型考察地菍总黄酮的抗糖尿病活性,并利用UHPLC/QTOF-MS技术从血清代谢组学方面探讨地菍总黄酮的降血糖机制,为地菍的开发利用和深入研究提供科学依据。方法:(1)地菍总黄酮对小鼠急性毒性的研究:取昆明种小鼠40只,雌雄各半,随机分为随机分为空白雄性组、空白雌性组、给药雄性组、给药雌性组,每组10只。以最大灌胃体积(0.4 m L/10 g)和最大浓度(140 mg/m L)的地菍总黄酮对给药组小鼠24 h内灌胃给药2次,空白组则给予等体积蒸馏水。给药后14 d内观察给药小鼠毒性反应及一般情况变化(体质量、采食量、饮水量)。14 d后将各组小鼠取血后解剖,检测血清中谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、血肌酐(Scr)及血尿素氮(BUN)水平;称量心脏、肝脏、脾脏、肺及肾脏质量,计算脏器指数。(2)地菍总黄酮对1型糖尿病小鼠血糖的影响及机制研究:取70只雄性昆明种小鼠随机分为空白组(10只)及造模组(60只)。将造模组小鼠禁食不禁水10 h后腹腔注射1%链脲佐菌素溶液(150 mg/kg),72 h后测定小鼠空腹血糖(FBG),取FBG>11.1 mmol/L列入1型糖尿病模型动物。将糖尿病小鼠按体重随机分为模型组、地菍总黄酮高剂量组(1.2 g/kg)、地菍总黄酮中剂量组(0.8 g/kg)、地菍总黄酮低剂量组(0.53 g/kg)及二甲双胍组(0.6 g/kg),每组10只。给药期间记录各组小鼠一般情况及FBG变化,给药21 d后将各组小鼠取血后解剖,检测血清中胰岛素、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、一氧化氮(NO)、BUN、Scr及24 h尿蛋白水平;计算各脏器指数;制作各组小鼠胰腺HE染色切片并观察病理改变。(3)基于代谢组学研究地菍总黄酮对2型糖尿病大鼠的降血糖作用机制:取60只SD大鼠随机分为空白组(10只)及造模组(50只)。造模组大鼠给予高脂高糖饮食42 d后腹腔注射1%链脲佐菌素溶液(30mg/kg),72 h后测定FBG并取FBG>11.1 mmol/L列入2型糖尿病模型动物。将糖尿病大鼠按体重随机分为模型组、地菍总黄酮高剂量组(0.6g/kg)、地菍总黄酮中剂量组(0.45 g/kg)、地菍总黄酮低剂量组(0.34g/kg)及二甲双胍组(0.25 g/kg),每组6只。给药期间记录各组大鼠一般情况及FBG变化,给药35 d后各组大鼠经腹主动脉取血后解剖,检测血清中胰岛素、HDL-C、LDL-C、极低密度脂蛋白胆固醇(VLDL-C)、TC、TG、MDA、SOD、CAT、NO、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、ALT、AST、BUN及Scr水平;计算各脏器指数;制作各组大鼠胰腺HE染色切片并观察病理改变。以0.1%甲酸-乙腈为流动相进行梯度洗脱,应用超高液相色谱-四极杆-飞行时间质谱(UHPLC/QTOF-MS)对各组大鼠的血浆代谢物信息进行数据采集。运用主成分分析法(PCA)及正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)筛选空白组、模型组与给药组间大鼠血清中显著差异的内源性化合物,并通过数据库构建代谢通路网络阐明地菍总黄酮对2型糖尿病代谢紊乱的调控机制。结果:(1)地菍总黄酮对小鼠急性毒性的研究:给药组小鼠在两次灌胃地菍总黄酮后均未发生死亡及急性中毒症状。给药14 d后,与空白组小鼠相比,给药组小鼠体质量、饮水量、采食量及各脏器系数无显著性差异(P>0.05);给药组小鼠血清中ALT、AST、BUN及Scr水平无显著性差异(P>0.05)。地菍总黄酮对昆明种小鼠的单日最大给药量为11.2 g/kg提取物(折合原生药33.6 g/kg),为临床成人用药量的107倍。(2)地菍总黄酮对1型糖尿病小鼠血糖的影响及机制研究:对各组小鼠的一般情况进行监测后发现,给药7 d后,各给药组与模型组小鼠比较体质量无显著性差异(P>0.05),地菍总黄酮高剂量组饮水量及采食量减少(P<0.05);给药14 d后,各给药组与模型组小鼠比较体质量降低(P<0.01),各给药组小鼠饮水量减少(P<0.05),地菍总黄酮高剂量组及二甲双胍组小鼠采食量较模型组减少(P<0.05);给药21 d后,与模型组小鼠比较地菍总黄酮中剂量组与地菍总黄酮低剂量组小鼠体质量降低(P<0.05),各给药组小鼠饮水量及采食量减少(P<0.05或P<0.01)。对小鼠的FBG值进行监测后发现,给药1 d后,各给药组小鼠FBG较模型组无显著性差异(P>0.05);给药10 d后,地菍总黄酮高剂量组、地菍总黄酮中剂量组及二甲双胍组小鼠FBG值降低(P<0.05或P<0.01);给药20 d后,各给药组小鼠FBG值均降低(P<0.05或P<0.01)。在口服糖耐量实验中,0-2 h内各给药组与模型组小鼠比较血糖值降低(P<0.05或P<0.01);各给药组小鼠口服糖耐量曲线下面积(AUC)均减小(P<0.05或P<0.01)。在血清生化检测中,模型组与空白组小鼠相比胰岛素水平降低(P<0.01),各给药组与模型组小鼠相比血清胰岛素水平无差异(P>0.05);地菍总黄酮高剂量组与模型组小鼠相比TG水平降低(P<0.05);地菍总黄酮高剂量组与地菍总黄酮中剂量组小鼠HDL-C水平增高(P<0.05);地菍总黄酮高剂量组与二甲双胍组小鼠LDL-C水平降低(P<0.05);地菍总黄酮高剂量组与地菍总黄酮中剂量组小鼠SOD水平升高(P<0.05);各给药组小鼠MDA含量均减低(P<0.05或P<0.01);地菍总黄酮高剂量组、地菍总黄酮中剂量与二甲双胍组小鼠CAT水平升高(P<0.05或P<0.01);各给药组小鼠NO水平无差异(P>0.05);地菍总黄酮高剂量组、地菍总黄酮中剂量组与地菍总黄酮低剂量组小鼠Scr含量升高(P<0.05或P<0.01);地菍总黄酮高剂量组、地菍总黄酮中剂量组与二甲双胍组小鼠BUN含量升高(P<0.05或P<0.01)。给药20 d后,各给药组与模型组小鼠比较尿蛋白含量均无显著性差异(P>0.05)。病理学观察结果显示各给药组小鼠胰岛因链脲佐菌素破坏呈现空泡,但病变程度略轻于模型组。(3)基于代谢组学研究地菍总黄酮对2型糖尿病大鼠的降血糖作用机制:对各组大鼠的一般情况进行监测后发现,给药7 d后各给药组大鼠体质量与模型组相比无显著性差异(P>0.05);给药14 d后,二甲双胍组大鼠体质量增高(P<0.05);给药21 d后,地菍总黄酮高剂量组、地菍总黄酮中剂量组及二甲双胍组大鼠体质量增高(P<0.05或P<0.01);给药28 d及以后,各给药组大鼠体质量均高于模型组(P<0.05或P<0.01)。对各组大鼠的FBG进行监测后发现,给药前各给药组大鼠FBG较模型组无显著性差异(P>0.05);给药14 d后地菍总黄酮中剂量组及二甲双胍组大鼠FBG显著性降低(P<0.05);给药第21 d及35 d,各给药组大鼠FBG较模型组均降低(P<0.05或P<0.01)。在口服糖耐量实验中,与模型组大鼠比较,各给药组血糖在0-2 h下降(P<0.05或P<0.01);各给药组大鼠AUC均降低(P<0.01)。在血清生化检测中,模型组大鼠与空白组相比胰岛素水平增高(P<0.01),地菍总黄酮高剂量组、地菍总黄酮中剂量组及二甲双胍组与模型组大鼠相比胰岛素水平降低(P<0.05或P<0.01);各给药组大鼠与模型组比较TG、TC、LDL-C及VLDL-C水平下降,HDL-C水平极上升(P<0.05或P<0.01);各给药组大鼠血清中SOD、GSH-Px及CAT水平升高(P<0.01),MDA水平降低(P<0.01);地菍总黄酮高剂量组、地菍总黄酮中剂量组大鼠NO水平降低(P<0.05);各给药组大鼠BUN、ALT及AST水平降低(P<0.05或P<0.01)。病理学观察结果显示各给药组大鼠胰岛病变程度轻于模型组。代谢组学共筛选出17种潜在的生物标记物,包括牛磺酸,烟酸,胆酸,磷酸羟基丙酮酸,马尿酸,花生四烯酸,酪氨酸,苯丙氨酸,葡糖醛酸,PGE2,肉碱,磷脂酰胆碱(PC),磷脂酰乙醇胺(PE)和磷脂酰肌醇(PI)。涉及通路包括苯丙氨酸,酪氨酸和色氨酸的生物合成通路、甘油磷脂代谢通路、花生四烯酸代谢通路、牛磺酸和牛磺酸的代谢通路、胆汁酸的生物合成通路及烟酸和烟酰胺代谢通路。结论:地菍总黄酮最大给药量为11.2 g/kg,未发现对重要器官产生靶毒性,安全性较高。地菍总黄酮能够降低1型糖尿病小鼠及2型糖尿病大鼠血糖,改善血脂及氧化应激紊乱,缓解糖尿病病程发展引起的肝肾功能损伤及胰腺病理损伤,提示地菍总黄酮具有良好的抗糖尿病活性。代谢组学研究结果表明苯丙氨酸,酪氨酸和色氨酸的生物合成通路、甘油磷脂代谢通路、花生四烯酸代谢通路、牛磺酸和牛磺酸的代谢通路、胆汁酸的生物合成通路及烟酸和烟酰胺代谢通路可能是地菍总黄酮发挥抗糖尿病药理活性的主要作用途径。