Effetti Ipoglicemizzanti E Ipolipidemici Dei Glicosidi Totali Della Cistanche Tubulosa
Mar 28, 2022
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Kuiniu Zhu a,b,1, Zhaoqing Meng a,c,1, Yushan Tian d, Rui Gu a, Zhongkun Xu a, Hui Fang a, Wenjun Liu a, Wenzhe Huang a, Gang Ding a, Wei Xiao a,*
ASTRATTO
Rilevanza etnofarmacologica:Cistanche tubulosa (Schrenk) R. Wight (Orobanchaceae) è un componente frequentemente prescritto in molte prescrizioni di erbe tradizionali utilizzate per curare il diabete in Cina. In studi recenti è stata confermata l'attività antidiabetica degli estratti di Cistanche tubulosa. Tuttavia, nessuna indagine sistematica è stata riportata sui glicosidi totali di Cistatnche tubulosa (TGCT).
Scopo dello studio:Il presente studio mirava a indagare gli effetti ipoglicemici e ipolipidemici del TGCT e i potenziali meccanismi nei ratti diabetici indotti da dieta/streptozotocina (STZ) e di caratterizzare chimicamente i principali costituenti del TGCT.
Materiali e metodi:I principali costituenti di TGCT sono stati caratterizzati da HPLC/Q-TOF-MS e la quantificazione analitica è stata eseguita con HPLC-DAD. Ratti diabetici di tipo 2 sono stati indotti da una dieta ricca di grassi e ricca di saccarosio (HFSD) e una singola iniezione di STZ (30 mg/kg). TGCT (50 mg/kg, 100 mg/kg e 200 mg/kg) o metformina (200 mg/kg) sono stati somministrati per via orale per 6 settimane. Il peso corporeo e l'apporto calorico sono stati monitorati durante l'esperimento. Sono stati testati glicemia a digiuno (FPG), test di tolleranza al glucosio orale (OGTT), area sotto la curva del glucosio (AUC-G), emoglobina glicosilata (HbA1c), insulina a digiuno, peptide C sierico, contenuto di glicogeno e indice di sensibilità all'insulina . Sono stati analizzati i livelli di proteina chinasi B fosforilata e glicogeno sintasi chinasi 3 fosforilata, le attività di esochinasi e piruvato chinasi. Nel frattempo, sono stati misurati i cambiamenti nei profili lipidici sierici, superossido dismutasi, glutatione perossidasi, malondialdeide e fattori infiammatori. Anche l'istologia del pancreas è stata valutata mediante colorazione con ematossilina-eosina.
Risultati:La nostra indagine ha rivelato la presenza di glicosidi feniletanoidi (PhG): echinacoside (500,19 ± 11,52 mg/g), acteoside (19,13 ± 1,44 mg/g) e isoacteoside (141,82 ± 5,78 mg/g) in TGCT. I test farmacologici hanno indicato che TGCT ha invertito significativamente la perdita di peso indotta da STZ (11,1%, 200 mg/kg); diminuzione di FPG (56,4%, 200 mg/kg) e HbA1c (37,4%, 200 mg/kg); migliorato l'OGTT, l'AUC-G e la sensibilità all'insulina; aumento del contenuto di glicogeno (40,8 percento nel fegato e 52,6 percento nei muscoli, 200 mg/kg) e le attività degli enzimi che metabolizzano i carboidrati; modificazioni regolate del profilo lipidico e attività degli enzimi antiossidanti; diminuzione dei marcatori sierici di stress ossidativo e infiammazione in modo dose-dipendente (p <>
Conclusioni:Questo studio ha confermato che il TGCT era un agente nutritivo efficace per migliorare l'iperglicemia e l'iperlipidemia nei ratti diabetici indotti da dieta/STZ, il che potrebbe essere in gran parte attribuito alle attività del TGCT sull'inibizione dello stress ossidativo e dell'infiammazione.
Attribuzione Cistanchealle attività sulle inibizioni dilo stress ossidativoeinfiammazione.
1. Introduzione
Il diabete mellito è considerato una malattia metabolica, caratterizzata da iperglicemia derivante da una ridotta produzione di insulina e/o da insulino-resistenza (IR) (American Diabetes Association, 2019). L'iperglicemia cronica è associata a molteplici complicazioni gravi come nefropatia, retinopatia, neuropatia e problemi cardiaci (Ekoe, 2019). Il numero di diabetici nel mondo nel 2019 è stimato in 463 milioni (9,3 per cento), salendo a 578 milioni (10,2 per cento) entro il 2030 e 700 milioni (10,9 per cento) entro il 2045 (Saeedi et al., 2019). Diversi farmaci come la metformina (Met, che aumenta la produzione di glicogeno epatico), l'insulina (che sopprime la produzione di glucosio e aumenta l'utilizzo del glucosio) e le sulfoniluree (che stimolano le cellule delle isole pancreatiche a secernere insulina) sono efficaci nel ridurre la glicemia. Tuttavia, molte reazioni avverse indesiderate (tra cui aumento di peso, ipoglicemia, IR ed edema) ne hanno limitato l'uso (Moller, 2001). Pertanto, negli ultimi anni molti ricercatori hanno cercato composti biologicamente attivi da estratti vegetali tradizionali per il trattamento del diabete (Kasangana et al., 2019; Liu et al., 2020).
Cistanche tubulosa (Schrenk) R. Wight (Orobanchaceae) è stata ampiamente utilizzata nella medicina tradizionale cinese, che è spesso prescritta nelle formule tradizionali per il trattamento di insufficienza renale, infertilità femminile e diabete mellito (Li et al., 2016; Han et al. , 2017; Su et al., 2017). Studi recenti hanno riportato che l'estratto acquoso di Cistanche tubulosa ha mostrato effetti ipoglicemizzanti e ipolipidemici in topi db/db con diabete mellito di tipo 2 (T2DM) (Xiong et al., 2013) e livelli di glucosio nel sangue migliorati, IR e perossidazione lipidica nella streptozotocina (STZ)-ratti diabetici indotti da nicotinamide (Kong et al., 2018). I glicosidi feniletanoidi (PhGs) sono i principali costituenti della Cistanche tubulosa (Morikawa et al., 2014), che ha esibito diverse attività biologiche come antiossidante (Xue et al., 2017) e antitumorale (Fu et al., 2019) . Inoltre, i PhG hanno inibito significativamente l'aumento dei livelli di glucosio nel sangue postprandiale nei topi carichi di amido (Morikawa et al., 2014), hanno soppresso l'assorbimento del glucosio mediato dal cotrasportatore sodio-dipendente del glucosio 1- nelle cellule epiteliali intestinali (Shimada et al., 2017) e ha inibito l'attività dell'aldoso reduttasi nel cristallino di ratto (Morikawa et al., 2019). Tuttavia, nessuna ricerca precedente ha studiato l'attività anti-iperglicemica dei glicosidi totali di Cistanche tubulosa (TGCT).
Nel presente studio, le proprietà antidiabetiche del TGCT sono state valutate in una dieta ricca di grassi e ricca di saccarosio (HFSD) e ratti diabetici indotti da STZ. Inoltre, sono state studiate anche le attività antiossidanti e antinfiammatorie per comprendere in modo completo il potenziale meccanismo del TGCT.
2. Materiali e metodi
2.1. Sostanze chimiche e reagenti
STZ è stata acquistata da Sigma-Aldrich Corp. (Saint Louis, USA). Met è stato ottenuto dalla sino-americana Shanghai Squibb Pharma. I kit ELISA di insulina, peptide C sono stati forniti da Elabscience Biotechnology Co., Ltd (Wuhan, Cina). I kit ELISA di glucosio, emoglobina glicosilata (HbA1c), colesterolo totale (TC), triacilglicerolo (TG), colesterolo lipoproteico a bassa densità (LDL-C), colesterolo lipoproteico ad alta densità (HDL-C), superossido dismutasi (SOD) , glutatione perossidasi (GSH-Px), malondialdeide (MDA), fattore di necrosi tumorale- (TNF ), interleuchina 1 (IL-1 ), interleuchina 6 (IL-6) sono stati acquistati dal Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute . I kit ELISA della proteina chinasi B fosforilata (p-PKB) e della glicogeno sintasi chinasi 3 (p-GSK3) sono stati acquisiti da Shanghai Enzyme-linked Biotechnology Co., Ltd. Echinacoside (purezza maggiore o uguale al 98 percento) e acteoside (purezza maggiore o uguale al 97 percento) sono stati acquistati dai National Institutes for Food and Drug Control. L'isoacteoside (purezza maggiore o uguale al 98 percento) è stato fornito da Chengdu Must Biotechnology Co., Ltd.
cistanche estratto benefico in polvere
2.2. Risorse vegetali e preparazione di TGCT
Il gambo succulento essiccato di Cistanche tubulosa è stato acquistato da Bozhou Yihongtang Pharmaceutical Co., Ltd., (Anhui, Cina) e identificato dal Dr. Puyang Gong del Dipartimento di botanica farmaceutica, Università di Southwest Minzu. Un esemplare di voucher (n. 20161103) è stato frantumato in polvere e depositato nell'erbario della Jiangsu Kanion Pharmaceutical Co., Ltd. Secondo lo standard farmacologico nazionale SFDA "Congrong Zonggan Jiaonang " (YBZ07482005-2011Z), la droga grezza (1 kg) è stata estratta con acqua tre volte dopo l'ammollo per 1 ora. Dopo la filtrazione, il filtrato è stato concentrato a pressione ridotta, ha aggiunto alcol alla soluzione concentrata fino a quando la concentrazione di etanolo ha raggiunto il 60 percento. Il surnatante liquido è stato concentrato senza sapore di alcol e quindi è stato purificato mediante resina macroporosa. In primo luogo, l'eluente di acqua e l'eluente di etanolo al 40% sono stati raccolti successivamente per un uso successivo. In secondo luogo, l'eluente di acqua è stato reiniettato nella resina macroporosa ed eluito con acqua. L'eluente acquoso è stato scartato. In terzo luogo, l'eluizione con il 40 percento di etanolo e l'eluente sono stati raccolti per un uso successivo. Infine, eluenti di etanolo al 40 percento sono stati combinati e concentrati mediante evaporatore rotante, quindi la soluzione è stata essiccata mediante essiccamento a spruzzo. Si sono ottenuti circa 60 g di potenza marrone (cioè TGCT). La purezza del TGCT è stata rilevata secondo lo standard (YBZ07482005-2011Z), che viene raggiunto fino a 853 mg/g. TGCT (0,21 mg) e tre standard misti (echinacoside: 131,3 ug, acteoside: 4,2 ug, isoacteoside: 39,4 ug) sono stati rispettivamente disciolti in 1 mL di metanolo: acqua (50/50, v/v), e quindi filtrati attraverso uno 0,45 membrana μm prima dell'iniezione.
2.3. Analisi qualitativa di TGCT mediante HPLC/Q-TOF-MS
Il sistema HPLC è stato interfacciato con un Q-TOF-MS Agilent 6538 (Agilent Corp, USA) dotato di ionizzazione elettrospray. L'analisi è stata eseguita sulla colonna Zorbax SB-C18 (15{{10}} mm × 4,6 mm, 5 μm). La fase mobile era composta da metanolo-acqua (contenente 0,1 percento di H3PO4). La portata era di 1.0 ml/min. I programmi di eluizione del gradiente sono stati riassunti come segue: 0–20 min, 18% –28% A; 20–50 min, 28 percento –32 percento A; 50–60 min, 32 percento A; 60–70 min, 32% –50% . TOF-MS è stato eseguito in modalità con ioni positivi e negativi su m/z 100–3000 con i seguenti parametri operativi: tensione capillare 3500 V (ESI-) o 4000 V (ESI plus); gas di essiccazione, 10,0 l/min; temperatura del gas, 350 ◦C; pressione del nebulizzatore, 35 psi; tensione dello skimmer, 65 V; tensione del frammento, 135 V; OCTRFV, 750 V. Tutti i dati sono stati controllati da Data Acquisition per TOF/Q-TOF ver. B.03.01 e Analisi Qualitativa Ver. B.03.01 (Agilent Technologies, USA) rispettivamente.
2.4. Analisi quantitativa di TGCT mediante HPLC-DAD
La separazione è stata eseguita sulla colonna Zorbax SB-C18 (150 mm × 4,6 mm, 5 μm) entro 50 minuti (1,0 mL/min). Le condizioni cromatografiche per HPLC-DAD erano le stesse dell'analisi qualitativa. Il volume di iniezione, la temperatura della colonna e la lunghezza d'onda UV sono stati fissati rispettivamente a 5 μL, 30 ◦C e 330 nm.
2.5. Animali da esperimento
Ratti maschi SD, del peso di 180 ± 20 g, sono stati acquistati dal Laboratory Animal Center di Nanchino Qinglongshan [Certificato n. SCXK (SU) 2017-0001] e ospitati presso l'Animal Care Facility in Jiangsu Kanion Pharmaceutical Co., Ltd. (Jangsu, Cina). La cura degli animali e le procedure sperimentali sono state approvate dall'Institutional Animal Care and Use Committee, Huzhou Institute for Food and Drug Control (approvazione n. 19018) e sono state eseguite secondo i regolamenti per gli esperimenti sugli animali della Cina. I ratti sono stati mantenuti a temperatura controllata (24 ± 2 ◦C) e umidità (50 ± 10 percento) con un ciclo di luce e buio di 12 ore, acclimatati alle condizioni di vita per 7 giorni mediante normale cibo di laboratorio e acqua ad libitum.
2.6. Induzione del diabete
I ratti nel gruppo di controllo normale (NC, n {{0}}) sono stati alimentati con una dieta normale, mentre i ratti sperimentali sono stati alimentati con HFSD (una dieta normale integrata con il 20% di saccarosio, il 10% di strutto, 2,5 per cento di colesterolo e 1 per cento di colato, 3,95 kcal/g) per 4 settimane. Dopo un digiuno di 12 ore, ai ratti è stata iniettata per via intraperitoneale una singola dose di STZ (30 mg/kg), che si è dissolta in tampone citrato freddo (0,1 M, pH 4,5) immediatamente prima dell'uso. L'8° giorno di iniezione di STZ, un campione di sangue è stato prelevato dalla coda mediante un ago monouso per il prelievo di sangue e la glicemia a digiuno (FPG) è stata determinata dal glucometro portatile (LifeScan, Inc. UK). Ratti con sintomi di poliuria, polidipsia e FPG maggiori o uguali a 11,1 mmol/L sono stati considerati ratti diabetici e divisi casualmente in cinque gruppi (n =10).
Gruppo I: NC, alimentato con 0,5% di carbossilmetilcellulosa di sodio (CMCNa, 10 mL/kg).
Gruppo II: controllo diabetico (DC), alimentato con 0,5% CMC-Na (10 ml/kg).
Gruppo III: TGCT-50, trattato con TGCT (50 mg/kg).
Gruppo Ⅳ: TGCT-100, trattato con TGCT (100 mg/kg).
Gruppo Ⅴ: TGCT-200, trattato con TGCT (200 mg/kg).
Gruppo Ⅵ: Met-200, trattato con Met (200 mg/kg).
Le dosi utilizzate in questo studio sono state selezionate sulla base della farmacopea cinese (edizione 2015). Tutti i gruppi sono stati somministrati per via orale una volta al giorno e hanno continuato a ricevere le rispettive diete per altre 6 settimane.
Cistanche protegge il fegato.
2.7. Osservare le condizioni generali dei ratti
Ogni giorno sono state osservate le condizioni della pelliccia, la produzione di urina e la sopravvivenza dei ratti. Il peso corporeo (BW) e l'apporto calorico sono stati monitorati durante l'esperimento. La FPG è stata valutata a 0, 2a, 4a e 6a settimana dopo il trattamento con TGCT.
2.8. Test di tolleranza al glucosio orale (OGTT)
L'OGTT è stato eseguito su ratti a digiuno durante la notte nella fase terminale dell'intero studio. Solo 60 μL di campioni di sangue sono stati raccolti con una pipetta capillare dal seno orbitale (0 h), quindi somministrati con TGCT (50 mg/kg, 100 mg/kg e 200 mg/kg) o Met (200 mg/kg) rispettivamente. I campioni di sangue sono stati raccolti a 0,5 h, 1 h, 2 h dopo il carico di glucosio (2 g/kg). I ratti sono stati anestetizzati con isoflurano per alcuni minuti prima di prelevare il sangue, quindi premere immediatamente per fermare l'emorragia mediante cotone emostatico. Tutti gli esperimenti sono stati condotti con la massima cura per garantire il benessere degli animali. Le concentrazioni plasmatiche di glucosio sono state determinate mediante un kit di glucosio basato sul metodo della glucosio ossidasi perossidasi. L'area sotto la curva del glucosio (AUC-G) è stata calcolata per fare riferimento alla letteratura (Shao et al., 2013).
2.9. Determinazione dell'insulina a digiuno (FINS) e dell'indice di sensibilità all'insulina (ISI)
Intervallo di 1 giorno dopo OGTT, tutti i ratti erano in buone condizioni senza alcun sintomo come cecità e infiammazione. Quindi, sono stati anestetizzati con pentobarbital sodico (40 mg/kg, ip) dopo il digiuno per 12 ore e sono stati raccolti campioni di sangue dall'aorta addominale con e senza eparina per stime biochimiche. Il siero è stato raccolto da campioni di sangue (senza eparina) mediante centrifugazione. FINS è stato analizzato con il kit ELISA. L'FPG è stato determinato utilizzando un kit commerciale basato sul metodo della glucosio perossidasi. L'ISI è stato calcolato secondo la formula: ISI=1/[FINS (pmol/L) × FPG (mmol/L)] (Wang et al., 2013).
2.10. Stima della sintesi del glicogeno nel fegato e nei muscoli
I muscoli del fegato e del gastrocnemio sono stati asportati, risciacquati, pesati e conservati a -70 ◦C. Il glicogeno nel fegato e nei muscoli è stato misurato con il metodo dell'antrone come descritto in precedenza (Ren et al., 2015). Il contenuto di glicogeno è stato espresso come mg/g di peso umido del tessuto. Le attività dell'esochinasi (HK) e della piruvato chinasi (PK) nel fegato sono state determinate da kit disponibili in commercio secondo le istruzioni del produttore.
2.11. Analisi biochimiche
L'HbA1c nel sangue intero (con eparina) è stata misurata con un kit diagnostico. C-peptide sierico, p-PKB, p-GSK3 , TC, TG, LDL-C, HDL-C, SOD, GSH-Px, MDA, TNF- , IL-6 e IL-1 sono stati testati utilizzando kit commerciali secondo le indicazioni del produttore.
2.12. Valutazione istologica del pancreas
I tessuti del pancreas sono stati anche asportati, risciacquati e fissati in formalina neutra al 10 percento, quindi disidratati in etanolo a gradiente (75 percento, 85 percento, 95 percento e 100 percento) e xilene (100 percento). Dopo la permeazione, sono stati incorporati in paraffina e tagliati in sezioni spesse 3 μm con un microtomo rotante. Le sezioni di tessuto sono state colorate con ematossilina-eosina (H&E) per esami al microscopio ottico (Chen et al., 2014).
2.13. analisi statistica
L'analisi statistica è stata eseguita dal software SPSS versione 16.0. I dati sono stati presentati dalla media ± DS. I confronti statistici tra i gruppi sono stati eseguiti utilizzando l'ANOVA unidirezionale seguito dal test di Tukey e un valore di p <{3}}.05 è="" stato="" considerato="" statisticamente="">
3. Risultati
3.1. Analisi fitochimica di TGCT
L'analisi qualitativa è stata effettuata e presentata nei materiali supplementari. Il cromatogramma ionico totale in modalità ionica negativa è stato dimostrato in Fig. S1. I dati della SM sono stati provvisoriamente assegnati rispetto ai dati di un precedente rapporto (Li et al., 2015) e riassunti nella Tabella S1. Anche i metodi analitici per quantificare i marcatori sono stati validati e brevemente descritti nei materiali supplementari. I cromatogrammi HPLC sono stati presentati in Fig. 1. Sono stati identificati tre costituenti principali (echinacoside, acteoside e isoacteoside) del TGCT rispetto alle sostanze di riferimento. L'identificazione dei composti e le loro concentrazioni nel TGCT sono stati mostrati nella Tabella 1.
3.2. Effetti del TGCT su peso corporeo e apporto calorico
Come mostrato in Fig. 2A, i ratti alimentati con HFSD hanno mostrato un aumento di peso in media di 41 g rispetto al gruppo NC dopo 4 settimane. Tuttavia, STZ ha evidentemente ridotto il peso corporeo dei ratti rispetto al gruppo NC. Al contrario, il peso corporeo nei gruppi TGCT (100 e 200 mg/kg) è stato progressivamente e significativamente aumentato (p <0,05) rispettivamente="" dell'8,1%="" e="" dell'11,1%="" rispetto="" al="" gruppo="" dc="" entro="" la="" fine="" del="" periodo="" dell'esperimento="" ,="" che="" indicava="" che="" tgct="" potrebbe="" prevenire="" un'eccessiva="" perdita="" di="" peso="" in="" condizioni="" patologiche.="" l'apporto="" calorico="" del="" gruppo="" nc="" era="" osservabilmente="" inferiore="" rispetto="" agli="" altri="" gruppi="" e="" non="" vi="" era="" alcuna="" differenza="" significativa="" nell'apporto="" calorico="" tra="" gli="" altri="" cinque="" gruppi="" (fig.="">
3.3. Effetti di TGCT su FPG, OGTT e HbA1c
I ratti diabetici indotti da STZ hanno mostrato un notevole aumento di FPG rispetto al gruppo NC (p <0.01) come="" illustrato="" in="" fig.="" 3a.="" la="" somministrazione="" orale="" di="" tgct="" ha="" dimostrato="" un="" effetto="" ipoglicemizzante="" in="" modo="" tempo="" e="" dose-dipendente.="" il="" tgct="" (100="" e="" 200="" mg/kg)="" ha="" ridotto="" significativamente="" i="" livelli="" di="" fpg="" alla="" 4a="" (22,1%="" e="" 24,8%)="" e="" alla="" 6a="" (23,2%="" e="" 56,4%)="" settimana="" rispetto="" al="" gruppo="" dc.="" come="" illustrato="" in="" fig.="" 3b="" e="" c,="" tgct="" (100="" mg/kg="" e="" 200="" mg/kg)="" ha="" ovviamente="" ridotto="" la="" glicemia="" del="" 16,1%="" e="" del="" 22,2%="" a="" 0,5="" ore="" e="" diminuita="" del="" 17,2%="" e="" del="" 26,5%="" a="" 1="" ora,="" e="" l'auc="" -g="" dei="" gruppi="" tgct="" sono="" stati="" ridotti="" rispettivamente="" dell'8,1%,="" 18,5%="" e="" 25,4%.="" come="" illustrato="" in="" fig.="" 3d,="" c'è="" stato="" un="" aumento="" significativo="" di="" hba1c="" (93,3="" percento)="" rispetto="" al="" gruppo="" nc,="" mentre="" la="" somministrazione="" orale="" di="" tgct="" (100="" mg/kg="" e="" 200="" mg/kg)="" a="" ratti="" diabetici="" è="" notevolmente="" diminuita="" (p=""><0,05) hba1c="" (26,7%="" e="" 37,4%,="" rispettivamente)="" rispetto="" al="" gruppo="">
Fig. 1. Lo spettro HPLC di TGCT e le strutture chimiche dei principali composti in TGCT.
3.4. Contenuto di glicogeno nel fegato e nei muscoli
Come dimostrato in Fig. 4A e B, i livelli di glicogeno erano significativamente ridotti nei ratti diabetici. Quando diverse concentrazioni di TGCT sono state somministrate a ratti diabetici per 6 settimane, il glicogeno epatico nei gruppi TGCT (100 mg/kg e 200 mg/kg) era superiore (25,2% e 40,8%) rispetto a quelli nel gruppo DC (p < 0,05,="" fig.="" 4a).="" un="" effetto="" simile="" è="" stato="" dimostrato="" nel="" muscolo="" che="" il="" glicogeno="" nei="" gruppi="" tgct="" (100="" mg/kg="" e="" 200="" mg/kg)="" era="" più="" alto="" (40,7="" percento="" e="" 52,6="" percento)="" rispetto="" a="" quelli="" nel="" gruppo="" dc="" (p=""><0,05, fig.="">
3.5. Effetti del TGCT sull'insulina sierica, sul peptide C e sull'ISI
As shown in Table 2, insulin and C-peptide were obviously (p < 0.01) decreased in diabetic rats compared with the NC group. However, TGCT at all doses caused no significant increase in insulin and C-peptide levels (p >{{0}}.05), anche se l'insulina e il peptide C nei gruppi trattati con TGCT erano leggermente superiori a quelli del gruppo DC. Nel frattempo, abbiamo calcolato l'ISI in Fig. 4C. In contrasto con la secrezione di insulina, l'ISI era rispettivamente elevata del 32,9% e del 37,8% da TGCT (100 mg/kg e 200 mg/kg) rispetto al gruppo DC (p <>
Tabella 1 Il contenuto dei marcatori fitochimici di TGCT.
3.6. Esame istopatologico del pancreas
Al fine di verificare l'effetto del TGCT sulla rigenerazione nelle isole pancreatiche, è stata eseguita l'analisi istologica del pancreas. In Fig. 5A, nel gruppo NC sono state osservate una normale struttura istologica e isole di dimensioni. Al contrario, l'iniezione di STZ ha comportato una diminuzione del numero e del diametro delle isole con marcate alterazioni microvescicolari (Fig. 5B). Sia TGCT che Met hanno aumentato significativamente il numero e le dimensioni degli isolotti mediante l'analisi del punteggio (Fig. 5C-F).
3.7. Effetti di TGCT su p-PKB, p-GSK3, HK e PK
Nella Tabella 2, i livelli di fosforilazione di PKB e GSK3 sono risultati significativamente (p < 0.{{10}}5)="" diminuiti="" nei="" ratti="" diabetici.="" tgct="" (100="" mg/kg="" e="" 200="" mg/kg)="" ha="" aumentato="" notevolmente="" le="" concentrazioni="" di="" p-pkb="" (tgct-100:="" 13,5="" percento="" ,="" p="">< 0,05="" e="" tgct-200:="" 16,7="" percento,="" p="">< 0,05)="" e="" p="" gsk3="" (tgct-200:="" 18,3="" percento,="" p="">< 0,01).="" sono="" stati="" osservati="" anche="" effetti="" simili="" di="" tgct="" su="" hk="" e="" pk.="" i="" gruppi="" tgct="" hanno="" aumentato="" le="" attività="" di="" hk="" (tgct-100:="" 30,2%,="" p=""><0,05 e="" tgct-200:="" 59,1%,="" p=""><0,01) e="" pk="" (tgct-200:="" 32,7%,="" p="">< 0,05)="" rispetto="" a="" quelli="" del="" gruppo="">
Fig. 2. Effetti del TGCT sul peso corporeo (A) e sull'apporto calorico (B) nei ratti diabetici indotti da STZ.
3.8. Effetti del TGCT sulla dislipidemia
Come mostrato nella Tabella 3, i ratti trattati con TGCT (100 mg/kg e 200 mg/kg) hanno notevolmente migliorato le anomalie lipidiche. I TG sono stati ridotti del 19,8% (p <0,05) e="" del="" 25,9%="" (p=""><0,01); i="" tc="" sono="" stati="" ridotti="" del="" 28,5%="" e="" del="" 31,4%="" (p=""><0,05); il="" c-ldl="" è="" stato="" ridotto="" del="" 20,0="" percento="">< 0.01)="" compared="" with="" dc="" group.="" however,="" the="" suppressed="" hdl-c="" level="" in="" dc="" group="" was="" significantly="" elevated="" by="" 26.8%="" (p="" <="" 0.05)="" in="" tgct-200="">
3.9. Effetti del TGCT sullo stress ossidativo e sull'infiammazione
Alla luce degli importanti ruoli dello stress ossidativo e dell'infiammazione nella fisiopatologia del diabete, abbiamo valutato la capacità del TGCT sullo stress ossidativo e sull'infiammazione nei ratti diabetici. TGCT (100 e 200 mg/kg) è effettivamente aumentato (14,7 percento, p < 0,05="" e="" 20,5="" percento,="">< 0.01)="" the="" activity="" of="" sod,="" remarkably="" elevated="" (16.3%,="" p="" <="" 0.01="" and="" 22.3%,="" p="" <="" 0.01)="" the="" gsh-px="" activity="" and="" significantly="" decreased="" (15.0%,="" p="" <="" 0.05="" and="" 19.7%,="" p="" <="" 0.05)="" the="" mda="" formation="" compared="" with="" dc="" group="" in="" table="" 3.="" similarly,="" tgct="" (200="" mg/kg)="" treatment="" also="" blocked="" the="" stz-induced="" overproduction="" of="" pro-inflammatory="" cytokines="" tnf-α="" (21.8%,="" p="" <="" 0.01),="" il-6="" (14.0%,="" p="" <="" 0.05)="" and="" il-1β="" (15.2%,="" p=""><>
4. Discussione
Il diabete è una malattia metabolica progressiva e cronica caratterizzata principalmente da iperglicemia. Attualmente, FPG è una misura specifica della concentrazione di glucosio nel sangue, OGTT è un criterio di rilevamento sensibile delle anomalie precoci nello smaltimento del glucosio, mentre l'HbA1c è ampiamente utilizzato come indice standard per il controllo glicemico riflette il livello medio di glucosio nei 120 giorni precedenti il test ( Nagy et al., 2018; Gan et al., 2018). FPG, OGTT e HbA1c sono utilizzati clinicamente per la diagnosi e la gestione del prediabete e del diabete (Chai et al., 2017). Nel nostro studio, è chiaro che l'FPG dei ratti diabetici trattati con TGCT (100 mg/kg e 200 mg/kg) era significativamente diminuito rispetto al gruppo DC. Come i dati mostrati in OGTT e AUC-G, la ridotta tolleranza al glucosio e il tasso di assorbimento del glucosio sono stati invertiti da TGCT nei ratti diabetici. Nel frattempo, il risultato è stato supportato anche dalla misurazione del contenuto di HbA1c. Questi dati hanno indicato che TGCT ha migliorato gli indici fisiologici dei ratti diabetici regolando l'omeostasi della glicemia.
Fig. 3. Il cambiamento di FPG nei ratti diabetici durante la somministrazione di TGCT per 6 settimane.
La secrezione di insulina alterata e l'IR svolgono un ruolo cruciale nello sviluppo dell'iperglicemia. Mirare a uno di essi è appropriato per migliorare il controllo glicemico e prevenire il T2DM (Szoke e Gerich, 2005; Punthakee et al., 2018). Diversi tipi di ricerca hanno riportato che una combinazione di una dieta ricca di grassi e di STZ a basse dosi è un mezzo efficace per indurre T2DM negli esperimenti con animali. L'STZ a basse dosi provoca una lieve compromissione della secrezione di insulina che ricorda più da vicino le fasi successive del T2DM (Gheibi et al., 2017). In questo studio, il TGCT non aumenta significativamente la secrezione di insulina né ripristina l'isola del pancreas dei ratti diabetici, anche se l'insulina e il numero di isole nei gruppi trattati con TGCT erano superiori a quello del gruppo DC. Questi risultati sono in linea con il precedente studio sui topi db/db (Xiong et al., 2013). I nostri risultati hanno mostrato un aumento di peso significativo nei ratti diabetici trattati con TGCT, che può essere spiegato da un leggero aumento di insulina che può inibire il catabolismo proteico nel tessuto muscolare (Adams et al., 2019). Inoltre, il risultato dell'ISI ha mostrato che il TGCT ha ovviamente migliorato l'IR dei ratti diabetici, il che è coerente con il precedente rapporto (Kong et al., 2018), che ha fornito una nuova evidenza riguardo al potenziale meccanismo sull'effetto antidiabetico del TGCT.
Come tutti sappiamo, la via PKB/GSK3 è una delle vie di segnalazione dell'insulina più critiche, è stato suggerito per mediare la sintesi del glicogeno indotta dall'insulina (Zheng et al., 2015). HK e PK agiscono come potenziali bersagli farmacologici nel trattamento farmacologico del diabete. Le attività HK e PK ridotte sono state confermate in IR, mentre l'attivazione di HK e PK causa più riserve di glicogeno o glicolisi che producono più energia utilizzando il glucosio nel sangue (Hu et al., 2014). Nel presente studio, il trattamento con TGCT ha aumentato contemporaneamente l'espressione delle proteine fosforilate di PKB e GSK3, ha portato a un'inversione significativa delle attività di HK e PK e ha ripristinato notevolmente il contenuto di glicogeno nel fegato e nei muscoli con la riduzione della glicemia. Questi risultati hanno indicato che TGCT ha attivato gli enzimi chiave della via di segnalazione dell'insulina e hanno ulteriormente fornito la prova che la sensibilità all'insulina era davvero migliorata nei ratti diabetici.
Tabella 2 Effetti del TGCT sulla secrezione di insulina e sugli enzimi che metabolizzano i carboidrati nei ratti diabetici.
Il diabete a lungo termine contribuisce anche ad aumentare il colesterolo LDL e a ridurre i livelli di HDL-C che causano la disregolazione lipidica (Jayashankar et al., 2016) e la dislipidemia è un marker consolidato di disfunzione endoteliale e rischio cardiovascolare nel diabete (Shahwan et al., 2019). Nel nostro studio, TGCT (200 mg/kg) ha notevolmente abbassato i livelli di TC, TG e LDL-C e ha migliorato il livello di HDL-C nei ratti diabetici, il che è coerente con i precedenti rapporti secondo cui Cistanche tubulosa regolava efficacemente i lipidi metabolismo nei topi (Shimoda et al., 2009; Xiong et al., 2013). Questi risultati hanno indicato che il TGCT può essere più vantaggioso per un individuo diabetico con anomalie dei lipidi nel sangue.
STZ è un antibiotico ad ampio spettro, che ha un elevato effetto di tossicità selettiva sulle cellule delle isole pancreatiche derivante dall'aumento del radicale superossido e, a sua volta, a uno scarso controllo glicemico (Ghosh et al., 2015; Swain et al., 2020 ). Nel frattempo, lo stress ossidativo è anche una causa importante di IR in numerosi ambienti (Taniguchi et al., 2006). IR e diabete sono associati alle ridotte attività degli enzimi antiossidanti, come SOD e GSH-Px (Styskal et al., 2012). Studi precedenti avevano implicato che la soppressione dello stress ossidativo fosse in grado di abbassare la glicemia nei ratti diabetici (Lim et al., 2012; Gao et al., 2016). In questo studio, il trattamento con TGCT ha ripristinato significativamente le funzioni difensive cellulari di SOD e GSH-Px e ridotto i livelli di MDA nei ratti diabetici, il che ha manifestato che TGCT ha proprietà antiossidanti.
I principali costituenti del TGCT sono i PhG e il contenuto totale di echinacoside, acteoside e isoacteoside è superiore a 661 mg/g. È stato generalmente dimostrato che piante che possiedono elevate componenti antiossidanti, come i PhG, hanno effetti ipoglicemizzanti (Morikawa et al., 2014; Shimada et al., 2017; Spínola et al., 2019). Pertanto, abbiamo ipotizzato che l'effetto anti-diabetico del TGCT potesse essere in parte attribuito all'attività antiossidante dei PhG. In considerazione del contenuto di echinacoside nel TGCT, sono necessari ulteriori studi per studiare gli effetti dell'echinacoside su modelli IR e diabete in vivo e in vitro.
È ampiamente riconosciuto che il diabete mellito è una malattia infiammatoria. Le citochine infiammatorie come TNF-, IL-6 e IL-1 possono interferire con la via di segnalazione del recettore dell'insulina e portano ulteriormente all'IR (Bastard et al., 2006). L'infiammazione sembra essere un bersaglio farmacologico praticabile nel trattamento dell'IR e, per estensione, del diabete (Chen et al., 2015). Nel presente studio, TGCT potrebbe diminuire il livello di TNF-, IL-6 e IL-1, che ha dimostrato laeffetto antinfiammatorio. Questo potrebbe essere un altro meccanismo anti-diabetico del TGCT nei ratti diabetici.
L'evidenza accumulata mostra che la glicemia alta persistente dà origine ad anomalie nella struttura e nella funzione delle proteine e dei lipidi circolanti, che porta alla glicoossidazione e alla perossidazione e quindi promuove la produzione di citochine infiammatorie. Allo stesso modo, l'aumento delle citochine infiammatorie provoca la produzione di specie reattive dell'ossigeno e altre frazioni reattive, che promuovono lo stress ossidativo e il danno ossidativo. Ciò si traduce in un circolo vizioso (Aghadavod et al., 2016; Domingueti et al., 2016). Pertanto, la riduzione della glicemia e dei lipidi può contribuire agli effetti antiossidanti e antinfiammatori del TGCT. In una certa misura, l'esatto meccanismo antidiabetico non è del tutto chiaro e necessita di ulteriori indagini.
5. conclusione
In sintesi, questo studio ha indicato che il TGCT era un agente efficace per il trattamento dell'iperglicemia e dell'iperlipidemia nei ratti diabetici indotti da dieta/STZ. Inoltre, l'effetto antidiabetico potrebbe essere in gran parte correlato alle proprietà antiossidanti e antinfiammatorie del TGCT. Questo studio proporrebbe la possibilità di introdurre TGCT nel trattamento del diabete. Tuttavia, il meccanismo antidiabetico dettagliato del TGCT rimane incerto e sono necessari ulteriori studi in vivo e in vitro.
Cistanche era un agente efficace per il trattamentoiperglicemiaeiperlipidemia.
