尹雪倩，張曉玄，文 婧，劉思奇，劉欣然，周若宇，王軍波

(北京大學公共衛(wèi)生學院營養(yǎng)與食品衛(wèi)生學系，北京 100191)

糖尿病是世界重要的公共衛(wèi)生問題，據(jù)國際糖尿病聯(lián)盟估計，2019年全球20～79歲成人中，約4.63億患有糖尿病，患病率達9.3%，而中國是糖尿病患病人數(shù)最多的國家[1]。目前糖尿病的治療方式主要包括飲食、藥物、運動、健康教育和血糖監(jiān)測，其中飲食治療是糖尿病治療的基石。谷物是碳水化合物的主要來源，以谷物進行飲食干預，是一種具有較高成本效益，幾乎無副作用的治療和預防糖尿病的方法。

研究發(fā)現(xiàn)，許多雜糧具有改善高血糖的效果，如蕎麥和燕麥在糖尿病動物及人群中具有降血糖作用[2-4]，也有動物實驗提示豌豆也具有類似作用[5]。然而，中國人均雜糧攝入量不足15 g，且種類較為單一[6]，適口性及烹飪困難可能是限制雜糧攝入的重要原因[7-8]。多種雜糧復配可減少雜糧感官性狀的缺陷，提高適口性及可加工性，有利于提高人群的雜糧攝入。本實驗室前期將蕎麥、燕麥及豌豆經體外模擬口腔及胃腸消化后，得到三種雜糧的體外消化產物，之后利用正交實驗設計研究三種雜糧體外消化產物的不同復配方案對胰島素抵抗HepG2細胞葡萄糖利用的影響，得到蕎麥∶燕麥∶豌豆質量比為6∶1∶1的復配方案。本研究擬在動物水平對該復配方案進行驗證。

1 材料與方法

1.1 雜糧復配方案

燕麥為壩莜1號(河北)，蕎麥為大三棱(內蒙古)，豌豆為中豌系列(河北)，均購自山西東方亮生命科技有限公司。將三種雜糧干燥、磨粉后制成相應的雜糧粉，將蕎麥粉、燕麥粉、豌豆粉以質量比為6∶1∶1混合后制成復配式雜糧粉(buckwheat-oat-pea composite flour,BOP)。

1.2 實驗動物

健康SPF級雄性SD大鼠，體質量(180±20) g，由北京大學醫(yī)學部實驗動物科學部提供[生產許可證號：SCXK(京)2016-0010]，飼養(yǎng)于屏障環(huán)境內[使用許可證號：SYXK(京)2016-0041]，大鼠自由飲水、攝食，室溫(25±1)℃，相對濕度50%～60%，明暗每12 h交替。動物喂養(yǎng)及實驗按照《北京市實驗動物管理條例》執(zhí)行，并經北京大學生物醫(yī)學倫理委員會審核通過(批準號:LA2019362)。

1.3 主要試劑及儀器

鏈脲佐菌素購自西格瑪奧德里奇(上海)貿易有限公司，檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液購自寶如億(北京)生物技術有限公司，鹽酸二甲雙胍片購自中美上海施貴寶制藥有限公司，血糖試劑盒購自北京百奧泰康生物技術有限公司，胰島素放射免疫分析試劑盒購自北京北方生物技術研究所，其余試劑均為分析純。

血糖試紙及血糖儀購自艾康生物技術有限公司，AU480全自動生化儀購自美國貝克曼庫爾特有限公司，XH-6080 γ放射免疫計數(shù)器購自西安核儀器廠。

1.4 實驗設計

將雜糧添加入飼料中進行干預，通過查閱文獻，換算后得到蕎麥及燕麥降血糖的有效劑量約為大鼠飼料添加量的10%(質量分數(shù))[4,9-13]，因而確定BOP干預低、中、高劑量組的雜糧添加劑量分別為3.3%、10%、30%(均為質量分數(shù))。

64只大鼠適應性喂養(yǎng)7 d后，按空腹血糖和體質量隨機分為8組，每組8只，即：空白對照組，模型對照組，二甲雙胍組，蕎麥組，燕麥組和低劑量(BOP-L)、中劑量(BOP-M)、高劑量(BOP-H)三個BOP組?？瞻讓φ战M飼喂AIN-93M配方飼料，其他組飼喂高脂飼料(供能比為：碳水化合物35%，蛋白質20%，脂肪45%)，其中，蕎麥組、燕麥組、BOP-L組、BOP-M組、BOP-H組飼料中分別含10%蕎麥粉、10%燕麥粉、3.3%的BOP、10%的BOP和30%的BOP，雜糧在添加時調整了飼料中營養(yǎng)素的比例，使各組高脂飼料中三大供能營養(yǎng)素的含量和比例均保持一致。飼料由北京博泰宏達生物技術有限公司提供。

分組后按對應飼料飼喂30 d，然后除空白對照組外，其余各組大鼠分兩次腹腔注射30 mg/kg鏈脲佐菌素(溶解于pH=4.5的檸檬酸鈉緩沖液中)誘導糖尿病，兩次注射間隔7 d，以末次注射后第5天模型對照組血糖曲線下面積(glucose area under curve,GAUC)顯著高于空白對照組視為造模成功[14]。造模成功后，二甲雙胍組每天以鹽酸二甲雙胍灌胃(按照藥品說明書確定劑量，灌胃周期為4周，第1周劑量為每天100 mg/kg，第2周劑量為每天150 mg/kg，第3周和第4周劑量為每天200 mg/kg)，其余各組灌胃等劑量蒸餾水，然后繼續(xù)喂養(yǎng)28 d。

1.5 檢測指標及方法

1.5.1一般指標 每日觀察大鼠毛色、精神狀態(tài)、日?；顒拥纫话銧顟B(tài)。每周稱量體質量，分籠記錄進食量和飲水量，并計算單位體質量進食量、單位體質量飲水量及食物利用率。第10周時，每組隨機選取6只大鼠，置于獨立代謝籠內測量24 h尿量。

1.5.2空腹血糖及葡萄糖耐量 每周測定空腹血糖：大鼠禁食5 h(8:00～13:00)，尾靜脈采血，使用血糖儀測定。每兩周進行葡萄糖耐量實驗：大鼠禁食5 h(8:00～13:00)，尾靜脈采血，使用血糖儀測定空腹血糖值(0 h)，經口給予2.0 g/kg葡萄糖后于0.5、1、2 h測定血糖值，計算GAUC，GAUC=(0 h血糖+0.5 h血糖×2+1 h血糖×3+2 h血糖×2)/4。

1.5.3胰島素及胰島素抵抗指數(shù) 喂養(yǎng)結束后，隔夜禁食12 h，股動脈采血，3 000 r/min離心10 min獲得血清，檢測空腹血清血糖、胰島素，并計算穩(wěn)態(tài)模型胰島素抵抗指數(shù)(homeostasis model assessment of insulin resistance,HOMA-IR)，HOMA-IR=20×空腹血清血糖(mmol/L)×胰島素(mIU/L)/22.5。

1.6 統(tǒng)計學分析

2 結果

2.1 BOP對糖尿病大鼠體質量的影響

如圖1所示，第5周注射鏈脲佐菌素后，造模大鼠出現(xiàn)體質量下降，第7～10周，模型對照組大鼠的體質量顯著低于空白對照組(P<0.05)。實驗過程中，與模型對照組相比，二甲雙胍組大鼠的體質量沒有顯著變化(P>0.05)，但其他干預組大鼠的體質量均顯著增加(P<0.05)。注射鏈脲佐菌素前，BOP-L及BOP-H組大鼠的體質量高于燕麥組(P<0.05)，但注射鏈脲佐菌素后，三個BOP組的體質量與蕎麥組或燕麥組相比差異均沒有統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

2.2 BOP對糖尿病大鼠單位體質量進食量及飲水量、食物利用率、尿量的影響

為排除體質量對大鼠進食及飲水的影響，以單位體質量進食量和單位體質量飲水量評估各組大鼠進食及飲水狀況。表1結果顯示，注射鏈脲佐菌素前(1～4周)，除空白對照組大鼠的單位體質量進食量更高外(P<0.01)，其他組與模型對照組大鼠的單位體質量進食量和飲水量差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，這可能與空白對照組飼料能量密度較低有關。

表1 BOP對糖尿病大鼠單位體質量進食量、食物利用率、單位體質量飲水量及24 h尿量的影響Table 1 Effects of the BOP on the food intake/body weight,food utilization rate,water intake/body weight and 24 h urine volume of diabetic rats

* P<0.05,compared with the MC group;# P<0.05,compared with the OA group.Abbreviations as in Table 1.圖1 BOP對糖尿病大鼠體質量的影響Figure 1 Effect of the BOP on the body weight

注射鏈脲佐菌素后(5～10周)，模型對照組大鼠的單位體質量進食量及飲水量增加，顯著高于空白對照組(P<0.01)。此外，模型對照組大鼠的食物利用率及24 h尿量也高于空白對照組(P<0.001)。

與模型對照組大鼠相比，二甲雙胍組、蕎麥組、燕麥組及三個BOP組大鼠的單位體質量飲水量均顯著降低，食物利用率顯著提高(P<0.05)，除BOP-H組外的其他干預組大鼠的單位體質量進食量及24 h尿量也顯著降低(P<0.05)。未發(fā)現(xiàn)三個BOP組大鼠的單位體質量進食量和飲水量、食物利用率、24 h尿量與蕎麥組或燕麥組的差異有統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

2.3 BOP對糖尿病大鼠空腹血糖的影響

各組大鼠空腹血糖的變化見圖2。第5周注射鏈脲佐菌素后，模型對照組的空腹血糖顯著高于空白對照組(P<0.001)，且一直維持高血糖至實驗結束。與模型對照組相比，第9周時，二甲雙胍組和燕麥組大鼠的空腹血糖降低(P<0.05)；第10周干預結束時，二甲雙胍組、蕎麥組、燕麥組、BOP-L、BOP-M、BOP-H組大鼠的空腹血糖分別降低了 30.2%(P<0.05)、27.1%(P<0.05)、29.8%(P<0.05)、24.4%(P<0.05)、23.4%(P<0.05)和 16.1%(P=0.08)，但BOP-H組與模型對照組大鼠空腹血糖的差異沒有統(tǒng)計學意義。三個BOP組大鼠的空腹血糖與蕎麥組或燕麥組的差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

* P<0.05,compared with the MC group.Abbreviations as in Table 1.圖2 BOP對糖尿病大鼠空腹血糖的影響Figure 2 Effect of the BOP on the fasting blood glucose of diabetic rats n=8)

2.4 BOP對糖尿病大鼠GAUC的影響

如圖3所示，第6周造模結束后，模型對照組大鼠的GAUC顯著高于空白對照組(P<0.001)；第8周時，二甲雙胍組大鼠的GAUC顯著低于模型對照組(P<0.05)；第10周時，二甲雙胍組、蕎麥組、燕麥組、BOP-M組大鼠的GAUC顯著低于模型對照組(P<0.05)。三個BOP組大鼠的GAUC與蕎麥組或燕麥組之間的差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

* P<0.05,compared with the MC group.GAUC,glucose area under curve;Other abbreviations as in Table 1.圖3 BOP對于糖尿病大鼠GAUC的影響Figure 3 Effect of the BOP on the GAUC of

2.5 BOP對糖尿病大鼠胰島素及HOMA-IR的影響

模型對照組與空白對照組之間、各干預組與模型對照組之間的血清胰島素水平差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05，表2)。

表2 BOP對糖尿病大鼠血清胰島素的影響Table 2 Effect of the BOP on the insulin of

各組之間HOMA-IR的差異有統(tǒng)計學意義：模型對照組大鼠的HOMA-IR顯著高于空白對照組(P<0.001)，二甲雙胍組、蕎麥組、燕麥組、BOP-L、BOP-M、BOP-H組大鼠的HOMA-IR顯著低于模型對照組(P<0.05),未發(fā)現(xiàn)三個BOP組大鼠的HOMA-IR與蕎麥組或燕麥組的差異有統(tǒng)計學意義(P>0.05)，如圖4所示。

* P<0.05,compared with the MC group.HOMA-IR,homeostasis model assessment of insulin resistance;Other abbreviations as in Table 1.圖4 BOP對糖尿病大鼠HOMA-IR的影響Figure 4 Effect of the BOP on the HOMA-IR

3 討論

目前已有許多研究表明，單一雜糧對于改善糖代謝具有積極影響，但雜糧復配后對血糖干預的研究較少。Perez-Ramirez等[15]的研究發(fā)現(xiàn)，與普通燕麥-小麥餅干相比，燕麥-豆粉餅干可以提高糖尿病大鼠的胰島素水平，但兩種餅干對血糖均無明顯影響。方海濱等[13]發(fā)現(xiàn)，薏米-燕麥膨化食品可以降低高糖高脂喂養(yǎng)大鼠的血糖水平，且具有良好的風味。本研究在前期的細胞實驗基礎上進行，采用飲食干預的方法研究蕎麥、燕麥及豌豆復配后對糖尿病大鼠的影響，發(fā)現(xiàn)低、中劑量的BOP可以降低糖尿病大鼠的血糖和HOMA-IR，中劑量BOP還可以降低糖尿病大鼠的GAUC，具有輔助降血糖作用。

雖然與蕎麥或燕麥相比，BOP對糖尿病大鼠并沒有起到更好的血糖干預效果，但雜糧復配后有著單一雜糧沒有的優(yōu)勢，如燕麥中含有較高的鈣、鋅及多不飽和脂肪酸，豌豆中含有豐富的蛋白質和賴氨酸[16]，它們與蕎麥復配后有更高的營養(yǎng)價值。同時，雜糧復配后還有利于提升加工性能和感官特性，如Beitane等[17]發(fā)現(xiàn)，豌豆與蕎麥復配可以顯著改善蕎麥粉的亮度、顏色、黏度和形成時間；Angioloni等[18]發(fā)現(xiàn)，燕麥、黑麥、蕎麥和小麥復配后可以改善單一雜糧面團粘結性差和過于堅硬的問題，提高了適口性和可加工性。齊婧等[19]利用蕎麥、黃豆、小米進行谷物面條的研究，發(fā)現(xiàn)同時包含三種雜糧粉的面條感官品質最高，因而，雜糧復配后比單一雜糧具有更高的生產利用空間。

復配式雜糧降血糖的機制尚不明確。本研究中，蕎麥、燕麥及BOP干預均降低了糖尿病大鼠的胰島素抵抗水平，但對空腹血清胰島素沒有明顯影響，表明BOP的降血糖效果并不是通過促進胰島素分泌實現(xiàn)的，這與之前蕎麥干預研究的結果相似[20-21]。也有研究表明燕麥可能具有促進胰島素分泌的作用，糖尿病鼠的胰島素水平明顯降低[22-24]，而本研究中模型對照組和空白對照組大鼠的胰島素水平沒有明顯差異，這可能與糖尿病模型中胰島素分泌受損傷的程度有關。以往研究發(fā)現(xiàn)，蕎麥、燕麥還可能通過調節(jié)血脂、降低炎癥及氧化應激水平等作用改善糖代謝[4,11,25-26]，同時，蕎麥和豌豆還可能通過PIK3/AKT等胰島素作用通路發(fā)揮作用[26-27]，故BOP降血糖的具體機制還需要進一步研究。

綜上所述，BOP可以降低糖尿病大鼠的空腹血糖，改善糖耐量及胰島素抵抗，減輕糖尿病癥狀，具有進一步開發(fā)利用的價值。