吉林大学学报(医学版)  2019, Vol. 45 Issue (06): 1310-1314     DOI: 10.13481/j.1671-587x.20190620

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文章信息

宋娜, 苏东峰, 刘晓燕, 高宇, 刘畅, 李丽慧
SONG Na, SU Dongfeng, LIU Xiaoyan, GAO Yu, LIU Chang, LI Lihui
大豆异黄酮对2型糖尿病围绝经期模型大鼠氧化应激损伤的保护作用及其机制
Protective effect of soy isoflavone on oxidative stress injury in perimenopause model rats with type 2 diabetes mellitus
吉林大学学报(医学版), 2019, 45(06): 1310-1314
Journal of Jilin University (Medicine Edition), 2019, 45(06): 1310-1314
10.13481/j.1671-587x.20190620

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收稿日期: 2019-01-15
大豆异黄酮对2型糖尿病围绝经期模型大鼠氧化应激损伤的保护作用及其机制
宋娜 , 苏东峰 , 刘晓燕 , 高宇 , 刘畅 , 李丽慧     
承德医学院附属医院内分泌科, 河北 承德 067000
[摘要]: 目的 探讨大豆异黄酮对2型糖尿病围绝经期模型大鼠氧化应激损伤的保护作用,阐明其作用机制。方法 将60只大鼠随机取10只为对照组(n=10),其余大鼠采用高糖高脂饲料喂养及切除双侧卵巢的方法建立2型糖尿病围绝经期大鼠模型,造模成功的46只大鼠随机分为假手术组(n=9),模型组(n=8),低(n=9)、中(n=10)和高(n=10)剂量大豆异黄酮组。假手术组大鼠切除两侧卵巢下方的部分脂肪组织,低、中和高剂量大豆异黄酮组大鼠分别灌胃给予不同剂量(90、180和360 mg·kg-1)大豆异黄酮,对照组、假手术组和模型组大鼠则灌胃给予等体积生理盐水,连续8周。检测各组大鼠体质量和空腹血糖(FBG)水平,采用ELISA法检测各组大鼠血清雌二醇(E2)、促卵泡生成素(FSH)、促黄体生成素(LH)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、一氧化氮(NO)、丙二醛(MDA)和活性氧(ROS)水平。结果 与模型组比较,低、中和高剂量大豆异黄酮组大鼠体质量和FBG水平明显升高(P < 0.05),血清中E2水平明显升高(P < 0.05),血清FSH和LH水平明显降低(P < 0.05),血清SOD、GSH-Px和NO水平均明显升高(P < 0.05),血清MDA和ROS水平均明显降低(P < 0.05)。结论 大豆异黄酮可以调节大鼠血清雌激素水平,提高抗氧化应激能力,对2型糖尿病围绝经期模型大鼠氧化应激损伤有保护作用,且不存在剂量依赖性。
关键词: 大豆异黄酮    氧化应激    雌激素    2型糖尿病    围绝经期综合征    
Protective effect of soy isoflavone on oxidative stress injury in perimenopause model rats with type 2 diabetes mellitus
SONG Na , SU Dongfeng , LIU Xiaoyan , GAO Yu , LIU Chang , LI Lihui     
Department of Endocrinology, Affiliated Hospital, Chengde Medical College, Chengde 067000, China
[ABSTRACT]: Objective To investigate the protective effect of soy isoflavone on the oxidative stress injury of the perimenopause model rats with type 2 diabetes mellitus, and to elucidate its mechanism. Methods Ten rats of all the sixty rats were randomly choosen as control group(n=10).The perimenopause models of rats with type 2 diabetes mellitus were established by feeding high sugar diet and removing both ovaries, and the rest 46 perimenopause model rats were randomly divided into sham operation group(n=9), model group(n=8), low(n=9), medium (n=10)and high(n=10) doses of soy isoflavone groups. The partial adipose tissue below both ovaries of the rats in sham operation group was removed, the rats in low, medium and high doses of soy isoflavone groups were given different doses (90, 180, and 360 mg·kg-1) of soy isoflavone by gavage, while the rats in control group, sham operation group and model group were given the same volume of normal saline, lasted for 8 weeks. The body weights and the levels of fasting blood glucose (FBG) of the rats in various groups were measured.The levels of serum estradiol (E2), follicle-stimulating hormone (FSH), luteinizing hormone (LH), superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GSH-Px), nitric oxide (NO), malondialdehyde (MDA), and reactive oxygen species (ROS) of the rats in various groups were measured by ELISA method. Results Compared with model group, the body weights and the FBG levels of the rats in low, medium and high doses of soy isoflavone groups were increased significantly (P < 0.05); the levels of serum E2 were significantly increased (P < 0.05), the levels of serum FSH and LH were significantly decreased (P < 0.05), the levels of serum SOD, GSH-Px and NO were significantly increased (P < 0.05), and the levels of serum MDA and ROS were significantly decreased (P < 0.05). Conclusion Soy isoflavone can regulate the level of serum estrogen, improve the ability of anti-oxidative stress, and protect the oxidative stress injury in the perimenopause model rats with type 2 diabetes mellitus in a non-dose-dependent manner.
KEYWORDS: soy isoflavone    oxidative stress    estrogen    type 2 diabetes    perimenopausal syndrome    

围绝经期综合征(perimenopausal syndrome,PMS)是女性常见病和多发病,临床表现常见潮热盗汗、耳鸣失眠、情绪不稳定和眩晕等,严重影响中老年女性生活质量[1]。现临床上多采用激素替代疗法,可有效改善相关临床症状,但不良反应较多[2]。随着社会老年化的发展,围绝经期女性越来越多,2型糖尿病PMS引起临床研究人员的重视。目前对2型糖尿病PMS的治疗主要通过给予激素改善患者因激素不足引起的相关症状[3],但采用激素治疗存在适应证、禁忌证和不良反应,容易引起血栓的形成,并增加肿瘤发生的概率[4]。研究[5]显示:雌激素具有抗氧化作用,雌激素水平下降可以引起氧化应激损伤并导致胰岛素抵抗和β细胞功能受损。氧化应激在2型糖尿病围绝经期中起重要作用。大豆异黄酮存在于植物中,结构与雌二醇(estradiol, E2)相似,可以与雌激素受体结合,能够替代机体内雌激素,可防治骨质疏松和改善糖尿病症状[6-8]。目前关于大豆异黄酮对2型糖尿病围绝经期氧化应激影响的研究尚未见报道,本研究通过采取手术去势方法建立2型糖尿病去卵巢大鼠模型,模拟卵巢功能渐衰的过程,观察各组大鼠性激素水平和抗氧化能力的变化,探讨大豆异黄酮对2型糖尿病围绝经期模型大鼠氧化应激损伤的保护作用,为PMS的临床研究提供理论依据。

1 材料与方法 1.1 实验动物、主要试剂和仪器

60只洁净级健康雌性Wistar大鼠,6月龄,体质量为(200±20)g,购自河北医科大学实验动物中心,合格证号:SYXK(冀)2018-008。链脲佐菌素(streptozotocin, STZ)购自美国Sigma公司,青霉素购自北京鼎国昌盛生物有限责任公司,水合氯醛购自国药集团上海化学试剂公司,大鼠E2试剂盒、促卵泡生成素(follicle stimulating hormone, FSH)和促黄体生成素(luteinizing hormone, LH)试剂盒购自美国R&D公司,超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase, GSH-Px)、一氧化氮(NO)、丙二醛(malondialdehyde, MDA)和活性氧(active oxygen, ROS)试剂盒购自南京建成生物工程研究所。超纯水机购自重庆前沿水处理设备有限公司, BS210S分析天平购自北京市赛多利斯天平责任有限公司, 血糖仪购自美国理康公司。

1.2 动物模型建立、动物分组和给药方法

造模雌性大鼠喂食高糖高脂饲料(含20%蔗糖、2.5%胆固醇和15%猪油),8周后腹腔注射STZ 30 mg·kg-1[9]。于第9周尾静脉取血,测定空腹血糖,以FBG≥7.8 mmol·L -1且伴有胰岛素抵抗为2型糖尿病模型造模成功的标准[10]。将60只大鼠随机取10只为对照组(n=10), 其余大鼠采用高糖高脂饲料喂养及切除双侧卵巢的方法建立2型糖尿病围绝经期大鼠模型, 造模成功的46只大鼠随机分为假手术组(n=9),模型组(n=8), 低(n=9)、中(n=10)和高(n=10)剂量大豆异黄酮组。2型糖尿病造模成功的大鼠以3%戊巴比妥钠腹腔注射麻醉,于背部中下1/3处沿背部中线解剖,切除两侧卵巢(假手术组大鼠切除两侧卵巢下方的部分脂肪组织),缝合,术后肌肉注射青霉素,每天1次,连续注射3 d,第4天开始阴道涂片观察动情周期,连续观察6 d,以动情周期无变化为确定围绝经期模型建立成功的标准[11]。除对照组外,将其余大鼠随机分为假手术组,模型组,低、中和高剂量大豆异黄酮组。手术后第10天,低剂量大豆异黄酮组大鼠灌胃给予90 mg·kg-1(成人每日推荐量的3倍)大豆异黄酮,中剂量大豆异黄酮组大鼠灌胃给予180 mg·kg-1 (成人每日推荐量的6倍)大豆异黄酮,高剂量大豆异黄酮组大鼠灌胃给予360 mg·kg-1(成人每日推荐量的12倍)大豆异黄酮,每天1次;对照组、假手术组和模型组大鼠分别灌胃给予等体积蒸馏水,每天1次,连续8周,每5 d测量大鼠体质量和FBG水平。

1.3 各组大鼠血清样本采集

各组大鼠给药8周后,禁止喂食12 h。腹腔注射3.5%水合氯醛(10 mL·kg-1)麻醉后,仰位固定大鼠,腹主动脉取血,室温放置20 min,4 000 r·min-1离心10 min,分离血清。采用ELISA法测定各组大鼠血清E2、FSH和LH水平,测定各组大鼠血清SOD、GSH-PX、NO、MDA和ROS水平,实验过程严格按照试剂盒说明书操作。

1.4 统计学分析

采用SPSS 12.0统计软件进行统计学分析。各组大鼠体质量,FBG水平和血清E2、FSH、LH、SOD、GSH-Px、NO、MDA及ROS水平均符合正态分布,以x±s表示,多组间样本均数比较采用单因素方差分析,组间两两比较采用独立样本t检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 各组大鼠一般情况

注射STZ后第2天,模型组,低、中和高剂量大豆异黄酮组大鼠均出现多尿多饮,毛色暗淡干枯。实验过程中对照组大鼠无死亡,假手术组大鼠死亡1只,模型组大鼠死亡2只,中和高剂量大豆异黄酮组大鼠无死亡,低剂量大豆异黄酮组1只大鼠FBG水平未达到糖尿病标准,因此剔除。

2.2 各组大鼠体质量和FBG水平

与对照组比较,假手术组和模型组大鼠体质量明显降低(P < 0.05),FBG水平明显升高(P < 0.05)。假手术组和模型组大鼠体质量、FBG水平比较差异无统计学意义(P>0.05)。与模型组比较,低、中和高剂量大豆异黄酮组大鼠体质量明显升高(P < 0.05),FBG水平明显降低(P < 0.05)。与低剂量大豆异黄酮组比较,中和高剂量大豆异黄酮组大鼠体质量升高(P < 0.05),FBG水平比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表 1

表 1 各组大鼠体质量和FBG水平 Tab. 1 Body weights and levels of FBG of rats in various groups 
(x±s)
GroupnBody weight(m/g)FBG[cB/(mmol·L -1)]
Control10384.56±23.464.72±0.60
Sham operation9226.37±16.83*22.55±3.20*
Model8235.32±19.31*25.32±3.51*
Soy isoflavone
  Low dose9242.35±22.3917.31±2.17
  Medium dose10254.39±20.57△#17.23±1.99
  High dose10282.35±24.90△#16.52±2.52
F46.531897.894
P< 0.001< 0.001
* P < 0.5 compared with control group; P < 0.05 compared with model group; # P < 0.05 compared with low dose of soy isoflavone group.
2.3 各组大鼠血清E2、FSH和LH水平

对照组和假手术组大鼠血清E2、FSH和LH水平比较差异无统计学意义(P>0.05)。与假手术组比较,模型组大鼠血清E2水平明显降低(P < 0.05),FSH和LH水平明显升高(P < 0.05);与模型组比较,低、中和高剂量大豆异黄酮组大鼠血清E2水平明显升高(P < 0.05),FSH和LH水平明显降低(P < 0.05)。低、中和高剂量大豆异黄酮组大鼠血清E2、FSH和LH水平比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表 2

表 2 各组大鼠血清E2、FSH和LH水平 Tab. 2 Levels of serum E2, FSH and LH of rats in various groups 
(x±s)
GroupnE2[ρB/(mg·L-1)]FSH[λB/(U·mL-1)]LH[λB/(U·mL-1)]
Control10162.93±20.745.31±1.323.17±0.58
Sham operation9163.74±19.315.20±0.923.25±0.47
Model8117.51±13.88*△12.22±3.61*△5.81±0.63*△
Soy isoflavone
  Low dose9132.11±15.36#10.41±1.42#3.66±0.59#
  Medium dose10132.20±12.66#9.30±1.50#3.61±0.44#
  High dose10136.52±15.85#9.13±1.44#3.50±0.40#
F54.05844.1918.704
P< 0.001< 0.0010.003
* P < 0.05 compared with control group; P < 0.05 compared with sham operation group; # P < 0.05 compared with model group.
2.4 各组大鼠血清SOD、GSH-PX、NO、MDA和ROS水平

与对照组比较,假手术组和模型组大鼠血清SOD、GSH-Px和NO水平明显降低,MDA和ROS水平明显升高(P < 0.05)。模型组大鼠血清SOD、GSH-Px和NO水平明显低于假手术组(P < 0.05),MDA和ROS水平明显高于假手术组(P < 0.05)。与模型组比较,低、中和高剂量大豆异黄酮组大鼠血清SOD、GSH-Px和NO水平明显升高(P < 0.05),MDA和ROS水平明显降低(P < 0.05)。低、中和高剂量大豆异黄酮组大鼠血清SOD、GSH-Px、NO、MDA和ROS水平比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表 3

表 3 各组大鼠血清SOD、GSH-Px、NO、MDA和ROS水平 Tab. 3 Levels of serum SOD, GSH-Px, NO, MDA and ROS of rats in various groups 
(x±s)
GroupnSOD
[λB/(U·mL-1)]
MDA
[cB/(mmol·L -1)]
GSH-Px
[ρB/(pmol·L-1)]
ROS
[λB/(IU·mL-1)]
NO
[cB/(μmol·L-1)]
Control10134.64±20.525.02±0.7278.58±8.92230.56±30.5260.01±7.40
Sham operation970.27±10.64*9.86±1.31*44.01±5.31*410.34±50.84*32.33±4.21*
Model863.84±7.82*△12.43±1.20*△40.31±5.23*△434.68±52.93*△25.69±3.06*△
Soy Isoflavone
  Low dose998.22±10.80△#7.13±0.55△#52.39±5.06△#263.33±32.09△#46.75±5.41△#
  Medium dose10113.53±14.29△#6.60±0.52△#63.51±7.42△#247.89±28.37△#55.30±7.52△#
  High dose10117.04±12.37△#6.31±0.43△#69.04±7.83△#244.10±31.25△#57.51±6.22△#
F22.10843.2566.37565.6989.870
P< 0.001< 0.0010.001<0.001< 0.001
* P < 0.05 compared with control group; P < 0.05 compared with sham operation group; # P < 0.05 compared with model group.
3 讨论

妇女进入围绝经期,卵巢功能逐渐衰退,雌激素分泌减少,垂体促性腺激素水平代偿性增高,导致下丘脑及神经系统中枢功能失调,引起PMS[12]。雌激素作为一种重要激素,在肾上腺素的作用下主要由卵巢分泌,对女性生理健康发育至关重要。E2是女性性激素中最主要的雌激素之一,是促进女性内外生殖器发育、维持女性性功能及第二性征的重要激素[13]。研究[14]表明:E2能够增加氧化酶表达,起增强抗氧化的作用。FSH与LH均由肾上腺垂体分泌,FSH具有促进卵泡生长发育和生殖细胞成熟的作用,LH具有促进黄体酮分泌的作用[15-16]

大豆异黄酮主要来源于豆科植物,是一种弱雌激素,与E2结构相似,能与内源性雌激素受体结合发挥微弱的雌激素效应[17]。研究[18]表明:大豆异黄酮在内源性雌激素水平较低时,表现出雌激素促效剂作用,当体内雌激素水平升高时,表现出抗雌激素样作用。王继峰等[19]研究表明:大豆黄酮类提取物能够减弱去卵巢引起的体质量增加、进食和饲料转化率增加等病理改变,能够平衡大鼠机体。本研究结果表明:给予高糖高脂喂养后,大鼠体质量均明显减少,FBG水平≥7.8 mmol·L-1,说明2型糖尿病模型大鼠建模成功;模型组大鼠切除两侧卵巢后较假手术组大鼠体质量增加,血清E2水平降低,FSH和LH水平升高,动情周期发生变化,说明模型组大鼠去卵巢后产生一定的肥胖效应,雌激素水平受到影响,2型糖尿病围绝经期大鼠模型建立成功。2型糖尿病围绝经期模型大鼠给予低、中和高剂量大豆异黄酮后体质量明显升高,说明不同剂量大豆异黄酮均具有减缓2型糖尿病去卵巢大鼠体质量减少的作用,与马善峰等[20]研究结果一致,初步推断大豆异黄酮具有平衡大鼠机体能量,调节体质量的作用。此外,模型组大鼠FBG水平明显高于假手术组,表明卵巢功能损伤导致的胰岛素抵抗也是引起FBG水平升高原因之一。给予不同剂量大豆异黄酮均可升高2型糖尿病去卵巢大鼠血清E2水平,降低FSH和LH水平,说明不同剂量大豆异黄酮均可起到调节体内雌激素水平的作用,与黎桂玉等[21]研究结果一致。性激素具有调节氧化应激的作用,围绝经期女性体内性激素和促性腺激素水平紊乱,导致脂质过氧化作用增强,自由基清除酶活性下降。给予不同剂量大豆异黄酮均可明显降低2型糖尿病围绝经期模型大鼠血清MDA和ROS水平,升高SOD、GSH-Px和NO水平,说明大豆异黄酮具有类似于E2的抗氧化作用,可以提高2型糖尿病围绝经期模型大鼠的抗氧化能力。

综上所述,大豆异黄酮可通过调节大鼠体质量、抑制FBG水平升高、升高血清雌激素水平,从而提高氧化应激能力,对2型糖尿病围绝经期大鼠有保护作用。

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