新型有機(jī)鉻配合物的合成、降血糖活性及毒性研究.pdf

1、糖尿病是一種與遺傳因素有關(guān)又與多種環(huán)境因素相關(guān)的慢性全身性疾病，主要表現(xiàn)為胰島素抵抗、高血糖和糖尿，已被世界衛(wèi)生組織列為三大疑難病之一。因此，輔助降血糖功能食品的研究開發(fā)是當(dāng)前研究的熱點課題之一。鉻(Ⅲ)是人體重要的微量元素之一，并具有降血糖功能。當(dāng)體內(nèi)缺鉻時，胰島素水平下降，誘發(fā)糖代謝、脂代謝紊亂。研究發(fā)現(xiàn)補充鉻可增強(qiáng)胰島素敏感性，調(diào)節(jié)糖代謝和脂代謝。相對無機(jī)鉻，有機(jī)鉻的吸收率高且安全，作為輔助降血糖功能食品的功效成分和營養(yǎng)素補充劑已

2、得到廣泛應(yīng)用。目前，市場上應(yīng)用最廣的有機(jī)鉻為吡啶甲酸鉻，但有研究報道，吡啶甲酸鉻會產(chǎn)生DNA毒性、細(xì)胞毒性和生殖毒性，且毒性與配體吡啶甲酸有關(guān)，其安全性已受到廣泛的關(guān)注，因此，降血糖活性好、安全性高的新型有機(jī)鉻配合物的研究仍是當(dāng)前重要課題之一。本文以天然活性有機(jī)化合物蘋果酸、水蘇糖和?；撬釣榕潴w，與Cr3+合成有機(jī)鉻配合物，表征其結(jié)構(gòu)；通過藥效學(xué)實驗考察5種有機(jī)鉻(蘋果酸鉻、蘆丁鉻、葉酸鉻、水蘇糖鉻和?；撬徙t，其中蘆丁鉻和葉酸鉻為前期合

3、成)對四氧嘧啶所致糖尿病小鼠的降血糖活性，篩選出降血糖活性較好的有機(jī)鉻進(jìn)行急性毒性和亞急性毒性評價，進(jìn)一步優(yōu)選出安全性高的有機(jī)鉻進(jìn)行轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)運研究，探討其轉(zhuǎn)運機(jī)理；除鉻化合物外，蜂膠作為輔助降血糖功能食品的功效成分也應(yīng)用廣泛，僅次于鉻化合物，本文對有機(jī)鉻和蜂膠組合物的降血糖活性進(jìn)行研究，探討其降血糖的增效作用。本論文研究可為安全性高的新型有機(jī)鉻輔助降血糖功能食品和營養(yǎng)素補充劑的研究開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)，對人類健康和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。

4、
　　 主要研究內(nèi)容如下：
　　 (1)以天然活性有機(jī)化合物蘋果酸、水蘇糖和?；撬崤cCr3+反應(yīng)合成蘋果酸鉻、水蘇糖鉻和?；撬徙t配合物。采用元素分析、紅外光譜、紫外-可見光譜、原子吸收光譜等方法表征配合物的結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，蘋果酸與Cr3+的配位點為羧基中的羥基，水蘇糖與Cr3+的配位點為羥基，?；撬崤cCr3+的配位點為氨基。3種有機(jī)鉻的分子式分別推測為Cr2C12H22O20、CrC24H48O27和CrN6C12S6H

5、54O24。
　　 (2)采用四氧嘧啶所致糖尿病小鼠模型，考察蘋果酸鉻、蘆丁鉻、葉酸鉻、水蘇糖鉻和?；撬徙t(其中蘆丁鉻和葉酸鉻為前期合成)的降血糖活性。結(jié)果表明，以劑量為3.0 mg Cr/kg b.w.蘋果酸鉻、蘆丁鉻和葉酸鉻給藥治療糖尿病小鼠14 d后，對糖尿病小鼠的血糖下降率分別為45.91％、29.1％和34.7％，而水蘇糖鉻和牛磺酸鉻的降血糖活性不明顯。蘋果酸鉻、蘆丁鉻和葉酸鉻可顯著促進(jìn)肝糖原的合成，抑制肝糖原分解從而

6、發(fā)揮降血糖作用。因此，不同配體的有機(jī)鉻，其降血糖活性存在明顯差異，蘋果酸鉻、蘆丁鉻和葉酸鉻具有較好的降血糖活性。
　　 (3)蘋果酸鉻、蘆丁鉻和葉酸鉻的急性毒性和亞急性毒性評價采用一次最大限量給藥法評價該3種有機(jī)鉻(蘋果酸鉻、蘆丁鉻和葉酸鉻)的小鼠經(jīng)口急性毒性，并設(shè)無機(jī)鉻(CrCl3·6H2O)對照組。結(jié)果表明，CrCl3·6H2O的雌、雄性小鼠經(jīng)口LD50(半數(shù)致死劑量)為2.39 g/kg b.w.(95％置信區(qū)間為1.77

7、6-3.218 g/kg b.w.)，屬于低毒級；蘋果酸鉻、蘆丁鉻和葉酸鉻的雌、雄性小鼠經(jīng)口LD50均大于5.0 g/kgb.w.，屬于實際無毒級，可見CrCl3·6H2O與蘋果酸、蘆丁和葉酸合成有機(jī)鉻后其毒性明顯降低。葉酸鉻和蘋果酸鉻的LDmin(最小致死劑量)大于5.0 g/kg b.w.，遠(yuǎn)大于蘆丁鉻的LDmin(2.0 g/kg b.w.)。
　　 采用連續(xù)28 d灌胃給藥法評價該3種有機(jī)鉻的小鼠經(jīng)口亞急性毒性。結(jié)果表明

8、，蘆丁鉻、葉酸鉻和蘋果酸鉻對雌、雄受試小鼠的體重、臟器指數(shù)、血液常規(guī)指標(biāo)和生化指標(biāo)均無顯著影響，且不會造成肝組織和腎組織細(xì)胞的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)和DNA的氧化損傷。然而，補充葉酸鉻或葉酸，肝臟中的鋅濃度顯著降低，而腎臟中的鋅濃度顯著升高。
　　 綜上所述，不同配體的有機(jī)鉻的安全性也存在明顯差異，該3種有機(jī)鉻的小鼠經(jīng)口急性毒性均達(dá)到實際無毒級。蘋果酸鉻和葉酸鉻對小鼠的LDmin遠(yuǎn)大于蘆丁鉻的LDmin。在亞急性毒性試驗范圍內(nèi)，蘋果酸鉻

9、未見明顯毒性，而葉酸鉻導(dǎo)致了人體必需微量元素鋅的代謝紊亂，且與其配體葉酸有關(guān)。因此，蘋果酸鉻不僅降血糖活性好，而且安全性好，在輔助降血糖功能食品和營養(yǎng)素補充劑方面具有很好的應(yīng)用前景。
　　 (4)采用靜脈注射給藥，ICP法考察蘋果酸鉻在大鼠體內(nèi)的藥代動力學(xué)行為，獲得基本藥代動力學(xué)參數(shù)，初步闡明了蘋果酸鉻在大鼠體內(nèi)分布、排泄規(guī)律。經(jīng)單次靜脈注射蘋果酸鉻在30 min后，鉻已從大鼠血液中消除85.0％，肝臟和腎臟中的鉻含量在1 h后

10、均達(dá)到最大值，說明蘋果酸鉻從血液中消除后分布到各組織中，36 h后幾乎所有鉻都從各組織中排出。大鼠體內(nèi)的蘋果酸鉻主要通過尿液和糞便排泄，36 h內(nèi)已排出82.4％。
　　 (5)采用紫外光譜、熒光光譜和等溫微量熱法(ITC)研究蘋果酸鉻與脫鐵-轉(zhuǎn)鐵蛋白和人血清白蛋白的相互作用形式。結(jié)果表明，蘋果酸鉻可與脫鐵-轉(zhuǎn)鐵蛋白和人血清白蛋白形成了復(fù)合物，導(dǎo)致該兩種蛋白與鉻離子結(jié)合部位的色氨酸殘基和酪氨酸殘基的苯環(huán)π→π*躍遷受到干擾，從而

11、使225nm處的吸光度增加，280 nm處吸光度逐漸減小，并引起該兩種蛋白內(nèi)源熒光猝滅；蘋果酸鉻與該兩種蛋白之間的相互作用力以氫鍵和范德華力為主。
　　 (6)采用四氧嘧啶所致糖尿病小鼠模型考察蘋果酸鉻和蜂膠組合物的降血糖增效作用和一次最大限量給藥法評價該組合物的小鼠經(jīng)口急性毒性。降血糖活性試驗結(jié)果表明，該組合物可降低血清谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)、谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)和堿性磷酸酶(ALP)的含量，說明該組合物可顯著減輕糖尿病小鼠的肝

12、損傷，同時該組合物對糖尿病小鼠具有顯著的降血糖活性，并達(dá)到增效作用。小鼠經(jīng)口急性毒性結(jié)果表明，在14 d的試驗期內(nèi)，雌、雄受試小鼠未出現(xiàn)異常情況及死亡，尸解未見異常。該組合物對主要臟器指數(shù)、血液常規(guī)指標(biāo)、血生化學(xué)指標(biāo)均無明顯影響。雌、雄性小鼠經(jīng)口LD50均大于5.0g/kgb.w.，屬于實際無毒級。因此，蘋果酸鉻和蜂膠的組合物減輕了四氧嘧啶所致小鼠肝損傷的作用，對糖尿病小鼠具有顯著的降血糖活性，并達(dá)到增效作用，且該組合物在經(jīng)口急性毒性范

13、圍內(nèi)未見明顯毒性，達(dá)到實際無毒級。
　　 綜上所述，針對營養(yǎng)素補充劑和含鉻化合物功能食品中廣泛使用的吡啶甲酸鉻存在的安全性問題，本文以天然活性有機(jī)化合物為配體合成出了幾種新型有機(jī)鉻配合物，通過降血糖活性研究及急性毒性和亞急性毒性評價篩選出了降血糖活性好、安全性高的蘋果酸鉻，初步闡明了其在體內(nèi)的分布、排泄規(guī)律及轉(zhuǎn)運機(jī)理；蘋果酸鉻和蜂膠的組合物可減輕四氧嘧啶所致糖尿病小鼠的肝損傷，并達(dá)到降血糖增效作用。該成果為新型有機(jī)鉻輔助降血糖功