巴西圣保罗大学生物系

M. S. Melis 和A. R. Sainati

 

摘要：应用典型的清除率技术和动脉压测量方法对大鼠进行了研究，结果表明，从甜叶菊(Stevia rebaudiana)叶子中提取的甜菊甙，能使体内血压降低、利尿、每毫升肾小球滤过率尿钠排泄。戊脉安有增加甜菊甙的肾功能和系统功能影响的倾向。相比之下，给大鼠注射用甜菊甙制备的CaCl₂使甜菊甙血管扩张反应显著减弱。这些数据与对戊脉安的情况是一致的，甜菊甙可能是钙的一种拮抗物。

 

关键词：甜菊甙；肾小球滤过率；分馏钠和钾排泄

 

 

甜叶菊(Stevia rebaudiana) 是生长在巴西和巴拉圭的一种甜味草本植物，属于菊科。甜叶菊叶子含的一种糖苷甜菊甙(干重的5%)，其甜度比蔗糖甜300倍。甜菊甙含有甜菊醇和三个葡萄糖分子，甜菊醇是一种双萜羧基醇(图1)。甜叶菊的叶子还含有若干种在结构上相关的化合物，例如，莱鲍迪甙A-E（rebaudioside A-E）、杜克甙(dulcoside A)和甜菊醇B甙，其中一些具有甜味。

 

                       （图）

 

 

许多作者指出，甜菊甙可能不仅仅只用作甜味剂，而且也具有生理学和治疗效果。据称甜菊甙还具有心血管和避孕功效。对于一些作者报告的降低血糖的效果，已经通过甜叶菊的总提取物而不是纯化的甜菊甙进行了观察。用甜菊甙进行的各种诱变性试验得到的几乎都是否定的数据。

Humboldt和Boeck (1977)研究了甜菊甙对大鼠心血管参数的影响，并报告指出，该物质导致平均动脉压和心博率明显下降，而且利尿。在进一步的研究中，这些作者还指出，18位年龄在20-40岁血压正常的人饮用甜叶菊叶茶叶30天后，发现平均动脉压和心博徐缓分别降低。根据这些数据提出，从甜叶菊叶子提取的 甜菊甙和提取物可能具有有益的降低血压的效果。本实验的目的是：(1)进一步调查甜菊甙导致大鼠血压变化和进而影响肾功能的可能性；(2)确定甜菊甙扩张血管的作用是否可以通过钙或者钙拮抗物得到改变。实验的结果可能提供甜菊甙作用机理的信息，并有助于对随后进行的肾功能实验的解释。

 

 

甜菊甙是按照Alverez等(1981)的方法从甜叶菊(S. rebaudiana)的干叶子中提取和纯化的(由巴西圣保罗大学的Antonio Barioni Gusman博士鉴定的)。

 

实验是用体重为250-330 g的Wistar大鼠进行的。所有动物均饲喂标准的颗粒饲料(Purina Nutrimentos公司生产)，在实验早晨之前自由饮水。

大鼠注射戊巴比妥钠(静脉注射30 mg/kg)，失去正位反射后放置在温度调节台，是体温保持在37.0℃和37.5℃之间。气管造口术后，左颈动脉插入导管采血，并用连接到Physiograph Six-B的Statham应变轨传感器测量平均动脉血压。将聚乙烯导管插入左右颈静脉以注射。通过在腹部切口做膀胱导管插入手术，以定时收集尿液。

在实验过程中将含有10%的菊粉和2%的对氨基马尿酸(PAH)的等渗林格(Ringer)液按0.03 ml/分的量进行静脉注射。注射开始后，使动物进行40-60分钟的平衡，然后以30分钟为间隔，从膀胱收集尿液。在每一个清除期的中点采集血液。

清除研究分成4组进行：

第1组(N=8)。溶于等渗盐溶液中的甜菊甙首先以8 mg/kg的初次剂量注入，然后在对照清除收集(C)结束后按每小时8 mg/kg的量注入。甜菊甙注入开始后15分钟进行两个实验性清除收集(S₁, S₂)。

第2组(N=9)。程序和第1组相同，但甜菊甙首先以16 mg/kg的初次剂量注入，然后按每小时16 mg/kg的量注入。实验性清除收集和第1组相同(C, S₁, S₂)。

第3组(N=10)。对照(C)和甜菊甙(S)收集(每小时16 mg/kg)后，按0.015mg/分的量体内注入戊脉安(V)，并且不停止甜菊甙的注入(S-V)。如上所述进行收集。

第4组(N=10)。按第3组的方案进行，但溶入等渗盐溶液的氯化钙(800 mEq/l)按2.5 ml/kg的初次剂量通过静脉注入，然后按0.025 ml/kg剂量注入(S-CaCl₂)。

用蒽酮方法测定了血浆和尿中菊粉的浓度。用Smith 等的方法测定血浆和尿中对氨基马尿酸(PAH)的浓度。采用Klina火焰光度计(Beckman Instruments公司生产)测定血浆和尿中钠和钾的浓度。总肾血管阻力通过BP/RPF比例计算。

 

注释：BP-血压；GFR-肾小球滤过率；V/GFR-以肾小球滤过率的百分率表示的尿流动；C_PAH-对氨基马尿酸清除率； FeNa*-部分尿钠分泌；FeK*-部分尿钾分泌；C-对照期；S₁和S₂-甜菊甙注射实验期1和2；相对于对照值(C)显著：*P<0.05, **P<0.01; N=8。

 

用Tukey 试验对数据进行了统计分析，其结果用平均值±S.E.M.，显著水平定为P<0.05。

 

 

甜菊甙以8 mg/kg/h的剂量静脉注射对动脉血压(BP)、肾小球滤过率(GFR)、以肾小球滤过率的百分率表示的尿流动(V/GFR)、对氨基马尿酸清除率(C_PAH)以及部分尿钠和部分尿钾分泌影响如表1所示(第1组)。在注射期间，观察到在S₂期间身体血压微小的下降与对照相比是显著的。以8 mg/kg的剂量注入甜菊甙后，肾小球滤过率或者对氨基马尿酸清除没有显著变化。数据表明，与对照实验相比，注射导致在S₁期间显著的利尿效果。当用肾小球滤过率的百分率(V/GFR)表示时，尿流显著增加就反映了这种效果。在S₁期间观察到FeNa*显著增加和在S₁期间和S₂期间FeK*显著增加。用甜菊甙处理过的大鼠平均肾血管阻力低于对照大鼠(在S₁期间和S₁期间分别为10.1±2.8对7.2±4.1和7.8±3.3 mmHg/min/ml)，但差异不显著。

 

缩写：见表1。

相对于对照值(C)显著：*P<0.05, **P<0.01; N=8

 

表2总结了甜菊甙在16 mg/kg/h的剂量时对动脉压和肾功能的影响(第2组)。与对照数据相比，在S₁期间和S₁期间，甜菊甙导致显著的低血压效果。在实验期间，肾小球滤过率(GFR)在任何时间都没有显著变化；然而，在S₁期间和S₁期间，观察到肾小球滤过率的百分率(V/GFR)显著增加。在甜菊甙注入S₁期间，对氨基马尿酸清除率(C_PAH)表现增加。甜菊甙注入还导致FeNa*和FeK*在S₁期间和S₁期间增加。在对照期间，肾血管阻力为8.45±2.54 mmHg/min/ml，在S₁期间和S₁期间分别下降到2.60±3.30 mmHg/min/ml和3.73±4.21 mmHg/min/ml。

这样，各组正常大鼠显示出依赖于剂量的身体血压下降。这些结果与Boech 和Humhold(1981)的结果相符。本实验新的发现是，在正常大鼠中，按16 mg/kg/h的剂量肾注射甜菊甙后，除了肾小球滤过率之外，所有肾功能参数都发生了改变。

图2总结了用甜菊甙进行预处理和施用戊脉安以后对动脉压和肾功能的影响(第3组)。从S到S-V期，血压从95.9±1.5 显著降低到67.1±0.7 mmHg。肾小球滤过率(GFR)保持稳定。当甜菊甙注入时，平均对氨基马尿酸清除率(C_PAH)为34.1±3.6 ml/min/kg，但注入戊脉安以后稍微增加到47.7±3.8 ml/min/kg，但不显著(S-V)。注入戊脉安以后没有改变甜菊甙导致的肾小球滤过率的百分率(V/GFR)显著增长。FeNa*从S期的1.56±0.10%显著增加到2.72±0.25%(S-V)。相比之下，甜菊甙结合戊脉安注射后FeK*保持不变。

 

 

                            （图）

 

图2. 注入甜菊甙以及甜菊甙加戊脉安后大鼠的肾功能。每个时期的符号都列在横轴上。C, 对照期。S, 静脉注射甜菊甙(16 mg/kg/h)。S-V, 甜菊甙注射结合体内注射戊脉安(0.025 ml/min)(每个时期为30分钟)。结果为平均值±平均标准误差。与前期相比，*P<0.05, **P<0.01; N=10。其他缩写和表1中的定义相同。

 

 

（图）

 

图3. 注入甜菊甙以及甜菊甙加CaCl₂后大鼠的肾功能。每个时期的符号都列在横轴上。C, 对照期。S, 静脉注射甜菊甙(16 mg/kg/h)。S-CaCl₂, 甜菊甙注射结合体内注射CaCl₂ (800 mEq/l, 0.025 ml/kg/min)(每个时期为30分钟)。结果为平均值±平均标准误差。与前期相比，*P<0.05, **P<0.01; N=10。缩写见表1。

 

 

在甜菊甙注入实验期间，CaCl₂对动脉压和肾功能的影响列于图3(第4组)。注入CaCl₂没有抑制甜菊甙降低血压的功效。血压从S期的70.0±1.1 mmHg增加到S- CaCl₂期间的109.1±1.6 mmHg。在整个实验期间肾小球滤过率(GFR)保持稳定。由甜菊甙导致的平均对氨基马尿酸清除率(C_PAH)的增加因CaCl₂的处理而受到抑制，其平均值完全可以与对照期间所得的结果相比。注射CaCl₂后甜菊甙的利尿效果受到抑制。平均肾小球滤过率的百分率(V/GFR) 在S期为2.29±0.20%，在S- CaCl₂期下降到1.63±0.08%。在注入甜菊甙期间，FeNa*为1.51±0.14%，在注入CaCl₂期间为0.75±0.01%，没有影响到甜菊甙，即恢复到对照值。甜菊甙对FeK*的效果也因注入CaCl₂而受到影响。在S期FeK*为68.1±4.7%，而在S- CaCl₂期为28.6±8.6%。在这些大鼠中，CaCl₂明显地影响了甜菊甙对其肾功能和血压的效果。

 

 

在本研究中，在采用剂量条件下，既8和16 mg/kg/h，甜菊甙显示出显著的依赖于剂量的降低血压的作用。这些结果与其他作者(Boech和Humboldt, 1977)对正常人(Boech和Humboldt, 1977)和大鼠(Boech和Humboldt, 1981)进行的实验中所得到的数据是吻合的。

甜菊甙在剂量为16 mg/kg时导致平均对氨基马尿酸清除率(C_PAH)显著增加，但是，当剂量为8mg/kg时，则没有这种效果。尽管在16 mg/kg剂量时注入甜菊甙期间平均对氨基马尿酸清除率增加，除非当对氨基马尿酸肾提取同时测定，否则单独的对氨基马尿酸不是肾血流变化的一个好指标。因此，我们假设，正如其他实验那样，在16 mg/kg剂量时甜菊甙增加了身血浆流动。甜菊甙的血管舒张效果，通过降低肾血管阻力，导致平均动脉压降低和促进肾血管舒张。

尽管由甜菊甙导致的平均对氨基马尿酸清除率(C_PAH)显著增加，但在我们的实验中肾小球滤过率没有改变，这一事实可能解释为传入和传出小动脉的血管舒张所致。这一发现和其他将血管舒张素投喂给大鼠的研究结果是吻合的(MacLaughlin等，1979；Melis和Macial, 1986)。

在正常条件下，肾内和静脉内注入血管舒张素通常使尿钠分泌物增加。如表1和表2所示，注入甜菊甙以后，两个小组的FeNa*和平均肾小球滤过率的百分率(V/GFR)都增加了，虽然接受较高剂量甜菊甙的大鼠增长更显著。尽管注入甜菊甙以后肾小球滤过率没有变化，而水和钠分泌增加这一事实可能用近端细管重吸收的水和钠减少来解释。对肾血流动更大的增强导致近曲小管周围斯塔林(Starling)力更显著的改变，从而导致近端血管重吸收更大的减少和尿流和钠分泌的增加。甜菊甙可能对小管钠重吸收机制直接发生作用。因此，本研究中采用的实验模式不适合于区别血管和小管之间的效果。

用甜菊甙处理后两个小组的部分钾分泌百分率(FeK*)都增加了。这些结果可以解释如下。注入甜菊甙后部分钾分泌百分率(FeK*)和平均肾小球滤过率的百分率(V/GFR)增加，表明提高的钠浓度和水以远端小管的方向移动。这促进了钠钾的交换，钾被渗出和钠被远端小管的周边膜吸收。这些结果与其他作者在实验中得到的数据相吻合，这些实验中钠浓度和(或者)尿流升高(Malnic等，1964；Engbretson和Stoner,1987)。

在本研究中，曾试图阐明甜菊甙的舒张血管的作用和确定甜菊甙是否像在戊脉安的情况那样是通过阻止Ca²⁺通道而起作用。先前的研究表明，投入戊脉安后观察到尿钠排泄大部分是近端起源，因为它通过收集小管使水运输增加，可能通过向亨利氏(Henle’s)袢提供增加的盐量。值得注意的是，戊脉安增加了甜菊甙的血管舒张作用。如图2所示，戊脉安增加了由甜菊甙引起的降低血压、利尿和部分钠和钾分泌百分率。相比之下，由甜菊甙引起的肾血管舒张(图3)几乎完全被CaCl₂阻止了。在我们的实验中，由甜菊甙引起的低血压、利尿和部分钠和钾分泌百分率在用CaCl₂处理后被抑制了。说明甜菊甙引起血管舒张的功能甚至可能被钙离子抵消，也可能是由于钙离子的部分抑制机制。很明显，这种抑制机制能够将甜菊甙诱导的肾功能改变和平均动脉压再变回到对照状态。同样，用血管舒张素MgSO₄在大鼠进行的实验表明，戊脉安抑制了MgSO₄的效果，而且表明钙离子可能部分参与到了这种血管活性药物的作用机理中(Yuki等，1986)。

最后，这些结果与甜菊甙是一种血管活性药物是一致的，这一效果与戊脉安的作用是类似的，戊脉安一种心肌和血管肌中钙作用的特殊抑制。