《Tissue and Cell》：Pomegranate peel extract nanoparticles enhance insulin production and antioxidant activity of diabetic rats
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石榴皮提取物负载壳聚糖纳米颗粒对1型糖尿病大鼠的疗效及机制研究。通过离子凝胶法合成PPE-NPs，表征显示其稳定性和靶向性良好。实验表明PPE-NPs显著改善糖尿病大鼠胰岛素水平（126.92%）、血糖（-19.93%），并修复胰腺、肝、肾组织病理损伤，机制涉及抗氧化活性及β细胞功能恢复。
哈南·优斯里·易卜拉欣·阿尔·赛义德（Hanan Yousri Ibrahim Al Sayed）| 莫斯塔法·I·阿卜杜勒吉勒（Mostafa I. Abdelglil）| 哈南·拉马丹·H·穆罕默德（Hanan Ramadan H. Mohamed）| 艾哈迈德·阿卜杜勒·阿齐兹·巴伊奥米（Ahmed Abdel Aziz Baiomy）| 艾曼·萨贝尔·穆罕默德（Ayman Saber Mohamed）
开罗大学理学院动物学系，吉萨，12613，埃及
摘要
背景
1型糖尿病（T1DM）是儿童和青少年中最常见的慢性疾病之一，预计全球20岁以下患者人数将达到152万。石榴皮提取物（PPE）因其具有抗菌、抗病毒、抗癌、抗溃疡、降压和抗炎等功效而受到广泛研究关注。将PPE封装在壳聚糖纳米颗粒中是一种保护其活性成分的有效方法。本研究旨在制备并表征PPE-壳聚糖纳米颗粒，以用于治疗大鼠的1型糖尿病。
方法
PPE-NPs通过离子凝胶化工艺合成，并通过紫外-可见光谱、X射线衍射、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和动态光散射技术进行了表征。实验中，大鼠通过腹腔注射链脲佐菌素（60 mg/kg，柠檬酸盐缓冲液）诱发1型糖尿病。24只大鼠被分为四组（每组6只）：对照组、T1DM组、壳聚糖纳米颗粒组（60 mg/kg，口服）和PPE-NPs组（60 mg/kg，口服）。
结果
实验结果显示，PPE-NPs给药后，糖尿病大鼠的血清胰岛素水平显著升高（0.59 ± 0.01；126.92%），总蛋白、白蛋白、HDL-胆固醇和谷胱甘肽水平升高，而尿酸、丙氨酸氨基转移酶、碱性磷酸酶、天冬氨酸氨基转移酶、甘油三酯、LDL-胆固醇、肌酐、尿素和丙二醛水平降低。此外，PPE-NPs显著提高了脂联素（0.93 ± 0.02；52.46%）和瘦素基因（0.82 ± 0.06；64%）的表达水平。使用苏木精-伊红染色和Masson三色染色法，PPE-NPs还显著改善了糖尿病大鼠的胰腺、肝脏和肾脏组织结构。
结论
本研究表明，石榴皮提取物纳米颗粒（PPE-NPs）能显著改善糖尿病大鼠的胰腺、肝脏和肾脏功能及结构。PPE-NPs的潜在抗糖尿病机制包括保护β细胞、提高血清胰岛素水平以及发挥抗氧化作用。
引言
1型糖尿病（T1DM）是儿童中最主要的慢性代谢疾病，占全球糖尿病病例的5-10%（Kandemir等人，2024年）。预计到2022年，全球1型糖尿病患者将达到920万，其中20岁以下儿童占180万（Duncan等人，2025年）。北欧血统人群以及中东和北非国家的发病率最高（Mebrahtu等人，2021年；Ogle等人，2022年）。T1DM是一种复杂的慢性疾病，其特征是胰岛素分泌严重不足，需要外部补充（Holt等人，2021年）。在T1DM发病初期，超过70%的β细胞被破坏；因此，剩余β细胞的复制、胰岛内细胞转化和前体导管新生可能是恢复β细胞数量的途径（Mick & McCormick，2024年）。T1DM在具有遗传易感性的个体中，在环境或免疫因素的作用下发病并进展（Herold等人，2024年）。它是儿童和青少年中最常见的慢性疾病之一，预计到2022年，20岁以下患者人数将达到152万（Gomez & Sanchez，2024年）。预计到2040年，全球T1DM发病率将从2021年的370万增加到约1350-1740万（Gregory等人，2022年）。T1DM不仅会导致急性并发症（如糖尿病酮症酸中毒和严重低血糖），还会引发慢性并发症，如微血管或大血管问题（Longendyke等人，2024年）。
糖尿病的化学诱导模型主要是链脲佐菌素（STZ）和阿洛糖（alloxan）（Graham等人，2011年）。然而，由于阿洛糖的致糖尿病剂量有限，且过量使用可能导致全身毒性（尤其是对肾脏的损害，Wszola等人，2021年），因此很少被广泛使用。链脲佐菌素（STZ）是制备1型和2型糖尿病大鼠模型的主要药物（Ghasemi & Jeddi，2023年）。它是一种高度选择性的胰腺β细胞细胞毒性药物，通常通过单次大剂量注射在48小时内诱导β细胞坏死和糖尿病（Furman，2015年）。由于STZ的结构与葡萄糖相似，它通过葡萄糖转运蛋白2（GLUT2）被转运进入胰腺β细胞。根据STZ的剂量和动物年龄，这会导致β细胞坏死以及胰岛素生产的完全或部分丧失（Chaudhry等人，2013年；Marino等人，2023年）。
天然产物通过多种机制影响碳水化合物代谢，包括恢复β细胞的完整性和功能、促进胰岛素分泌以及利用葡萄糖（Dragan等人，2015年）。药用植物在糖尿病管理中具有巨大潜力，因为它们含有多种生物活性成分（Novoa & Silva，2024年）。石榴富含多种植物化学物质，如多酚、脂肪酸、氨基酸、生育酚、甾醇、萜类和生物碱（Grabe?等人，2020年）。石榴皮提取物（PPE）因其抗菌、抗病毒、抗癌、抗溃疡、降压和抗炎等功效而受到广泛研究（Cui等人，2020年）。
许多天然生物活性化合物和生物防腐剂容易发生氧化反应，在恶劣环境或加工条件下（如氧气、光照、高温、湿度变化等）迅速降解，从而限制了其应用（Ravash等人，2022年；Soltanzadeh等人，2022年）。纳米封装技术为解决这些问题提供了创新方案，利用纳米级载体保护脆弱成分免受降解并提高其吸收率（Hao等人，2026年）。纳米封装具有多种优势，如提高生物活性化合物的稳定性和溶解度、防止制造、运输和储存过程中的降解、掩盖不良味道、增强纳米封装成分的活性以及调控释放（Taouzinet等人，2023年）。将PPE封装在壳聚糖纳米颗粒中是保护其活性成分的有效方法（Soltanzadeh等人，2021年）。壳聚糖生物聚合物因其良好的物理、化学和生物特性而在食品和制药行业中得到广泛应用。它可生物降解、无毒且具有生物功能性（Kumar等人，2021年）。因此，纳米颗粒被设计用于提高药物的物理化学稳定性，从而增加其生物利用度（Royapuram Parthasarathy等人，2023年）。本研究旨在制备并表征PPE-壳聚糖纳米颗粒，并评估其在T1DM大鼠模型中的治疗潜力，以探讨其作用机制。
化学物质和试剂
链脲佐菌素和胰岛素试剂盒购自Sigma-Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）。生化试剂盒购自Bio-diagnostic Company（埃及多基，El Motor St）。
石榴皮提取
石榴皮切碎后，在室温下干燥（避免阳光照射），然后通过搅拌机制成粉末。使用最多60克石榴皮粉末，在40°C下用700毫升蒸馏水浸泡4小时。
封装效率（EE）和药物装载量
利用Folin-Ciocalteu分光光度法测定PPE-NPs分离后上清液中的酚类化合物浓度。未结合的PPE浓度以单宁酸当量表示。封装效率（EE）根据公式1计算。
药物装载量通过以下公式计算：
药物装载量（%）= （装载在纳米颗粒中的药物重量）/ （初始PPE重量）× 100
石榴皮提取物的总产率为40.87%，总酚类含量为19.95%。
高效液相色谱（HPLC）分析
根据表1，石榴皮干提取物中含量最高的酚类化合物是咖啡酸、对香豆酸、没食子酸和芦丁；含量中等的是阿魏酸、香草酸和槲皮素；含量最低的是山柰酚和对香豆酸。
PPE-NPs的表征
PPE-NPs悬浮液的吸收光谱显示两个明显峰值。
讨论
糖尿病管理是一个全球性问题，目前尚无有效的治疗方法。高血糖会通过诱导氧化应激导致组织损伤和器官功能障碍（Caturano等人，2025年）。研究表明，β细胞系和分离的胰岛细胞暴露于氧化应激会抑制胰岛素基因的启动子和mRNA表达，从而降低胰岛素基因表达（Oguntibeju，2019年）。
结论
本研究结果表明，石榴皮提取物纳米颗粒（PPE-NPs）可部分改善糖尿病大鼠的代谢参数，并减轻胰腺、肝脏和肾脏的结构和功能异常。观察到的组织学和生化改善表明，抗氧化作用和胰腺功能的保护可能对这些效果起到了重要作用。
未引用参考文献
(Zafar等人，2009)
CRediT作者贡献声明
艾哈迈德·阿卜杜勒·阿齐兹·巴伊奥米（Ahmed Abdel Aziz Baiomy）：撰写、审稿和编辑、软件处理、数据分析。艾曼·萨贝尔·穆罕默德（Ayman Saber Mohamed）：实验设计、概念构思。哈南·拉马丹·H·穆罕默德（Hanan Ramadan H. Mohamed）：监督、数据管理。哈南·优斯里·易卜拉欣·阿尔·赛义德（Hanan Yousri Ibrahim Al Sayed）：撰写初稿、数据分析。莫斯塔法·I·阿卜杜勒吉勒（Mostafa I. Abdelglil）：撰写、审稿和编辑、数据分析。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
