《Tissue and Cell》：Pomegranate peel extract nanoparticles enhance insulin production and antioxidant activity of diabetic rats
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石榴皮提取物負載殼聚糖納米顆粒對1型糖尿病大鼠的療效及機制研究。通過離子凝膠法合成PPE-NPs，表征顯示其穩定性和靶向性良好。實驗表明PPE-NPs顯著改善糖尿病大鼠胰島素水平（126.92%）、血糖（-19.93%），并修復胰腺、肝、腎組織病理損傷，機制涉及抗氧化活性及β細胞功能恢復。
哈南·優斯里·易卜拉欣·阿爾·賽義德（Hanan Yousri Ibrahim Al Sayed）| 莫斯塔法·I·阿卜杜勒吉勒（Mostafa I. Abdelglil）| 哈南·拉馬丹·H·穆罕默德（Hanan Ramadan H. Mohamed）| 艾哈邁德·阿卜杜勒·阿齊茲·巴伊奧米（Ahmed Abdel Aziz Baiomy）| 艾曼·薩貝爾·穆罕默德（Ayman Saber Mohamed）
開羅大學理學院動物學系，吉薩，12613，埃及
摘要
背景
1型糖尿病（T1DM）是兒童和青少年中最常見的慢性疾病之一，預計全球20歲以下患者人數將達到152萬。石榴皮提取物（PPE）因其具有抗菌、抗病毒、抗癌、抗潰瘍、降壓和抗炎等功效而受到廣泛研究關注。將PPE封裝在殼聚糖納米顆粒中是一種保護其活性成分的有效方法。本研究旨在制備并表征PPE-殼聚糖納米顆粒，以用于治療大鼠的1型糖尿病。
方法
PPE-NPs通過離子凝膠化工藝合成，并通過紫外-可見光譜、X射線衍射、透射電子顯微鏡、傅里葉變換紅外光譜和動態光散射技術進行了表征。實驗中，大鼠通過腹腔注射鏈脲佐菌素（60 mg/kg，檸檬酸鹽緩沖液）誘發1型糖尿病。24只大鼠被分為四組（每組6只）：對照組、T1DM組、殼聚糖納米顆粒組（60 mg/kg，口服）和PPE-NPs組（60 mg/kg，口服）。
結果
實驗結果顯示，PPE-NPs給藥后，糖尿病大鼠的血清胰島素水平顯著升高（0.59 ± 0.01；126.92%），總蛋白、白蛋白、HDL-膽固醇和谷胱甘肽水平升高，而尿酸、丙氨酸氨基轉移酶、堿性磷酸酶、天冬氨酸氨基轉移酶、甘油三酯、LDL-膽固醇、肌酐、尿素和丙二醛水平降低。此外，PPE-NPs顯著提高了脂聯素（0.93 ± 0.02；52.46%）和瘦素基因（0.82 ± 0.06；64%）的表達水平。使用蘇木精-伊紅染色和Masson三色染色法，PPE-NPs還顯著改善了糖尿病大鼠的胰腺、肝臟和腎臟組織結構。
結論
本研究表明，石榴皮提取物納米顆粒（PPE-NPs）能顯著改善糖尿病大鼠的胰腺、肝臟和腎臟功能及結構。PPE-NPs的潛在抗糖尿病機制包括保護β細胞、提高血清胰島素水平以及發揮抗氧化作用。
引言
1型糖尿病（T1DM）是兒童中最主要的慢性代謝疾病，占全球糖尿病病例的5-10%（Kandemir等人，2024年）。預計到2022年，全球1型糖尿病患者將達到920萬，其中20歲以下兒童占180萬（Duncan等人，2025年）。北歐血統人群以及中東和北非國家的發病率最高（Mebrahtu等人，2021年；Ogle等人，2022年）。T1DM是一種復雜的慢性疾病，其特征是胰島素分泌嚴重不足，需要外部補充（Holt等人，2021年）。在T1DM發病初期，超過70%的β細胞被破壞；因此，剩余β細胞的復制、胰島內細胞轉化和前體導管新生可能是恢復β細胞數量的途徑（Mick & McCormick，2024年）。T1DM在具有遺傳易感性的個體中，在環境或免疫因素的作用下發病并進展（Herold等人，2024年）。它是兒童和青少年中最常見的慢性疾病之一，預計到2022年，20歲以下患者人數將達到152萬（Gomez & Sanchez，2024年）。預計到2040年，全球T1DM發病率將從2021年的370萬增加到約1350-1740萬（Gregory等人，2022年）。T1DM不僅會導致急性并發癥（如糖尿病酮癥酸中毒和嚴重低血糖），還會引發慢性并發癥，如微血管或大血管問題（Longendyke等人，2024年）。
糖尿病的化學誘導模型主要是鏈脲佐菌素（STZ）和阿洛糖（alloxan）（Graham等人，2011年）。然而，由于阿洛糖的致糖尿病劑量有限，且過量使用可能導致全身毒性（尤其是對腎臟的損害，Wszola等人，2021年），因此很少被廣泛使用。鏈脲佐菌素（STZ）是制備1型和2型糖尿病大鼠模型的主要藥物（Ghasemi & Jeddi，2023年）。它是一種高度選擇性的胰腺β細胞細胞毒性藥物，通常通過單次大劑量注射在48小時內誘導β細胞壞死和糖尿病（Furman，2015年）。由于STZ的結構與葡萄糖相似，它通過葡萄糖轉運蛋白2（GLUT2）被轉運進入胰腺β細胞。根據STZ的劑量和動物年齡，這會導致β細胞壞死以及胰島素生產的完全或部分喪失（Chaudhry等人，2013年；Marino等人，2023年）。
天然產物通過多種機制影響碳水化合物代謝，包括恢復β細胞的完整性和功能、促進胰島素分泌以及利用葡萄糖（Dragan等人，2015年）。藥用植物在糖尿病管理中具有巨大潛力，因為它們含有多種生物活性成分（Novoa & Silva，2024年）。石榴富含多種植物化學物質，如多酚、脂肪酸、氨基酸、生育酚、甾醇、萜類和生物堿（Grabe?等人，2020年）。石榴皮提取物（PPE）因其抗菌、抗病毒、抗癌、抗潰瘍、降壓和抗炎等功效而受到廣泛研究（Cui等人，2020年）。
許多天然生物活性化合物和生物防腐劑容易發生氧化反應，在惡劣環境或加工條件下（如氧氣、光照、高溫、濕度變化等）迅速降解，從而限制了其應用（Ravash等人，2022年；Soltanzadeh等人，2022年）。納米封裝技術為解決這些問題提供了創新方案，利用納米級載體保護脆弱成分免受降解并提高其吸收率（Hao等人，2026年）。納米封裝具有多種優勢，如提高生物活性化合物的穩定性和溶解度、防止制造、運輸和儲存過程中的降解、掩蓋不良味道、增強納米封裝成分的活性以及調控釋放（Taouzinet等人，2023年）。將PPE封裝在殼聚糖納米顆粒中是保護其活性成分的有效方法（Soltanzadeh等人，2021年）。殼聚糖生物聚合物因其良好的物理、化學和生物特性而在食品和制藥行業中得到廣泛應用。它可生物降解、無毒且具有生物功能性（Kumar等人，2021年）。因此，納米顆粒被設計用于提高藥物的物理化學穩定性，從而增加其生物利用度（Royapuram Parthasarathy等人，2023年）。本研究旨在制備并表征PPE-殼聚糖納米顆粒，并評估其在T1DM大鼠模型中的治療潛力，以探討其作用機制。
化學物質和試劑
鏈脲佐菌素和胰島素試劑盒購自Sigma-Aldrich（美國密蘇里州圣路易斯）。生化試劑盒購自Bio-diagnostic Company（埃及多基，El Motor St）。
石榴皮提取
石榴皮切碎后，在室溫下干燥（避免陽光照射），然后通過攪拌機制成粉末。使用最多60克石榴皮粉末，在40°C下用700毫升蒸餾水浸泡4小時。
封裝效率（EE）和藥物裝載量
利用Folin-Ciocalteu分光光度法測定PPE-NPs分離后上清液中的酚類化合物濃度。未結合的PPE濃度以單寧酸當量表示。封裝效率（EE）根據公式1計算。
藥物裝載量通過以下公式計算：
藥物裝載量（%）= （裝載在納米顆粒中的藥物重量）/ （初始PPE重量）× 100
石榴皮提取物的總產率為40.87%，總酚類含量為19.95%。
高效液相色譜（HPLC）分析
根據表1，石榴皮干提取物中含量最高的酚類化合物是咖啡酸、對香豆酸、沒食子酸和蘆丁；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對香豆酸。
PPE-NPs的表征
PPE-NPs懸浮液的吸收光譜顯示兩個明顯峰值。
討論
糖尿病管理是一個全球性問題，目前尚無有效的治療方法。高血糖會通過誘導氧化應激導致組織損傷和器官功能障礙（Caturano等人，2025年）。研究表明，β細胞系和分離的胰島細胞暴露于氧化應激會抑制胰島素基因的啟動子和mRNA表達，從而降低胰島素基因表達（Oguntibeju，2019年）。
結論
本研究結果表明，石榴皮提取物納米顆粒（PPE-NPs）可部分改善糖尿病大鼠的代謝參數，并減輕胰腺、肝臟和腎臟的結構和功能異常。觀察到的組織學和生化改善表明，抗氧化作用和胰腺功能的保護可能對這些效果起到了重要作用。
未引用參考文獻
(Zafar等人，2009)
CRediT作者貢獻聲明
艾哈邁德·阿卜杜勒·阿齊茲·巴伊奧米（Ahmed Abdel Aziz Baiomy）：撰寫、審稿和編輯、軟件處理、數據分析。艾曼·薩貝爾·穆罕默德（Ayman Saber Mohamed）：實驗設計、概念構思。哈南·拉馬丹·H·穆罕默德（Hanan Ramadan H. Mohamed）：監督、數據管理。哈南·優斯里·易卜拉欣·阿爾·賽義德（Hanan Yousri Ibrahim Al Sayed）：撰寫初稿、數據分析。莫斯塔法·I·阿卜杜勒吉勒（Mostafa I. Abdelglil）：撰寫、審稿和編輯、數據分析。
利益沖突聲明
作者聲明不存在利益沖突。
