Anti-diabetic activity of perilla seed residuein rats

ฤทธิ์ต้านเบาหวานของกากงาขี้ม้อนในหนูขาว

Name: Pattharaphong Deethai

LCSH: Perilla frutescens -- Therapeutic use

LCSH: Herbs -- Therapeutic use

LCSH: Plant Extracts

LCSH: Medicinal plants -- Analysis

Abstract: Perilla frutescens is a plant rich in phytochemicals, which are widely investigated for their biological’s activities in leaves, seeds and oil. During the oil extraction process from perilla seeds, there is a residue called perilla seed residue which still contains bioactive phytochemicals. Therefore, this research aimed to investigate effect of perilla seed residue crude extract (PCE) on the development of insulin resistance from high-fat diet (HFD) in obese rat and the anti-diabetic effect in rat induced by HFD with streptozotocin. Perilla seed residue was extracted with 80% ethanol ratio 1 to 10 to obtain the PCE yield about 8.6 %. The phenolic acid content was 78.02 ± 1.44 mg of GAE / g extract whereas the flavonoid content was 67.63±0.67 mg of CE / g extract. PCE had antioxidant capacity equal to 94.911±5.09 and 107.99±9.40 mg of Trolox equivalent per 1 g of extract by ABTS and FRAP assay, respectively, whereas equal to 110.34±16.19 mg of ascorbic acid equivalent per 1 gram of extract by DPPH assay. The concentration of phytochemicals in PCE including rosmarinic acid, luteolin and apigenin were 30.36±0.03, 9.48±0.02 and 3.14±0.004 mg/g of PCE, respectively. To induce obesity and insulin resistance, male Wistar rats were fed with HFD for 6 weeks. For developing the diabetic rat model, HFD-treated rats were separated for a single intraperitoneal injection by streptozotocin (STZ) at 35 mg/kg bw. Subsequently, low- and high concentrations PCE (100 mg/kg bw and 1,000 mg/kg bw, respectively) were administered orally for 4 weeks, alongside metformin (100 mg/kg bw) as a positive control. Food/water intake, bodyweight, and fasting blood glucose were recorded weekly. An oral glucose tolerance test (OGTT) was performed in the final week. Post-euthanasia, blood, adipose tissue, and pancreatic tissue were collected for further analysis. In HFD-treated rats, both low- and high concentrations of PCE prevent the increasing of weight gain with reducing fat accumulation in adipose tissue. PCE administration normalized blood glucose levels and insulin secretion in HFD-treated rats to levels comparable to those of the control group. A decrease in HOMA-IR scores was observed in PCE-treated rats, indicating retarded insulin resistance and glycemic control in HFD-fed rats. These beneficial effects are likely attributable to the ability of PCE to attenuate inflammation and oxidative stress while enhancing antioxidant capacity. Both low and high dose PCE diminished inflammation by reducing macrophage infiltration in adipose tissue, which is the primary site of insulin resistance development. Additionally, PCE suppressed the expression of inflammation-related genes in adipose tissue, including TNF-α, IL-6, IL-1β, iNOS, and COX-2 and reduced circulating proinflammatory cytokines, including TNF-α, IL-6, and IL-1β, by 44%, 50%, and 28%, respectively. In diabetic rats, PCE improved diabetic symptoms such as decrease water and food intake, and increase body weight. PCE, particularly at low concentrations (100 mg/kg bw), reduced blood glucose levels by 43% and enhanced insulin secretion by 206% in diabetic rats with compromised pancreatic β-cell function due to streptozotocin induction. PCE appeared to promote β-cell regeneration, as evidenced by a 240% and 215% increase in the number and size of the islets of Langerhans, respectively, which is associated with enhanced insulin secretion and improved glucose utilization. Additionally, PCE reduced pancreatic inflammation, as demonstrated by suppressed the expression of inflammation-related genes in pancreatic tissue, including TNF-α, IL-6, IL-1β, iNOS, and COX-2 and decreased systemic inflammation, oxidative stress while enhancing antioxidant capacity in the blood. PCE administration reduced circulating levels of the pro-inflammatory cytokines TNF-α, IL-6, and IL-1β by 36%, 50%, and 33%, respectively. Furthermore, PCE effectively lowered VLDL-C and triglyceride levels in the blood. In conclusion, PCE demonstrates potential to attenuate insulin resistance by reducing fat deposition and adipose tissue inflammation ; therefore, it is expected to prevent insulin resistance in HFD-treated rats. Additionally, PCE can alleviate diabetes by improving metabolic parameters associated with hyperglycemia via improved pancreatic β-cell function and dyslipidemia in experimental animals. Therefore, these experimental results support the utilization of perilla seed residue to develop a natural product against insulin resistance and diabetes, as well as its incorporation into other health products to enhance its value.

Abstract: งาขี้ม้อน (Perilla frutescens) เป็นพืชที่อุดมไปด้วยสารพฤกษเคมีมากมาย ซึ่งนิยมศึกษาฤทธิ์ทางชีวภาพทั้งในใบ เมล็ดและน้ำมัน แต่หลังจากกระบวนการหีบเมล็ดเพื่อสกัดน้ำมันออกจะเหลือกากงาขี้ม้อนที่ยังคงมีสารพฤกษเคมีเหลืออยู่มาก ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงสนใจที่จะศึกษาฤทธิ์ของสารสกัดกากงาขี้ม้อนต่อภาวะดื้ออินซูลินในหนูที่ได้รับอาหารไขมันสูง และฤทธิ์ต้านเบาหวานในหนูที่ถูกเหนี่ยวนำด้วยอาหารไขมันสูงร่วมกับสเครปโตโซโดซิน (Steptozotoom) เมื่อสกัดกากงาขี้ม้อนด้วยเอทานอล 80% อัตราส่วน 1 ต่อ 10 จะ ได้สารสกัดกากงาขี้ม้อน (PCE) 8.6 กรัม % ซึ่งมีปริมาณสารพฤกษเคมี ได้แก่สารประกอบ กรดฟินอลิกเฉลี่ย 78.02 + 1.44 มก. ของกรดแกลลิก (gallic acid) เทียบเท่า 1 กรัมสารสกัดฟลาโวนอยค์ 67.6340.67 มก. ของคาเทชิน (catechin) เทียบเท่า 1 กรัมสารสกัด และในขณะที่ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ ที่วัดด้วยวิธี ABTS และ FRAP มีเฉลี่ยคือ 94.91 = 5.09 และ 107.99-9.40 มก. ของโทรลอกซ์ (Trolox) เทียบเท่า 1 กรัมสารสกัด ตามลำดับ ในขณะที่วัดด้วยวิธี DPPH ได้ค่าเฉลี่ยคือ 110.34+16.19 มก. ของกรดแอสคอร์บิก (ascortic acid) เทียบเท่าต่อ 1 กรัมสารสกัด โดยมีความเข้มข้นของสารพฤกษเคมีที่เป็นองค์ประกอบหลักคือ กรดโรสมารินิก (Rosmariminic acid) ลูทีโอลิน (Luteolim) และ อพิเจนิน (Apigenin) เท่ากับ 30.365+0.026, 9.480+0.01616 และ 3.137+0.004 มก./ก. ของสารสกัด ตามลำดับเพื่อเหนี่ยวนำให้หนูมีภาวะอ้วนและดื้อต่ออินซูลิน จึงให้หนูกินอาหารไขมันสูงเป็นเวลา 6 สัปดาห์เพียงอย่างเดียว ในขณะที่การเหนี่ยวนำให้เป็นหนูเบาหวานจะเหนี่ยวนำด้วยอาหารไขมันสูงต่อด้วยการฉีดสเตรปโตโซโตซิน 35 มก.น้ำหนักตัว เข้าทางช่องท้อง 1 ครั้ง จากนั้นหนูทั้งสองแบบจำลองจะถูกป้อนสารสกัดกากงาขี้ม้อนทั้งความเข้มขั้นต่ำและสูง (100 และ 1,000 มก.กก. น้ำหนักตัว) และยาเมทฟอร์มิน (metformin :100 มก./กก.น้ำหนักตัว) ต่อเนื่องอีกเป็นเวลา 4 สัปดาห์ในแต่ละสัปดาห์ ทำการประเมินอัตราการกินอาหารและน้ำ ชั่งน้ำหนักตัว และ วัดระดับน้ำตาลในเลือด จากนั้นจึงทำ Oral Glucose Tolerance Test (OGTT) ในช่วงสัปดาห์สุดท้าย จากนั้นทำการการุณยฆาต เก็บเลือด ไขมัน ดับอ่อน เพื่อนำไปศึกษาต่อไป จากการศึกษาผลของสารสกัดกากงาขี้ม้อนในหนูอ้วนที่มีภาวะดื้อต่ออินซูลิน พบว่าสารสกัดกากงาขี้ม้อนทั้งความเข้มขั้นต่ำและความเข้มขั้นสูงสามารถชะลอการเพิ่มขึ้นของน้ำหนักตัว ลดการสะสมของไขมันในเนื้อเยื่อไขมัน และสามารถลดระดับน้ำตาลในเลือดที่สัมพันธ์กับการลดการหลั่งอินซูลิน (insulia) ให้กลับสู่ระดับปกติเทียบเท่ากลุ่มปกติควบคุม ดังนั้นการได้รับสารสกัดกากงาขี้ม้อนสามารถชะลอภาวะดื้อต่ออินซูลิน ในหนูที่ได้รับอาหารไขมันสูง ซึ่งยืนยันได้จากการมี HOMA-IR scome ต่ำกว่ากลุ่มที่ได้รับอาหาหาร ไขมันสูงอย่างเดียว แสดงให้เห็นถึงแนวโน้มการจัดการกับระดับน้ำตาลในเลือดได้ดี ซึ่งคาคว่ามาจากการยับยั้งกระบวนการอักเสบ และภาวะเครียดออกซิเดชั่นในเนื้อเยื่อไขมัน โดยสารสกัดกากงาขี้มือนทั้งความเข้มขั้นต่ำและความเข้มข้นสูงสามารถไม่พบการเคลื่อนที่ของเม็ดเลือดขาวชนิด macrophage เข้ามาที่บริเวณเนื้อเยื่อไขมัน และ สามารถลดการแสดงออกของอื่น TNF- α, IL-6, IL1-β, iNos และ COX-2 ในเนื้อเยื่อไขมันได้อย่างชัดเจน ทำให้ลดระดับไซโคไคน์ก่อการอักเสบในเลือดได้แก่ TNF- α, IL-6 และ IL1-β ได้ถึง 44% 50% และ 28 28 % ตามลำดับ เมื่อเทียบกับหนูที่ได้รับอาหารไขมันสูงเพียงอย่างเดียว เมื่อศึกษาผลของสารสกัดกากงาขี้ม้อนในหนูเบาหวาน พบว่าสารสกัดกากงาขี้ม้อนสามารถบรรเทาอาการของหนูเบาหวานคือ ลดการดื่มน้ำ การกินอาหาร และมีน้ำหนักตัวเพิ่มขึ้น หนูเบาหวานที่ถูกทำลายเบต้าเซลล์ของตับอ่อนโดยสเตรปโคโซโตซิน เมื่อได้รับสารสกัดกากงาขี้ม้อนโดยเฉพาะที่ความเข้มขั้นต่ำ (100 มก./กก.น้ำหนักตัว) จะมีระดับน้ำตาลในเลือดลดลงถึง 43 % สัมพันธ์กับการหลั่งของอินซูลินที่เพิ่มขึ้น 206% และ พบว่าสารสกัดกากงาขี้ม้อนสามารถช่วยฟื้นฟูการสร้างเบต้าเซลล์ได้ยืนยันได้จากการมีทั้งจำนวนและขนาดของไอส์เลตออฟแลงเกอร์ฮานส์ (islet of Langerhans) ที่เพิ่มขึ้นถึง 240 และ 215 % ตามลำดับ ทำให้สามารถหลั่งอินซูลินได้เพิ่มขึ้น ส่งผลให้สามารถจัดการกับระดับน้ำตาลในเลือดได้ดีขึ้น และสารสกัดกากงาขี้ม้อนสามารถลดการอักเสบที่ตับอ่อนโดยลดการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการอักเสบคือ TNF- α, IL-6, IL1-β, iNos และ COX-2 อย่างเห็นได้ชัด จึงสามารถฟื้นฟูตับอ่อนได้ ส่งผลให้ลดระดับของ TNF- α, IL-6 และ IL1-β ในเลือดได้ 36% 50% และ 33 % ตามลำดับ รวมถึงการลดระดับของมาลอนไดอัลคีฮายด์ และการเพิ่มความสามารถต้านอนุมูลอิสระในเลือดได้ คาดว่าเกิดจากฤทธิ์ด้านการอักเสบและฤทธิ์ด้านออกซิเดชั่นของสารสกัดกากงาขี้ม้อนที่ตับอ่อน นอกจากนี้สารสกัดกากงาขี้ม้อนสามารถลดระดับไลโพโปรตีนหนาแน่นต่ำมาก (VLDL) และปริมาณไตรกลีเซอไรด์ ในกระแสเลือดของหนูเบาหวานได้อย่างมีนัยสำคัญ จากการศึกษาสามารถสรุปได้ว่า สารสกัดกากงาขี้ม้อนมีฤทธิ์ชะลอภาวะดื้อต่ออินซูลินผ่านการลดการอักเสบที่เนื้อเยื่อไขมัน และมีฤทธิ์บรรเทาอาการของโรคเบาหวานที่กระตุ้นด้วยการฉีดสเตรปโตโซโตซิน โดยสามารถลดระดับน้ำตาลในเลือด ผ่านการป้องกันการอักเสบและภาวะเครียดออกซิเดชั่นในตับอ่อน ทำให้ตับอ่อนสามารถฟื้นตัวและหลังอินซูลินได้เพิ่มขึ้น ดังนั้นผลการทดลองดังกล่าวจึงเป็นสิ่งสนับสนุนในการนำกากงาขี้มื้อนไปใช้เพื่อพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์ในการบรรเทาอาการของโรคเบาหวาน รวมถึงเป็นส่วนผสมผลิตภัณฑ์ทางสุขภาพอื่นๆ เพื่อเพิ่มมูลค่าให้กับกากงาขี้ม้อน

Chiang Mai University. Library

Address: CHIANG MAI

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: Teera Chewonarin

Role: Advisor

Name: Sivamoke Dissook

Role: Advisor

Name: Jittasak Khowsathit

Role: Advisor

Created: 2025

Modified: 2568-08-01

Issued: 2025-08-01

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Biochemistry

Grantor: Chiang Mai University

©copyrights Chiang Mai University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	660731006.pdf	3.47 MB

ใช้เวลา

0.019645 วินาที