天然產(chǎn)物中降血糖功能因子及其作用機理

       糖尿病是臨床常見疾病，隨著生活水平提高、肥胖人群數(shù)量增加、人口老齡化加劇等，糖尿病發(fā)病率逐年上升。糖尿病類型多樣且治療期長，降血糖藥物是患病人群不可或缺的必需品。降糖藥物可分為胰島素類注射制劑和口服降血糖藥物，臨床上常用的口服降血糖藥物包括西藥制劑和中藥制劑。西藥制劑主要包括雙胍類（****等）、磺脲類促胰島素分泌劑（格列美脲、格列吡嗪、格列齊特等）、非磺脲類促胰島素分泌劑（瑞格列奈、那格列奈等）、 α-糖苷酶抑制劑（拜糖平、卡博平和倍欣等）、 DPP-4抑制劑（西格列汀等）、 GLP-1受體激動劑類（艾塞那肽、利拉魯肽等）藥物，這些口服降糖西藥主要通過增加胰島素敏感性、延緩碳水化合物在小腸的代謝、修復(fù)改善胰島β細胞功能及促進胰島β細胞分泌胰島素達到降血糖的目的，但這些藥物各有副作用，如使胃腸道、皮膚產(chǎn)生不良反應(yīng)，引發(fā)上呼吸道、尿路感染等。

       中成藥是以中草藥為原料，經(jīng)制劑加工制成各種不同劑型的中藥制品，口服降血糖中成藥的植物成分主要包括黃芪、地黃、太子參、天花粉、麥冬、葛根、丹參等，主要通過益氣養(yǎng)陰、滋陰補腎、健脾生津等對2型糖尿病產(chǎn)生療效。與西藥制劑相比，中成藥毒副作用較小，但中藥療法重視患者的個體差異性，部分中成藥并不適合所有人群，且中成藥不宜長期服用，其副作用也并不明確?，F(xiàn)常用口服降血糖的中成藥有降糖甲片、降糖舒片、玉泉丸、參芪降糖片、甘露消渴膠囊、渴樂寧膠囊和糖脈康顆粒等，其成分、作用效果及適用范圍如下表所示（來源參考文獻[1]）。

       多糖、皂苷、多酚、生物堿、蛋白質(zhì)多肽和植物精油是植物源降糖作用的物質(zhì)基礎(chǔ)。

       1、多糖類物質(zhì)

       多糖降血糖作用涉及因素極為廣泛，主要歸納為以下幾個方面：①保護胰島β細胞，促進胰島素釋放。②影響糖代謝酶的活性，促進糖原合成或抑制糖原分解。③拮抗升糖激素。④促進外周組織和靶器官對糖的利用。⑤防止脂質(zhì)過氧化。⑥增加胰島素受體或提高其親和力，提高對胰島素的敏感性。⑦改善微循環(huán)。黃秋葵多糖、龍須菜多糖、毛酸漿多糖等可通過調(diào)節(jié)糖類代謝酶活性，如抑制α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶、糖異生關(guān)鍵酶活性，增強糖酵解和磷酸戊糖途徑關(guān)鍵酶活性起到降血糖作用。龍須菜多糖、紅豆多糖、茶多糖等可促進血糖合成肝糖原、促進胰島素分泌來控制機體中血糖濃度。青錢柳多糖、黃連多糖、甜玉米芯多糖等可通過修復(fù)受損胰島組織，提高胰島β細胞數(shù)量，提高胰島素水平調(diào)節(jié)血糖從而改善高血糖癥狀。黃芪多糖、苦瓜多糖、甜玉米芯多糖等可提高血清中HDL-C含量，降低LDL-C、TC及TG含量，緩解高血糖引起的脂代謝紊亂現(xiàn)象，從而改善高血糖癥狀。

       2、皂苷類物質(zhì)

       皂苷又稱堿皂體，由皂苷元和糖、糖醛酸或其他有機酸組成，主要存在于陸地高等植物中，許多中草藥如人參、遠志、桔梗、甘草、知母和柴胡等的主要有效成分都含有皂苷，皂苷可分為甾體皂苷和三萜皂苷兩類，具有祛痰止咳、溶血、抗菌、解熱、鎮(zhèn)靜、抗癌等活性作用。皂苷類物質(zhì)可通過刺激糖原合成，如利用AMPK/NF-κB信號通路、激活PI3K/AKT通路、導(dǎo)致糖原合成酶激酶-3α/β（glycogen synthase kinase-3α/β，GSK-3α/β）磷酸化失活等提高機體葡萄糖耐受量從而達到控制血糖的目的。野木瓜皂苷可通過激活A(yù)MPK/ACC信號通路和由IRS-1/PI3K/AKT調(diào)節(jié)的GLUT4通路促進細胞對葡萄糖的攝取與利用控制血清中葡萄糖水平。保護、修復(fù)高濃度葡萄糖損傷下的胰島β細胞，使其具有正常的分泌功能也是皂苷降血糖的主要方法之一。人參皂苷等植物皂苷可緩解胰島素抵抗，通過激活I(lǐng)RS1/PI3K/AKT/GSK3β-GS信號通路，降低Bax/Bcl-xL比值、JNK磷酸化水平和Caspase-3活性等調(diào)控機體血糖水平。

       3、多酚類物質(zhì)

       植物多酚又名植物單寧，主要包括酚酸、黃酮醇、黃烷醇、花色苷、黃酮等，具有較強的抗氧化作用，可有效預(yù)防高血糖、高血脂、心腦血管等慢性疾病。

       研究發(fā)現(xiàn)，'西蒙1號'甘薯莖葉多酚等能上調(diào)肝臟中PI3K/AKT/GSK-3β和肌肉中PI3K/AKT/GLUT-4的信號通路，增強糖原合成和葡萄糖代謝相關(guān)酶的活性，從而調(diào)節(jié)血糖平衡。沙棘原花青素等多酚可通過抑制G-6-P、GSK-3β、CPT1-α、GP的mRNA表達調(diào)節(jié)機體血糖水平。玫瑰多酚、大葉黃茶茶多酚、黑豆花青素等能通過抑制α-葡萄糖苷酶和α-胰淀粉酶活性減少機體葡萄糖產(chǎn)生，起到降血糖作用。姜黃素、可可原花青素、歐菱鞣質(zhì)等可調(diào)節(jié)AMPK信號通路、增加GLUT4蛋白表達量促進葡萄糖向細胞內(nèi)轉(zhuǎn)運來降低血糖水平。銀杏黃酮、沙棘原花青素、桑寄生總黃酮等可通過降低血清中TG、TC和LDL-C水平，提高HDL-C水平來調(diào)控機體血脂平衡進而緩解高血糖。

       4、生物堿

       生物堿種類繁多、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，主要可分為有機胺類，如麻黃/堿、益母草堿等；異喹啉類，如小檗堿、嗎/啡等；吡/咯烷類，如古豆堿、千里光堿等；吡啶類，如**、檳榔堿等。其降糖機理主要是抑制α-葡萄糖苷酶的活性。因為生物堿與糖的結(jié)構(gòu)類似，從而在人體內(nèi)能將糖的位置取而代之，而與α-葡萄糖苷酶相結(jié)合，并且由于氮元素的存在導(dǎo)致這種結(jié)合變得更強，因此起到競爭性地抑制α-葡萄糖苷酶活性的作用，從而進一步影響到了糖類化合物的代謝。桑枝生物堿可以競爭性抑制雙糖酶等來減少機體內(nèi)葡萄糖的生成；小檗堿可通過抑制PEPCK1活性來控制糖異生反應(yīng)從而降低血糖濃度；瘤果黑種草籽生物堿能通過AKT介導(dǎo)的GSK3磷酸化促進糖原合成，改善糖代謝。部分生物堿還能激活A(yù)MPK信號通路，促進細胞對葡萄糖的攝取，從而降低血清中葡萄糖含量。此外，生物堿能降低血清中TG和TC水平來調(diào)節(jié)機體血脂平衡，從而緩解高血糖癥狀，還可以保護高糖環(huán)境壓力下的受損肝臟、改善胰島素受體信號通路和TGF-β/Smads信號通路。

       5、蛋白質(zhì)多肽

       植物蛋白與多肽對人體具有非常重要且不可替代的調(diào)節(jié)作用，多用于醫(yī)藥和健康食品的開發(fā)。研究表明，苦瓜中的苦瓜苷及多肽具有較好的降糖活性，利用果膠酶與纖維素酶水解苦瓜，制備出苦瓜多肽原液，通過灌胃四氧嘧啶造模糖尿病小鼠試驗發(fā)現(xiàn)其具有降血糖作用。杏仁多肽能有效調(diào)節(jié)糖尿病大鼠的血糖及血脂生化指標(biāo)，對高脂糖尿病具有輔助治療效果。從桑葉中分離得到的多糖-多肽復(fù)合物，通過灌胃鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病小鼠發(fā)現(xiàn)其可以降低血糖，也能降低血漿甘油三酯和膽固醇。桑葉多肽的降糖機理可能為刺激胰島素分泌，緩解胰島素在外周組織的降解滅活，從而升高胰島素血濃度而使血糖降低。

       6、植物精油

       植物精油的化學(xué)成分極其復(fù)雜，主要包含萜烯類衍生物、芳香族化合物、脂肪族化合物、含氮含硫化合物等。其中，萜類化合物是精油中最為常見、含量最多的成分，如香檜烯、月桂烯、松油烯等；芳香族是植物精油中的第二大類化合物，主要是一些酚類、醛類、酮類、酯類、萜源衍生物及苯丙環(huán)類衍生物，如肉桂醛、丁香酚、孜然醛等；脂肪族化合物在植物精油中含量很少，而含氮含硫化合物主要見于辛香料植物中。研究報道，植物精油中肉桂醛、百里酚、和厚樸酚等活性成分具有較好的降血糖效果。植物精油活性成分（如異丁香酚）可抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶活性，減少機體中葡萄糖的生成。百里酚和厚樸酚等能降低血清TC、TG、LDL-C水平，提高HDL-C水平，從而維持機體脂質(zhì)代謝平衡。肉桂醛能上調(diào)內(nèi)皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthases，eNOS）和IRS1/PI3K/AKT2信號通路，降低AGEs，RAGE和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶4（NOX4）含量改善胰島素抵抗，通過降低血清AST和ALT活性保護肝功能，進而緩解高血糖癥狀。此外，百里酚、肉桂醛等活性物質(zhì)可調(diào)節(jié)肝臟、腎臟或主動脈的抗氧化酶（SOD、CAT）活性來保護相應(yīng)器官緩解高血糖壓力。

       參考資料

       [1]金斐,朱麗云,高永生等.植物源活性成分降血糖作用及其機理研究進展[J].食品科學(xué),2021,42(21):322-330.

       [2]王楠,石國英,趙婷婷等.功能型食品中降血糖活性因子的研究進展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2017,45(04):75-77.

       作者簡介：小泥沙，食品科技工作者，食品科學(xué)碩士，現(xiàn)就職于國內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事營養(yǎng)食品的開發(fā)與研究。