胡金壽

（開化縣特產(chǎn)局（茶葉局），浙江 衢州 324300）

桑1-脫氧野尻霉素降血糖作用的研究進(jìn)展

胡金壽

（開化縣特產(chǎn)局（茶葉局），浙江 衢州 324300）

1-脫氧野尻霉素是桑樹中的一種生物堿，是哺乳動(dòng)物α-葡萄糖苷酶的有效抑制劑，具有降糖、降脂、抗病毒、抗腫瘤等藥理作用。本文針對(duì)已報(bào)道的1-脫氧野尻霉素功能，綜述了近年來1-脫氧野尻霉素降糖作用研究的最新進(jìn)展，為更好利用和開發(fā)桑葉1-脫氧野尻霉素提供參考。

桑葉；1-脫氧野尻霉素；降糖作用

現(xiàn)代藥理學(xué)研究表明，桑葉提取液具有良好的降血糖、血脂等作用，可用于治療糖尿病及糖尿病并發(fā)癥、肥胖癥和相關(guān)的機(jī)能紊亂［1，2］。Asano等從桑葉中檢測出DNJ（1-脫氧野尻霉素）、N-Me-DNJ N-甲基-1-脫氧野尻霉素）等多種物質(zhì)［3］。并證實(shí)是一種高效的α-葡糖苷酶抑制劑［4～6］。對(duì)糖尿病、腫瘤、病毒感染（特別是HIV）等顯示出良好的生物活性［7～9］。自桑葉DNJ被證實(shí)具有高效抑制α-糖苷酶的活性，治療Ⅱ型糖尿病效果顯著、且未發(fā)現(xiàn)有明顯的毒副作用以來，它的提取利用就已經(jīng)受到了人們的廣泛關(guān)注，成為預(yù)防和治療糖尿病患的一個(gè)重要研究課題。文中綜述了DNJ的降糖作用及作用機(jī)制進(jìn)進(jìn)展，并對(duì)其未來的研究方向做了展望。

1 結(jié)構(gòu)

DNJ（1-deoxynojirimycin）是一種多羥基哌啶生物堿，化學(xué)名稱3，4，5-三羥基2-羥甲基四氫吡啶。化學(xué)結(jié)構(gòu)式如圖所示，分子式為C6H13NO4，分子量為163.3［9］。

圖1 1-脫氧野尻霉素結(jié)構(gòu)式Figure 1The structural formula of 1-deoxynojirimycin

2 降糖作用

據(jù)《本草經(jīng)疏》、《神農(nóng)本草經(jīng)》等資料記載：桑葉具有下氣益陰、明目止渴之功效；《本草綱目》記載：桑葉“汁煎代茗，能止消渴”，說明中醫(yī)自古以來就將桑葉作為治療消渴癥（現(xiàn)“糖尿病”）而用于臨床。在現(xiàn)代藥理學(xué)研究中，李宏等［10］報(bào)道，給予四氧嘧啶（50 mg/kg）誘導(dǎo)的高血糖大鼠灌胃桑葉粉末，發(fā)現(xiàn)各組大鼠空腹和餐后血糖值均有不同程度的降低，表明桑葉具有降低血糖作用。周炎等［11］報(bào)道桑枝提取液具有降血糖功能，在處理兩周后小鼠的血糖值相對(duì)于對(duì)照組顯著下降。房蒙［12］利用尾靜脈注射STZ誘導(dǎo)小鼠建立Ⅱ型糖尿病模型，連續(xù)灌胃給藥（200 mg/kg BW）三周后，發(fā)現(xiàn)桑枝皮提取物能夠減緩STZ誘導(dǎo)的糖尿病小鼠體重的暴瘦，消除或減少糖尿病小鼠肝臟和腎臟的腫大，并降低STZ誘導(dǎo)的小鼠血清胰島素水平，改善糖尿病小鼠的胰島素抵抗，調(diào)節(jié)糖尿病小鼠的血脂異常。李孌等［13］對(duì)STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠給予桑葉生物堿，兩周后血糖降低效果顯著，初步證實(shí)桑葉生物堿提取物對(duì)糖尿病大鼠有顯著的降血糖作用。魏曉蕊［14］研究了富含DNJ的桑葉提取液對(duì)糖尿病小鼠的體內(nèi)降血糖效果，試驗(yàn)結(jié)果顯示，糖尿病小鼠“三多一少”的癥狀得到緩解，并且降血糖效果明顯，提取液劑量越高，降血糖效果越好，呈現(xiàn)劑量效應(yīng)關(guān)系，且效果優(yōu)于拜糖平。

3 降糖機(jī)理

3.1 α-糖苷酶抑制劑

國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，餐后高血糖是糖尿病的主要征兆及引起并發(fā)癥的重要因素，有效控制餐后血糖有利于改善糖尿病臨床癥狀。α-葡萄糖苷酶主要分布在小腸內(nèi)，能將食物中的二糖分解成單糖，在碳水化合物的分解過程中起到重要作用。食物中的糖類被水解成蔗糖、麥芽糖等二糖并運(yùn)送到小腸時(shí)，借助存在于小腸微纖毛膜表面的α-糖苷酶水解為葡萄糖和果糖等單糖，通過腸壁吸收進(jìn)入體內(nèi)，導(dǎo)致血液中葡萄糖濃度急劇上升。因此α-糖苷酶是糖尿病治療的首要目標(biāo)。李孌等［13］采用α-葡萄糖苷酶抑制活性試驗(yàn)證實(shí)α-葡萄糖苷酶抑制活性與DNJ的含量具有相關(guān)性，DNJ含量越高，α-葡萄糖苷酶抑制力越強(qiáng)。李有貴等［5］利用LC-MS分離純化得到了純度大于95%的桑葉DNJ，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)DNJ對(duì)α-蔗糖酶表現(xiàn)為非競爭性抑制作用，其半抑制濃度IC50為5.67 mg/ml，抑制常數(shù)Ki為6.73 mg/ml。

3.2 抑制小腸中葡萄糖吸收

細(xì)胞內(nèi)葡萄糖在葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2（GLUT2）的幫助下跨基底膜擴(kuò)散。大量報(bào)道證實(shí)糖尿病動(dòng)物通過增強(qiáng)小腸BBM（刷狀緣膜）、BLM（上皮細(xì)胞基底側(cè)膜）上SGLT1（鈉葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白）和GLUT2的活性和表達(dá)量從而增強(qiáng)葡萄糖的吸收能力［15，16］。因此，SGLT1和GLUT2被認(rèn)為是糖尿病患者血糖控制的藥物開發(fā)的潛在目標(biāo)。葡萄糖跨BBM的吸收同樣受Na+/K+ATP酶介導(dǎo)，它負(fù)責(zé)建立和維護(hù)Na+/葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的活性所要求的Na+梯度（SGLT1）［15，16］。李有貴等報(bào)道指出，預(yù)先灌胃給予DNJ（50 mg/kg），正常、糖尿病小鼠口服和尾靜脈注射葡萄糖后其糖耐量變化差異顯著，同位素13C6-葡萄糖示蹤發(fā)現(xiàn)DNJ顯著降低小鼠血液中13C6-葡萄糖的含量，而小腸中13C6-葡萄糖水平與血液中正好相反，證實(shí)DNJ可抑制葡萄糖在小腸的吸收。DNJ顯著抑制了STZ誘導(dǎo)的糖尿病小鼠十二指腸中葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)載體（SGLT1、Na+/K+-ATP和GLUT2）的蛋白表達(dá)上調(diào)，是其發(fā)揮抑制小腸葡萄糖吸收的作用靶點(diǎn)［17］。

3.3 保護(hù)胰島β細(xì)胞，促進(jìn)胰島素分泌

李有貴等［9］利用桑葉DNJ-桑葉多糖復(fù)合物（DPM）對(duì)四氧嘧啶誘導(dǎo)的糖尿病小鼠進(jìn)行治療，結(jié)果發(fā)現(xiàn)桑葉DPM具有降血糖、降血脂、提高血清胰島素含量等作用；RT-PCR研究發(fā)現(xiàn)DPM可顯著提高胰腺USF（上游刺激因子）、PDX-1（胰島素啟動(dòng)子因子-1）、INS1（胰島素1）、INS2（胰島素2）mRNA的表達(dá)。而房蒙［12］給予高脂-鏈脲佐菌素（STZ）誘導(dǎo)的Ⅱ型糖尿病小鼠桑皮提取物同樣得到類似結(jié)果，改善胰島素分泌相關(guān)基因Ins1、Ins2、PDX-1等mRNA表達(dá)量，從而調(diào)節(jié)胰島素分泌，降低STZ誘導(dǎo)的小鼠胰島素抵抗。

另外李有貴等［18］提出DNJ和桑葉多糖結(jié)合（DMP），其降血糖功效大大優(yōu)于單獨(dú)使用。DPM（150 mg/kg體重）給予糖尿病小鼠90天，觀察到血糖水平降低；且停藥30天空腹血糖值不反彈。在DPM治療糖尿病小鼠過程中檢測到糖化血紅蛋白和肝丙酮酸濃度顯著降低，而血清胰島素和肝糖原水平的顯著增加。肝臟中葡萄糖代謝關(guān)鍵酶研究發(fā)現(xiàn)，DPM可顯著提高肝臟葡萄糖酵解酶的總活性，組織病理學(xué)觀察證實(shí)DPM對(duì)STZ誘導(dǎo)損傷的胰腺的保護(hù)作用。通過DNJ和多糖對(duì)STZ誘導(dǎo)的胰島β細(xì)胞（INS-1）損傷保護(hù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，STZ處理組活細(xì)胞數(shù)顯著減少，細(xì)胞皺縮、出現(xiàn)凋亡。DNJ或多糖200 mg/ml）作用24小時(shí)可顯著提高β細(xì)胞活細(xì)胞數(shù)以及恢復(fù)受損細(xì)胞的形狀和結(jié)構(gòu)完整性。通過對(duì)正常胰島β細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，DNJ治療組INS-1細(xì)胞數(shù)量顯著增加，表示DNJ的保護(hù)作用可能來源于促進(jìn)β細(xì)胞增殖［18］。而多糖對(duì)β細(xì)胞的保護(hù)作用可能是因?yàn)槠淝宄杂苫幕钚裕?］。

3.4 調(diào)控肝糖代謝與輸出

應(yīng)用熒光定量PCR研究表明，桑皮提取物能改善糖尿病小鼠的肝臟糖代謝相關(guān)基因G6Pase（葡萄糖-6-磷酸酶）、GK、PEPCK（磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶）等mRNA表達(dá)量，從而調(diào)節(jié)糖代謝［12］。藥物動(dòng)力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)DNJ可迅速被胃黏膜、小腸吸收入血，經(jīng)血液進(jìn)入肝臟，DNJ含量在15 min即可達(dá)到0.96 μg/g，這種高濃度可持續(xù)至45 min后逐漸降低，但7 h后仍可檢出［9］。在肝臟中，DNJ是發(fā)揮調(diào)控肝臟中糖代謝過程關(guān)鍵酶的關(guān)鍵［9］。李有貴等［17］研究發(fā)現(xiàn)，DNJ能夠顯著提高肝臟葡萄糖酵解酶的蛋白表達(dá)。DNJ處理組小鼠肝臟丙酮酸含量顯著降低，證實(shí)DNJ加速了肝臟丙酮酸的氧化脫羧反應(yīng)。DNJ處理組小鼠肝臟NADH/ NAD+水平無明顯變化，說明PDE1的去磷酸化反應(yīng)的提高不是來源于細(xì)胞內(nèi)能量的變化，而是來源于PDE1的表達(dá)提高以及DNJ對(duì)PDK2表達(dá)的抑制，從而導(dǎo)致PDE1通過去磷酸化作用而被激活。DNJ同時(shí)抑制了小鼠肝臟PEPCK和G-6-Pase的mRNA和蛋白表達(dá)，從而顯著抑制肝臟中葡萄糖的異生以及肝糖輸出。糖尿病小鼠血清中血糖調(diào)控激素變化、體外肝細(xì)胞、純化酶活性測定結(jié)果表明，肝臟葡萄糖酵解關(guān)鍵酶活性的提高可能不是來源于DNJ直接的激活，而是來源于DNJ對(duì)其表達(dá)的上調(diào)［17］。

4 研究展望

目前，治療糖尿病的藥物種類繁多，天然中藥降血糖有效成分不足，對(duì)血糖的控制效果有很大的局限；而西藥主要是單一降糖，不能改善機(jī)體的其它狀況，尤其對(duì)糖尿病并發(fā)癥基本沒有治療作用，且都有較大的副作用，長期服用會(huì)對(duì)機(jī)體造成損害。鑒于此，尋找具有降血糖作用的天然資源，進(jìn)而鑒定其藥理活性成分，開發(fā)生產(chǎn)具有顯著的降血糖效果且毒副作用低的治療糖尿病新藥或保健食品，成為國內(nèi)外眾多學(xué)者關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。自然界中，DNJ在桑葉中含量很高，我國桑園種植面積大，桑葉產(chǎn)量可觀，資源豐富，進(jìn)一步探索、開發(fā)富含DNJ的生物資源，可滿足人們對(duì)新型降血糖藥物和保健食品的需求。因此，以DNJ為有效成分的藥物或保健食品具有良好的應(yīng)用前景。

致謝

該論文是本人2013年度在浙江省農(nóng)科院蠶桑研究所掛職期間撰寫，得到了計(jì)東風(fēng)所長、呂志強(qiáng)研究員、李有貴博士、林天寶助理研究員的指導(dǎo)與支持，在此表示衷心感謝！

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Research Progress of Hypoglycemic Effect of 1-Deoxynojirimycin in Mulberry Leaves

HU Jin-shou
（Kaihua Specialty Bureau（Tea Bureau）,Quzhou 324300 Zhejiang,China）

1-deoxynojirimycin(DNJ),as one of alkaloid in Mulberry,is a potent inhibitor of intestinal α-glycosidases in mammalian,with the hypoglycemic,lowering lipid,antiviral,antitumor and other pharmacological effects.This paper summarized the latest research advances in hypoglycemic effects of DNJ in recent years based on the previously report?ed function of DNJ,to provide the reference for better use and development of mulberry leaf DNJ.

mulberry leaf;1-deoxynojirimycin;hypoglycemic effect

S886.9

A

0258-4069［2014］02-006-04

胡金壽（1975-），男，浙江開化人，農(nóng)藝師，主要從事茶桑果技術(shù)推廣工作。E-mail：zjkhhjs@163.com