别样茶降血糖的研究进展△
2013-09-26肖璇许利嘉马培王婉莹彭勇肖培根
肖璇,许利嘉,马培,王婉莹,彭勇,肖培根*
(1.中国医学科学院北京协和医学院药用植物研究所,北京 100193;2.国家教育部中草药物质基础与资源利用重点实验室,北京 100193)
别样茶降血糖的研究进展△
肖璇1,2,许利嘉1,2,马培1,2,王婉莹1,2,彭勇1,2,肖培根1,2*
(1.中国医学科学院北京协和医学院药用植物研究所,北京 100193;2.国家教育部中草药物质基础与资源利用重点实验室,北京 100193)
通过文献整理,对具有降血糖作用的别样茶的种属分布、降糖有效成分、降糖作用机理及产品开发现状等几方面进行了综述,以期为别样茶药用植物资源的开发提供参考。
别样茶;降血糖;活性成分;机理
近年来,随着人们生活水平的提高,人口老龄化及肥胖发生率的增加,糖尿病的发病率呈逐年上升趋势。目前,治疗糖尿病的药物主要是化学合成药,然而经临床验证,化学合成药物虽然短期疗效显著,但常有不同程度的副作用,如低血糖、体重增加、心血管疾病等,不宜长期服用。相反,许多天然药物降血糖作用温和持久,毒副作用小。
本课题组在前期对别样茶的调查中发现,别样茶中大都含有酚酸类的成分,而且具有抗氧化、抗肿瘤、降脂、降压、降糖等作用,无明显毒、副作用,适合经常和日常使用。尤其是青钱柳茶具有显著的降血糖功效,可有效地用于防治糖尿病,并被誉为“降糖神茶”。通过对具有降糖作用的别样茶的种属分布、降血糖活性物质、降血糖作用机理、产品开发情况进行总结介绍,为别样茶深入的降血糖研究提供可靠的依据。
1 具有降糖作用的别样茶及其种属分布
据调查,现代研究显示有降糖作用的别样茶目前共有9种,分别为:湖北海棠、枸杞叶茶、青钱柳茶、广西甜茶、连翘叶茶、多穗柯茶、老鹰茶、黄芩茶和藤茶 ,别样茶的种属分布情况(见表 1)。
表1 具有降糖作用别样茶种属分布情况
2 别样茶降血糖作用的活性成分
目前发现的植物天然降血糖成分有黄酮、皂苷、多糖、生物碱、萜、鞣质、蛋白质与氨基酸、不饱和脂肪酸、硫键化合物、苯丙素酚及其他等11类化合物[1]。而在已发现有降糖作用的别样茶中,降血糖活性成分主要为黄酮类物质和多糖。
2.1 黄酮类
植物黄酮类化合物(flavonoids)是高等植物中一类重要的次生代谢产物,在植物体内与糖结合成苷类或以游离形式存在。国内外学者对植物黄酮类进行了大量研究,证实此类化合物具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤和抗心脑血管疾病等多种生物活性。近期研究表明,黄酮类化合物对糖尿病及其并发症具有显著的防治作用,是别样茶中主要的降血糖活性成分。
2.1.1 总黄酮 老鹰茶总黄酮可降低正常小鼠的血糖值;显著对抗由肾上腺素引起的小鼠血糖升高,明显降低四氧嘧啶致糖尿病小鼠血糖,并升高血清胰岛素水平,显著降低链脲佐菌素致糖尿病大鼠模型的血糖和血清总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白含量,同时升高血清高密度脂蛋白含量[2]。
藤茶总黄酮对链脲佐菌素致糖尿病大鼠有降糖作用,提高血清中SOD活性和降低MDA含量,对血脂(TC、TG)也有降低趋势,并可提高血清中胰岛素水平[3]。
多穗柯总黄酮显著降低链脲佐菌素或四氧嘧啶致高血糖大小鼠模型的空腹血糖,提高大鼠和小鼠的糖耐量(P<0.05)[4],对Ⅰ型糖尿病和Ⅱ型糖尿病都有显著改善作用[5]。
青钱柳总黄酮是α-葡萄糖苷酶抑制剂,有很强的抑制活性且与酶结合迅速,其作用为非竞争性抑制。实验表明青钱柳总黄酮能显著降低糖尿病小鼠空腹血糖,并证实其功能确实和黄酮成分有关[6]。
2.1.2 单体 根皮苷(phlorizin)是具有降糖活性的代表性黄酮化合物,是根皮素(phloretin)的2′-β-D-葡萄糖苷,可降低空腹和餐后血糖水平,而不增加胰岛素的分泌,改善糖尿病动物模型的胰岛素抵抗[7]。含有根皮苷的别样茶有多穗柯和湖北海棠,其中多穗柯嫩叶中根皮苷含量高达7%[8,9]。三叶苷是多穗柯叶中除根皮苷之外的另一种起降糖作用的活性成分,对糖苷酶的抑制作用显著[5]。
藤茶黄酮杨梅树皮素不仅对四氧嘧啶致糖尿病小鼠有一定的治疗作用,而且对肾上腺素和葡萄糖引起的小鼠高血糖也有明显的降血糖作用[10]。
广西甜茶中的甜茶素,又称甜茶甙或悬钩子甙,可显著降低链脲佐菌素致高血糖大鼠的血糖水平[11],明显降低四氧嘧啶致糖尿病小鼠血糖值,改善葡萄糖致高血糖模型小鼠的糖耐量[12]。
2.2 多糖
多糖是一类具有广泛生物活性的生物大分子物质。近年来多糖降血糖的作用逐渐为人们所关注,并成为别样茶降血糖的主要活性成分之一。
2.2.1 总多糖 上官新晨等分离、纯化得到高纯度的青钱柳多糖,并实验证明其对四氧嘧啶致糖尿病小鼠有降血糖的作用[13]。藤茶茶多糖可清除体内产生的过多的自由基,保护和恢复胰岛β细胞的功能,从而降低四氧嘧啶致糖尿病大鼠的血糖水平[14]。
2.2.2 单体 藤茶多糖中的ASPS是一种蛋白结合杂多糖,可与α-葡萄糖苷酶结合而起到降糖作用[15]。
2.3 粗提物
湖北海棠叶水煎液对肾上腺素及四氧嘧啶致高血糖模型小鼠的血糖有显著降低作用,从湖北海棠叶中分离到大量的根皮苷、根皮素等二氢查尔酮类化合物,因此,以根皮苷为主的二氢查尔酮类化合物可能为降血糖的主要活性成分[16-18]。
青钱柳的水提物对糖尿病小鼠空腹血糖均有不同程度的降低作用,醇提物对试验性小鼠的糖耐量具有显著的增强作用[19,20]。
枸杞叶茶水煎剂可显著降低四氧嘧啶糖尿病小鼠血糖水平,且与降压灵效果相当[21,22]。海南苦丁茶水提物能显著降低四氧嘧啶糖尿病小鼠的血糖值[23]。
此外,也在别样茶中发现了几个具有降糖作用的酚酸类化合物。Li等[25]从青钱柳中分离得到了具有很强的α-葡萄糖苷酶和糖原磷酸化酶抑制活性的2-Amino-3,4-dihydroxy-5-methoxybenzoic acid和没食子酸[24,25]。
3 别样茶降糖作用的机理
胰岛素的信号通路复杂,药物作用靶点多样。但别样茶不仅可以对信号通路中的单个靶点起作用,更重要的是,可以通过多种成分对信号通路多个靶点的协同作用来防治糖尿病及其并发症,从而发挥多因素、多机制联合起效的特点。已知别样茶的降糖作用机理主要有以下几个方面:(1)保护或恢复胰岛β细胞的功能;(2)减少肠道对葡萄糖的吸收,增加肾脏对葡萄糖的排出;(3)改善机体对胰岛素的敏感性;(4)调节脂质代谢。
3.1 保护或恢复胰岛β细胞的功能
近年来许多研究表明,高糖环境、细胞因子、胰岛淀粉样多肽(IAPP)等可引起胰岛β细胞发生氧化应激反应,导致胰岛β细胞损伤。因此,清除自由基和抗脂质过氧化,增强抗氧化能力,保护胰岛β细胞免受损伤,也是防治糖尿病及其并发症的重要机理。
藤茶总黄酮可能通过抗氧化作用,减轻胰岛β细胞的损伤,或促进已损伤胰岛β细胞的修复来降低血糖[26]。藤茶茶多糖ASPS具有很强的抗氧化活性,能提高SOD、GSH-PX活性,减少MDA含量,从而保护或恢复胰岛β细胞的功能。青钱柳多糖对四氧嘧啶糖尿病小鼠有降血糖作用,其机理可能与青钱柳多糖迅速清除自由基及脂质过氧化物保护胰岛组织有关[27,28]。
广西甜茶中的甜茶素有显著的降血糖作用,这种作用可能与其减轻胰岛β细胞损伤,增加胰岛素分泌,同时抑制α细胞分泌胰高血糖素有关。
3.2 减少肠道对葡萄糖的吸收,增加肾脏对葡萄糖的排出
α-葡萄糖苷酶(α-glucosidase)[29]可通过水解α-1,4糖苷键从淀粉和有关多糖的非还原端切下葡萄糖,饮食中淀粉、糊精、蔗糖等碳水化合物依赖于小肠刷状缘上该酶的作用释放葡萄糖并经小肠吸收进入血液,是餐后血糖升高的主要原因。餐后血糖升高可引起胰岛素敏感性降低从而加重病情并导致严重的并发症。因此,抑制α-葡萄糖苷酶活性,可减少碳水化合物的消化吸收,降低餐后血糖和糖化蛋白水平,防治糖尿病及其并发症。研究表明,青钱柳黄酮能迅速与α-葡萄糖苷酶结合,非竞争性抑制酶活性,显著降低糖尿病小鼠血糖值。多穗柯茶中的三叶苷能非竞争性抑制α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶活性,其对α-葡萄糖苷酶的抑制作用与阿卡波糖相当,而对α-淀粉酶活性的抑制作用却明显弱于阿卡波糖[30,31]。藤茶茶多糖 ASPS也具有很强的 α-葡萄糖苷酶抑制活性。另外,在连翘叶中也发现了具有α-葡萄糖苷酶抑制活性的化合物,具体信息尚不清楚。
葡萄糖是机体能量的直接来源,而葡萄糖要被机体利用首先要进入细胞。细胞不能通过简单的弥散方式吸收葡萄糖,必须借助细胞膜上的己糖转移酶:葡萄糖转运蛋白(glucose transporters,GLUTs)和 钠-葡 萄 糖 协 同 转 运 蛋 白 (sodiumglucosecotransporters,SGLTs)[32]。SGLTs以主动运输方式逆浓度梯度转运葡萄糖,有SGLT1和SGLT2两种异构体,SGLT1主要表达于小肠刷状缘和肾近曲小管的S3节段中,SGLT2则主要表达于肾近曲小管前S1节段中。湖北海棠和多穗柯茶中的根皮苷即是SGLTs抑制剂,可以非选择性的抑制SGLT1和SGLT2,减少小肠对葡萄糖的吸收,增加肾脏分泌排出葡萄糖,从而降低空腹和餐后血糖水平,而不增加胰岛素的分泌,改善胰岛素抵抗。此外,根皮苷水解产生的根皮素(其苷元)可调节脂肪细胞的分化和功能,降低胰岛素抵抗作用,可能有利于Ⅱ型糖尿病的治疗[33]。
3.3 改善机体对胰岛素的敏感性
蛋白酪氨酸磷酸酶 1B(protein tyrosine phosphatase 1B,PTP1B)[34]是蛋白酪氨酸磷酸酶家族中的主要成员之一,为胰岛素受体信号途径的负调控因子,可以使胰岛素受体去磷酸化失活,从而使胰岛素信号减弱,降低胰岛素的敏感性。相反,肝脏、骨骼肌和脂肪等外周组织中的PTP1B失活或基因敲除,胰岛素受体信号加强,这些细胞或组织对胰岛素信号的敏感性增强。
孙玉秀[35,36]给予 T2DM大鼠毛豹皮樟总黄酮灌胃6周(400mg/kg)后,糖尿病大鼠葡萄糖耐量明显改善,空腹血糖显著降低,用RT-PCR检测了大鼠肝脏的PTP1B的表达,发现T2DM组肝脏中PTP1B表达明显升高,而毛豹皮樟总黄酮治疗组肝脏中PTP1B表达显著降低。汪凌云[37]通过骨骼肌的Western Blotting发现,与T2DM模型组相比,大剂量毛豹皮樟总黄酮治疗组PTP1B表达显著降低。这表明毛豹皮樟总黄酮的降糖作用可能与其降低肝脏和肌肉中的PTP1B表达,增强胰岛素信号,改善胰岛素敏感性有关。
海南苦丁茶水提物可增强胰岛素敏感性,降低血脂和游离脂肪酸水平,减少血脂在血管和肝脏中的沉积,从而降低糖尿病小鼠的血糖水平,改善胰岛素抵抗[23]。
3.4 调节脂质代谢
脂质代谢紊乱对机体危害很大,甚至可导致糖尿病人产生胰岛素抵抗。有研究发现,循环系统中游离脂肪酸浓度增加足以导致肝组织的胰岛素抵抗,肌肉组织中甘油三酯的堆积也可以导致该组织的胰岛素抵抗,如果胰岛β细胞中甘油三酯过多则会损害其分泌胰岛素的功能[38]。因此,降低血液和肝组织中的游离脂肪酸和甘油三酯也可达到改善胰岛素抵抗及预防和延缓糖尿病并发症的目的。
吕雄文等[39]通过研究发现豹皮樟总黄酮能改善高脂血症致胰岛素抵抗大鼠的糖耐量受损状态,显著降低了高脂血症大鼠的空腹血糖、血胰岛素、血清总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白、游离脂肪酸和瘦素水平,并显著提高了高密度脂蛋白水平,增加了胰岛素敏感性,改善了胰岛素抵抗,其机理与调节脂质代谢有关。
4 别样茶降糖产品的开发情况
别样茶是我国的传统饮品,具有悠久的应用历史,但在降糖应用方面未进行深度开发,加工转化的产品较少。大多数的别样茶只是取其嫩叶进行简单的采青、杀青、揉捻、烘焙等处理即成。如发明专利“青钱柳茶制作方法”,只是将青钱柳鲜叶采摘后,经过杀青、切碎、干燥,即可制成色香味俱佳的青钱柳茶。只有极少数的别样茶经过提取浓缩,专门用于糖尿病的治疗或预防。如发明专利“老鹰茶水提取物在制备防治糖尿病药物中的应用”,就是通过水提取老鹰茶中的活性物质,用于预防或治疗各型糖尿病。
另有少部分别样茶与其他药用植物配伍用于降糖降脂的保健。发明专利“一种九味降糖茶”中,提到把普洱茶、甜藤茶、杜仲、银杏、绞股兰、桑叶、黄芪按比例配成降血糖茶,长期饮用能起到降糖降脂、消食健胃、养肝补肾、强身健体的作用。
5 总结与讨论
别样茶是纯天然的传统饮品,在民间应用非常广泛且历史悠久,在安全性和有效性上已经得到了肯定,可长期饮用,符合慢性代谢性疾病主要通过饮食来预防和调节的特点。同时现代研究表明,青钱柳茶、老鹰茶、多穗柯茶等9种别样茶具有降血糖活性。降血糖活性物质主要为黄酮类和多糖。然而,如老鹰茶、青钱柳茶、藤茶、湖北海棠等大多数具降血糖活性的别样茶没有系统的化学成分研究,药理活性研究还只是停留在粗提物、有效成分群等水平,降血糖活性物质基础不明确。
别样茶降糖作用机制研究主要处于体内实验阶段,通过建立动物模型、给药、检测相关指标初步探究别样茶的降糖活性及机理;而体外仅通过α-葡萄糖苷酶抑制剂和PTP1B抑制剂高通量筛选模型来初步探究作用靶点,没有进行细胞水平上的研究,研究缺乏系统性、整体性。
总之,别样茶是降血糖研究中的一类崭新的研究对象,研究空间广阔,值得深入研究并大力开发。
[1]王秋霞,贾美艳,唐荣平,等.天然药物中降血糖成分的研究进展[J].中国民族民间医药杂志,2005,(4):190-193.
[2]吕雄文,李俊,邹宇宏,等.老鹰茶总黄酮降血糖作用的实验研究[J].中国中医药科技,2008,15(2):119-121.
[3]钟正贤,周桂芬,陈学芬,等.藤茶总黄酮对链脲霉素所致糖尿病大鼠的降糖作用[J]. 中药药理与临床,2003,19(5):19-20.
[4]韦宝伟,李茂.多穗柯总黄酮的降糖作用[J].内科,2008,3(4):510-512.
[5]Hou SZ,Chen SX,Huang S,et al.The hypoglycemic activity of Lithocarpus polystachyus Rehd.leaves in the experimental hyperglycemic rats.Journal of Ethnopharmacology[J].2011,138(1):142-149.
[6]杨武英,上官新晨,徐明生,等.青钱柳黄酮对α-葡萄糖苷酶活性及小鼠血糖的影响[J].营养学报,2007,29(5):507-509.
[7]丁海峰,曹永兵.SGLT2抑制剂治疗糖尿病研究进展[J].药学实践杂志,2011,29(2):89-92.
[8]杨大坚,钟炽昌.甜茶化学成分研究Ⅰ甜味成分[J].中草药,1991,22(3):99-101.
[9]周文华,水谷健二.湖南甜茶的甜味成分研究[J].食品科学,1992,(4):17-19.
[10]钟正贤,陈学芬,周桂芬,等.广西藤茶中杨梅树皮素降血糖的实验研究[J].中国现代应用药学杂志,2003,20(6):466-468.
[11]田翠平,瞿伟菁,孙斌,等.甜茶素提取物对STZ致高血糖大鼠的降血糖作用研究[J].营养学报,2003,25(1):29-33.
[12]谢莹,陈全斌,罗达伟,等.高纯度甜茶甙对四氧嘧啶致糖尿病小鼠血糖的影响[J].陕西中医,2010,31(3):367-368.
[13]上官新晨,陈木森,蒋艳,等.青钱柳多糖降血糖活性的研究[J].食品科技,2010,35(3):82-84.
[14]李玉山,李田,戴清堂,等.藤茶茶多糖对实验性糖尿病大鼠血糖的影响[J].营养学报,2006,28(4):356-357.
[15]Wang Y F,Bian X Y,Park J,et al.Physicochemical properties,in vitro antioxidant activities and inhibitory potential againstα-glucosidase of polysaccharides from Ampelopsis grossedentata leaves and stems[J].Molecules,2011,(16):7762-7772.
[16]王春玲,王鹏.湖北海棠对小鼠血糖的影响[J].基层中药杂志,1999,13(2):19-20.
[17]王轶.湖北海棠叶水煎液对高血糖小鼠血糖的影响[J].科技风,2009,(11):244.
[18]公丕军,杨明仁.湖北海棠叶治疗2型糖尿病疗效观察[J].实用糖尿病杂志,2011,7(4):34-35.
[19]徐明生,沈勇根,吴海龙,等.青钱柳水提物降血糖作用的研究[J].营养学报,2004,26(3):230-231.
[20]王晓敏,舒任庚,蔡永红,等.青钱柳水提液对糖尿病小鼠胰岛细胞的保护作用[J].时珍国医国药,2010,21(12):3146-3147.
[21]张慧芳,黄燕,杨红霞,等.宁夏枸杞叶、果柄及根皮降血糖作用的初步研究[J].农业科学研究,2008,29(4):23-26.
[22]杨涓,魏智清,陈炜.枸杞叶降血糖作用的初步研究[J].四川中医,2009,27(4):47-49.
[23]周志文,宋成武,王松迪,等.海南苦丁茶的降血糖作用研究[J].时珍国医国药,2011,22(10):2380-2381.
[24]Kurihara H,Fukami H,Kusumoto A,et al.Hypoglycemic action of Cyclocarya paliurus(Batal.)iljinskaja in normal and diabetic mice[J].Bioscience,Biotechnology and Biochemistry,2003,67(4):877-880.
[25]Li J,Lu Y Y,Su X J,et al.A norsesquiterpene lactone and a benzoic acid derivative from the leaves of Cyclocarya paliurus and their glucosidase and glycogen phosphorylase inhibiting activities[J].Planta Medica,2008,74(3):287-289.
[26]钟正贤,周桂芬,等.藤茶总黄酮对链脲霉素所致糖尿病大鼠的降糖作用[J].中药药理与临床,2003,19(5):19-20.
[27]易醒,谢明勇,温辉梁,等.青钱柳对四氧嘧啶糖尿病小鼠降血糖作用的研究[J].天然产物研究与开发,2001,13(3):52-54.
[28]张小芳,段小群,卢曦,等.青钱柳多糖对糖尿病小鼠血糖水平和胰腺组织形态的影响[J].华夏医学,2010,23(1):15-17.
[29]沈忠明,李英,姜宏,等.降糖中药对α-葡萄糖苷酶抑制作用的研究[J].中国生化药物杂志,2000,21(2):69-70.
[30]Dong H Q,Li M,Zhu F,et al.Inhibitory potential of trilobatin from Lithocarpus polystachyus Rehd.againstαglucosidase andα-amylase linked to type 2 diabetes[J].Food Chemistry,2012,130(2):261-266.
[31]张毅,宁正祥,董华强.多穗柯三叶苷的抑制糖尿病关键酶活性和抗氧化活性[J].食品科学,2011,32(5):32-35.
[32]周立飞,李兰涛,黄娟,等.钠-葡萄糖协同转运蛋白2(SGLT2)抑制剂的研究进展[J].中国药物化学杂志,2011,21(4):322-327.
[33]Hassan M,ElYazidi C,Landrier J F,et al.Phloretin enhances adipocyte differentiation and adiponectin expression in 3T3-L1 cells[J].Biochem Biophys Res Commun,2007,(361):208-213.
[34]罗弟祥,何耀,高小平,等.蛋白酪氨酸磷酸酶1B抑制剂高通量筛选模型建立和应用[J].天然产物研究与开发,2005,17(5):606-608.
[35]孙玉秀,鲁云霞,汪凌云,等.豹皮樟总黄酮降低2型糖尿病大鼠血糖的可能机制研究[J].中国中西医结合杂志,2010,30(6):617.
[36]Lu Y X,Zhang Q,Li J,et al.Antidiabetic effects of total flavonoids from Litsea Coreana leve on fat-fed,streptozotocin-induced type 2 diabetic rats[J].Am J ChinMed,2010,38(4):713.
[37]汪凌云.豹皮樟总黄酮治疗2型糖尿病大鼠模型的机制研究[硕士研究生学位论文].安徽医科大学,2011年.
[38]David E M.New drug targets for typeⅡdiabetes and the metabolic syndrome[J].Nature,2001,414(13):822-827.
[39]吕雄文,李俊,金涌,等.豹皮樟总黄酮对高脂血症大鼠胰岛素抵抗的改善作用及其机制研究[J].中药材,2009,32(10):1568.
A progress report on the hypoglycem ic Non-camellia teas
Xiao Xuan1,2,Xu Li-jia1,2,Ma Pei1,2,Wang Wan-ying1,2,Peng Yong1,2,Xiao Pei-gen1,2*
(1.Institute of Medicinal Plant Development,Chinese Academy of Medical Science,Peking Union Medical College,Beijing 100193;2.Key Laboratory of Bioactive Substances and Resources Unilization of Chinese Herbal Medicine,Ministry of Education,Beijing 100193)
The characteristics of the species,distribution,hypoglycemic active ingredients,mechanism of hypoglycemic effect and product development potency of Non-Camellia teas with hypoglycemic effect were reviewed after the references collection and analysis.This paper is trying to provide a clue for the development ofmedicinal plant resource of Non-Camellia teas.
Non-Camellia tea,hypoglycemic effect,active ingredients,mechanism
2012-11-02)
国家自然科学基金面上项目(81274188)
*[通讯作者]肖培根,Tel:(010)62894462,E-mail:xiaopg@public.bta.net.cn