桑1-脱氧野尻霉素降血糖作用的研究进展

胡金寿

（开化县特产局（茶叶局），浙江 衢州 324300）

桑1-脱氧野尻霉素降血糖作用的研究进展

胡金寿

（开化县特产局（茶叶局），浙江 衢州 324300）

1-脱氧野尻霉素是桑树中的一种生物碱，是哺乳动物α-葡萄糖苷酶的有效抑制剂，具有降糖、降脂、抗病毒、抗肿瘤等药理作用。本文针对已报道的1-脱氧野尻霉素功能，综述了近年来1-脱氧野尻霉素降糖作用研究的最新进展，为更好利用和开发桑叶1-脱氧野尻霉素提供参考。

桑叶；1-脱氧野尻霉素；降糖作用

现代药理学研究表明，桑叶提取液具有良好的降血糖、血脂等作用，可用于治疗糖尿病及糖尿病并发症、肥胖症和相关的机能紊乱［1，2］。Asano等从桑叶中检测出DNJ（1-脱氧野尻霉素）、N-Me-DNJ N-甲基-1-脱氧野尻霉素）等多种物质［3］。并证实是一种高效的α-葡糖苷酶抑制剂［4～6］。对糖尿病、肿瘤、病毒感染（特别是HIV）等显示出良好的生物活性［7～9］。自桑叶DNJ被证实具有高效抑制α-糖苷酶的活性，治疗Ⅱ型糖尿病效果显著、且未发现有明显的毒副作用以来，它的提取利用就已经受到了人们的广泛关注，成为预防和治疗糖尿病患的一个重要研究课题。文中综述了DNJ的降糖作用及作用机制进进展，并对其未来的研究方向做了展望。

1 结构

DNJ（1-deoxynojirimycin）是一种多羟基哌啶生物碱，化学名称3，4，5-三羟基2-羟甲基四氢吡啶。化学结构式如图所示，分子式为C6H13NO4，分子量为163.3［9］。

图1 1-脱氧野尻霉素结构式Figure 1The structural formula of 1-deoxynojirimycin

2 降糖作用

据《本草经疏》、《神农本草经》等资料记载：桑叶具有下气益阴、明目止渴之功效；《本草纲目》记载：桑叶“汁煎代茗，能止消渴”，说明中医自古以来就将桑叶作为治疗消渴症（现“糖尿病”）而用于临床。在现代药理学研究中，李宏等［10］报道，给予四氧嘧啶（50 mg/kg）诱导的高血糖大鼠灌胃桑叶粉末，发现各组大鼠空腹和餐后血糖值均有不同程度的降低，表明桑叶具有降低血糖作用。周炎等［11］报道桑枝提取液具有降血糖功能，在处理两周后小鼠的血糖值相对于对照组显著下降。房蒙［12］利用尾静脉注射STZ诱导小鼠建立Ⅱ型糖尿病模型，连续灌胃给药（200 mg/kg BW）三周后，发现桑枝皮提取物能够减缓STZ诱导的糖尿病小鼠体重的暴瘦，消除或减少糖尿病小鼠肝脏和肾脏的肿大，并降低STZ诱导的小鼠血清胰岛素水平，改善糖尿病小鼠的胰岛素抵抗，调节糖尿病小鼠的血脂异常。李娈等［13］对STZ诱导的糖尿病大鼠给予桑叶生物碱，两周后血糖降低效果显著，初步证实桑叶生物碱提取物对糖尿病大鼠有显著的降血糖作用。魏晓蕊［14］研究了富含DNJ的桑叶提取液对糖尿病小鼠的体内降血糖效果，试验结果显示，糖尿病小鼠“三多一少”的症状得到缓解，并且降血糖效果明显，提取液剂量越高，降血糖效果越好，呈现剂量效应关系，且效果优于拜糖平。

3 降糖机理

3.1 α-糖苷酶抑制剂

国内外研究发现，餐后高血糖是糖尿病的主要征兆及引起并发症的重要因素，有效控制餐后血糖有利于改善糖尿病临床症状。α-葡萄糖苷酶主要分布在小肠内，能将食物中的二糖分解成单糖，在碳水化合物的分解过程中起到重要作用。食物中的糖类被水解成蔗糖、麦芽糖等二糖并运送到小肠时，借助存在于小肠微纤毛膜表面的α-糖苷酶水解为葡萄糖和果糖等单糖，通过肠壁吸收进入体内，导致血液中葡萄糖浓度急剧上升。因此α-糖苷酶是糖尿病治疗的首要目标。李娈等［13］采用α-葡萄糖苷酶抑制活性试验证实α-葡萄糖苷酶抑制活性与DNJ的含量具有相关性，DNJ含量越高，α-葡萄糖苷酶抑制力越强。李有贵等［5］利用LC-MS分离纯化得到了纯度大于95%的桑叶DNJ，进一步研究发现DNJ对α-蔗糖酶表现为非竞争性抑制作用，其半抑制浓度IC50为5.67 mg/ml，抑制常数Ki为6.73 mg/ml。

3.2 抑制小肠中葡萄糖吸收

细胞内葡萄糖在葡萄糖转运蛋白2（GLUT2）的帮助下跨基底膜扩散。大量报道证实糖尿病动物通过增强小肠BBM（刷状缘膜）、BLM（上皮细胞基底侧膜）上SGLT1（钠葡萄糖转运蛋白）和GLUT2的活性和表达量从而增强葡萄糖的吸收能力［15，16］。因此，SGLT1和GLUT2被认为是糖尿病患者血糖控制的药物开发的潜在目标。葡萄糖跨BBM的吸收同样受Na+/K+ATP酶介导，它负责建立和维护Na+/葡萄糖协同转运蛋白的活性所要求的Na+梯度（SGLT1）［15，16］。李有贵等报道指出，预先灌胃给予DNJ（50 mg/kg），正常、糖尿病小鼠口服和尾静脉注射葡萄糖后其糖耐量变化差异显著，同位素13C6-葡萄糖示踪发现DNJ显著降低小鼠血液中13C6-葡萄糖的含量，而小肠中13C6-葡萄糖水平与血液中正好相反，证实DNJ可抑制葡萄糖在小肠的吸收。DNJ显著抑制了STZ诱导的糖尿病小鼠十二指肠中葡萄糖转运载体（SGLT1、Na+/K+-ATP和GLUT2）的蛋白表达上调，是其发挥抑制小肠葡萄糖吸收的作用靶点［17］。

3.3 保护胰岛β细胞，促进胰岛素分泌

李有贵等［9］利用桑叶DNJ-桑叶多糖复合物（DPM）对四氧嘧啶诱导的糖尿病小鼠进行治疗，结果发现桑叶DPM具有降血糖、降血脂、提高血清胰岛素含量等作用；RT-PCR研究发现DPM可显著提高胰腺USF（上游刺激因子）、PDX-1（胰岛素启动子因子-1）、INS1（胰岛素1）、INS2（胰岛素2）mRNA的表达。而房蒙［12］给予高脂-链脲佐菌素（STZ）诱导的Ⅱ型糖尿病小鼠桑皮提取物同样得到类似结果，改善胰岛素分泌相关基因Ins1、Ins2、PDX-1等mRNA表达量，从而调节胰岛素分泌，降低STZ诱导的小鼠胰岛素抵抗。

另外李有贵等［18］提出DNJ和桑叶多糖结合（DMP），其降血糖功效大大优于单独使用。DPM（150 mg/kg体重）给予糖尿病小鼠90天，观察到血糖水平降低；且停药30天空腹血糖值不反弹。在DPM治疗糖尿病小鼠过程中检测到糖化血红蛋白和肝丙酮酸浓度显著降低，而血清胰岛素和肝糖原水平的显著增加。肝脏中葡萄糖代谢关键酶研究发现，DPM可显著提高肝脏葡萄糖酵解酶的总活性，组织病理学观察证实DPM对STZ诱导损伤的胰腺的保护作用。通过DNJ和多糖对STZ诱导的胰岛β细胞（INS-1）损伤保护实验发现，STZ处理组活细胞数显著减少，细胞皱缩、出现凋亡。DNJ或多糖200 mg/ml）作用24小时可显著提高β细胞活细胞数以及恢复受损细胞的形状和结构完整性。通过对正常胰岛β细胞实验发现，DNJ治疗组INS-1细胞数量显著增加，表示DNJ的保护作用可能来源于促进β细胞增殖［18］。而多糖对β细胞的保护作用可能是因为其清除自由基的活性［9］。

3.4 调控肝糖代谢与输出

应用荧光定量PCR研究表明，桑皮提取物能改善糖尿病小鼠的肝脏糖代谢相关基因G6Pase（葡萄糖-6-磷酸酶）、GK、PEPCK（磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶）等mRNA表达量，从而调节糖代谢［12］。药物动力学研究发现DNJ可迅速被胃黏膜、小肠吸收入血，经血液进入肝脏，DNJ含量在15 min即可达到0.96 μg/g，这种高浓度可持续至45 min后逐渐降低，但7 h后仍可检出［9］。在肝脏中，DNJ是发挥调控肝脏中糖代谢过程关键酶的关键［9］。李有贵等［17］研究发现，DNJ能够显著提高肝脏葡萄糖酵解酶的蛋白表达。DNJ处理组小鼠肝脏丙酮酸含量显著降低，证实DNJ加速了肝脏丙酮酸的氧化脱羧反应。DNJ处理组小鼠肝脏NADH/ NAD+水平无明显变化，说明PDE1的去磷酸化反应的提高不是来源于细胞内能量的变化，而是来源于PDE1的表达提高以及DNJ对PDK2表达的抑制，从而导致PDE1通过去磷酸化作用而被激活。DNJ同时抑制了小鼠肝脏PEPCK和G-6-Pase的mRNA和蛋白表达，从而显著抑制肝脏中葡萄糖的异生以及肝糖输出。糖尿病小鼠血清中血糖调控激素变化、体外肝细胞、纯化酶活性测定结果表明，肝脏葡萄糖酵解关键酶活性的提高可能不是来源于DNJ直接的激活，而是来源于DNJ对其表达的上调［17］。

4 研究展望

目前，治疗糖尿病的药物种类繁多，天然中药降血糖有效成分不足，对血糖的控制效果有很大的局限；而西药主要是单一降糖，不能改善机体的其它状况，尤其对糖尿病并发症基本没有治疗作用，且都有较大的副作用，长期服用会对机体造成损害。鉴于此，寻找具有降血糖作用的天然资源，进而鉴定其药理活性成分，开发生产具有显著的降血糖效果且毒副作用低的治疗糖尿病新药或保健食品，成为国内外众多学者关注和研究的热点。自然界中，DNJ在桑叶中含量很高，我国桑园种植面积大，桑叶产量可观，资源丰富，进一步探索、开发富含DNJ的生物资源，可满足人们对新型降血糖药物和保健食品的需求。因此，以DNJ为有效成分的药物或保健食品具有良好的应用前景。

致谢

该论文是本人2013年度在浙江省农科院蚕桑研究所挂职期间撰写，得到了计东风所长、吕志强研究员、李有贵博士、林天宝助理研究员的指导与支持，在此表示衷心感谢！

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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

胡金寿（1975-），男，浙江开化人，农艺师，主要从事茶桑果技术推广工作。E-mail：zjkhhjs@163.com