辣椒降糖机制研究进展

刘新华 曹春信 王东飞 鄢继琼 张伟春

（1.金华市农业科学研究院， 浙江金华 321000； 2.金华市婺城区椒椒农业有限公司，浙江金华 321000； 3.金华三才种业公司， 浙江金华 321000）

随着人们生活方式的改变，糖尿病的患病率迅速增加，已成为影响我国居民健康和高品质生活的重要疾病之一[1-2]。据统计，2021年全球约有5.37亿糖尿病患者，其中我国糖尿病患者人数约占26%。糖尿病是一种常见的内分泌代谢性疾病，在我国糖尿病患者主要为2-型糖尿病（NIDDM），占到糖尿病患者总数的90%～95%[3-4]。因此，研究如何有效的防治糖尿病仍是未来研究热点。近年来，人们陆续开发出了多种治疗糖尿病的药物，如胰岛素及其类似物、胰岛素促进剂、α-葡萄糖苷酶抑制剂等[5]；但这些药物及传统的降血糖药物往往产生一定的毒副作用，且有可能产生机体依赖性。有研究发现从天然食物中获取的活性分子也具有显著的降糖作用，因其几乎不产生副作用，其降糖作用引起了广泛关注[6]。

辣椒是中国重要的蔬菜之一，播种面积达到世界辣椒总播种面积的35%，产量为世界辣椒产量的46%，是我国重要的蔬菜之一[7]。辣椒中辛辣物质主要是含香草酰胺的生物碱类物质，包括辣椒素、二氢辣椒素等[8]。除辣椒素类物质外，辣椒中还富含维生素类、多酚、黄酮以及多糖等活性功能物质[9]，已有研究表明辣椒中活性物质能调节机体糖代谢以及脂肪代谢，具有降糖降脂的作用，在治疗心血管病、止痛、减肥、镇痛、止痒、预防癌症方面也有特殊的功效[10]。

大量的研究表明，辣椒中生物活性分子具有显著的降糖效果，能够调节机体的糖脂生理代谢活动。王倩倩[11]研究表明辣椒素能够促进大鼠的肠道蠕动，而且一定程度上能够抑制小肠的吸收和糖类消化酶的活性。应长江等[12]研究发现辣椒素能有效降低糖尿病肾病大鼠的血糖水平，提高血浆胰岛素含量。张世奇等[13]发现辣椒素能够通过抑制肠道对糖的吸收以及提高胰高血糖素水平等来改善糖代谢和降糖效果。此外，该研究还发现辣椒素的辛辣基团能够刺激胰岛素的分泌来降低血糖含量。也有研究分析了辣椒叶片提取物的降糖效果，研究表明辣椒叶片提取物对α-葡萄糖苷酶的抑制活性为21.4%～43.4%，而果实提取物抑制率仅为2.4%～6.9%[14]。

1 辣椒素降糖作用机制

1.1 与瞬时受体TRPV1结合

瞬时感受电位香草酸受体（transient receptor potential vanilloid type-1，TRPV1）是一种非选择阳离子通道，可被辣椒素激活，又被称为辣椒素受体，激活后能够介导神经元活动、细胞增殖和凋亡等一系列细胞基本活动[15-16]。激活后的TRPV1离子通道可充当钙通道，促使胰岛β细胞分泌更多的胰岛素而达到降糖作用[17]。脂肪细胞分化中细胞间Ca2+的转运是通过间隙连接蛋白43（connexin43，Cx43）介导的，Chen等[18]研究发现辣椒素激活TRPV1后能有效提高Cx43的表达。Zhang等[19]和Li等[20]以TRPV1敲除小鼠和野生型小鼠以及3T3-L1前脂细胞为研究对象，发现辣椒素通过激活TRPV1导致脂肪细胞内Ca2+的迅速升高形成钙离子流，进而抑制了脂肪细胞的分化。此外，辣椒素激活TRPV1后能有效改善糖尿病引起的相关病症如糖代谢紊乱等，TRPV1离子通道在调控降糖作用中发挥着至关重要的作用[21]。

1.2 作用于肠道菌落

肠道菌落在维持机体各种生理代谢中有着重要的作用，其结构发生紊乱往往会引起糖尿病、心血管疾病和肥胖等相关疾病[22]。近年来，研究糖尿病患者在服用降糖药物后肠道菌落的变化成为众多研究者所关注的热点，糖尿病患者肠道内由于环境、菌落组成与菌落的多样性有所变化导致外界病毒和细菌更易入侵[23]。辣椒素具有抗菌的活性，对肠道中多种致病菌具有明显的抑制作用，且在一定的辣椒素范围内还可以促进乳酸杆菌等有益菌的生长[24-25]。在辣椒素的作用下肠道内菌落结构会发生改变，因此辣椒素的降糖作用可能与改善了肠道内菌落的结构有关系。研究表明糖尿病患者肠道内菌群中厚壁门的细菌数量升高，拟杆菌门细菌数量降低，辣椒素作用后，可明显观察到糖尿病患体肠道厚壁门的细菌数量减少，拟杆菌门的细菌数量增加，促使肠道内菌落环境趋于正常的健康状态[26]。Kim等[27]研究发现肠杆菌科细菌的数量在肥胖和糖尿病小鼠的肠道中数量比正常小鼠高，在辣椒素作用之后明显降低。长期摄入辣椒素有可能对肠道内菌落产生不良的影响，目前，辣椒素对肠道菌群的调控究竟有利还是有害仍然存在较大的分歧[28]。

1.3 调节血糖代谢

糖尿病患者往往由于胰岛素分泌缺陷或胰岛素抵抗而导致体内糖代谢紊乱，从而使体内血糖含量长期处于较高的水平。Ahuja等[29]研究发现辣椒素能有效促进胰岛素的分泌，Zhang等[30]和Kang等[31]也研究证实辣椒素对STZ诱导大鼠中肝脏、胰腺以及回肠中糖代谢的紊乱具有明显的改善作用。因此研究辣椒素与糖代谢之间的关系，对糖尿病的治疗具有重要意义。进入人体的淀粉在淀粉酶的作用下被逐渐分解为葡萄糖，糖尿病患者由于胰岛素分泌不足，导致血液中过多的葡萄糖无法进入机体代谢，从而引起血液中的血糖浓度升高。赵蓉[32]和吕凤霞等[33]研究发现辣椒素能够显著抑制淀粉酶的分泌，从而使血液中的血糖浓度得到了一定程度的缓解。人体血糖含量的动态平衡主要靠胰岛α细胞，胰岛β细胞分泌的胰岛素和胰高血糖素共同维持；而糖尿病患者往往由于胰岛β细胞发生功能障碍，致使其分泌的胰岛素降低，导致血糖动态平衡被破坏，进而出现高血糖症状[34]。研究发现辣椒素具有促进胰岛β细胞增殖以及减少胰岛β细胞凋亡的作用，并通过调节机体胰岛素水平来降低血糖浓度[35]。

2 辣椒中其他功能因子降糖研究进展

目前研究大多数认为在提取物中起到降糖作用的物质主要是辣椒素等生物碱性类物质，尽管在辣椒中除辣椒素外的降糖功能因子的研究相对较少，但在其他植物中已有较多的相关研究。林珠灿等[36]研究表明青钱柳和养心草两种中药的多酚提取物能抑制α-葡萄糖苷酶的活性，能降血糖、血压。杜阳吉等[37]研究结果显示番石榴叶中提取的总黄酮以及多糖类化合物对α-葡萄糖苷酶具有抑制作用。此外，也有研究表明辣椒素含量极低的辣椒籽提取物具有降低血糖的效果。Kim等[38]研究证实辣椒籽提取物能改善糖尿病小鼠的空腹血糖、糖化血红蛋白和胰岛素水平等。另外也有研究表明在食物中添加15 mg/kg纯辣椒素对降低糖尿病大鼠的血糖和血脂含量效果不明显[39]；而在食物中添加辣椒提取物抑制了α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的活性，并且降低了糖尿病大鼠的血糖[40]。这些结果表明在降糖过程中起作用的有可能是多糖、黄酮、酚类以及可溶性蛋白等活性物质。综上分析，辣椒中起主要降糖作用的有效成分不一定是辣椒素等生物碱性类物质，而是酚类、可溶性蛋白、黄酮以及多糖等活性物质。

3 结语

辣椒作为日常重要的蔬菜，且富含的生物活性成分降糖效果显著，因此辣椒在治疗糖尿病应用上有重要的意义。大量动物试验及临床研究表明辣椒中辣椒素主要通过介导TRPV1离子通道、调控糖代谢、改善胰岛素水平，以及调节肠道菌群等途径发挥降糖作用。也有研究表明辣椒含有的酚类、黄酮以及多糖等生物活性分子也有重要的降糖作用。笔者研究发现在辣椒活性分子中起主要降糖作用的可能是黄酮和可溶性蛋白质类物质，但究竟何种物质起主导作用，还有待进一步研究。因此，采用现代生物技术手段，选育富含酚类、可溶性蛋白和黄酮等生物活性分子的新品种已成为今后辣椒的发展方向。