中藥保護(hù)胰島功能機(jī)制研究近三年進(jìn)展?

田佳星，李 敏，仝小林

(中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院廣安門醫(yī)院，北京 100053)

根據(jù)國(guó)際糖尿病聯(lián)盟(IDF)第七版糖尿病地圖顯示，在全球范圍內(nèi)約有4.15億糖尿病患者，每年約有500萬人死于糖尿病，預(yù)計(jì)到2040年將有6.42億人罹患糖尿病。因此，深入探索糖尿病發(fā)病機(jī)制、發(fā)展行之有效的糖尿病防控策略，對(duì)于已形成的龐大糖尿病患者群體尤為迫切。近年來，中醫(yī)藥防治糖尿病研究取得了突破性進(jìn)展[1-3]，并采用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)明確了其部分作用機(jī)制，系列成果引起同行的認(rèn)可與關(guān)注。筆者將針對(duì)中醫(yī)藥保護(hù)胰島功能近3年發(fā)表的代表性機(jī)制研究給予總結(jié)和梳理。

1 抑制胰島功能下降

1.1 減輕葡萄糖毒性

腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)是一種協(xié)調(diào)代謝和能量的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，負(fù)責(zé)能量代謝調(diào)節(jié)，被激活后能夠關(guān)閉消耗ATP的合成代謝途徑，啟動(dòng)產(chǎn)生ATP的分解代謝途徑，被稱為“細(xì)胞能量調(diào)節(jié)器”。作為非胰島素激活的信號(hào)通路，可誘導(dǎo)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體4(GLUT4)向漿膜轉(zhuǎn)移，促進(jìn)GLUT4基因表達(dá)，從而增加葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)與攝取；同時(shí)還可抑制6-磷酸果糖2-激酶、丙酮酸激酶等抑制葡萄糖酵解、糖異生(果糖1,6-二磷酸酶)和糖原合成(糖原合酶磷酸化)。Huang MQ等[4]研究發(fā)現(xiàn)，高劑量丹酚酸B(SalB)干預(yù)后能夠提高骨骼肌和肝臟的磷酸化腺苷酸活化蛋白激酶(p-AMPK)蛋白水平，提高骨骼肌GLUT4、糖原合成酶蛋白水平、肝臟過氧化物酶體增殖物激活受體α(PPARα)和磷酸化乙酰輔酶a羧化酶(p-ACC)蛋白表達(dá)。Qiang G等[5]發(fā)現(xiàn)，丹酚酸A(SalA)通過激活CaMKKβ/AMPK信號(hào)通路調(diào)節(jié)AMPK磷酸化水平，改善糖代謝和線粒體功能。Saito T等[6]證實(shí)，刺五加果實(shí)內(nèi)富含花色素甙(GF)，能夠下調(diào)肥胖小鼠肝脂肪酸合成酶表達(dá)，上調(diào)肝膽固醇7-α-羥化酶表達(dá)，提高肝AMPK磷酸化作用，從而改善高脂誘導(dǎo)肥胖小鼠的胰島素抵抗和肝脂質(zhì)積累。Yang X等[7]研究發(fā)現(xiàn)，苦參黃酮提取物(EtOAc)能夠通過提高AMPK磷酸化刺激胞膜GLUT4易位發(fā)揮降糖作用。Huang M等[8]探索竹黃提取物(SB-EtOAc)對(duì)KKAy小鼠的降糖作用，發(fā)現(xiàn)SB-EtOAc可強(qiáng)刺激L6細(xì)胞GLUT4易位作用，并可被選擇性AMPK抑制劑阻滯，該結(jié)果在體外試驗(yàn)得到進(jìn)一步驗(yàn)證。Guo J[9]和Moser C[10]研究發(fā)現(xiàn)，陳皮提取物和Ze 450改善肥胖小鼠的代謝狀態(tài)與激活脂肪組織的AMPK信號(hào)通路相關(guān)。

PI-3 K/AKT是糖代謝中重要的通路之一，啟動(dòng)后作用于GLUT4，促進(jìn)GLUT4易位，提高葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)，抑制糖原合成酶激酶(GSK)減少肝糖原合成，包括調(diào)節(jié)FoxO1及eNOS等底物表達(dá)，減輕胰島素抵抗，保護(hù)胰島β細(xì)胞功能。Cai S等[11]研究發(fā)現(xiàn)，桑葉提取物可通過調(diào)節(jié)IRS-1/PI-3 K/GLUT4信號(hào)通路，改善2型糖尿病大鼠的糖脂代謝。此外，亦有針對(duì)降糖三黃片和降糖消渴顆粒等開展機(jī)制探索，證實(shí)藥物干預(yù)后有效影響骨骼肌GLUT4表達(dá)，調(diào)控PI-3 K/AKT通路[12-14]。

蛋白激酶C(PKC)是一組重要的蛋白激酶，可抑制胰島素作用，同時(shí)對(duì)脂代謝也起到重要作用，脂質(zhì)代謝異常，胞內(nèi)脂肪酸代謝產(chǎn)物表達(dá)升高，與PKC激活和IRS-1Ser307磷酸化增加相關(guān)，同時(shí)PKC還能通過激活絲氨酸/蘇氨酸激酶IKKβ，達(dá)到抑制胰島素的作用。Zheng J等[15]研究發(fā)現(xiàn)，延胡索通過激活PKCs通路刺激胰島素胞外分泌，選擇性激活nPKCs和aPKCs，而不是傳統(tǒng)上的cPKCs通路。

最新研究還發(fā)現(xiàn)，中藥通過調(diào)控GLP-1、PDX-1、改善脂代謝、糖原合成、糖異生等多種途徑改善糖代謝水平，保護(hù)胰島β細(xì)胞功能。LI. J等[16]發(fā)現(xiàn)，清化顆粒促進(jìn)GLP-1分泌是通過激活苦味受體途徑TAS2R通路實(shí)現(xiàn)的。Gu C[17]等研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖通過改善肝臟SIRT1-PPARα-FGF21胞內(nèi)信號(hào)、減少炎癥反應(yīng)和肝臟脂肪變性，抑制糖脂性代謝和胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)。Sun J等[18]發(fā)現(xiàn)，厚樸提取物(ME)通過可逆性競(jìng)爭(zhēng)抑制PTP1B蛋白表達(dá)，提高胰島素敏感性和降糖療效。丙酮醛能夠引起炎癥反應(yīng)和胰島素抵抗。Cheng AS等[19]發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇能夠顯著改善丙酮酸誘導(dǎo)的糖尿病小鼠血糖水平，促進(jìn)胰腺Nrf2磷酸化，這一作用機(jī)制被Nrf2阻滯劑維甲酸抑制。鄭文雅[20]發(fā)現(xiàn)，降糖三黃片通過調(diào)節(jié)糖尿病大鼠腸道、胰腺GLP-1及PDX-1表達(dá)，促進(jìn)糖代謝恢復(fù)。Wei S[21]等研究發(fā)現(xiàn)，小檗堿通過調(diào)節(jié)HNF-4α途徑，并受下游miR122影響改善2型糖尿病小鼠和棕櫚酸鹽誘導(dǎo)HepG2細(xì)胞的糖脂代謝。

1.2 抑制炎癥反應(yīng)

已有越來越多的研究支持糖尿病機(jī)體長(zhǎng)期處于慢性低水平炎癥狀態(tài)，炎癥反應(yīng)可以引起胰島素抵抗、β細(xì)胞功能障礙以及并發(fā)癥發(fā)生。近年學(xué)者們發(fā)現(xiàn)，中藥在調(diào)節(jié)糖代謝的同時(shí)可以抑制炎癥反應(yīng)，促進(jìn)胰島功能的保護(hù)。

小檗堿是黃連提取的一種異喹啉生物堿，用于2型糖尿病的治療。Li F等[22]觀察小檗堿改善HepG2細(xì)胞糖代謝、減少炎癥反應(yīng)，與調(diào)節(jié)膽堿能抗炎途徑和抑制乙酰膽堿酶酯酶活性相關(guān)。Li Y等[23]研究觀察穿心蓮內(nèi)酯衍生物AL-1抑制RIN-m cells高糖狀態(tài)下誘發(fā)p65和IκBα磷酸化水平，通過下調(diào)NF-κB信號(hào)通路改善胰島素抵抗。Zhu R等[24]證實(shí)，黃芪甲苷通過IRS-1/AKT信號(hào)通路和抑制IKK/IκBα信號(hào)通路活化，促進(jìn)C2C12骨骼肌細(xì)胞葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)，改善機(jī)體糖代謝狀態(tài)。張紅霞[25]證實(shí)，小檗堿能夠抑制脂多糖誘導(dǎo)的THP-1細(xì)胞相關(guān)炎癥因子表達(dá)，通過SIRT1途徑抑制巨噬細(xì)胞內(nèi)促炎因子表達(dá)，抑制脂肪組織巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)，同時(shí)抑制JNK、IKKβ/NF-κB炎癥信號(hào)通路，從而改善胰島素的敏感性[26-28]。

2 調(diào)控轉(zhuǎn)錄組學(xué)表達(dá)

轉(zhuǎn)錄組學(xué)是研究基因轉(zhuǎn)錄總體情況和調(diào)控規(guī)律的學(xué)科，探索不同機(jī)體組織或時(shí)間點(diǎn)的表達(dá)差異，應(yīng)用大規(guī)?；蚪M表達(dá)譜技術(shù)微陣列后導(dǎo)致表達(dá)數(shù)據(jù)大幅度增長(zhǎng)，學(xué)者們從中提取有意義的生物學(xué)信息進(jìn)行聚類分析，挖掘具有特征性功能的基因群，從而更精準(zhǔn)地揭示藥物的作用機(jī)制。

Yang Z等[29-30]采用基因芯片技術(shù)，檢測(cè)消渴安干預(yù)小鼠的肝組織，篩選出差異表達(dá)基因。研究基于LC-MS篩選出20個(gè)有效化合物、46個(gè)目標(biāo)和36個(gè)與2型糖尿病的相關(guān)通路，基于數(shù)據(jù)庫篩選出40個(gè)化合物、68個(gè)目標(biāo)和21條通路，提示消渴安主要通過改善碳水化合物和脂代謝，減輕胰島素抵抗，減少炎癥反應(yīng)，預(yù)防微血管并發(fā)癥方面糾正其降糖紊亂。Zhang Q[31]等采用mRNA芯片技術(shù)檢測(cè)末端回腸組織，發(fā)現(xiàn)2112個(gè)差異基因，并通過KEGG分析發(fā)現(xiàn)9條差異信號(hào)通路，提示小檗堿通過調(diào)節(jié)回腸末端GnRH-GLP-1和MAPK通路改善糖代謝。Zhang Q等[32]通過mRNA基因芯片發(fā)現(xiàn)，天麥消渴丸干預(yù)后骨骼肌組織的2223個(gè)差異基因表達(dá)，并進(jìn)一步通過KEGG發(fā)現(xiàn)3個(gè)與胰島素信號(hào)通路、糖酵解/糖異生、三羧酸循環(huán)的信號(hào)通路，分析顯示天麥消渴丸通過激活胰島素信號(hào)通路，抑制PTP1B和PCK2酶表達(dá)，改善糖尿病大鼠的糖代謝。

3 調(diào)控代謝組學(xué)表達(dá)

代謝組學(xué)作為系統(tǒng)生物學(xué)的重要組成部分，是通過機(jī)體的代謝指紋圖譜了解其代謝狀態(tài)，對(duì)疾病診斷、療效評(píng)價(jià)以及預(yù)測(cè)疾病預(yù)后具有重要意義。糖尿病作為內(nèi)分泌代謝紊亂性疾病的典型代表，疾病的發(fā)生與進(jìn)展與糖類、脂類以及蛋白質(zhì)的異常代謝密切相關(guān)。近年隨著分析檢測(cè)手段的成熟，應(yīng)用代謝組學(xué)研究藥物的作用特征，為探索糖尿病治療靶點(diǎn)提供了新的途徑和方法。

Dong Y等[33]采用超高效液相色譜分析(Uplc-ESI-Hdms)進(jìn)行尿液代謝組學(xué)檢測(cè)，分析結(jié)果鑒定出29中離子作為代謝標(biāo)志物。通過分析其功能通路發(fā)現(xiàn)，小檗堿能夠降低檸檬酸、四氫皮質(zhì)醇、核糖胸核苷和鞘氨醇水平。Song L等[34]采用氣相色譜法(GC/MS)進(jìn)行尿液代謝組學(xué)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，黃柏-知母對(duì)藥提取物干預(yù)后降低糖尿病小鼠尿液葡萄糖、棕櫚酸、硬脂酸、丙酸、3-羥丁酸表達(dá)水平，同時(shí)藥物干預(yù)后能夠通過改善2型糖尿病小鼠脂肪酸、淀粉、蔗糖、乙醛酸和二元羧酸鹽的代謝表達(dá)緩解疾病癥狀，闡釋藥物作用2型糖尿病的代謝機(jī)制。Zhu Y等[35]基于氣相色譜法觀察麥冬提取物(MDG-1)干預(yù)糖尿病小鼠后糞便代謝組學(xué)的變化，通過分析推測(cè)單糖和丁二酸是MDG-1干預(yù)后腸道菌群的發(fā)酵產(chǎn)物，且MDG-1通過抑制腸道葡萄糖單糖和丁二酸吸收、提高肝糖原合成、抑制肝糖分解、促進(jìn)GLP-1分泌發(fā)揮降糖功效。

4 調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)

腸道菌群是影響能量代謝的關(guān)鍵因素，腸道菌群參與機(jī)體代謝，其結(jié)構(gòu)功能失調(diào)將影響能量平衡、糖脂代謝異常以及炎癥反應(yīng)等。研究表明，2型糖尿病患者存在腸道菌群中度失衡，是糖代謝紊亂重要的始動(dòng)因素，調(diào)整腸道菌群結(jié)構(gòu)失調(diào)已作為藥物干預(yù)靶點(diǎn)引起越來越多學(xué)者的關(guān)注。

斯琴[36]采用積雪草醇提物干預(yù)ZDF大鼠后，能夠有效調(diào)節(jié)大鼠的腸道菌群結(jié)構(gòu)，包括對(duì)擬桿菌、厚壁菌以及普雷沃氏菌的豐度。Bai J等[37]發(fā)現(xiàn)，苦瓜通過減低內(nèi)毒素生成促進(jìn)丁酸鹽產(chǎn)生以發(fā)揮治療作用，同時(shí)緩解肥胖大鼠白色脂肪的炎癥狀態(tài)以提高胰島素敏感性，與調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)變化密切相關(guān)。根皮苷能夠競(jìng)爭(zhēng)性抑制鈉葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)子(SGLTs)。Mei X等[38]證實(shí)，根皮苷通過降低db/db小鼠內(nèi)毒素水平，提高腸道菌群的多樣性。Akkermansia和普氏菌屬Prevotella升高，菌群結(jié)構(gòu)較模型組明顯改善，通過調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)，減少宿主LPS水平，SCFAs產(chǎn)生更多的有益菌，共同發(fā)揮降糖療效。滇黃精中提取的總皂苷(TSPK)和總多糖(PSPK)能夠降低Bacteroidetes 和Proteobacteria含量，升高Firmicutes含量，改善腸道菌群中57個(gè)關(guān)鍵變量與大鼠空腹血糖、空腹胰島素、LPS及體質(zhì)量呈顯著相關(guān)[39]。Zhao L等[40]研究發(fā)現(xiàn)，小檗堿與二甲雙胍在改變腸道菌群結(jié)構(gòu)中具有相似作用，并鑒定出與治療相關(guān)的134種OTUs與肥胖表型相關(guān)，包括Bacteriodes在內(nèi)可能為SCFAs產(chǎn)生菌在干預(yù)后表達(dá)顯著升高。Gong J等[41]用小檗堿干預(yù)后顯著逆轉(zhuǎn)糖脂代謝，減輕腸組織炎癥反應(yīng)和模型動(dòng)物的屏障功能障礙，減輕糖尿病大鼠腸滲透性27.5%，提示小檗堿改善糖脂代謝可能與保護(hù)腸黏膜屏障功能相關(guān)。亦有研究觀察大黃酸、火麻仁對(duì)腸道菌群結(jié)構(gòu)變化[42-44]，發(fā)現(xiàn)藥物干預(yù)后改善腸道菌群結(jié)構(gòu)，并能夠顯著增加小鼠回腸末端的L細(xì)胞數(shù)目，提高腸黏膜免疫功能，促進(jìn)Slg A分泌水平，降低內(nèi)毒素以及炎癥因子表達(dá)。

5 結(jié)語

近年來，中醫(yī)藥在探索糖尿病防治機(jī)制研究方面更為深入和細(xì)化，并運(yùn)用最新的研究技術(shù)手段，為確定藥物有效成分的作用靶點(diǎn)提供了更多的科學(xué)依據(jù)，研究成果也被更多同行學(xué)者認(rèn)可和接受，促進(jìn)了糖尿病中醫(yī)藥防治的應(yīng)用范圍。在研究?jī)?nèi)容方面，近年的研究較既往研究在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方法運(yùn)用以及數(shù)據(jù)分析方面更加系統(tǒng)化，提高了證據(jù)的支持度和可重復(fù)性，這是與現(xiàn)代藥理研究接軌的重要環(huán)節(jié)。學(xué)者們?cè)谕晟圃O(shè)計(jì)的同時(shí)，緊密結(jié)合包括轉(zhuǎn)錄組學(xué)、代謝組學(xué)在內(nèi)的先進(jìn)技術(shù)，為闡釋中醫(yī)藥多靶點(diǎn)、整體防治的科學(xué)內(nèi)涵提供了更可靠的方法支撐。腸道菌群作為近年發(fā)現(xiàn)糖尿病發(fā)病重要的病理基礎(chǔ)，中醫(yī)藥能夠充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，結(jié)合療效特點(diǎn)揭示其調(diào)控菌群結(jié)構(gòu)失調(diào)，減少炎癥反應(yīng)，從而緩解胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)、保護(hù)胰島功能的作用機(jī)制，科學(xué)闡釋過食肥甘致病以及干預(yù)藥物發(fā)揮療效的生物學(xué)基礎(chǔ)。

盡管如此，未來的機(jī)制探索研究依然存在很多亟待解決的難題，目前較完整的機(jī)制研究以藥物提取物有效成分居多，復(fù)方占有極少比例。如何結(jié)合組學(xué)技術(shù)或其他方法，更充分地了解復(fù)方對(duì)機(jī)體的作用途徑是接下來研究可能拓展的方向。機(jī)制研究成果應(yīng)更多地在臨床中推廣和應(yīng)用，提高有效藥物或其提取物的利用率，提升藥物的有效成分在機(jī)體內(nèi)吸收利用度，也是未來研究的難點(diǎn)之一，增加有效成分吸收程度有助于節(jié)約藥材，促進(jìn)藥材的合理應(yīng)用。總之，隨著中醫(yī)藥防治糖尿病機(jī)制探索的不斷深入，未來研究將更加系統(tǒng)地揭示中藥干預(yù)機(jī)體發(fā)揮療效的生物靶標(biāo)，最終全面提升糖尿病中醫(yī)藥體系的防控水平。