基于腸道微生物的中藥多糖與2型糖尿病關(guān)系研究進(jìn)展＊

付志飛，楊 麗，尚 非，戴永娜，趙 鑫＊＊

（1.天津中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)藥研究院 天津 301617；2.天津中醫(yī)藥大學(xué)臨床實訓(xùn)教學(xué)部 天津 301617）

糖尿病是一種以高血糖為特征，常伴隨脂肪、蛋白質(zhì)代謝紊亂的代謝性疾病。據(jù)國際糖尿病聯(lián)合會統(tǒng)計，自1980 年以來全球糖尿病發(fā)病率從4.7%上升到8.5%，增加近1 倍且呈年輕化趨勢。糖尿病在我國成年人中發(fā)病率接近10%，患者超過1.1 億，可引起心血管疾病、腎臟疾病等并發(fā)癥，嚴(yán)重影響患者生存質(zhì)量，給家庭和社會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)壓力，成為我國主要公共衛(wèi)生問題之一[1]。越來越多的研究表明，腸道微生物失調(diào)是糖尿病發(fā)生的重要誘因，因此調(diào)整菌群失調(diào)是防治2 型糖尿病的重要手段[2]。目前西藥降糖藥雖然起效迅速、降糖效果好，但存在作用靶點單一、胃腸道副反應(yīng)以及肝腎毒性等，且單一化學(xué)成分在調(diào)節(jié)腸道微生物穩(wěn)態(tài)方面不具有優(yōu)勢，而中藥所含化學(xué)成分復(fù)雜，在調(diào)節(jié)微生物的組成和結(jié)構(gòu)方面更有優(yōu)勢。中藥多糖是中藥水煎液重要組成成分之一，其干預(yù)治療2 型糖尿病的研究頻見報道，如靈芝多糖、人參多糖、桑葉多糖等，但是關(guān)于多糖口服后怎樣吸收、體內(nèi)如何發(fā)揮作用等一系列問題尚缺乏定論，而腸道微生物研究的進(jìn)展，為多糖體內(nèi)作用機(jī)制的研究打開了新視角。本文從腸道微生物的角度對中藥多糖防治2型糖尿病的機(jī)制進(jìn)行綜述，以期為多糖藥物的機(jī)制闡明和藥物開發(fā)提供參考。

1 中藥多糖與腸道微生物

糖類是重要的天然高分子化合物，廣泛地存在于藥用植物中，是植物細(xì)胞壁的主要組分，也是中藥水煎液的重要活性化合物，按照分子量或是聚合度的大小不同分為多糖、寡糖和單糖。多糖通常是指20個以上單糖通過糖苷鍵連接在一起而形成的長鏈聚合物，分子量高，不溶于水，大多無味[3]。由于人體內(nèi)缺少多糖消化酶，導(dǎo)致消化吸收多糖的能力十分有限。近年來，Jeffery Gordon、Willem M De Vos 等微生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)腸道微生物能編碼數(shù)千種碳水化合物活性酶，多糖生物活性的發(fā)揮有腸道菌群的參與，從而掀起了多糖與腸道微生物相互作用關(guān)系研究的熱潮。腸道菌群能編碼糖苷水解酶、多糖裂解酶、碳水化合物酯酶以及糖苷轉(zhuǎn)移酶，擬桿菌可降解相對廣泛的多糖，厚壁菌門則傾向于代謝一系列特定的多糖[4,5]。

寡糖又稱低聚糖，是由2-20個單糖通過糖苷鍵連接而成的低度聚合糖，分子量低，水溶性好，味甜。根據(jù)寡糖的生物學(xué)功能，可將其分為普通寡糖和非消化寡糖[6]。普通寡糖中有人們熟知的蔗糖、麥芽糖、乳糖等，又稱營養(yǎng)性寡糖，可被機(jī)體消化吸收，但對腸道有益菌的生長并無促進(jìn)作用，研究討論較少；非消化寡糖如低聚木糖、低聚果糖、低聚半乳糖、菊糖及殼寡糖等，它們本身不能被機(jī)體胃酸、胃蛋白酶降解，可以通過小腸進(jìn)入大腸，被腸道菌群消化后促進(jìn)腸道內(nèi)某些有益菌如乳酸桿菌和雙歧桿菌的生長，產(chǎn)生有益作用。目前成功開發(fā)的有低聚半乳糖、低聚果糖、低聚木糖以及低聚乳果糖等[7]。

中藥多糖與腸道菌群相互作用，一方面，多糖作為腸道微生物發(fā)酵的碳源，為微生物的生長提供營養(yǎng)，因此通過改變多糖的種類可以重塑腸道菌群的結(jié)構(gòu)，如低聚果糖可大幅促進(jìn)腸道益生菌雙歧桿菌生長[8]，Cheng等[9]人給小鼠喂食菊糖、米糠多糖或是二者混合物，發(fā)現(xiàn)單一種類的多糖可能增加有害物質(zhì)二胺氧化酶和/或三甲胺N-氧化物，但營養(yǎng)均衡的混合多糖可改善菌群多樣性；另一方面，腸道微生物將人體本身不能消化的多糖降解為多種活性代謝物，多糖可被腸道菌群降解，產(chǎn)生單糖和低聚糖，或乙醇、乳酸、琥珀酸等有機(jī)酸，并進(jìn)一步形成乙酸、丙酸、丁酸等短鏈脂肪酸（short chain fatty acids，SCFAs）[10]。SCFAs 不僅是宿主及腸道菌群的能量來源，還能被多種外周組織利用，產(chǎn)生多種生理功能。多糖的體內(nèi)降解與分子量、單糖組成、連接方式、聚合度、空間結(jié)構(gòu)、溶解性以及腸道菌群對多糖的適應(yīng)性等有關(guān)[11]。研究多糖和腸道菌群的相互作用對于揭示多糖的體內(nèi)作用機(jī)制至關(guān)重要。

2 中藥多糖與腸道微生物相互作用研究方法

研究中藥多糖與腸道菌群相互作用常用的方法有：單一菌株培養(yǎng)法、全糞便培養(yǎng)法、悉生動物及無菌動物法等。單一菌株培養(yǎng)法的前提是分離得到單一的菌株，而事實上由于腸道菌群種類繁多且大多數(shù)為嚴(yán)格厭氧菌，分離純化和培養(yǎng)相對困難，且鑒定過程復(fù)雜、耗時長。到目前為止，分離得到的腸道菌群還不足30%[12]。腸道菌群為一個生態(tài)系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)的細(xì)菌既互利共生又相互制約，共同維持穩(wěn)態(tài)，單一菌株法常常忽略菌群之間的相互作用，無法全面反映藥物在腸道菌群的轉(zhuǎn)化代謝過程。Jason 等對模式小鼠常用的6株 細(xì) 菌Clostridiumsp.，Lactobacillus intestinalis，Lactobacillus murinus，Eubacterium plexicaudatum，Pseudoflavonifractorsp.以及Parabacteroides goldsteinii兩兩共培養(yǎng)或是單培養(yǎng)，結(jié)合qPCR菌群分析以及1HNMR代謝物分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)單獨培養(yǎng)和共培養(yǎng)細(xì)菌生長狀態(tài)及代謝產(chǎn)物不同，共培養(yǎng)會提高細(xì)菌代謝物的利用效率，一種菌產(chǎn)生的代謝物可能被另一種細(xì)菌利用，如Clostridium sp.和Parabacteroides goldsteinii共培養(yǎng)會促進(jìn)彼此生長，Parabacteroides goldsteinii產(chǎn)生的氨基酸會被Clostridium sp.利用[13]。

全糞便體外發(fā)酵法（in vitrofermentation）是研究中藥多糖腸道菌群代謝轉(zhuǎn)化特別推薦的方法[14,15]。碳水化合物發(fā)酵為結(jié)腸提供能量和碳源。人體各段腸道內(nèi)的細(xì)菌是不同的，隨著腸道蠕動，到達(dá)糞便排出體外，因此，糞便中含有消化道中的所有菌種。一般采用將新鮮糞便和含藥培養(yǎng)基混合或是將糞便與培養(yǎng)基混合后再加入藥物2種體外腸道微生物發(fā)酵的研究方法[16]。體外腸道發(fā)酵模型是研究益生元和益生菌的有力工具，批量發(fā)酵可以模擬腸道環(huán)境并實時取樣，用來進(jìn)行菌群干預(yù)的機(jī)制研究，具有樣品用量少、不受飲食的影響、模型簡單、高通量、快速、重現(xiàn)性好、無需倫理批準(zhǔn)、可連續(xù)取樣等優(yōu)點，但由于腸道菌群大部分是厭氧菌，培養(yǎng)條件（厭氧）需嚴(yán)格控制。培養(yǎng)基的選取、培養(yǎng)條件的優(yōu)化（發(fā)酵pH、時間等）是影響體外發(fā)酵的重要因素[13]。發(fā)酵所需多糖用量少，常采用TLC、HPLC、UPLC-MS、GC-MS、凝膠電泳等高靈敏的的檢測手段動態(tài)檢測發(fā)酵前后化合物的變化，采用q-PCR、16s rRNA高通量測序等方法檢測發(fā)酵前后菌群的變化[17]。

除了體外模型外，體內(nèi)動物模型，包括無菌動物、限菌動物等也被經(jīng)常用于腸道菌群的研究[18]，相應(yīng)地檢測評價指標(biāo)除了病理學(xué)、生化指標(biāo)等，代謝物的變化也引起了科學(xué)家的廣泛重視。中藥的功效機(jī)制及其復(fù)雜，涉及到整體代謝網(wǎng)絡(luò)，而腸道微生物不僅影響藥物吸收，還能影響代謝并通過相應(yīng)受體間接調(diào)控宿主代謝。腸道菌群參與宿主膽固醇、膽酸（特別是次級膽酸）、膽堿（如三甲胺-N-氧化物）、酚類、苯基、吲哚類及激素等的代謝，與宿主發(fā)生共代謝關(guān)系，形成一系列腸道菌群-宿主共代謝產(chǎn)物[19]。因此，常將宿主、菌群及宿主-菌群共同產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物三者整體進(jìn)行研究，評價腸道菌群介導(dǎo)的外源性物質(zhì)對機(jī)體產(chǎn)生的影響。代謝組學(xué)技術(shù)可以從整體上解釋中藥與機(jī)體2個復(fù)雜體系的相互作用，可以實現(xiàn)對藥物自身化學(xué)成分、代謝產(chǎn)物以及生物體的內(nèi)源性代謝物3個水平同時進(jìn)行分析，闡明藥物吸收代謝后發(fā)生的變化、藥效作用物質(zhì)以及內(nèi)源性代謝物變化，在中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)、整體藥效作用評價與作用機(jī)制研究中起重要作用[20,21]。代謝組學(xué)常用的方法包括：NMR、GC-MS、LC-MS等。大量文獻(xiàn)表明，糖尿病患者的代謝組學(xué)發(fā)生顯著改變，其中廣泛涉及脂質(zhì)代謝、氨基酸代謝和能量代謝[22]，包含一些宿主與腸道菌群共代謝產(chǎn)物如氨基酸、脂肪酸、胺類、糖類等。

3 腸道微生物在糖尿病中起重要作用

2 型糖尿病是糖尿病中最普遍的一種形式，以胰島素抗性或活動紊亂為特征，發(fā)病機(jī)制可能與基因和生活方式相關(guān)。近年來研究表明，腸道微生物失調(diào)是2型糖尿病的重要誘因。腸道微生物可通過調(diào)節(jié)能量代謝、炎癥反應(yīng)以及其他化合物代謝等途徑參與2 型糖尿病的發(fā)生和發(fā)展[23]。

3.1 能量代謝

腸道微生物能增加能量的攝入吸收。腸道微生物能將人體不易消化的碳水化合物降解成寡糖、單糖，進(jìn)一步降解為H2，CO2，CH4，以及SCFAs其均可被宿主細(xì)胞作為能源物質(zhì)吸收利用[24]。給予相同能量的高脂飼料，正常小鼠比無菌小鼠增重多，說明腸道微生物具有增加能量吸收的作用[25]。同樣，給無菌小鼠分別移植ob/ob小鼠和正常小鼠盲腸微生物，發(fā)現(xiàn)移植肥胖小鼠微生物的無菌小鼠體重顯著增加，說明改變腸道微生物可調(diào)節(jié)能量的攝入吸收[26]。單糖與SCFAs是腸道菌群代謝多糖的主要產(chǎn)物，單糖可以促進(jìn)肝臟內(nèi)源性甘油三酯的合成。與無菌小鼠相比，正常飼養(yǎng)的小鼠肝臟甘油三酯水平較高，脂肪生成轉(zhuǎn)錄因子固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白SREBP-1（sterol regulatory elementbinding transcription factor 1）和碳水化合物反應(yīng)元件結(jié)合蛋白ChREBP（carbohydrate-Responsive Element-Binding Protein）以及它們的靶點乙酰輔酶A 羧化酶和脂肪酸合成酶表達(dá)升高[25]，甘油三酯在脂肪細(xì)胞中積累增加，導(dǎo)致肥胖。而用抗生素處理的菌群失調(diào)小鼠或無菌小鼠AMP 活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）活性增加，導(dǎo)致乙酰輔酶A羧化酶活性降低，肝臟、肌肉和脂肪組織中依賴AMPK的脂肪酸氧化作用增強(qiáng)，則抑制肥胖的發(fā)生[27]。此外，血管生成素樣4（angiopoietin-like protein 4，Angptl4）負(fù)責(zé)血液中的甘油三酯的清除，是脂蛋白脂酶（lipoprotein lipase，LPL）的抑制劑。研究表明，腸道微生物可通過抑制Angptl4 基因的表達(dá)，進(jìn)而抑制腸脂肪酶活性，降低脂質(zhì)的吸收，抑制肥胖[28]，反之，腸道微生物失調(diào)則促進(jìn)肥胖的發(fā)生。此外，腸道微生物的重要代謝產(chǎn)物SCFAs 可為結(jié)腸粘膜細(xì)胞提供能量，促進(jìn)脂肪的合成和貯存。

3.2 炎癥反應(yīng)

2 型糖尿病是以持續(xù)性炎癥為特征的代謝性疾病，2008年魯汶大學(xué)的Cani等提出了2型糖尿病的“代謝性內(nèi)毒素血癥”學(xué)說，第一次將2型糖尿病患者體內(nèi)的慢性炎癥反應(yīng)與腸道菌群聯(lián)系起來[29]。脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）是存在腸道革蘭氏陰性細(xì)菌（G-）細(xì)胞壁中的一種內(nèi)毒素。失衡的腸道菌群產(chǎn)生的LPS、三甲胺N氧化物等內(nèi)毒素可通過通透性改變的腸上皮屏障進(jìn)入血液，被免疫細(xì)胞識別后產(chǎn)生多種炎癥因子，使得機(jī)體進(jìn)入炎癥狀態(tài)，從而產(chǎn)生系統(tǒng)炎癥反應(yīng)、葡萄糖耐受、肥胖以及脂肪組織炎癥等一系列代謝異常反應(yīng)。Cani 等研究發(fā)現(xiàn)，利用抗生素處理高脂飲食喂養(yǎng)小鼠，可降低腸漏，增加緊密連接蛋白的表達(dá)，降低環(huán)境中LPS以及炎性因子的水平，從而提高葡萄糖耐受及胰島素敏感性[29]。除了LPS，其他微生物成分，如細(xì)菌細(xì)胞壁成分肽聚糖也可能誘導(dǎo)糖尿病的發(fā)生。無菌小鼠分別移植野生型大腸桿菌和突變型大腸桿菌，發(fā)現(xiàn)只有野生型大腸桿菌促進(jìn)血漿LPS 水平的增加，但二者均可降低葡萄糖耐受及促進(jìn)脂肪增加。作者推測，可能是細(xì)菌表面的肽聚糖，激活肽聚糖受體核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白（nucleotide oligomerization domain 1，NOD-1），誘導(dǎo)小鼠炎癥反應(yīng)及胰島素抵抗[30]。

3.3 代謝

腸道微生物不僅影響食物藥物吸收，還能影響宿主代謝。腸道菌群參與宿主膽固醇、膽酸（特別是次級膽酸）、膽堿（如三甲胺-N-氧化物）、酚類、苯基、吲哚類及激素等的代謝，與宿主發(fā)生共代謝關(guān)系，形成一系列腸道菌群-宿主共代謝產(chǎn)物。

3.3.1 短鏈脂肪酸SCFAs

SCFAs 又稱為揮發(fā)性脂肪酸，是由1-6 個碳原子組成的有機(jī)脂肪酸。SCFAs主要由未消化吸收的食物殘渣中的碳水化合物經(jīng)結(jié)腸內(nèi)微生物發(fā)酵而產(chǎn)生，主要包括乙酸、丙酸、丁酸。普氏菌（Prevotella）和擬桿菌（Bacterioides）等廣泛參與碳水化合物的酵解，SCFAs可通過調(diào)節(jié)代謝、抑制樹突狀細(xì)胞和激活脂肪酸受體途徑直接或是間接的調(diào)節(jié)T 細(xì)胞分化，進(jìn)而促進(jìn)Th1或是Th17 細(xì)胞的產(chǎn)生，SCFAs 還能刺激T 細(xì)胞產(chǎn)生抗炎因子IL-10，增強(qiáng)機(jī)體的免疫反應(yīng)，降低2 型糖尿病的發(fā)生[31]。腸道L 細(xì)胞上存在許多SCFAs 受體，如GPR41/43（Gprotein-coupled receptors 41and 43）等，GPR43能夠促進(jìn)L-細(xì)胞分泌（glucagon like peptide-1）GLP-1（glucagon like peptide-1），促進(jìn)胰島素的分泌，增加胰島素敏感性。SCFAs能降低脂肪和肝臟組織的過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferatoractivated receptor）PPARγ，提高胰島素敏感性，降低肥胖或2 型糖尿病的發(fā)生[32]。因此，以產(chǎn)SCFAs 菌為靶點，進(jìn)行干預(yù)可以防治2 型糖尿病。趙立平研究團(tuán)隊從給予高膳食纖維的干預(yù)的人腸道微生物中鑒定出了15 株有利于增加胰島素分泌和提高胰島素敏感性的“短鏈脂肪酸”產(chǎn)生菌[33]。

3.3.2 支鏈氨基酸（branched-chain amino acid，BCAA）

BCAA是指α碳上含有分支側(cè)鏈的氨基酸，包括亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸，屬于必需氨基酸，是機(jī)體內(nèi)重要的營養(yǎng)代謝信號分子，在維持腸道粘膜免疫系統(tǒng)及腸道粘膜完整性方面發(fā)揮重要作用[34]。腸道中的普雷沃氏菌（Prevotella copri）和普通擬桿菌（Bacteroides vulgatus）廣泛參與BCAA 的合成。BCAA 與糖尿病的聯(lián)系目前研究還未完全清楚。Peter 等研究發(fā)現(xiàn)，BCAA以及芳香族氨基酸（苯丙氨酸和酪氨酸）與男性的胰島素抵抗（insulin resistance，IR）相關(guān)，而糖異生氨基酸包括丙氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、組氨酸、精氨酸和色氨酸與IR 沒有關(guān)聯(lián)[35]。在另一項納入1302 名年齡為20歲以上人的Meta分析中發(fā)現(xiàn)，飲食中攝入較高水平的BCAA 能夠增加IR 的風(fēng)險，加速代謝綜合征及糖尿病的發(fā)展進(jìn)程，但是與高胰島素血癥及β細(xì)胞功能失調(diào)無顯著關(guān)聯(lián)[36]。

3.3.3 膽汁酸及膽堿代謝

膽汁酸是重要的信號分子，主要是通過2 種膽汁酸的受體——法尼醇X受體（farnesoid X receptor，F(xiàn)XR）與膽汁酸G 蛋白偶聯(lián)受體TGR5（G-protein-coupled bile acid receptor Gpbar1）參與糖脂代謝[37]。從來源或生成部位可將膽汁酸分為初級膽汁酸和次級膽汁酸，在肝臟內(nèi)由膽固醇生成的稱為初級膽汁酸，而在腸道微生物的作用下轉(zhuǎn)變成的為次級膽汁酸[38]。腸道微生物，尤其是梭菌屬微生物含有將初級膽汁酸轉(zhuǎn)化為次級膽汁酸的酶，使用抗生素殺死部分腸道微生物后，可增加小鼠初級膽汁酸，降低次級膽汁酸的水平[39]。研究表明，膽汁酸代謝在2型糖尿病人中發(fā)生了變化，而通過調(diào)節(jié)2型糖尿病患者的膽汁酸種類及含量可以改善患者血糖水平[40]。Jones 等研究發(fā)現(xiàn)腸道菌群失調(diào)，含有膽汁鹽水解酶腸道微生物減少，導(dǎo)致膽汁酸代謝失調(diào)，誘導(dǎo)糖脂代謝疾病的發(fā)生[41]。因此，調(diào)節(jié)參與膽汁酸代謝的腸道微生物可能是潛在的糖尿病治療靶標(biāo)。2011年，王則能等首次發(fā)現(xiàn)腸道微生物代謝產(chǎn)物氧化三甲胺（trimethylamine N-oxide，TMAO）能促進(jìn)動脈粥樣硬化的發(fā)生，隨后激發(fā)了科學(xué)家對TMAO 與心血管疾病關(guān)系的研究的熱情[42]。最近，一項納入1.5萬名受試者的meta 分析研究表明，糖尿病患者血漿TMAO 水平高于健康人，且TMAO 水平與糖尿病風(fēng)險呈正相關(guān)，血漿中TMAO 濃度每增加5 μmol·L-1，糖尿病患病率就增加54%，但是其具體作用機(jī)制還有待進(jìn)一步研究[43]。

4 基于腸道微生物的中藥多糖防治糖尿病研究現(xiàn)狀

多糖具有廣泛的藥理活性，其干預(yù)治療糖尿病的研究頻見報道。多糖可通過調(diào)節(jié)腸道菌群和改變腸道粘膜免疫屏障、調(diào)節(jié)代謝產(chǎn)物等發(fā)揮抗糖尿病作用，但以腸道菌群為靶點的中藥多糖防治糖尿病的機(jī)制研究尚不明確，大多數(shù)文獻(xiàn)在對多糖降糖作用進(jìn)行研究的同時僅僅對疾病指標(biāo)與腸道微生物的相關(guān)性或多糖對腸道微生物的影響進(jìn)行了考察，大多缺乏對其作用機(jī)制及因果關(guān)系的深入探究。中藥尤其是補益類中藥，富含多糖，目前黃芪、黨參、麥冬、靈芝、枸杞、山藥、黃精等均有防治糖尿病同時調(diào)節(jié)腸道微生物的文獻(xiàn)報道（表1）。

菊粉能夠降低鏈脲佐菌素（streptozotocin，STZ）聯(lián)合高脂飲食誘導(dǎo)的糖尿病大鼠空腹血糖水平、緩解葡萄糖不耐受，提高血清胰高血糖素樣蛋白-1（glucagon-like Peptide-1，GLP-1）水平，降低血清、附睪脂肪組織IL-6（interleukin-6，IL-6）水平以及肝臟磷酸烯醇丙酮酸羧基激酶（phosphoenolpyruvate carboxykinase，Pepck）和葡萄糖-6-磷酸酶催化亞基（glucose-6-phosphatase catalytic subunit，G6pc）的 表達(dá)。16s rRNA 測序結(jié)果表明，菊粉能提高糖尿病大鼠厚壁菌門的比例，降低擬桿菌門的比例，顯著提高益生菌乳酸桿菌以及產(chǎn)SCFAs 菌如毛螺菌，Phascolarctobacterium和擬桿菌的豐度，降低產(chǎn)LPS 產(chǎn)生菌脫硫弧菌的豐度[51]。Chen 等研究發(fā)現(xiàn)，桑葚多糖能夠降低糖尿病db/db小鼠體重，降低血糖水平，提高葡萄糖耐受量，提高超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）以及過氧化氫酶（catalase，CAT）活性，升高高密度脂蛋白膽固醇（high density lipoprotein cholesterol，HDL-C）、降低總膽固醇（total cholesterol，TC）、甘油三酯（triglyceride，TG）、低密度脂蛋白膽固醇（low density lipoprotein cholesterol，LDLC）、丙二醛（malondialdehyde，MDA）以及游離脂肪酸水平降低，改善肝、腎、胰腺的損傷，原因可能與桑葚多糖調(diào)節(jié)腸道菌群，提升擬桿菌水平，降低腸道微生物的多樣性，尤其能上調(diào)擬桿菌，乳酸菌屬，Allobaculum和阿克曼屬細(xì)菌豐度有關(guān)[52]。Sheng等研究報道，桑葉能通過抑制非酯化脂肪酸信號通路和調(diào)節(jié)腸道菌群修復(fù)與胰島素抵抗、糖尿病相關(guān)的腸菌（擬桿菌門、變形菌門、梭菌綱等）來發(fā)揮降血糖作用[53]。南瓜多糖通過調(diào)節(jié)腸道菌群和促進(jìn)短鏈脂肪酸的吸收來提高2型糖尿病大鼠胰島素耐受，降低血清葡萄糖水平、總膽固醇水平以及低密度脂蛋白水平，提高高密度脂蛋白水平，增加擬桿菌、普雷沃氏菌等豐度，調(diào)節(jié)腸道菌群。相關(guān)分析研究表明菌群的變化與丁酸含量顯著相關(guān)[51]。目前研究多集中于動物實驗，但也有部分臨床研究，其臨床研究結(jié)果顯示高纖維飲食（每日攝入50 g膳食纖維，其中50%為可溶性膳食纖維）可同時降低2 型糖尿病人血糖和血脂水平[55]。

表1 中藥多糖對2型糖尿病防治作用及對腸道微生物的影響

臺灣長庚大學(xué)研究團(tuán)隊較早涉及了中藥多糖與肥胖糖尿病以及腸道微生物之間因果關(guān)系的研究。給予小鼠靈芝子實體多糖提取物15 d，發(fā)現(xiàn)靈芝多糖降低小鼠腸道菌群操作分類單元OTU（operational taxonomic units）多樣性并顯著重塑腸道菌群的組成，顯著增加小鼠腸道內(nèi)可抗肥胖、產(chǎn)短鏈脂肪酸、降解多糖、產(chǎn)乳酸細(xì)菌的豐度，調(diào)節(jié)腸道微生物作用助力生物活性的發(fā)揮[56]；將赤芝的水提物添加到高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠食物中，發(fā)現(xiàn)肥胖小鼠表現(xiàn)出體重下降、炎癥改善、胰島素敏感性增加等獲益表型，并且小鼠的腸道菌群生態(tài)紊亂也得到了逆轉(zhuǎn)，除此之外，小腸屏障的完整度得以維持，代謝性內(nèi)毒素水平降低。該團(tuán)隊還通過糞便移植的方法將赤芝水提物給藥小鼠糞便移植到高脂飲食誘導(dǎo)肥胖小鼠中，其也表現(xiàn)出體重下降，腸道菌群改善現(xiàn)象，闡明腸道微生物是靈芝發(fā)揮減肥作用的原因[57]；另有文獻(xiàn)報道靈芝多糖可降低高脂飲食誘導(dǎo)胰島素抵抗小鼠血漿中的胰島素濃度，逆轉(zhuǎn)胰島素抵抗，緩解低度炎癥反應(yīng)，并降低脂肪組織中的脂肪分解，抑制TNF-α及IL-6的mRNA表達(dá)，減少血漿甘油三酯及非酯化脂肪酸的外流，作用可能與調(diào)節(jié)2 型糖尿病發(fā)展相關(guān)的腸道微生物組成相關(guān)[58]。

隨著組學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們不再單純關(guān)注中藥多糖引起腸道微生物的多樣性變化，而更加關(guān)注多糖和腸道微生物作用引起的代謝產(chǎn)物的變化及作用，因此代謝組學(xué)技術(shù)和方法被廣泛用于闡述多糖治療糖尿病的作用機(jī)制。采用超高效液相色譜-四極桿飛行時間串聯(lián)質(zhì)譜代謝組學(xué)技術(shù)對正常大鼠、STZ 誘導(dǎo)的糖尿病大鼠以及給予葫蘆巴半乳甘露聚糖的糖尿病大鼠尿液、血清樣本進(jìn)行分析，結(jié)合主成分分析、正交偏最小二乘判別分析等統(tǒng)計方法與發(fā)現(xiàn)葫蘆巴發(fā)揮作用的14 個潛在生物標(biāo)志物，涉及組氨酸、色氨酸、能量、苯丙氨酸、鞘脂、糖脂、花生四烯酸代謝，而這些通路均有腸道微生物廣泛參與[59]。

5 展望

長期以來，人們一直認(rèn)為中藥小分子成分是發(fā)揮藥效的物質(zhì)基礎(chǔ)，而多糖成分分子量大，口服不易吸收，被認(rèn)為對藥效貢獻(xiàn)小。加之，多糖本身分離純化效率低、結(jié)構(gòu)多樣、鑒定復(fù)雜費時、缺少發(fā)色基團(tuán)或熒光基團(tuán)、入血成分檢測困難且鮮有市售標(biāo)準(zhǔn)品[60]，雖然中藥多糖在糖尿病防治方面有很多應(yīng)用：降低血糖、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、糾正能量平衡，但“以糖降糖”作用機(jī)制一直沒有闡明。腸道微生物的研究、多糖與微生物的互作研究為闡明多糖生物學(xué)機(jī)制提供了新方向；多組學(xué)技術(shù)，尤其是代謝組學(xué)技術(shù)為多糖對代謝性疾病影響的研究提供了新方法，隨著抗糖尿病機(jī)制研究的深入，中藥多糖在糖尿病的防治中必將發(fā)揮重要作用。