桑葉有效部位調(diào)節(jié)糖脂代謝機(jī)制研究進(jìn)展

樓逸琛 孟莉揚(yáng) 劉曉蝶 李俊峰 劉文洪

近年來(lái)，高糖高脂飲食引起全球糖尿病患者急劇增多，糖脂代謝紊亂引起的糖尿病、高血脂、肥胖等疾病發(fā)病率逐年上升[1]。桑葉為?？浦参锷５母稍锶~[2]，屬“藥食同源”植物。研究表明，桑葉的活性成分可通過(guò)促進(jìn)胰島素分泌、抑制脂質(zhì)氧化、調(diào)節(jié)信號(hào)通路等多種途徑實(shí)現(xiàn)對(duì)糖脂代謝的調(diào)節(jié)，達(dá)到降血糖和降血脂的效果[3]。在調(diào)節(jié)糖尿病血糖水平、糖原代謝、脂肪酸氧化等環(huán)節(jié)中，磷脂酰肌醇3 激酶/葡萄糖轉(zhuǎn)蛋白-4（PI3K/GLUT-4）與腺苷酸激活蛋白激酶/乙酰輔酶A 羧化酶（AMPK/ACC）信號(hào)通路起著重要的作用[4]。同時(shí)，中藥發(fā)酵技術(shù)的不斷提升，對(duì)中藥有效成分的提取改良做出了重要貢獻(xiàn)。本文對(duì)桑葉及其有效產(chǎn)物的中藥學(xué)價(jià)值、調(diào)節(jié)糖脂代謝的藥理作用及其分子機(jī)制并結(jié)合PI3K/GLUT-4 與AMPK/ACC信號(hào)通路工作原理進(jìn)行了綜述，以期為桑葉資源的進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)提供新的思路。

1 桑葉的中藥學(xué)價(jià)值

桑葉味苦、性寒，具有疏風(fēng)清熱、養(yǎng)肺明目等療效，是臨床常用的中藥材[5]。其有效成分主要是黃酮、多糖、生物堿等[6]，在調(diào)節(jié)胰島素分泌、降糖降脂等方面具有較好的作用，現(xiàn)如今已被廣泛應(yīng)用于糖尿病、高脂血癥等疾病的臨床治療。在既往桑葉對(duì)糖脂代謝影響的研究中，賀燕等[7]通過(guò)研究桑葉水提物對(duì)高血脂小鼠膽固醇代謝產(chǎn)物的影響，闡明了桑葉在降血脂方面的功效。王敏等[8]研究發(fā)現(xiàn)，桑葉水提物可以降低糖尿病小鼠空腹血糖，改善胰島素抵抗和耐糖量，并能抑制小鼠肝臟組織TLRs 及其下游信號(hào)的基因表達(dá)。劉冬戀等[9]研究發(fā)現(xiàn)，桑葉總黃酮能夠提高2 型糖尿病大鼠骨骼肌己糖激酶的活性，減少糖原合成激酶-3β（GSK-3β）蛋白的表達(dá)，增加大鼠骨骼肌中肌糖原含量，達(dá)到降低血糖的目的。

2 桑葉多種有效部位調(diào)節(jié)糖脂代謝的藥理作用及其分子機(jī)制

有研究發(fā)現(xiàn)，桑葉水提物、黃酮、多糖等生物活性物質(zhì)可以通過(guò)減輕胰島氧化損傷、維持β 細(xì)胞功能、抑制α-糖苷酶、增強(qiáng)肝糖原合成、影響胰島素信號(hào)通路等途徑發(fā)揮降血糖功效，還可通過(guò)抑制脂質(zhì)氧化、清除自由基等途徑降血脂[3]。

2.1 水提物 桑葉水提物通過(guò)胰島素抵抗機(jī)制、抗氧化作用及影響信號(hào)通路機(jī)制，可明顯增強(qiáng)活性氧清除率，從而有效改善糖脂代謝紊亂情況。根據(jù)魚(yú)曉敏等[10]研究可知，桑葉水提物能增加葡萄糖消耗量，使胰島素水平及抵抗指數(shù)均降低，使抗氧化酶活性明顯增強(qiáng)以此來(lái)降低血糖和血脂。田思敏等[11]研究發(fā)現(xiàn)，桑葉水提物的降糖降脂作用可能與下調(diào)糖尿病模型小鼠肝組織中TLRs 受體的基因表達(dá)有關(guān)；可能是通過(guò)抑制巨噬細(xì)胞分泌的炎性介質(zhì)使血清中的TNF-α 含量顯著減少，這在一定程度上對(duì)胰島細(xì)胞有修復(fù)作用。最重要的是，桑葉水提物降糖作用溫和緩慢，隨治療時(shí)間的延長(zhǎng)而愈加明顯，明顯優(yōu)于其他活性成分。最新研究表明，桑葉水提物可能還具有恢復(fù)腸道菌群紊亂狀況，下調(diào)肥胖大鼠Lee’s 指數(shù)及脂體比，改善肝臟脂肪性病變狀態(tài)的功能[12]。

2.2 多 糖 多糖依靠強(qiáng)效的抗氧化作用，可清除氧自由基，減輕糖尿病誘導(dǎo)胰腺氧化導(dǎo)致的一系列損傷；通過(guò)下調(diào)caspase-3 的活性機(jī)制抑制β 細(xì)胞凋亡，保持β 細(xì)胞數(shù)量與功能，從而達(dá)到保持胰島效能的作用；還有調(diào)節(jié)胰島素信號(hào)通路的作用（通過(guò)抑制PTP1B、激活PI3K/AKT 途徑，有效改善糖尿病大鼠胰島素抵抗），通過(guò)調(diào)節(jié)以上一系列作用機(jī)制來(lái)調(diào)節(jié)糖脂代謝。Jiao 等[13]通過(guò)高脂飲食和低劑量注射鏈脲佐菌素誘導(dǎo)大鼠糖尿病模型，最終發(fā)現(xiàn)桑葉多糖能明顯緩解糖尿病癥狀，具有顯著的降血糖作用。任春久等[14]認(rèn)為，多糖可通過(guò)保護(hù)胰島β 細(xì)胞線(xiàn)粒體以及減少NF-κB 和TNF-α 的表達(dá)，有效減輕氧化應(yīng)激給2 型糖尿病模型大鼠的胰島組織帶來(lái)的破壞性損傷。且桑葉多糖還具有很明顯的降脂功效，劉春連[15]發(fā)現(xiàn)，多糖可能是通過(guò)調(diào)節(jié)激素水平從而達(dá)到降血脂的效果。

2.3 黃 酮 黃酮作為強(qiáng)氧化物，通過(guò)抗氧化清除體內(nèi)自由基的方式、發(fā)揮擬胰島素作用和影響信號(hào)通路等方式降糖降脂，并且黃酮降糖降脂方面的作用在桑葉其他幾種提取物中效果最為明顯。陳冰等[16]發(fā)現(xiàn)，在吉富羅非魚(yú)的食餌中添加或提高桑葉黃酮的含量后，吉富羅非魚(yú)肌肉內(nèi)的抗氧化指標(biāo)明顯提高，這從側(cè)面證明黃酮是一種強(qiáng)抗氧化劑。另一方面，桑葉黃酮還可以影響信號(hào)通路，通過(guò)降低血清FFA 水平，抑制PKC 途徑以及改善基于AK2、PGC1α 等表達(dá)的能量穩(wěn)態(tài)達(dá)到降糖降脂的效果。最新研究表明，黃酮類(lèi)衍生物（槲皮素、蘆丁、異槲皮苷）降脂機(jī)制可能是由于其強(qiáng)效抗氧化作用，刺激肝臟脂質(zhì)代謝加速，抑制脂肪在肝臟堆積[17]。

2.4 其他活性物質(zhì) 桑葉的化學(xué)成分多種多樣，包括生物堿類(lèi)、酚類(lèi)等物質(zhì)。其中生物堿的作用較為重要，從郝蒙蒙等[18]研究情況來(lái)看，生物堿抑制α-葡萄糖苷酶的效果明顯強(qiáng)于多糖和黃酮。還有研究發(fā)現(xiàn)，高脂血癥的發(fā)生與氧化物有密切的聯(lián)系，生物堿可增強(qiáng)高脂飲食小鼠體內(nèi)抗氧化酶的活性，從而改善高脂血癥[19]。張宇思等[20]認(rèn)為，酚類(lèi)化合物可依靠減少甚至清除自由基等作用機(jī)制發(fā)揮抗氧化效果，達(dá)到降糖降脂并保肝護(hù)肝的作用。

3 PI3K/AKT-1/GLUT-4 信號(hào)通路研究進(jìn)展

胰島素主要通過(guò)PI3K/Akt 信號(hào)通路發(fā)揮信號(hào)傳導(dǎo)作用，維持正常的糖脂代謝。Akt、GSK-3β、GLUT-4 是胰島素信號(hào)通路中的重要調(diào)節(jié)因子。AKT 主要受PI3K 調(diào)控，接收來(lái)自上游的生物信號(hào)并將其向下游方向傳導(dǎo)。GLUT 為脂肪進(jìn)行葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)主要載體蛋白，并在此過(guò)程中發(fā)揮重要作用，密切影響外周組織的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)。血漿胰島素濃度[21]作為唯一影響因素，可促使GLUT-4 發(fā)生易位作用并轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞膜上，以胞吞胞吐的方式控制葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)的速度與方向，以此調(diào)節(jié)血糖平衡。

蔡羽[22]研究表明，激活的PI3K 通路中，活化的Akt 可引起級(jí)聯(lián)反應(yīng)，促使胰島素發(fā)揮代謝調(diào)理作用，影響機(jī)體對(duì)葡萄糖的攝取和利用，實(shí)現(xiàn)降糖作用。桑葉黃酮[21]可以在增強(qiáng)GLUT-4 蛋白表達(dá)的同時(shí)增加其轉(zhuǎn)位，減輕3T3-L1 脂肪細(xì)胞胰島素抵抗模型的糖脂代謝異常，減低游離脂肪酸的水平，增加葡萄糖的氧化消耗，從而有效緩解2 型糖尿病胰島素抵抗導(dǎo)致的相關(guān)癥狀[23]。高水平大豆油能抑制該信號(hào)通路，進(jìn)而通過(guò)糖酵解、糖異生、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)、糖生成和脂肪生成等諸多途徑影響糖脂代謝[24]。此外，還有相關(guān)研究顯示，2 型糖尿病模型組大鼠的脂肪組織內(nèi)PI3K/Akt 通路可有不同程度的受損，檸檬烯通過(guò)該途徑能促進(jìn)脂肪合成儲(chǔ)存，進(jìn)而影響肝臟細(xì)胞中脂質(zhì)新生和脂質(zhì)沉積情況，減輕糖脂代謝紊亂帶來(lái)的負(fù)面影響[25]。

4 AMPK/ACC 信號(hào)通路研究進(jìn)展

AMPK/ACC 信號(hào)通路是影響葡萄糖攝取和脂肪酸氧化的關(guān)鍵途徑。AMPK 活性下降與各類(lèi)糖脂代謝性疾病的發(fā)病息息相關(guān)，而ACC 的活性則與脂肪酸的合成氧化有著密切關(guān)系。AMPK、ACC 分別位于AMPK/ACC 信號(hào)通路的上游和下游。升高AMP/ATP可抑制脂肪生成，增加脂質(zhì)氧化[26]，其機(jī)制為通過(guò)激活A(yù)MPK，磷酸化ACC 和線(xiàn)粒體甘油-3-磷酸?；D(zhuǎn)移酶（mtGPAT），抑制ACC 活性，降低ACCmRNA表達(dá)，降低丙二酸單酰輔酶A（Malonyl-CoA）水平，減輕CPT-1 抑制作用，抑制脂肪合成底物的供應(yīng)。

二甲雙胍作為降血糖常用藥物則可以此促進(jìn)GLUT-4 轉(zhuǎn)位，調(diào)節(jié)糖尿病患者的血糖水平。田碩等人[27]的實(shí)驗(yàn)顯示阻斷對(duì)AMPK 的抑制作用，降低ACC 的活性、表達(dá)水平，可誘導(dǎo)脂質(zhì)含量降低，影響相關(guān)成脂基因的表達(dá)，直接抑制葉酸合成，減少脂質(zhì)在外周組織的沉積。苦酸通調(diào)方可通過(guò)調(diào)控AMPK/ACC 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程，增強(qiáng)肝細(xì)胞葡萄糖攝取能力，抑制肝臟糖異生，減少細(xì)胞內(nèi)三酰甘油蓄積，減輕肝臟脂肪變性，從而改善脂代謝紊亂，減輕HepG2 細(xì)胞的胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)[28]。Yan 和Zheng[29]通過(guò)研究表明，激活A(yù)MPK/ACC 信號(hào)通路可提高胰島素敏感性，改善胰島素抵抗細(xì)胞的糖脂代謝，強(qiáng)脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)氧化，減少脂質(zhì)合成；保護(hù)肝細(xì)胞，使其免受HepG2 細(xì)胞在高血糖狀態(tài)時(shí)的的氧化應(yīng)激，預(yù)防肝臟脂肪惡性變化。

5 中藥發(fā)酵技術(shù)的研究進(jìn)展

臨床使用中，中藥的活性成分含量較低，并且表現(xiàn)出療程普遍偏長(zhǎng)的現(xiàn)象，故多作為輔助治療。所以如何更好地對(duì)中藥活性成分改良、降低毒性、提高藥性等成為目前中藥研究的熱點(diǎn)。早在《本草綱目》中就有相關(guān)記載的傳統(tǒng)中藥發(fā)酵技術(shù)，正是中藥材炮制的重要手段之一。中藥發(fā)酵借助微生物的作用[30]，在一定的環(huán)境條件下對(duì)處理后的中藥材進(jìn)行發(fā)酵，從而達(dá)到提高產(chǎn)量，增強(qiáng)藥物活性，適應(yīng)臨床用藥需求的目的。微生物擁有著強(qiáng)大的酶系，如水解酶、氧化還原酶、轉(zhuǎn)移酶等，能分解纖維素、淀粉、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，滿(mǎn)足自身的營(yíng)養(yǎng)需求，并且起到增加提取效率的重要效果。古代的中藥發(fā)酵方式大多是固體自然發(fā)酵，其參與發(fā)酵的菌種受自然環(huán)境、季節(jié)等多種方面的影響，加上人為控制、判斷的主觀性和隨意性，致使產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性和重復(fù)性難以保證[31]。

在現(xiàn)代生物技術(shù)的支持下，各種傳統(tǒng)發(fā)酵方式有了很大的改進(jìn)。藥用真菌發(fā)酵技術(shù)是在固體發(fā)酵的基礎(chǔ)上建立的，其利用中藥或藥渣來(lái)作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，與真菌的各種產(chǎn)物發(fā)生相互作用，可以有效提高中藥材有效成分的含量、轉(zhuǎn)化出新的活性物質(zhì)或降低中藥的毒副作用，已逐漸成為中藥研究的熱門(mén)應(yīng)用[32]。目前也有研究人員利用藥用真菌發(fā)酵技術(shù)對(duì)桑葉進(jìn)行處理，并且獲得了不錯(cuò)的效益。王吉成等[33]研究發(fā)現(xiàn)，利用冠突散囊菌對(duì)桑葉進(jìn)行發(fā)酵處理后，不僅可以提高桑葉70%乙醇提取物中總黃酮的含量，還可以使體外降糖活性顯著提高。這說(shuō)明中藥發(fā)酵可有效提高桑葉活性成分，在日后中藥開(kāi)發(fā)研究以及臨床應(yīng)用中可發(fā)揮重要作用。

6 展 望

目前，糖尿病發(fā)病率日益升高且趨向年輕化，其治療以口服西藥降糖藥和注射胰島素為主，有療效不佳、藥物依賴(lài)性強(qiáng)、毒副作用大等缺陷。中藥桑葉有降血糖、調(diào)節(jié)胰島素分泌等功效，通過(guò)發(fā)酵環(huán)節(jié)或可改良其活性成分，進(jìn)而降低毒性，提高藥性。利用我國(guó)豐富的藥用植物資源，以桑葉發(fā)酵產(chǎn)物為切入點(diǎn)，探究其降糖降脂的作用機(jī)制，希望獲得藥用活性物質(zhì)或新型化合物以創(chuàng)新藥，為糖尿病的靶向治療提供新策略。