木姜葉柯降血糖作用研究進(jìn)展

李文娟，吳偉，萬敏，李騰，陳蘇梅，姚于飛

（1.南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西南昌 330047）（2.南昌大學(xué)未來技術(shù)學(xué)院，江西南昌 330031）（3.江西中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院，江西南昌 330006)

糖尿?。―iabetes mellitus，DM）是一種常見的、以高血糖為主要特征的代謝性疾病，僅次于心血管疾病和腫瘤的第三大慢性病。因其發(fā)病率、死亡率、致殘率高，已成為21世紀(jì)最具挑戰(zhàn)性的健康問題[1]。國際糖尿病聯(lián)盟公布全球患糖尿病人數(shù)高達(dá)4.51億，且接近50%的患者沒有確診；根據(jù)衛(wèi)計(jì)委統(tǒng)計(jì)，預(yù)估到2045年中國糖尿病患者將達(dá)到史無前例的1.47億人，位居世界首位。另外糖尿病所導(dǎo)致的一系列微血管及大血管并發(fā)癥，易累及心血管、神經(jīng)、視網(wǎng)膜、腎等，嚴(yán)重威脅人們的健康與生命。因此，糖尿病及其并發(fā)癥已成為中國人亦是全球人類生活和生存的共同威脅[2]。當(dāng)下，糖尿病的防治主要通過調(diào)控飲食同時(shí)口服如磺脲類、雙胍類、格列奈類胰島素促分泌劑等降血糖藥物和注射門冬胰島素、甘精胰島素、賴脯胰島素等胰島素類藥物來控制血糖水平。這些藥物在臨床的應(yīng)用中，一定程度上延緩了糖尿病及其并發(fā)癥的發(fā)展，但很難徹底治愈糖尿??；同時(shí)這些藥的使用還有很多限制條件，且伴有低血糖、腹痛腹瀉、腎臟病變等副作用。因此，糖尿病的防治仍然是目前研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)[3]。近年來，一些具有降血糖作用的天然資源也受到關(guān)注，逐步成為糖尿病防治研究的一個(gè)重要分支。木姜葉柯（Lithocarpus litseifolius），是一種藥食同源的天然茶飲，其葉子沖泡后帶有明顯甜味，長期飲用木姜葉柯茶具有生津止渴，降血糖的作用。因此，作為一種天然茶飲品，木姜葉柯對(duì)身體副作用小，容易被大眾接受，是較為理想的天然降血糖資源[4]。為此，本綜述結(jié)合最近幾十年間相關(guān)的中英文文獻(xiàn)，從木姜葉柯的介紹、主要活性成分及降血糖的機(jī)制等方面進(jìn)行綜述，為糖尿病的預(yù)防管理及木姜葉柯的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 木姜葉柯簡介

木姜葉柯為殼斗科，柯屬喬木，高可達(dá)20 m，為山地常綠林樹種，廣泛分布于越南、緬甸、老撾以及中國秦嶺南坡以南四川、湖南、云南各省。木姜葉柯葉一年可以收獲2～3次，因其沖泡后，口感甘甜也被稱為甜茶[5]，被譽(yù)為兼具茶、糖、藥一體的“樹上蟲草”。作為一種天然茶飲，木姜葉柯迄今有1500多年的食用歷史，在《本草綱目》和《茶經(jīng)》中均有所記載，且于2017年6月被審批為我國的新資源食品[6]。研究已證明，木姜葉柯具有降血糖、降血壓、降脂及抗氧化、抑菌、抗炎、抑制癌細(xì)胞抗腫瘤等作用[7]，特別是其降血糖作用已得到廣泛認(rèn)可。二氫查爾酮是木姜葉柯釋放出甜味的主要來源，其甜度是蔗糖的三百倍并且熱量極低。由于二氫查爾酮在體內(nèi)的代謝模式與蔗糖截然不同，不僅不會(huì)升高血糖，相反被證實(shí)具有顯著的降血糖作用[8]。劉韞滔等[9]以鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病小鼠為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)木姜葉柯乙醇提取物具有較好的降血糖活性。木姜葉柯是我國茶文化的重要組成部分，但一直以來以野生資源為主，市場占有率不高。最近，對(duì)木姜葉柯降血糖作用的研究深入以及人工木姜葉柯快繁矮化技術(shù)的推廣，解決了木姜葉柯資源短缺的問題[10]。

2 木姜葉柯的主要活性成分

木姜葉柯含有多種活性成分，主要含黃酮類、三萜類、多酚類化合物以及其他色素、微量元素、氨基酸等活性成分。二氫查爾酮是木姜葉柯甜味的主要來源，屬于黃酮類化合物，在葉子中的含量高達(dá)到7%。二氫查爾酮主要包括：根皮苷、三葉苷、根皮素，其中根皮苷和三葉苷互為同分異構(gòu)體，另外根皮苷能通過乳糖酶-根皮苷水解酶、β-葡萄糖苷酶和腸道菌群的代謝作用轉(zhuǎn)化為根皮素[11,12]。數(shù)據(jù)顯示：從130 g木姜葉柯粗提取物中大約能獲得6.4 mg純度為96.7%的根皮苷、48.4 mg純度為98.4%的三葉苷和4.7 mg純度為98.1%的根皮素，其中三葉苷的甜度是普通蔗糖的300倍。此外，二氫查爾酮的含量與木姜葉柯葉的采收地點(diǎn)、采收時(shí)間、葉齡及提取工藝等因素相關(guān)[13,14]。文獻(xiàn)報(bào)道[15]，木姜葉柯中的嫩葉，一直是傳統(tǒng)甜茶加工的首選原材料，HPLC檢測顯示嫩葉中三葉苷的含量明顯高于老葉，達(dá)到24.35%。研究證實(shí)，木姜葉柯中的二氫查爾酮在糖尿病及其并發(fā)癥的防治中具有顯著的生物學(xué)活性[16]。目前，以根皮苷為先導(dǎo)化合物合成的降血糖藥物坎格列凈，已作為葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體抑制劑應(yīng)用于臨床[17]。

3 木姜葉柯的降血糖作用

糖尿病主要分為1型和2型糖尿病：1型糖尿病為自身免疫性疾病，其特征是自身反應(yīng)性T細(xì)胞的激活和隨后產(chǎn)生的胰島素破壞胰島β細(xì)胞；糖尿病人群以2型糖尿病為主，為胰島素分泌或胰島素作用的相對(duì)或絕對(duì)不足引起的，主要與碳水化合物和脂質(zhì)的代謝紊亂有關(guān)[18]。持續(xù)性的高血糖是糖尿病的主要特征，累及身體多個(gè)器官，健康危害極大。近年來，對(duì)木姜葉柯研究的逐漸深入，發(fā)現(xiàn)木姜葉具有較好的降血糖活性功能，其中甜茶葉提取物的降血糖作用要好于單獨(dú)使用三葉苷和根皮苷。Dong等[19]通過對(duì)四氧嘧啶誘導(dǎo)的糖尿病模型小鼠喂食木姜葉柯提取物，持續(xù)18 d后，結(jié)果顯示木姜葉柯能有效的降低糖尿病小鼠的血糖水平。Hou等[20]應(yīng)用1型和2型糖尿病大鼠中研究了木姜葉柯葉的降血糖作用。木姜葉柯葉提取物水提取物（ST-1），乙醇提取物（ST-2），富含黃酮類化合物的成分（ST-3）經(jīng)口喂食糖尿病大鼠4周，生化參數(shù)、肝臟和胰腺組織形態(tài)學(xué)顯示：木姜葉柯具有降血糖作用，且對(duì)1型和2型糖尿病大鼠均具有保護(hù)作用。在糖尿病大鼠中，與ST-1和ST-2相比，ST-3對(duì)血糖，血清蛋白，膽固醇，甘油三酸酯，丙二醛，超氧化物歧化酶，和肝功能減退的調(diào)節(jié)作用更好。ST-3給藥四個(gè)星期也顯著降低了空腹血清胰島素和C肽水平，并改善了胰島素耐受性，提示木姜葉柯葉中富含類黃酮的成分對(duì)1型和2型糖尿病都有顯著的保護(hù)作用。作為一種降血糖的天然資源，研究已證實(shí)，木姜葉柯降血糖作用機(jī)制具有多效應(yīng)、多途徑互作效應(yīng)[21]（圖1），主要包括以下方面：（1）抑制胰島素抵抗；（2）抑制腸道葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)；（3）調(diào)控葡萄糖代謝相關(guān)的酶活性；（4）抑制氧化應(yīng)激，提高抗氧化防御；（5）改善高血糖介導(dǎo)的并發(fā)癥。另外還有研究表明木姜葉柯中的根皮苷能改變腸道菌群從而間接的改善糖尿病，這個(gè)觀點(diǎn)還需要未來更多的實(shí)驗(yàn)來證實(shí)[22]

3.1 木姜葉柯抑制胰島素抵抗

胰島素是調(diào)節(jié)血糖和維持正常血糖水平的關(guān)鍵性因素，人體血糖水平的調(diào)節(jié)取決于胰島素分泌水平，當(dāng)胰島素抵抗發(fā)生時(shí)，胰島素作用就會(huì)變得遲緩，使得其沒有足夠的能力完成葡萄糖代謝，從而導(dǎo)致血糖水平過高，導(dǎo)致并加重糖尿病[23]。Zhou等[24]以誘導(dǎo)的高脂飲食肥胖大鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，通過喂食不同劑量的木姜葉柯最后得出木姜葉柯中的根皮苷可通過激活周期素依賴性激酶-5（cdk-5）和抑制過氧化物酶體增殖激活受體-c（PPAR-c），提高胰島素敏感性，促進(jìn)3T3L1細(xì)胞的葡萄糖的攝取。Wang等[25]也通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)木姜葉柯還可以提高胰島素受體（IR）和胰島素受體底物（IRS）的表達(dá)。此外，木姜葉柯中的根皮素還能通過促進(jìn)GLUT4的轉(zhuǎn)運(yùn)和激活L6肌管中的PI3K/Akt通路來增強(qiáng)葡萄糖耐受性。另外，一些炎癥因子介導(dǎo)炎癥，也會(huì)影響脂質(zhì)代謝和胰島素受體信號(hào)，降低胰島素敏感性，并觸發(fā)胰島素抵抗。白介素-6（IL-6）作為一種促炎癥細(xì)胞因子，會(huì)阻斷胰島素受體信號(hào)的表達(dá)，降低胰島素的活性。有研究表明，木姜葉柯中的根皮素能顯著的降低炎癥因子IL-6和腫瘤壞死因子(TNF)-α的水平及其他炎癥介質(zhì)一氧化氮（NO）等，從而間接的抑制胰島素抵抗[26]。

3.2 木姜葉柯抑制腸道葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)

Na+-葡萄糖共轉(zhuǎn)運(yùn)體（SGLTs）和易化葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體（GLUTs）是體內(nèi)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)的主要載體。SGLTs可促進(jìn)腎臟對(duì)葡萄糖的重吸收，使得糖尿病患者體內(nèi)的葡萄糖不能通過尿液排除，導(dǎo)致血糖濃度過高。木姜葉柯中的根皮苷可以通過抑制SGLTs從而降低腎臟對(duì)葡萄糖的重吸收，有助于葡萄糖通過尿液排出，降低血糖濃度[27]。Katsuda等[28]研究表明木姜葉柯中的根皮苷是SGLT1和SGLT2的特異性和競爭性抑制劑，能夠通過下調(diào)腸道和腎臟吸收葡萄糖，恢復(fù)正常血糖水平并使胰島素敏感性正常化，進(jìn)而改善糖尿病大鼠高血糖、高血壓和糖尿病腎病并發(fā)癥的發(fā)生。Nagata等[29]發(fā)現(xiàn)根皮苷可誘導(dǎo)食蟹猴腎臟葡萄糖排泄來降低血糖。然而，由于根皮苷難以吸收，在體內(nèi)會(huì)被代謝為根皮素等原因，導(dǎo)致其發(fā)揮作用有限。另外根皮苷還會(huì)抑制GLUT，并可能通過SGLT1抑制引起睪丸吸收不良，因此根皮苷不能單獨(dú)作為合適的糖尿病治療劑[30]。

3.3 木姜葉柯調(diào)控酶類的活性

α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶是直接參與淀粉和糖原代謝的最重要的酶，在促進(jìn)膳食糖水解誘導(dǎo)餐后血糖水平升高起著關(guān)鍵作用。抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶活性可以抑制葡萄糖的釋放，減少葡萄糖的吸收[31]進(jìn)而控制餐后高血糖?，F(xiàn)在，像阿卡波糖等已經(jīng)作為α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶的抑制劑用于控制2型糖尿病的血糖水平。但是由于對(duì)胰淀粉酶的過度抑制，導(dǎo)致結(jié)腸內(nèi)未消化的碳水化合物細(xì)菌異常發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生服藥后腹脹、脹氣等副作用。研究表明，木姜葉柯中根皮素對(duì)α-葡萄糖苷酶也有抑制作用，三葉苷具有抑制α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的作用。Dong等[32]通過Lineweaver-Burk圖分析表明，三葉苷對(duì)α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶具有非競爭性抑制作用。其中 對(duì)α-葡萄糖糖苷酶有較強(qiáng)的抑制性，對(duì)α-淀粉酶有中度抑制性。三葉苷即抑制了α-葡萄糖苷酶又避免了因過度抑制胰淀粉酶而導(dǎo)致的副作用，可作為一種控制餐后血糖的潛在資源。11β-HSD1是一種主要調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的皮質(zhì)醇水平的酶，由于皮質(zhì)醇的分泌會(huì)對(duì)糖代謝產(chǎn)生影響，所以臨床上把皮質(zhì)醇水平作為監(jiān)控糖尿病患者血糖情況的重要指標(biāo)之一，另外抑制肝臟和脂肪組織中11β-HSD1的含量可以作為一種治療糖尿病和代謝綜合征的潛在方法，木姜葉柯中分離出來5種環(huán)菠蘿烷衍生物，發(fā)現(xiàn)能顯著地抑制11β-HSD1的活性，證明木姜葉柯對(duì)糖尿病防治有著積極的作用[33]。

3.4 木姜葉柯提高抗氧化防御

大量證據(jù)表明，持續(xù)的高血糖可以引起大量活性氧（ROS）產(chǎn)生，致自由基/抗氧化物平衡失調(diào)，導(dǎo)致氧化應(yīng)激。氧化應(yīng)激在2型糖尿病的并發(fā)癥、啟動(dòng)β細(xì)胞損傷和胰島素抵抗中起著重要的推動(dòng)作用。研究表明，木姜葉柯及其二氫查爾酮具有很強(qiáng)的抗氧化性，其中根皮素的抗氧化基團(tuán)為2,6-二羥基苯乙酮。根皮苷和根皮素的抗氧化差異主要是由于在根皮素2-OH的位置上根皮苷與β-D-葡萄糖苷形成糖基化從而減少了酚羥基的數(shù)量，導(dǎo)致根皮苷的抗氧性要低于根皮素[34]。研究發(fā)現(xiàn)，木姜葉柯提取物具有很強(qiáng)的抗氧化性，其中DPPH清除自由基的能力為50.5～72.5 g trolox/100 g DW，ABTS自由基清除活性約為43.2～77.7 g trolox/100 g DW，和FRAP活性約5.0～10.6 g butylated hydroxytoluene/100 g DW[35]。另外，Sun等[36]也發(fā)現(xiàn)木姜葉柯中的二氫查耳酮，包括根皮苷，三葉苷和根皮素也可以有效清除DPPH自由基。FRAP，DPPH和ABTS的配對(duì)比較值表明，根皮素具有最高的抗氧化劑活性，其次是根皮苷和三葉苷。另外，在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中木姜葉柯及其二氫查爾酮也表現(xiàn)出抗氧化活性。Gao等[37]發(fā)現(xiàn)，在過氧化氫刺激的人神經(jīng)母細(xì)胞瘤中，木姜葉柯能通過激活沉默的Sirt3通路，減少細(xì)胞質(zhì)和線粒體中的ROS的積累來增加細(xì)胞的活力。這些結(jié)果表明，二氫查爾酮是木姜葉柯中的主要抗氧化劑，其抗氧化機(jī)制主要通過激活ERK、AMPK、NRF2和SIRT3信號(hào)通路，最終提高細(xì)胞的抗氧化防御能力，達(dá)到間接的降血糖作用。

3.5 木姜葉柯改善高血糖介導(dǎo)的并發(fā)癥

長期的高血糖可引起腦、心、腎、眼球、血管等多處組織器官的損傷和病變，導(dǎo)致心肌病變、腎病、視網(wǎng)膜病變、神經(jīng)病變等糖尿病并發(fā)癥[38]。糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生與眾多機(jī)制有關(guān)如醛糖還原酶（AR）誘導(dǎo)的多元醇途徑、己糖胺途徑、晚期糖基化終末產(chǎn)物（AGEs）的生成、晚期糖基化終末產(chǎn)物的受體和蛋白激酶C異構(gòu)體等，其中AR誘導(dǎo)的多元醇途徑和晚期糖基化終末產(chǎn)物的形成被認(rèn)為是晶狀體和神經(jīng)等組織中誘導(dǎo)氧化應(yīng)激的主要因素[39]。木姜葉柯中的根皮素可以降低血糖水平，降低醛醣還原酶的活性，從而改善糖尿病的繼發(fā)并發(fā)癥。Sampath等[40]通過對(duì)低脂飲食和高脂飲食的小鼠進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果顯示：高脂飲食相比與低脂飲食組，發(fā)生白內(nèi)障和醛糖還原酶（AR）活性較低的幾率增加4倍，在給予根皮素之后能顯著降低小鼠血糖水平、晚期糖基化終產(chǎn)物積累和AR活性，緩解糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生。另外研究表明，木姜葉柯中的根皮苷也可改善其他糖尿病并發(fā)癥，包括腎病、神經(jīng)病變、心肌病、肝損傷、血管疾病和視網(wǎng)膜病變[41]。

4 總結(jié)與展望

糖尿病是一種以持續(xù)性高血糖為特征代謝紊亂的慢性疾病，嚴(yán)重危害生命健康。木姜葉柯作為一種天然茶飲品，不僅有顯著的降血糖作用還有長期飲用的降血糖應(yīng)用基礎(chǔ)，在糖尿病防治研究中，具有廣闊的發(fā)展前景。本文從胰島素抵抗、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)、調(diào)控酶類活性、抗氧化防御和糖尿病并發(fā)癥等方面概括了木姜葉柯的降血糖作用，并闡述了其主要活性成分及作用機(jī)理。然而，目前對(duì)于木姜葉柯的研究和開發(fā)還存在以下幾個(gè)問題：（1）雖然木姜葉柯及其主要的二氫查爾酮的潛在的分子機(jī)制如PI3K-Akt和MAPK信號(hào)已被研究，但是其潛在的分子靶點(diǎn)仍然需要更深一步的探索。（2）木姜葉柯對(duì)糖尿病的預(yù)防與治療還只體現(xiàn)在民間的使用經(jīng)驗(yàn)中，目前，其內(nèi)在特異性的作用模式不明、也沒有系統(tǒng)的人群數(shù)據(jù)、并且其對(duì)人類的安全劑量也沒有確定。（3）木姜葉柯的研究主要集中于其所含二氫查爾酮，對(duì)木姜葉柯中的其他組分如多糖及其降血糖功能缺乏深一步的研究。因此，為了更好地了解木姜葉柯的功能，今后不僅需要優(yōu)化對(duì)二氫查爾酮的提取工藝、還需要對(duì)其體外和體內(nèi)以及臨床的生物活性以及其他活性組分多糖做進(jìn)一步系統(tǒng)的研究。因此，木姜葉柯作為一種天然的寶貴資源，其特有的甜味和潛在的降血糖功能，仍然有很大的研究和開發(fā)空間。