科研新發現 | 灰樹花活性多糖F2具有降血糖作用

2019-09-26

聚焦重點

現代藥理學研究發現,灰樹花具有顯著的降血糖、抗肝炎、抗HIV病毒以及改善免疫系統功能等作用,其主要化學成分是多糖、蛋白質、維生素、微量元素、甾醇類、多酚類、生物堿類等。廣東省微生物研究所吳清平院士、肖春博士帶領團隊長期致力于探索灰樹花降血糖的奧秘,在《Food &Function》上發表文章《Hypoglycemic effects of?Grifola frondosa?(Maitake) polysaccharides F2 and F3 through improvement of insulin resistance in diabetic rats》,其中具有降血糖功效的灰樹花多糖F2的制備方法于2018年獲得美國專利授權(專利號?US10155822B2)。

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糖尿病的前世今生

提起糖尿病讀者們大概對這個名詞不陌生。說得驚悚一點,在你看這篇文章的時候稍稍停頓一下,數上七八個你熟悉的親朋好友的名字,那么按照概率,這七八個人當中可能就會有一位糖尿病患者。這并不是危言聳聽,據官方數據表明,2017年中國糖尿病患者人數1.144億位居全球第一,甚至有人開玩笑說,除了流行感冒,糖尿病乃是人類社會第二常見的疾病!

作者咨詢了下周圍的親朋好友,發現大家在提到糖尿病時,也都大概知道這種疾病和血糖水平相關,少數人也能提到胰島素的作用,不過說起為什么過高的血糖水平有害,胰島素到底又是干什么的,許多朋友還是并不了解。

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在文章的開頭,還是讓作者花一點筆墨,給讀者們稍微展開說說血糖、胰島素和糖尿病之間的聯系吧。人體有一套血糖穩壓系統,主要就是兩個蛋白質分子的作用:胰島素(insulin)和胰高血糖素(glucagon),胰島素的功能是給血糖“減壓”:當血液中葡萄糖水平過高時,胰腺上的胰島素合成細胞beta細胞(beta cell)分泌胰島素;胰高血糖素的功能則是給血糖“升壓”:當血糖水平過低時,胰腺上的alpha細胞(alpha cell)分泌胰高血糖素。

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血糖調節系統


糖尿病是一種古老的疾病,早在公元前,古埃及埃伯斯氏古醫書(Ebers Papyrus)就記載了一種癥狀為“多飲多尿”的疾病,甚至還記載了利用谷物、水果和甜酒對此進行治療的過程。中國東漢時期,人們已經開始用“消渴癥”來描述糖尿病癥狀。隋代的《古今錄驗方》中也記載了“小便至甜”的觀察。藥王孫思邈甚至在唐代已經第一次提出糖尿病的運動和飲食療法,建議少吃面食,多運動,這幾乎和當下醫生們給糖尿病患者的生活建議不謀而合。

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埃伯斯氏古醫書


糖尿病與遺傳因素有關,也與飲食過量、運動量少、吸煙、酗酒、環境污染等環境因素有關。糖尿病主要有三種類型:Ⅰ型糖尿病,Ⅱ型糖尿病和妊娠期糖尿病。

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糖尿病的診斷標準(數據來自2017年IDF全球糖尿病地圖)


Ⅰ型糖尿病的發病機理簡單來說可以理解成,我們身體里負責分泌胰島素的beta細胞(下圖左圖中的藍色細胞-->右圖中的黑色殘骸)被我們自身的免疫細胞殺死,導致負責血糖靈敏監測的系統出了問題,身體無法再分泌胰島素。目前所知,Ⅰ型糖尿病應該是一種自身免疫疾病,患者往往是兒童,患者幼年時期就已經發病,因此一度也被稱為“幼年糖尿病”。

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圖片來自HealthCentral.com


Ⅱ型糖尿病,占到糖尿病人的絕大多數。這種反應器失靈的癥狀臨床上有時候也可以用“胰島素抵抗”(insulin resistance)來描述。簡單來說,雖然beta細胞產生胰島素的機制總體而言還在運轉,但是肌肉、脂肪和肝臟細胞卻失去了對胰島素的響應。在正常條件下(左圖),胰島素(黃色顆粒)進入血液后,可以打開肌肉與脂肪細胞上葡萄糖通道GLUT4的大門,使得葡萄糖分子(藍色顆粒)可以迅速進入這些細胞變成糖原。而在Ⅱ型糖尿病中(右圖),胰島素雖然仍能進入血液,但是卻無法激活和打開葡萄糖通道,從而使得大量葡萄糖繼續滯留在血管中。

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目前糖尿病的治療主要有兩種,一種是胰島素治療,一種是口服藥物治療,其目的都是為了控制血糖。對于通過改變生活方式和使用口服降糖藥仍然不能很好地控制住血糖,或者服用其他藥物會給你帶來不良影響時就必須使用胰島素治療了,目前,胰島素不能口服,只能利用注射器或胰島素筆等裝置通過皮下注射。而治療糖尿病的藥物有很多的種類,比如抑制人體消化道對糖類的吸收,主要作用是降低餐后血糖的α-葡萄糖苷酶抑制劑(如阿卡波糖),主要作用是刺激胰島釋放更多胰島素的磺脲類(如格列美脲、格列本脲)等等,這里就不一一列舉了。糖尿病患者在去醫院做了全面檢查后,醫生會根據患者的情況開出適合你的藥物。雖然這些藥物能很好的控制血糖,但是長期使用會對患者的身體產生影響,比如胃腸道不耐受(惡心、嘔吐、腹瀉、腹脹),心率異常,上呼吸道感染,尿路感染,體重增加,肝功能異常等。因此,對糖尿病以及并發癥的防治有明顯療效,對機體沒有或很少毒副作用和不良反應的天然產物多糖的挖掘成為近年來降血糖研究的熱點。

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灰樹花


灰樹花(Grifola frondosa (Dicks, ex Fr)?S.F.Gray)為擔子菌亞門(Basidiomycotina)、層菌綱(Hg-menomycetes)、無隔擔子菌亞綱(Holobasid-iomyceidae)、非褶菌目 (Aphyllophrales)、多孔菌科 (Polyporaceae)、樹花菌屬 (Grigola) 真菌,又名貝葉多孔菌、千佛菌、栗子蘑、云蕈、蓮花菌等,日本稱之為舞茸 (Maitake)。其主要分布于日本、俄羅斯、北美以及中國長白山區、河北、吉林、廣西、四川等地。它是一種食、藥兼用的蕈菌,肉質脆嫩,味如雞絲,營養豐富。

馬迅(2007)等從人工培養的灰樹花子實體中得到了一種分子量為400~450 KD的MT-α-葡聚糖。其作用機制可能是增加胰島素敏感性和改善周圍組織對胰島素的抵抗(Lei et al, 2007)。

Kubo (1994) 等分離灰樹花子實體多糖過程中,得到了一種具有顯著的降血糖活性的糖蛋白,即X-組分(糖 : 蛋白=65 : 35),相對分子量5×105 D, 結構為具有α-1,4-分支的?-1,6-葡聚糖。

Manohar (2002) 等研究灰樹花水溶性提取物FXM(即Kubo提取出的X組分),發現FXM很可能是通過改善胰島素抵抗達到降糖活性的。

Preuss (2007) 等研究了灰樹花提取物SX組分(分子量為20 KD的糖蛋白)對自發性高血壓(SHR)大鼠的降糖活性,發現SX組分可以有效改善SHR大鼠的胰島素敏感性。

Matsuura (2002) 從灰樹花子實體里提取出的海藻糖具有α-葡萄糖苷酶抑制劑的活性,可以阻礙身體對葡萄糖的吸收,從而達到降低血糖的功效。這些研究表明,灰樹花多糖有抑制人體消化道對糖類的吸收的作用,更主要是增加胰島素的敏感性改善胰島素抵抗,這樣不僅可以從源頭上減少糖的吸收,還能提高身體對胰島素的利用率。

肖春博士帶領團隊對灰樹花活性多糖降血糖的最新研究進展01

灰樹花活性多糖分離純化

通過微孔濾膜過濾,透析,層析等技術分離純化獲得F1、F2、F3三種單峰多糖,其中F2的制備方法及其降血糖的應用方法于2018年獲得美國專利授權(專利號?US10155822B2)。

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灰樹花多糖F2主要是由葡萄糖、甘露糖、木糖、半乳糖、阿拉伯糖組成的含有糖醛酸的吡喃環β-型多糖組分。

02

灰樹花活性多糖F2具有顯著的降血糖作用

利用實驗性糖尿病模型,研究發現灰樹花活性多糖F2具有降血糖作用。

灰樹花多糖F2能夠影響胰島素受體信號通路中的IR、IRS-1與PTP-1B三個靶點,緩解胰島素抵抗的情況,實現降低血糖的功效。

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F2在胰島素作用中對信號轉導的作用機制

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F2、對IR、IRS-1、PI3K、Akt、PTP1B mRNA表達的影響

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F2對糖尿病大鼠空腹胰島素水平和HOMA-IR指數的影響

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F2對糖尿病大鼠蛋白表達的影響


參考文獻:

[1] Chun Xiao, Qingping Wu, Yizhen Xie, et al. Hypoglycemic effects ofGrifola frondosa?(Maitake) polysaccharides F2 and F3 through improvement of insulin resistance in diabetic rats [J].Food &Function,2015.

[2] 吳清平,肖春,謝意珍,楊小兵,李森柱.?Process for Preparatin of a?Grifola frondosa?Polysaccharides F2 and Tts Hypoglycemic Activity灰樹花單峰多糖F2的制備及其降血糖活性. 美國, US?US10155822B2?[P].2018-12-18.

注:本文部分內容參考了《科普中國》