桑葉中１－脫氧野尻霉素應用分析

許永東

摘要：桑葉提取物1-脫氧野尻霉素（1-deoxynojirimycin，DNJ）是一種強α-糖苷酶抑制劑，也是降血糖活性物質之一，藥用開發研究前景廣闊。介紹了DNJ的提取工藝，并著重分析總結了國內外對桑葉提取物DNJ在降血糖領域的進展情況。

關鍵詞：1-脫氧野尻霉素;提取工藝;降血糖;進展

中圖分類號：R284? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2018）22-0008-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.22.002? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract： 1-Deoxynojirimycin（DNJ） is abundant in mulberry leaf，as a inhibitor of α-glycosidases，which have antidiabetic activity and have a large pharmaceutical development prospect. The paper systematically illustrates and analyzes the extraction procedures for 1-Deoxynojirimycin，meanwhile，the analysis focused on the research progresses on hypoglycemic functions of mulberry DNJ and its deveopment at home and abroad.

Key words： 1-Deoxynojirimycin; extraction procedures; hypoglycemic; deveopment

近年來，隨著糖尿病患者逐年增長且患者呈現年輕化，如何預防和治療糖尿病引起國內外學者的高度重視。控糖物質桑葉提取物1-脫氧野尻霉素（1-deoxynokirimycin，DNJ）逐步成為學者關注的熱點。現代藥理學研究表明，DNJ具有競爭性抑制α-酸性葡萄糖苷酶，表現出高效降血糖作用[1-3]。其對糖尿病及其相關并發癥具有顯著的藥理作用，通過研究發現其具有抑制腫瘤轉移、抗病毒等功效。為此本文對1-脫氧野尻霉素的醫藥應用進行綜述分析，為今后研究應用提供參考。

1? 1-脫氧野尻霉素提取方法進展分析

1.1? 蒸餾水提取法分析

由于桑葉中有機成分多，通常利用蒸餾水浸取產物較為復雜，導致提取率低。如楊海霞[4]利用蒸餾水作為溶劑，加熱回流，控制提取時間2.0～2.5 h，分兩次提取，同時結合陽離子樹脂進行提純，最終的產率為0.038%;胡瑞君等[5]同樣利用蒸餾水作為溶劑并采用微波輔助，試驗通過控制固液比、微波功率、提取次數、處理時間等參數，得出最佳提取率為0.024%;劉樹興等[6]也利用蒸餾水作為提取劑，提取率為0.088%。

1.2? 酸提取法分析

為了解決水提取率較低，有學者提出利用酸溶液軟化細胞壁，提取液通過細胞壁透入到細胞內并不斷溶解DNJ，同時由于形成細胞內外濃度差，導致細胞內濃溶液逐漸向外擴散，從而提高提取率。如涂宏建等[7]利用pH 3的HCl溶液，控制料液比1∶20（g/mL）、提取時間60 min、提取溫度55 ℃，得到DNJ提取率為0.58%。馬靜等[8]也用該方法提取了DNJ，表現出較好的收率。

對于酸提取，有部分學者表現出不同的觀點，認為酸提取法是必須通過破壞桑葉細胞壁后才能提取DNJ，然而對于桑葉細胞壁而言，其主要由木質纖維素組成，通常不易被酸溶劑破壞，必然導致提取率有所降低。如谷緒頂等[9]通過采用4 種纖維素酶產生菌的菌液分別對桑葉粉發酵預處理，再利用稀鹽酸溶液提取DNJ。試驗數據表明，當利用里氏木霉發酵液對桑葉粉預處理12 h，桑葉中DNJ提取效果最好，為1.995 mg/g，比單一酸溶液提取對照組提高了7.14倍，比蒸餾水提取法提高了18.20倍。由此可見，利用微生物對桑葉進行預處理更易使桑葉組織釋放DNJ。

2? 1-脫氧野尻霉素提取液降血糖研究分析

2.1? 1-脫氧野尻霉素降血糖機理

糖尿病是由于體內胰島素不足導致高血糖臨床綜合征，而1-脫氧野尻霉素是多羥基生物堿類型化合物，具有較好的抑制糖苷酶活性，其親和性比麥芽糖、蔗糖強。降血糖主要途徑表現在小腸內與α-葡萄糖苷酶結合，抑制麥芽糖、蔗糖的分解，從而使在腸道內糖分吸收量明顯下降[10]。同時DNJ作為淀粉酶抑制劑，由于淀粉酶的活性位點是由多個亞位點構成，對于每個亞位點，能與底物葡萄糖殘基結合，其抑制機理主要表現在與同底物競爭酶的結合部位。研究發現DNJ對A.niger淀粉酶抑制活性常與酶亞位點結構有關，當DNJ結合在酶活性位點I亞位點上，對于底物而言通常以可逆形式結合在酶上。

2.2? 1-脫氧野尻霉素降血糖示例分析

李友貴等[11]通過利用高脂飼料誘導高脂血癥模型對小鼠糖脂代謝進行相關試驗，將DNJ凍干粉按照一定劑量灌胃給高脂血癥小鼠，發現在90 d后，小鼠餐后血糖、胰島素、總膽固醇（TG）濃度和胰島素抵抗指數均極顯著降低（P<0.01），糖異生關鍵酶、丙酮酸羧化酶（PCB）、磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶（PEPCK）蛋白的表達水平下調，同時對小鼠肝臟組織病理切片觀察，發現高脂血癥小鼠肝細胞排列紊亂，脂滴遍布。當運用桑葉DNJ灌服后，再對小鼠肝臟細胞切片觀察，發現脂滴數量明顯減少。可見，DNJ能通過調節甘油三酯、葡萄糖代謝，從而促進血糖、血脂的代謝轉運，進一步達到降低小鼠遭受高脂飼料誘導造成肝臟組織損傷風險。

此外，鄒莉芳等[12]同樣對小鼠飼喂高脂飼料，并胃灌不同劑量桑葉水提取物，在飼喂28 d后通過取血，分別測定血清、血脂、載脂蛋白A1（ApoA1）、載脂蛋白B（ApoB）、總膽汁酸（Total bile acid，TBA）含量以及膽固醇-7α-羥化酶（CYP7A1）、卵磷脂膽固醇酰基轉移酶（LCAT）活性，將測試結果與高脂組小鼠進行對比，發現桑葉水提物明顯改善高脂飼喂小鼠肝臟、脂肪系數，降低高脂飼喂小鼠血脂水平，從而改善肝臟三羥基三甲基戊二酸單酰輔酶A（HMG-COA）和LCAT活性，提高CYP7A1活性，強化膽汁酸排出。可見桑葉水提物對高脂飼喂小鼠表現出良好降血脂功效，從而減少脂肪積累，改善膽固醇代謝。小鼠代謝機制與人體相同，膽固醇主要從食物中獲取和體內合成，對于體內膽固醇平衡受小腸吸收、內部合成以及肝臟的轉化、排泄所調控。該結論與Nakagawa等[13]研究結果一致，試驗通過志愿者口服一定量的桑葉提取物，分別在服用前和服用后的0.5～48 h收集血樣，及在服用后的0～24 h和24～48 h收集尿液，并檢測尿液中的DNJ濃度變化，血液在1.5 h達到最大值（520 ng/mL），計算出半衰期約為2 h。尿液中的DNJ在0～24 h為7.0 μg/mL，24～48 h小于0.5 μg/mL，表明桑葉DNJ大部分是通過尿液排泄。

為了使試驗更具說服力，用腹腔注射四氧嘧啶建立小鼠糖尿病模型。如劉國艷等[14]將建模成功的小鼠隨機分成5組，即桑葉水提取液高、中、低劑量組以及模型對照組、陽性（拜糖平）對照組和正常對照組，連續15 d胃灌注桑葉水提取物，分別于第5、10、15天利用葡萄糖氧化酶法檢測小鼠食后2 h空腹血糖水平，結果表明，桑葉提取物能顯著降低糖尿病小鼠生物血糖值，且桑葉提取物劑量越高，降血糖效果越好。

2.3? 1-脫氧野尻霉素降血糖存在問題

多數學者在研究降血糖過程中利用的是桑葉水提取物作降血糖成分，而水提物中組分復雜，多為生物堿成分和多糖類，常見的有1-DNJ、N-甲基-1-DNJ、黃酮類、2-氧-a-D-半乳吡喃糖苷-1-DNJ（GAL-DNJ）、1，4-二脫氧-1，4-亞氨基-D-阿拉伯糖醇（D-ABl）等[2]。研究桑樹DNJ的降血糖過程中，僅是DNJ發揮降血糖效用，還是DNJ與提取物中其他物質相互協同發揮作用尚不清楚。如利用黃酮與桑葉中的DNJ結合，將其混合物加入到飲料中，結果顯示混合物比單獨使用DNJ更能有效抑制血糖上升。Andersson等[15]研究了N-甲基脫氧半乳糖野尻霉素（NB-DGJ）和N-丁基-野尻霉素（NB-DNJ）對小鼠肝臟鞘糖脂生物合成的抑制，結果顯示DNJ組織吸收量相比其衍生物組織吸收量少。隨后該學者進一步研究發現NB-DNJ和N-烷基DNJ（NN-DNJ）在體外對酸性α-糖苷酶及α-1，6-糖苷酶活性表現抑制作用，對于空腹小鼠體內NB-DNJ和NN-DNJ明顯抑制肝糖原降解[16]。因此，DNJ降血糖效用的發揮是否存在相互協同作用有待進一步研究。

Nakagawa等[17]通過檢測小鼠對DNJ的吸收和代謝，發現當DNJ服用量為110 mg/kg時，30 min后小鼠血液中DNJ濃度達到峰值（15 μg/mL），隨后DNJ濃度明顯降低，表現出極短的半衰期。伴隨著DNJ用量增加，小鼠血液中DNJ濃度增高。可見小鼠體內DNJ代謝機制為小鼠食用DNJ后，DNJ分為兩個途徑，一部分DNJ被小腸吸收從而抵達門靜脈，另一部分DNJ則進入血液迅速代謝并隨尿液排出。由此表明，DNJ由消化道完整吸收，再從從機體排泄，導致其半衰期變短，影響其藥效。針對1-脫氧野尻霉素在體內的半衰期短的問題，學者將其研究逐步轉向如何延緩其在機體內的釋放速度，從而實現藥物靶向輸送，使藥物抵達到特定的部位，在特定時間內緩慢釋放或控制釋放，從而達有效控制藥物治療量，維持活體內DNJ濃度，從而達到延長降血糖效果。如Vichasilp等[18]利用DNJ與明膠交聯制備微囊，達到延緩、維持動物腸內DNJ濃度，延長DNJ藥效。該研究首先以體外釋放試驗作為對照組，利用胃蛋白酶處理的磷酸緩沖鹽溶液（PBS）研究桑葉DNJ作用時間，數據顯示1 h后DNJ完全釋放，而當DNJ與明膠制備微球體釋放時間延長10 h。隨后進行活體試驗，結果表明，利用桑葉粉喂食模型小鼠和利用DNJ微囊飼喂高血糖維斯塔模型小鼠，兩者血糖水平均表現出下降態勢;當再次飼喂蔗糖后，飼喂微囊的小鼠血糖水平遠低于飼喂桑葉粉小鼠。可見通過將DNJ與明膠制備微囊減緩了DNJ釋放，延長降血糖作用效果明顯。

3? 研究展望

隨著近些年來糖尿病出現的低齡化、普遍化現象，桑葉提取物DNJ降血糖價值不斷被發掘，目前由于桑葉中的成分復雜、提取率不高及產品純度不高等原因造成DNJ未能產業化。因此，研究如何提高提取率、如何發揮DNJ藥效、探尋與DNJ協同抗血糖藥物、如何選擇合適的囊壁材料調控DNJ釋放速率等問題已迫在眉睫。

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