中藥保護胰島功能機制研究近三年進展?

田佳星，李 敏，仝小林

(中國中醫科學院廣安門醫院，北京 100053)

根據國際糖尿病聯盟(IDF)第七版糖尿病地圖顯示，在全球范圍內約有4.15億糖尿病患者，每年約有500萬人死于糖尿病，預計到2040年將有6.42億人罹患糖尿病。因此，深入探索糖尿病發病機制、發展行之有效的糖尿病防控策略，對于已形成的龐大糖尿病患者群體尤為迫切。近年來，中醫藥防治糖尿病研究取得了突破性進展[1-3]，并采用現代科學技術明確了其部分作用機制，系列成果引起同行的認可與關注。筆者將針對中醫藥保護胰島功能近3年發表的代表性機制研究給予總結和梳理。

1 抑制胰島功能下降

1.1 減輕葡萄糖毒性

腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)是一種協調代謝和能量的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，負責能量代謝調節，被激活后能夠關閉消耗ATP的合成代謝途徑，啟動產生ATP的分解代謝途徑，被稱為“細胞能量調節器”。作為非胰島素激活的信號通路，可誘導葡萄糖轉運體4(GLUT4)向漿膜轉移，促進GLUT4基因表達，從而增加葡萄糖轉運與攝取；同時還可抑制6-磷酸果糖2-激酶、丙酮酸激酶等抑制葡萄糖酵解、糖異生(果糖1,6-二磷酸酶)和糖原合成(糖原合酶磷酸化)。Huang MQ等[4]研究發現，高劑量丹酚酸B(SalB)干預后能夠提高骨骼肌和肝臟的磷酸化腺苷酸活化蛋白激酶(p-AMPK)蛋白水平，提高骨骼肌GLUT4、糖原合成酶蛋白水平、肝臟過氧化物酶體增殖物激活受體α(PPARα)和磷酸化乙酰輔酶a羧化酶(p-ACC)蛋白表達。Qiang G等[5]發現，丹酚酸A(SalA)通過激活CaMKKβ/AMPK信號通路調節AMPK磷酸化水平，改善糖代謝和線粒體功能。Saito T等[6]證實，刺五加果實內富含花色素甙(GF)，能夠下調肥胖小鼠肝脂肪酸合成酶表達，上調肝膽固醇7-α-羥化酶表達，提高肝AMPK磷酸化作用，從而改善高脂誘導肥胖小鼠的胰島素抵抗和肝脂質積累。Yang X等[7]研究發現，苦參黃酮提取物(EtOAc)能夠通過提高AMPK磷酸化刺激胞膜GLUT4易位發揮降糖作用。Huang M等[8]探索竹黃提取物(SB-EtOAc)對KKAy小鼠的降糖作用，發現SB-EtOAc可強刺激L6細胞GLUT4易位作用，并可被選擇性AMPK抑制劑阻滯，該結果在體外試驗得到進一步驗證。Guo J[9]和Moser C[10]研究發現，陳皮提取物和Ze 450改善肥胖小鼠的代謝狀態與激活脂肪組織的AMPK信號通路相關。

PI-3 K/AKT是糖代謝中重要的通路之一，啟動后作用于GLUT4，促進GLUT4易位，提高葡萄糖轉運，抑制糖原合成酶激酶(GSK)減少肝糖原合成，包括調節FoxO1及eNOS等底物表達，減輕胰島素抵抗，保護胰島β細胞功能。Cai S等[11]研究發現，桑葉提取物可通過調節IRS-1/PI-3 K/GLUT4信號通路，改善2型糖尿病大鼠的糖脂代謝。此外，亦有針對降糖三黃片和降糖消渴顆粒等開展機制探索，證實藥物干預后有效影響骨骼肌GLUT4表達，調控PI-3 K/AKT通路[12-14]。

蛋白激酶C(PKC)是一組重要的蛋白激酶，可抑制胰島素作用，同時對脂代謝也起到重要作用，脂質代謝異常，胞內脂肪酸代謝產物表達升高，與PKC激活和IRS-1Ser307磷酸化增加相關，同時PKC還能通過激活絲氨酸/蘇氨酸激酶IKKβ，達到抑制胰島素的作用。Zheng J等[15]研究發現，延胡索通過激活PKCs通路刺激胰島素胞外分泌，選擇性激活nPKCs和aPKCs，而不是傳統上的cPKCs通路。

最新研究還發現，中藥通過調控GLP-1、PDX-1、改善脂代謝、糖原合成、糖異生等多種途徑改善糖代謝水平，保護胰島β細胞功能。LI. J等[16]發現，清化顆粒促進GLP-1分泌是通過激活苦味受體途徑TAS2R通路實現的。Gu C[17]等研究發現，黃芪多糖通過改善肝臟SIRT1-PPARα-FGF21胞內信號、減少炎癥反應和肝臟脂肪變性，抑制糖脂性代謝和胰島素抵抗狀態。Sun J等[18]發現，厚樸提取物(ME)通過可逆性競爭抑制PTP1B蛋白表達，提高胰島素敏感性和降糖療效。丙酮醛能夠引起炎癥反應和胰島素抵抗。Cheng AS等[19]發現，白藜蘆醇能夠顯著改善丙酮酸誘導的糖尿病小鼠血糖水平，促進胰腺Nrf2磷酸化，這一作用機制被Nrf2阻滯劑維甲酸抑制。鄭文雅[20]發現，降糖三黃片通過調節糖尿病大鼠腸道、胰腺GLP-1及PDX-1表達，促進糖代謝恢復。Wei S[21]等研究發現，小檗堿通過調節HNF-4α途徑，并受下游miR122影響改善2型糖尿病小鼠和棕櫚酸鹽誘導HepG2細胞的糖脂代謝。

1.2 抑制炎癥反應

已有越來越多的研究支持糖尿病機體長期處于慢性低水平炎癥狀態，炎癥反應可以引起胰島素抵抗、β細胞功能障礙以及并發癥發生。近年學者們發現，中藥在調節糖代謝的同時可以抑制炎癥反應，促進胰島功能的保護。

小檗堿是黃連提取的一種異喹啉生物堿，用于2型糖尿病的治療。Li F等[22]觀察小檗堿改善HepG2細胞糖代謝、減少炎癥反應，與調節膽堿能抗炎途徑和抑制乙酰膽堿酶酯酶活性相關。Li Y等[23]研究觀察穿心蓮內酯衍生物AL-1抑制RIN-m cells高糖狀態下誘發p65和IκBα磷酸化水平，通過下調NF-κB信號通路改善胰島素抵抗。Zhu R等[24]證實，黃芪甲苷通過IRS-1/AKT信號通路和抑制IKK/IκBα信號通路活化，促進C2C12骨骼肌細胞葡萄糖轉運，改善機體糖代謝狀態。張紅霞[25]證實，小檗堿能夠抑制脂多糖誘導的THP-1細胞相關炎癥因子表達，通過SIRT1途徑抑制巨噬細胞內促炎因子表達，抑制脂肪組織巨噬細胞浸潤，同時抑制JNK、IKKβ/NF-κB炎癥信號通路，從而改善胰島素的敏感性[26-28]。

2 調控轉錄組學表達

轉錄組學是研究基因轉錄總體情況和調控規律的學科，探索不同機體組織或時間點的表達差異，應用大規模基因組表達譜技術微陣列后導致表達數據大幅度增長，學者們從中提取有意義的生物學信息進行聚類分析，挖掘具有特征性功能的基因群，從而更精準地揭示藥物的作用機制。

Yang Z等[29-30]采用基因芯片技術，檢測消渴安干預小鼠的肝組織，篩選出差異表達基因。研究基于LC-MS篩選出20個有效化合物、46個目標和36個與2型糖尿病的相關通路，基于數據庫篩選出40個化合物、68個目標和21條通路，提示消渴安主要通過改善碳水化合物和脂代謝，減輕胰島素抵抗，減少炎癥反應，預防微血管并發癥方面糾正其降糖紊亂。Zhang Q[31]等采用mRNA芯片技術檢測末端回腸組織，發現2112個差異基因，并通過KEGG分析發現9條差異信號通路，提示小檗堿通過調節回腸末端GnRH-GLP-1和MAPK通路改善糖代謝。Zhang Q等[32]通過mRNA基因芯片發現，天麥消渴丸干預后骨骼肌組織的2223個差異基因表達，并進一步通過KEGG發現3個與胰島素信號通路、糖酵解/糖異生、三羧酸循環的信號通路，分析顯示天麥消渴丸通過激活胰島素信號通路，抑制PTP1B和PCK2酶表達，改善糖尿病大鼠的糖代謝。

3 調控代謝組學表達

代謝組學作為系統生物學的重要組成部分，是通過機體的代謝指紋圖譜了解其代謝狀態，對疾病診斷、療效評價以及預測疾病預后具有重要意義。糖尿病作為內分泌代謝紊亂性疾病的典型代表，疾病的發生與進展與糖類、脂類以及蛋白質的異常代謝密切相關。近年隨著分析檢測手段的成熟，應用代謝組學研究藥物的作用特征，為探索糖尿病治療靶點提供了新的途徑和方法。

Dong Y等[33]采用超高效液相色譜分析(Uplc-ESI-Hdms)進行尿液代謝組學檢測，分析結果鑒定出29中離子作為代謝標志物。通過分析其功能通路發現，小檗堿能夠降低檸檬酸、四氫皮質醇、核糖胸核苷和鞘氨醇水平。Song L等[34]采用氣相色譜法(GC/MS)進行尿液代謝組學檢測發現，黃柏-知母對藥提取物干預后降低糖尿病小鼠尿液葡萄糖、棕櫚酸、硬脂酸、丙酸、3-羥丁酸表達水平，同時藥物干預后能夠通過改善2型糖尿病小鼠脂肪酸、淀粉、蔗糖、乙醛酸和二元羧酸鹽的代謝表達緩解疾病癥狀，闡釋藥物作用2型糖尿病的代謝機制。Zhu Y等[35]基于氣相色譜法觀察麥冬提取物(MDG-1)干預糖尿病小鼠后糞便代謝組學的變化，通過分析推測單糖和丁二酸是MDG-1干預后腸道菌群的發酵產物，且MDG-1通過抑制腸道葡萄糖單糖和丁二酸吸收、提高肝糖原合成、抑制肝糖分解、促進GLP-1分泌發揮降糖功效。

4 調節腸道菌群結構

腸道菌群是影響能量代謝的關鍵因素，腸道菌群參與機體代謝，其結構功能失調將影響能量平衡、糖脂代謝異常以及炎癥反應等。研究表明，2型糖尿病患者存在腸道菌群中度失衡，是糖代謝紊亂重要的始動因素，調整腸道菌群結構失調已作為藥物干預靶點引起越來越多學者的關注。

斯琴[36]采用積雪草醇提物干預ZDF大鼠后，能夠有效調節大鼠的腸道菌群結構，包括對擬桿菌、厚壁菌以及普雷沃氏菌的豐度。Bai J等[37]發現，苦瓜通過減低內毒素生成促進丁酸鹽產生以發揮治療作用，同時緩解肥胖大鼠白色脂肪的炎癥狀態以提高胰島素敏感性，與調節腸道菌群結構變化密切相關。根皮苷能夠競爭性抑制鈉葡萄糖協同轉運子(SGLTs)。Mei X等[38]證實，根皮苷通過降低db/db小鼠內毒素水平，提高腸道菌群的多樣性。Akkermansia和普氏菌屬Prevotella升高，菌群結構較模型組明顯改善，通過調節腸道菌群結構，減少宿主LPS水平，SCFAs產生更多的有益菌，共同發揮降糖療效。滇黃精中提取的總皂苷(TSPK)和總多糖(PSPK)能夠降低Bacteroidetes 和Proteobacteria含量，升高Firmicutes含量，改善腸道菌群中57個關鍵變量與大鼠空腹血糖、空腹胰島素、LPS及體質量呈顯著相關[39]。Zhao L等[40]研究發現，小檗堿與二甲雙胍在改變腸道菌群結構中具有相似作用，并鑒定出與治療相關的134種OTUs與肥胖表型相關，包括Bacteriodes在內可能為SCFAs產生菌在干預后表達顯著升高。Gong J等[41]用小檗堿干預后顯著逆轉糖脂代謝，減輕腸組織炎癥反應和模型動物的屏障功能障礙，減輕糖尿病大鼠腸滲透性27.5%，提示小檗堿改善糖脂代謝可能與保護腸黏膜屏障功能相關。亦有研究觀察大黃酸、火麻仁對腸道菌群結構變化[42-44]，發現藥物干預后改善腸道菌群結構，并能夠顯著增加小鼠回腸末端的L細胞數目，提高腸黏膜免疫功能，促進Slg A分泌水平，降低內毒素以及炎癥因子表達。

5 結語

近年來，中醫藥在探索糖尿病防治機制研究方面更為深入和細化，并運用最新的研究技術手段，為確定藥物有效成分的作用靶點提供了更多的科學依據，研究成果也被更多同行學者認可和接受，促進了糖尿病中醫藥防治的應用范圍。在研究內容方面，近年的研究較既往研究在實驗設計、方法運用以及數據分析方面更加系統化，提高了證據的支持度和可重復性，這是與現代藥理研究接軌的重要環節。學者們在完善設計的同時，緊密結合包括轉錄組學、代謝組學在內的先進技術，為闡釋中醫藥多靶點、整體防治的科學內涵提供了更可靠的方法支撐。腸道菌群作為近年發現糖尿病發病重要的病理基礎，中醫藥能夠充分發揮優勢，結合療效特點揭示其調控菌群結構失調，減少炎癥反應，從而緩解胰島素抵抗狀態、保護胰島功能的作用機制，科學闡釋過食肥甘致病以及干預藥物發揮療效的生物學基礎。

盡管如此，未來的機制探索研究依然存在很多亟待解決的難題，目前較完整的機制研究以藥物提取物有效成分居多，復方占有極少比例。如何結合組學技術或其他方法，更充分地了解復方對機體的作用途徑是接下來研究可能拓展的方向。機制研究成果應更多地在臨床中推廣和應用，提高有效藥物或其提取物的利用率，提升藥物的有效成分在機體內吸收利用度，也是未來研究的難點之一，增加有效成分吸收程度有助于節約藥材，促進藥材的合理應用。總之，隨著中醫藥防治糖尿病機制探索的不斷深入，未來研究將更加系統地揭示中藥干預機體發揮療效的生物靶標，最終全面提升糖尿病中醫藥體系的防控水平。