膳食多酚抗糖尿病活性、作用機制研究進展

◎ 侯 滕，張 民，劉 銳，吳 濤，孫嬋嬋，趙云蛟

（1．重慶農業機械化學校，重慶 404100；2．天津科技大學，天津 300450）

糖尿病是高血糖水平引起的代謝紊亂。可以通過改變患者日常飲食和生活方式對體內血糖水平進行控制，從而干預及治療糖尿病[1]，因此，可以通過藥物或飲食控制刺激胰島素分泌，或通過中斷或減緩淀粉消化吸收過程，降低小腸對血糖的吸收率[2]。近年來，人們越來越多關注膳食多酚體內外生物活性（抗糖尿病、抗肥胖等）及相關臨床研究。同時，茶多酚、葡萄多酚和蘋果多酚成為了研究主流，而相比于豐富的天然植物資源，依然有許多的植物多酚類化合物沒有被發掘。因此，本文對具有抗糖尿病活性的膳食多酚及其代表種類進行論述，同時結合前人研究，從分子水平及基因水平探討和總結了膳食多酚多種抗糖尿病的活性及作用機制。

1 具有抗糖尿病效果的膳食多酚

1.1 果蔬多酚

數百種不同的多酚存在于膳食食物中，包括蔬菜、水果和各種漿果如楊梅、黑樹莓、酸漿果，以及豆類、谷類、茶葉、果蔬加工食品和中藥材等。研究發現，添加漿果及其副產品能逆轉或減少HCD/HFD誘導的葡萄糖代謝相關途徑[3]。

近年來，將從果蔬加工副產物中提取、分離的多酚類物質進行綜合利用已成為一個有價值的研究領域。不同品種水果的果渣和果皮，如香蕉皮、藍莓渣、龍眼核等，具有較強自由基清除和抗氧化能力，可增強血管壁的彈性，促進胃腸消化，降低血脂水平，提高機體免疫力，預防動脈硬化和血栓[4]，其中，石榴皮的多酚化合物含量比石榴果肉中含量高10倍[5]。

1.2 谷物多酚

水稻、大麥、燕麥和高粱是谷物多酚的良好來源，包括花色素苷、原兒茶醛等多酚類化合物。研究表明，谷物多酚特別是富含花青素和原花色素等花色素苷的有色谷物，具有化學預防活性，能抗氧化和維持機體葡萄糖穩態，其抗糖尿病的作用也已有多處文獻報道[6]。黑米米糠多酚含多種花色苷多酚，用1～4 g·kg-1的黑米乙醇提取物對四氧嘧啶誘導的高血糖模型小鼠連續灌胃4周，刺激小鼠肝糖原合成和胰島素的分泌[7]，能起到降血糖作用。另外，含有1 070 μg·g-1花青素的黑米多酚提取物能加強Caco-2細胞的抗氧化損傷能力。

1.3 中藥多酚

青錢柳、養心草、蘆根、丹參、夏枯草、附子[8]和五倍子是幾種常見治療糖尿病的經驗方中的常用藥材，能顯著降低人體血糖、血脂，有的還具有抗炎作用。黃芪甲苷是一種從黃芪上提取出來的高純度藥物，葛根素是一種從葛根上分離出來具有擴冠作用的異黃酮類衍生物，而黃芪甲苷和葛根素能降低內質網氧化應激反應，預防及治療糖尿病。據報道，桑葉提取物富含的多酚化合物能減緩糖尿病引發如高血糖、高脂血的癥狀，目前已廣泛用于治療糖尿病，以及糖尿病誘導的腎病。

1.4 其他多酚

富含多酚的可可提取物被用作治療糖尿病的潛在藥物。可可多酚已被證明可以改善Ⅱ型糖尿病的主要癥狀，通過增加胰島素分泌、促進β細胞增殖和降低胰島素抵抗來調節葡萄糖水平。茶多酚一直是研究熱點，其中的有效活性成分表沒食子茶素沒食子酸酯（Epigallocatechin Gallate，EGCG）不僅抑制肝細胞中的葡萄糖生成，而且能促進胰島素分泌。目前已經有多種香料和香料多酚化合物已成功應用于Ⅱ型糖尿病的治療[9]。

2 膳食多酚抗糖尿病的作用機制

膳食多酚預防和控制糖尿病的調控途徑見圖1，按照是否依賴性胰島素分泌分成兩類。①膳食多酚通過延緩糖類的消化吸收、修復胰島β細胞的依賴性胰島素分泌降糖途徑。②膳食多酚非依賴性胰島素降糖途徑，包括抑制葡萄糖和果糖吸收、抑制消化酶等。

圖1 膳食多酚的抗糖尿病機制圖

2.1 膳食多酚改善胰島素抵抗（IR）

膳食多酚通過促進PI3K/Akt信號通路，緩解肝臟炎癥，抑制胰島β細胞凋亡和修復胰島結構。采用80 mg·kg-1、150 mg·kg-1的甘薯莖葉多酚持續28 d處理T2DM小鼠，顯著降低了小鼠的血糖和體重，研究機制為甘薯葉多酚上調了T2DM小鼠中PI3K/AKT/GSK-3信號通路和PI3K/AKT/GLUT-4的信號通路。

研究發現，姜黃素、茶多酚、蘋果多酚[10]等其他膳食多酚，通過增加PPARγ的表達，能發揮類似PPARγ激動劑的效用，能進一步增加PPARγ的活性，影響其下游基因胰島素受體底物1（Insulin Receptor Substrate 1，IRS-1）、蛋白激酶B（Protein Kinase B，PKB）、PI3K、GLUT-1的表達。

2.2 膳食多酚保護胰島β細胞和促進胰島素釋放

活性氧/RNS誘導的氧化應激反應能影響碳水化合物、蛋白質、脂肪和電解質的正常細胞代謝，導致基因組和表觀基因組不穩定、細胞損傷、炎癥和器官功能受損，而胰腺β細胞是維持糖代謝平衡的關鍵因素。

膳食多酚通過刺激胰腺β細胞來分泌胰島素介導，調節肝臟葡萄糖釋放和激活胰島素受體和葡萄糖攝取功能。葡多酚、小檗堿、酪醇等通過抑制內質網應激性，提高β細胞質量和存活率來促進胰島素的產生。桑黃富多酚能顯著增加L6細胞和KK-Ay小鼠中p-AMPKα和GLUT4基因及蛋白表達，促進胰高血糖素樣肽的釋放[11]。

2.3 膳食多酚保護細胞避免高血糖引起的氧化應激

多項研究表明，荷荷巴種子提取物以及桑椹中含有豐富的花色苷，能改善機體氧化應激狀態、調節相關基因表達[12]。目前，一些富含植物多酚或具有抗氧化性多酚提取物（可可酚提取物、桑椹提取物、青錢柳水提取物等）已作為Ⅱ型糖尿病患者的食品補充劑，有助于降低氧化應激反應，改善胰腺b細胞的增殖功能。

2.4 膳食多酚能增強葡萄糖的代謝和攝取，減少葡萄糖的生成和吸收

膳食多酚抑制葡萄糖轉運蛋白SGLT1可以降低人們患T2D病和肥胖癥的風險，SGLT1載體進行主動葡萄糖轉運，GLUT2參與葡萄糖輔助擴散。相關文獻報道，根皮苷和根皮素是有效的單體化合物，分別競爭性抑制SGLT1和SGLT2[13]。另外相關研究證實，積雪草醇提物、桑葉提取物多酚、果西番蓮葉多酚能減少氧化應激從而提高GLUT2基因和蛋白的表達。石榴花多酚作為骨骼肌己糖激酶（HK）激活劑，能增強骨骼肌組織中己糖激酶（HK）活性[14]。

2.5 膳食多酚調節消化酶活性

膳食多酚對糖尿病密切相關的關鍵酶抑制效果取決于多酚的不同地區來源、不同種類、結合狀態以及多酚提取、分離、純化的方法等。蒲桃葉多酚中含有165.95 mg/100 g游離多酚和261.94 mg/100 g結合多酚，測定體外降血糖活性發現蒲桃葉結合多酚對α-淀粉酶抑制作用顯著高于蒲桃葉游離多酚[15]。BIJAN等人在海綿蛋糕中添加石榴皮多酚（1.5 g/100 g），由于石榴皮多酚對α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶有明顯的抑制作用。因此，石榴皮多酚將小鼠葡萄糖指數降低了44%[16]。膳食多酚抗糖尿病作用機制見表1。

表1 膳食多酚抗糖尿病作用機制表

3 膳食多酚與其他物質相互作用

研究表明，由于類胡蘿卜素和多酚之間的協同作用，因此不同品種柑橘果肉提取物比柑橘果皮提取物顯示出更高的α-淀粉酶抑制活性[25]。茶多酚和β-葡聚糖組合對鏈脲佐菌素（STZ）誘導的糖尿病大鼠血糖水平、血脂成分和血清抗氧化狀態的影響優于單獨使用茶多酚或β-葡聚糖效果[26]。EGCG和槲皮素是黃酮類化合物，通常共存于可食用植物中，因此，應從MicroRNA的角度深入探究EGCG和槲皮素二者的協同作用。研究發現，槲皮素和EGCG聯用可顯著促進胰島素的分泌，抑制ROS的產生，通過miR-16-5p/BCL-2/caspase信號通路協同保護胰腺β細胞，抵抗胰島細胞凋亡[27]。

4 結語

膳食多酚是植物次生代謝天然合成的化合物，因此，膳食多酚的抗糖尿病活性研究是近年來研究的一個熱點。膳食多酚通過改善胰島素抵抗、保護胰島β細胞和促進胰島素釋放、保護細胞避免高血糖引起的氧化應激、增強葡萄糖代謝等，對糖尿病具有明顯的調節和改善作用。另外，膳食多酚在抗糖食品領域的具體應用與開發仍是未來研究熱點，采用多種傳遞體系，利用包埋技術、微膠囊等方法，提高膳食多酚的穩定性、生物利用率，使膳食多酚復合物發揮更好功能活性。