海洋天然产物研究进展解析.doc
范冰舵+吴丽丽+李春娜+等
摘要：目前，在世界范围内糖尿病发病率快速上升，已成为对人类健康的重大威胁。黄酮类单体具有多重生物活性，与糖尿病及其并发症密切相关，使其迅速成为天然降糖药物研究的热点。本文分类总结了近年来抗糖尿病天然黄酮类单体成分，并对其作用机制做一概述。
关键词：糖尿病；黄酮；单体；天然产物；综述
DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2014.09.042
中图分类号：R259.871 文献标识码：A 文章编号：1005-5304（2014）09-0126-04
糖尿病是一类因胰岛素分泌不足、胰岛素作用低下或胰岛素抵抗（IR）所引起的糖代谢紊乱，继发脂肪和蛋白质代谢障碍的疾病。降糖西药以降血糖为主，但对糖尿病慢性并发症的疗效不佳，且因西药含多种对人体有害的化学成分，长期服用对肝肾损伤严重。因此，天然药物的降糖作用日益引起高度重视。其中，黄酮类化合物的分离纯化分析相对比较简单，迄今为止，国内外学者对近40种中药及天然药物中的黄酮类成分进行了广泛系统的研究，为天然黄酮药物的临床应用开发提供了物质基础。笔者现就抗糖尿病天然黄酮类单体及其作用机制的最新研究进行综述，为相关新药研发提供参考。
1 黄酮
多甲氧基黄酮化合物川陈皮素（nobiletin）存在于多种芸香科植物的果皮中。Lee YS等[1]研究川陈皮素对ob/ob小鼠胰岛素敏感性时，发现ob/ob小鼠进食川陈皮素（200 mg/kg）5周后能明显改善血浆葡萄糖水平、内环境稳态评价指数、葡萄糖耐受性和血浆脂联素水平。进一步研究发现，川陈皮素能明显降低白脂肪组织中炎症发病因子mRNA表达水平，如白细胞介素-6及单核细胞趋化蛋白-1；增强脂联素、过氧化物酶体增生物活化受体（PPAR）及其目标基因的mRNA的表达水平。同时，川陈皮素能增强葡萄糖转运蛋白Glut-4在整个细胞膜上的表达，以及增强整个肌肉细胞裂解液中Glut-4蛋白的表达。
黄芩苷和灯盏花素（breviscapine及黄芩苷
基金项目：国际科技合作计划（2010DFB33260）；北京中医药大学创新团队项目（2011-CXTD-19）
通讯作者：徐暾海，E-mail：thxu@163.com
4-OH）对从大鼠肾脏组织中提取的醛糖还原酶（AR）粗酶、从正常大鼠脑组织提取半纯化的蛋白激酶C、体外合成高级糖化终产物，以及fenton试剂体外激发正常大鼠脑组织脂质过氧化生成丙二醛（MDA）均有不同程度的抑制作用。提示黄芩苷和灯盏花素可以通过抑制上述4条通路来预防糖尿病并发症的发生。其可能的机制为黄酮类中药具有很强的抗氧化作用[2]。此外，黄芩苷具有抑制糖尿病患者AR活性，即对早期肾病的疗效，说明黄芩苷有助于早期糖尿病肾病的治疗。
杭白菊具有较好的降糖、护心作用，其中单体芹菜素（apigenin）、芹菜素3-OH（luteolin）具有较强活性，其主要通过增强心血管超氧化物歧化酶活性，减少活性氧簇过量生成，由此减少心肌线粒体通透性转换孔开放，激活血管内皮型一氧化氮合酶-一氧化氮-环磷酸鸟苷通路发挥对糖尿病心血管的保护作用。其重要途径可能是抑制了糖尿病血管内皮细胞蛋白激酶Cβ2型（PKCβ2）的表达及膜转位活化，减少内皮氧化应激损伤[3]。
2 黄酮醇
从大蓟（Cirsium japonicum DC.）中分离得到的柳穿鱼苷和5，7-二羟基-6，4-甲氧基黄酮（DDMF）2种黄酮醇结构，对高脂肪进食和链脲酶素静脉注射糖尿病大鼠具有明显降血糖作用。两者的联合物大蓟黄酮提取物（FECJ）对改善大鼠的血浆葡萄糖、胆固醇和三酰甘油的作用更为明显；进一步研究表明，FECJ可大幅提高血浆脂联素水平，但对血浆胰岛素异常表达、瘦素和Glut-4无明显影响。提示FECJ可能是通过提高血浆脂联素水平发挥降糖作用[4]。
刘氏等[5]研究了番石榴叶中黄酮类成分，发现山柰酚与蛋白酪氨酸1B（PTP1B）、过氧化物酶体增殖物激活受体（PPARγ）的结合活性较高，据此提出可对活性较高的黄酮类、鞣质类小分子进行立体结构改造，引入有疏水作用的基团，提高其与PTP1B和PPARγ对接的亲和活性，进一步提高其抗糖尿病活性。
杨梅黄酮（myricetin）含有大量的活性酚羟基，能有效除去多种活性氧自由基，发挥抗氧化应激作用，从而间接改善IR，减少胰岛β细胞凋亡，促进胰岛素分泌[6-7]。另有报道，杨梅黄酮能促进链脲佐菌素（STZ）大鼠比目鱼肌Glut-4的表达，减弱肝脏磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PEPCK）基因的表达，从而促进肌肉细胞及肌肉组织对葡萄糖的转运，缓解IR[8]。
陈氏等[9]研究发现，淫羊藿苷对糖尿病所致大鼠睾丸损伤有明显的保护作用，其机制可能与促进睾酮释放、抑制睾丸Ⅳ型胶原蛋白酶及转化生长因子β1的表达有关。此外，包氏等[10]研究发现，淫羊藿苷能改善糖尿病大鼠心功能，减少心室代偿性肥大与胶原纤维的积累，其机制可能与减轻心肌线粒体氧化应激损伤有关。
黄蜀葵花总黄酮具有明显的降糖活性。利用葡萄糖消耗细胞模型和STZ诱导的糖尿病小鼠模型对分离得到的部分化合物和部位总黄酮进行降糖活性评价，通过单体筛选发现，黄蜀葵花中具有明显降糖活性的单体为3，5-二羟基-4，7，8-三甲氧基黄酮。提示可以该单体作为先导化合物，进行结构改造，优化结构，寻找具有更好降糖活性化合物；另外，总黄酮部位可以作为开发中药五类新药的基础[11]。
Wootten D等[12]观察黄酮类天然产物对胰高血糖样肽-1受体（GLP-1R）激动剂信号的调节作用时发现，槲皮素对GLP-1R具有间接调节作用，并发现羟基黄酮醇类化合物以缩氨酸兴奋方式选择性增大Ca2+离子信号。
Hnatyszyn O等[13]发现，从印度植物Phyllanthus sellowianus Müller Arg.（Euphorbiaceae）分离得到的含黄酮类流份具有降低STZ诱导的糖尿病大鼠血糖水平，指出其降糖机制也可能与类胰岛素作用有关，其植化分析表明流份B和A主要的化合物分别为芦丁和异槲皮苷。
Yokozawa T等[14]研究发现，从芥菜中分离得到的异鼠李素-3，7-二-β-D-葡萄糖体外实验具有较强的抗氧化作用，腹腔注射后可降低血清葡萄糖和5-羟甲基糠醛含量，同时血液、肝脏和肾脏中的脂质过氧化反应也会下降。说明异鼠李素二糖苷降糖机制与其通过抗氧化作用，促进胰岛β细胞再生，增加胰岛素分泌量有关。
3 异黄酮
豆科植物葛根含有抗糖尿病异黄酮类化合物葛根素（puerarin：4，7-二羟基异黄酮-8-β-D-吡喃葡萄糖苷）。该化合物具有雌激素样作用，生物活性广泛，目前在预防和治疗2型糖尿病等方面研究较为深入。孙氏等[15]发现，葛根素能显著减轻糖尿病大鼠胰腺线粒体氧化应激水平，明显抑制钠-钾泵（Na+-K+-ATP酶）和钙泵（Ca2+-ATP酶）活性，提示葛根素抗糖尿病的机理可能与对胰腺的保护作用有关。孙氏等[16]报道，葛根素具有提高氧化应激下胰岛细胞抗氧化酶活性，对钾通道的激活作用亦可能是其治疗糖尿病的机制之一。陈氏等[17]在葛根素对糖尿病大鼠视网膜的保护研究中发现，糖尿病大鼠早期即出现神经视网膜功能和超微结构的改变，葛根素可抑制核因子κB（NF-κB）的活化，抑制视网膜神经细胞的凋亡，从而起到保护神经视网膜的作用；此外，葛根总黄酮对治疗糖尿病血管病变的发生发展具有积极的意义。目前，葛根素对抗糖尿病研究的热点主要有：①2型糖尿病的IR；②糖尿病肾病；③糖尿病视网膜病变；④糖尿病周围神经病变等。SIF具有调节代谢综合征模型大鼠血脂、IR及血清脂联素的作用，有利于改善体内糖代谢，防止高血糖、高血脂、高胰岛素和肥胖症；⑤改善瘦素抵抗的作用，进而提高胰岛素的敏感性。
全氏等[18]研究表明，大豆中大豆异黄酮降血糖的作用是通过抑制α2葡萄糖苷酶的作用而实现，其抑制作用由弱到强依次是：大豆苷和黄豆苷<染料木苷<黄豆黄素<大豆黄素<金雀异黄素。
赵氏等[19]研究发现，甘草黄酮[包括光甘草定（glabridin）和光甘草素（glabrene）]可通过降低血脂和提高血清抗氧化能力等作用保护胰岛β细胞，降低血糖，改善2型糖尿病。另有学者通过实验发现，甘草黄酮可显著抑制高脂饮食诱导的肥胖C57BL/6J小鼠腹部脂肪积累和体质量增加，降低胰岛素和瘦素水平，从而改善IR[20]。
有报道，马齿苋中有效异黄酮染料木苷可改善HepG2细胞中游离脂肪酸诱导的IR[21]。推断是通过抑制C-Jun氨基端激酶的途径实现增强胰岛素敏感性，缓解IR。
此外，鹰嘴豆异黄酮也具有IR作用，有报道表明改善IR的作用与其抗氧化作用相关[22]。
4 二氢黄酮
广西瑶族藤茶[Ampelopsis grossedntata （Hand-Mazz） W.T.Wang]中含有二氢黄酮类成分活性单体双氢杨梅树皮素（dihydromyricetin，DHM）。覃氏等[23]发现，双氢杨梅树皮素对四氢吡啶所致糖尿病小鼠有明显的治疗效果，对葡萄糖、肾上腺素引起的高血糖模型小鼠也有明显的降血糖效果，但对正常小鼠血糖无明显影响。此外，DHM还具有抗血栓、降血脂、抗氧化作用，有望开发多功能降糖药物。
Soto C等[24]研究发现，从菊科植物水飞蓟种子的种皮分离得到的水飞蓟素（silymarin）可增加四氧嘧啶诱导糖尿病大鼠血中谷胱甘肽含量，降低胰腺丙二醛水平，对糖尿病大鼠的胰脏损害起到保护作用。之后的研究表明，水飞蓟素对糖尿病肾病小鼠的肾脏损伤有保护作用，主要是通过增加抗氧化基因的表达，促使谷胱甘肽系统生成抗自由基的重要防御机制[25]。
水飞蓟宾（silybin）也有抗高血糖活性。Guigas B等[26]在大鼠肝细胞中发现水飞蓟宾黄酮能诱导浓度依赖性的糖原异生减少，并有明显的葡萄糖-6-磷酸水解减少。郎氏等[27]报道，水飞蓟宾对于多种P450细胞色素系列酶具有作用，增加代谢综合征患者的葡萄糖代谢率水平，改善IR。
5 花色素
杜鹃花科欧洲越橘叶中含有新欧越橘苷（neomyrtillin，7-methy-delphinidin），可用于治疗用于治疗糖尿病视网膜病变，并使患者所用胰岛素的量逐渐降低[28]。
6 黄烷醇类
Waltner-Law ME等[29]发现，从绿茶中提取得到的表没食子基儿茶素没食子酸酯具有明显的降糖作用，其降糖机制与胰岛素类似，呈现类胰岛素样作用。
另有报道，儿茶素和茶黄素（theaflavin，TF）类化合物具有α2葡萄糖苷酶抑制作用，延长了碳水化合物在整个小肠的消化过程，从而减慢了单糖被肠黏膜的吸收速度，使餐后血糖升高的幅度降低。研究显示，茶黄素化合物降低抑制麦芽糖酶作用依次递减顺序为：TF-3-O-gallate（Gal）>TF-3，3-di-O-Gal>TF-3-O-Gal>TF。说明α2葡萄糖苷酶抑制作用与茶黄素3位自由基以及Gal酯化基团有关，而且在TF-3-O-Gal中3位R构型对α2葡萄糖苷酶抑制作用强于S构型[30]。
7 展望
综上所述，在治疗糖尿病的天然产物中，黄酮类成分扮演着重要的角色。这种以2-苯基色原酮为基本母核构建的多重结构单体对改善IR、修复和保护胰岛β细胞、提高抗氧化能力、调节受体（或酶）活性、发挥类胰岛素样作用，以及降低糖尿病病变等都发挥着巨大的作用。当然，天然黄酮类成分虽具有安全低毒和功效广泛的特点，但其成药性和靶向性研究不及西药。因此，今后应深入研究其抗糖尿病的作用机理和作用靶点，充分利用现代医药科学技术和分子生物技术，加快发现优良先导化合物，以及进行多单体成分的高效组合。在此基础上，治疗糖尿病的天然黄酮类新药才能有突破性的进展。
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（收稿日期：2013-08-27；编辑：梅智胜）
