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浒苔提取物降血糖及调节肠道菌群作用研究

严新  
【摘要】:糖尿病是由于体内胰岛素相对分泌不足或缺乏而导致无法有效利用葡萄糖,使机体血糖异常偏高的一种慢性代谢异常疾病。糖尿病患病人数多、发病率高,且呈上升趋势,是威胁人类健康的第三大慢性病。2型糖尿病的患病人数占全部糖尿病的90~95%,胰岛素抵抗是其主要的致病原因。现有降糖药物作用方式较为单一,长期服用兼具不同程度的副作用。因此,从天然产物中提取和开发辅助降血糖的功能性成分是非常值得的研究方向。海藻种类繁多,具有丰富的功能活性物质,且易于获得。绿藻浒苔(Enteromorpha prolifera)属绿藻门绿藻纲石莼目石莼科,广泛分布于我国沿海潮间带,含有丰富的营养功能物质,作为食药同源植物食用已有很长的历史。本文主要研究了浒苔水提取物和醇提取物降血糖及调节肠道菌群的效果与作用机制。研究结果如下:浒苔水提取物是取水提醇沉上清液的物质(EPW)及其中分子量小于3000 Da的组分(EPW3)为研究对象,利用超高效液相色谱-质谱联用(UPLC-MS)技术鉴定出EPW3的主要化学组分为eriodictyol-O-glucuronide、kaempferol、O-glucuronide derivatives和sweroside。研究了EPW和EPW3对α-葡萄糖苷酶的抑制活性,结果表明EPW和EPW3的IC50值分别为3.88 mg/mL和3.36 mg/mL。通过高脂高糖饮食喂养和链脲佐菌素(STZ)注射诱导建立2型糖尿病小鼠模型,评价了EPW和EPW3的体内降血糖活性及对小鼠肠道菌群的影响。结果表明,在灌胃28天后,EPW和EPW3给药均能显著降低糖尿病模型小鼠空腹血糖(FBG)水平(p0.05),EPW3给药能明显提高小鼠糖耐受能力(p0.05)。组织病理切片分析发现EPW和EPW3给药能保护糖尿病引起的肝脏与肾脏损伤。同时,研究采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术检测了EPW和EPW3给药对糖代谢相关基因IRS1、PI3K、AKT和JNK1/2的转录水平的影响,相对于模型组,EPW和EPW3给药显著上调肝脏组织中的PI3K及AKT的mRNA表达,并下调JNK1/2的mRNA表达(p0.01)。同时,蛋白免疫印迹(Western blot)检测结果显示,EPW和EPW3给药能够上调靶蛋白IRS1、PI3K、AKT的表达(p0.01)。EPW和EPW3给药对小鼠肠道菌群的影响结果则表明:在门水平上,相较于正常组,模型组中厚壁菌门(Firmicutes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)丰度显著增加而拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)丰度显著降低。经EPW和EPW3给药处理后的小鼠肠道中拟杆菌门(Bacteroidetes)显著增加,厚壁菌门(Firmicutes)显著减少;此外,EPW3给药可提高放线菌门(Actinobacteria)的丰度。EPW和EPW3通过激活IRS1/PI3K/AKT通路及介导肠道菌群起到改善小鼠2型糖尿病的作用。浒苔醇提取物是以55%乙醇提取并超滤得到的醇提物(EPE)为研究对象,其对α-葡萄糖苷酶的抑制活性的IC50值为1.81 mg/mL,经UPLC-MS鉴定其主要组分为estr-5(10)-ene-3,17-diol,regiolone,luteolin-6-C-glucoside和neoeriocitrin。EPE给药显著降低2型糖尿病模型小鼠FBG(p0.05),显著提高口服糖耐量(p0.05),并能改善糖尿病带来的对肝脏和肾脏损伤。研究利用RT-qPCR和Western blot技术,检测了EPE对靶基因PI3K和JNK1的转录和表达的影响,发现其能有效上调肝脏组织中PI3K的转录和表达及下调JNK1的转录和表达(p0.05)。对小鼠肠道菌群的分析结果表明,相较于模型组,在门水平上,EPE给药处理能提高拟杆菌门(Bacteroidetes)和降低疣微菌门(Verrucomicrobia)的丰度。综上研究发现,浒苔醇提取物与水提取物相比,醇提取物的降血糖效果更佳。此外,初步研究了由浒苔水提多糖酸解制备并经Bio Gel P2凝胶渗透色谱柱分离的浒苔硫酸寡糖的结构与功能,结构为GA_1R_2X_1S_2和GA_1Man_1R_1X_1S_2,对α-葡萄糖苷酶有抑制活性,IC50值为16.86mg/mL。


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