膳食多酚抗糖尿病活性、作用机制研究进展

◎ 侯 滕，张 民，刘 锐，吴 涛，孙婵婵，赵云蛟

（1．重庆农业机械化学校，重庆 404100；2．天津科技大学，天津 300450）

糖尿病是高血糖水平引起的代谢紊乱。可以通过改变患者日常饮食和生活方式对体内血糖水平进行控制，从而干预及治疗糖尿病[1]，因此，可以通过药物或饮食控制刺激胰岛素分泌，或通过中断或减缓淀粉消化吸收过程，降低小肠对血糖的吸收率[2]。近年来，人们越来越多关注膳食多酚体内外生物活性（抗糖尿病、抗肥胖等）及相关临床研究。同时，茶多酚、葡萄多酚和苹果多酚成为了研究主流，而相比于丰富的天然植物资源，依然有许多的植物多酚类化合物没有被发掘。因此，本文对具有抗糖尿病活性的膳食多酚及其代表种类进行论述，同时结合前人研究，从分子水平及基因水平探讨和总结了膳食多酚多种抗糖尿病的活性及作用机制。

1 具有抗糖尿病效果的膳食多酚

1.1 果蔬多酚

数百种不同的多酚存在于膳食食物中，包括蔬菜、水果和各种浆果如杨梅、黑树莓、酸浆果，以及豆类、谷类、茶叶、果蔬加工食品和中药材等。研究发现，添加浆果及其副产品能逆转或减少HCD/HFD诱导的葡萄糖代谢相关途径[3]。

近年来，将从果蔬加工副产物中提取、分离的多酚类物质进行综合利用已成为一个有价值的研究领域。不同品种水果的果渣和果皮，如香蕉皮、蓝莓渣、龙眼核等，具有较强自由基清除和抗氧化能力，可增强血管壁的弹性，促进胃肠消化，降低血脂水平，提高机体免疫力，预防动脉硬化和血栓[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、大麦、燕麦和高粱是谷物多酚的良好来源，包括花色素苷、原儿茶醛等多酚类化合物。研究表明，谷物多酚特别是富含花青素和原花色素等花色素苷的有色谷物，具有化学预防活性，能抗氧化和维持机体葡萄糖稳态，其抗糖尿病的作用也已有多处文献报道[6]。黑米米糠多酚含多种花色苷多酚，用1～4 g·kg-1的黑米乙醇提取物对四氧嘧啶诱导的高血糖模型小鼠连续灌胃4周，刺激小鼠肝糖原合成和胰岛素的分泌[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强Caco-2细胞的抗氧化损伤能力。

1.3 中药多酚

青钱柳、养心草、芦根、丹参、夏枯草、附子[8]和五倍子是几种常见治疗糖尿病的经验方中的常用药材，能显著降低人体血糖、血脂，有的还具有抗炎作用。黄芪甲苷是一种从黄芪上提取出来的高纯度药物，葛根素是一种从葛根上分离出来具有扩冠作用的异黄酮类衍生物，而黄芪甲苷和葛根素能降低内质网氧化应激反应，预防及治疗糖尿病。据报道，桑叶提取物富含的多酚化合物能减缓糖尿病引发如高血糖、高脂血的症状，目前已广泛用于治疗糖尿病，以及糖尿病诱导的肾病。

1.4 其他多酚

富含多酚的可可提取物被用作治疗糖尿病的潜在药物。可可多酚已被证明可以改善Ⅱ型糖尿病的主要症状，通过增加胰岛素分泌、促进β细胞增殖和降低胰岛素抵抗来调节葡萄糖水平。茶多酚一直是研究热点，其中的有效活性成分表没食子茶素没食子酸酯（Epigallocatechin Gallate，EGCG）不仅抑制肝细胞中的葡萄糖生成，而且能促进胰岛素分泌。目前已经有多种香料和香料多酚化合物已成功应用于Ⅱ型糖尿病的治疗[9]。

2 膳食多酚抗糖尿病的作用机制

膳食多酚预防和控制糖尿病的调控途径见图1，按照是否依赖性胰岛素分泌分成两类。①膳食多酚通过延缓糖类的消化吸收、修复胰岛β细胞的依赖性胰岛素分泌降糖途径。②膳食多酚非依赖性胰岛素降糖途径，包括抑制葡萄糖和果糖吸收、抑制消化酶等。

图1 膳食多酚的抗糖尿病机制图

2.1 膳食多酚改善胰岛素抵抗（IR）

膳食多酚通过促进PI3K/Akt信号通路，缓解肝脏炎症，抑制胰岛β细胞凋亡和修复胰岛结构。采用80 mg·kg-1、150 mg·kg-1的甘薯茎叶多酚持续28 d处理T2DM小鼠，显著降低了小鼠的血糖和体重，研究机制为甘薯叶多酚上调了T2DM小鼠中PI3K/AKT/GSK-3信号通路和PI3K/AKT/GLUT-4的信号通路。

研究发现，姜黄素、茶多酚、苹果多酚[10]等其他膳食多酚，通过增加PPARγ的表达，能发挥类似PPARγ激动剂的效用，能进一步增加PPARγ的活性，影响其下游基因胰岛素受体底物1（Insulin Receptor Substrate 1，IRS-1）、蛋白激酶B（Protein Kinase B，PKB）、PI3K、GLUT-1的表达。

2.2 膳食多酚保护胰岛β细胞和促进胰岛素释放

活性氧/RNS诱导的氧化应激反应能影响碳水化合物、蛋白质、脂肪和电解质的正常细胞代谢，导致基因组和表观基因组不稳定、细胞损伤、炎症和器官功能受损，而胰腺β细胞是维持糖代谢平衡的关键因素。

膳食多酚通过刺激胰腺β细胞来分泌胰岛素介导，调节肝脏葡萄糖释放和激活胰岛素受体和葡萄糖摄取功能。葡多酚、小檗碱、酪醇等通过抑制内质网应激性，提高β细胞质量和存活率来促进胰岛素的产生。桑黄富多酚能显著增加L6细胞和KK-Ay小鼠中p-AMPKα和GLUT4基因及蛋白表达，促进胰高血糖素样肽的释放[11]。

2.3 膳食多酚保护细胞避免高血糖引起的氧化应激

多项研究表明，荷荷巴种子提取物以及桑椹中含有丰富的花色苷，能改善机体氧化应激状态、调节相关基因表达[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、青钱柳水提取物等）已作为Ⅱ型糖尿病患者的食品补充剂，有助于降低氧化应激反应，改善胰腺b细胞的增殖功能。

2.4 膳食多酚能增强葡萄糖的代谢和摄取，减少葡萄糖的生成和吸收

膳食多酚抑制葡萄糖转运蛋白SGLT1可以降低人们患T2D病和肥胖症的风险，SGLT1载体进行主动葡萄糖转运，GLUT2参与葡萄糖辅助扩散。相关文献报道，根皮苷和根皮素是有效的单体化合物，分别竞争性抑制SGLT1和SGLT2[13]。另外相关研究证实，积雪草醇提物、桑叶提取物多酚、果西番莲叶多酚能减少氧化应激从而提高GLUT2基因和蛋白的表达。石榴花多酚作为骨骼肌己糖激酶（HK）激活剂，能增强骨骼肌组织中己糖激酶（HK）活性[14]。

2.5 膳食多酚调节消化酶活性

膳食多酚对糖尿病密切相关的关键酶抑制效果取决于多酚的不同地区来源、不同种类、结合状态以及多酚提取、分离、纯化的方法等。蒲桃叶多酚中含有165.95 mg/100 g游离多酚和261.94 mg/100 g结合多酚，测定体外降血糖活性发现蒲桃叶结合多酚对α-淀粉酶抑制作用显著高于蒲桃叶游离多酚[15]。BIJAN等人在海绵蛋糕中添加石榴皮多酚（1.5 g/100 g），由于石榴皮多酚对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶有明显的抑制作用。因此，石榴皮多酚将小鼠葡萄糖指数降低了44%[16]。膳食多酚抗糖尿病作用机制见表1。

表1 膳食多酚抗糖尿病作用机制表

3 膳食多酚与其他物质相互作用

研究表明，由于类胡萝卜素和多酚之间的协同作用，因此不同品种柑橘果肉提取物比柑橘果皮提取物显示出更高的α-淀粉酶抑制活性[25]。茶多酚和β-葡聚糖组合对链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病大鼠血糖水平、血脂成分和血清抗氧化状态的影响优于单独使用茶多酚或β-葡聚糖效果[26]。EGCG和槲皮素是黄酮类化合物，通常共存于可食用植物中，因此，应从MicroRNA的角度深入探究EGCG和槲皮素二者的协同作用。研究发现，槲皮素和EGCG联用可显著促进胰岛素的分泌，抑制ROS的产生，通过miR-16-5p/BCL-2/caspase信号通路协同保护胰腺β细胞，抵抗胰岛细胞凋亡[27]。

4 结语

膳食多酚是植物次生代谢天然合成的化合物，因此，膳食多酚的抗糖尿病活性研究是近年来研究的一个热点。膳食多酚通过改善胰岛素抵抗、保护胰岛β细胞和促进胰岛素释放、保护细胞避免高血糖引起的氧化应激、增强葡萄糖代谢等，对糖尿病具有明显的调节和改善作用。另外，膳食多酚在抗糖食品领域的具体应用与开发仍是未来研究热点，采用多种传递体系，利用包埋技术、微胶囊等方法，提高膳食多酚的稳定性、生物利用率，使膳食多酚复合物发挥更好功能活性。