药食同源(英文)

2 型糖尿病（T2DM）是一种发病率高的慢性代谢紊乱疾病，其患者数量占糖尿病患者总数的90%以上，已经成为人类健康的重大威胁之一。其发病机制比较复杂，目前普遍认为是胰岛素抵抗（IR），主要表现是肝脏、脂肪、骨骼肌对胰岛素的敏感性及反应性降低，从而导致血糖调控失衡。造成IR的原因很多，主要是胰岛素和其受体结合后信号传导（主要是IRS-1/PI3K/Akt信号通路）过程发生障碍。

地黄是玄参科植物地黄（Rehmannia glutinosa Libosch.）的新鲜或干燥块根，主要分布在河南、河北、陕西、山东等地，被列为药食两用资源，是著名的“四大怀药”之一。鲜地黄和生地黄均有清热凉血，养阴生津的功效，熟地黄有补血养阴，益精填髓的功效。从地黄中提取并鉴定了200多种不同的化合物，包括环烯醚萜类、紫罗兰酮类、苯乙醇类、木脂素类和酚酸等。其中，环烯醚萜类、紫罗兰酮和苯乙醇苷是地黄中的特征性成分。它们具有保护心脏、免疫调、保护肝脏等作用。

国家食用菌加工技术研发专业中心康文艺教授团队为了发现更多具有降糖活性的特征成分，对其化学成分和降糖活性进行了系统的研究，从中分离得到13个化合物，包括4个环烯醚萜类、3个紫罗兰酮类和6个苯乙醇苷类化合物，其中rehmachinin D（3）为新的环烯醚萜类化合物（图1）。活性评价发现7个化合物能不同程度地促进IR-HepG-2细胞的葡萄糖摄取，其中化合物6降糖活性最显著。Western Blot实验表明，化合物6可以增加PI-3K、p-AKT、GLUT4和p-GSK3β蛋白表达水平，同时能抑制糖异生关键酶PEPCK和G6Pase蛋白的表达。说明化合物6通过激活PI-3K/AKT信号通路，促进p-Akt激活下游信号分子GLUT4转移至质膜，并能促进IR-HepG细胞糖原合成、减缓或抑制IR-HepG2糖异生的发生，从而发挥改善胰岛素抵抗作用。

图1 地黄中化合物的结构

1.新化合物3的结构分析

黄色油状，HR-ESI-MS 给出准分子离子峰m/z: 239.0891 [M+Na]⁺(理论值, 239.0890)，IR谱中3410 cm^-1处的吸收表明分子中存在羟基。结合NMR谱，推断其分子式为C₁₀H₁₆O₅。¹H-NMR谱中含有一个甲氧基质子信号 [δ_H 3.33 (3H, s, H-11)]，一个缩醛信号[δ_H 5.30 (1H, s, H-1), δ_C 96.3 (C-1)]。¹³C-NMR谱中含有10个碳原子，除去一个甲氧基信号[(δ_C 54.76, C-11)]，剩余9个碳信号包括一个含氧亚甲基(δ_C 56.7, C-10)，两个含氧次甲基[δ_C 79.6, (C-6)]和[δ_C 74.5, (C-7)]，一对末端双键信号[δ_C 137.6, (C-9)]和[δ_C 138.3, (C-8)]。以上数据提示其为一个典型的环烯醚萜类化合物，且在C-8位和C-9位含有双键，C-6位C-7和C-10位有羟基取代。将化合物3的¹H-NMR和¹³C-NMR数据与文献对比，化合物3与rehmachinin A结构相似，不同之处在于化合物3存在一个甲氧基[δ_H 3.33 (3H, s, H-11), δ_C 54.8 (C-11)]，在HMBC中发现[δ_H 3.33 (3H, s, H-11)]与[δ_C 100.31 (C-1)]相关，确定甲氧基连接在C-1，另外，[δ_H 3.58 (1H, m), H-3]与[(δ_C 32.92, C-4)、(δ_C 96.30, C-1)、(δ_C 46.00, C-5)]相关；[δ_H 4.24 (1H, d, J = 13.3 Hz, H-10a); 4.09 (1H, dd, J = 2.7,13.3 Hz), H-10b]与[δ_C 138.26, (C-8)]相关证实以上推测。综上所述，化合物3的结构鉴定为：(1R,4aR,6S,7R)-1,3,4,4a,6,7-Hexahydro-8-(hydroxymethyl)cyclopenta[c]pyran-1-methoxyl-6,7-diol，命名为rehmachinin D。

图2.(A) 化合物3 and rehmachinin A结构; (B) 化合物3的HMBC相关

2. 化合物对HepG2细胞活力的影响

采用MTT法测定化合物1-2、4-7和13不同浓度对HepG2细胞活力的影响。如图3所示，与对照组相比，化合物1-2、4-7和13在12.5 μmol/L ~ 200 μmol/L范围内无细胞毒性，但化合物13在200 μmol/L范围内具有显著的细胞毒性（P < 0.05）。12.5、25、50、100、200 μmol/L。

采用MTT法检测不同浓度的化合物1~2、4~7和13对HepG2细胞活力的影响。结果如图3所示，与空白组相比，化合物1~2、4~7和13在12.5、25、50、100、200 μM的浓度范围内对HepG2细胞均无细胞毒性，但化合物13在200 μM范围内具有显著的细胞毒性，因此选择浓度小于200 μM对化合物进行活性筛选。

图3. 化合物1-2, 4-7和13对HepG2细胞活力的影响

注：数据表示为x̅±SD，n=3。与空白组相比，*P < 0.05

3.化合物对IR-HepG2细胞葡萄糖消耗的影响

在图4中，与空白组相比，GlcN组的葡萄糖摄取明显降低（P<0.001），表明IR-HepG2模型建立成功。与GlcN组相比，化合物2和7（12.5 ~ 200 μmol/L）、化合物1、5和6（25 ~ 200 μmol/L）、化合物4（50 ~ 200 μmol/L）和13（100 ~ 200 μmol/L）显著增加了IR-HepG2细胞的葡萄糖摄取。其中化合物6的活性最高（EC₅₀ = 150 μM）。

图4. 化合物1-2, 4-7和13对HepG2细胞上清葡萄糖消耗含量的影响

注：数据表示为x̅±SD，n=6。与空白组相比^#P < 0.05，^## P < 0.01, ^### P < 0.001；与模型组相比*** P < 0.001，** P < 0.01

4.化合物6改善胰岛素抵抗作用机制研究

进一步通过Western blot研究化合物6促进糖吸收的机制（图5）。与空白组相比，GlcN处理细胞后，PI-3K和磷酸化AKT蛋白表达水平降低，PEPCK和G6Pase蛋白表达水平升高，说明PI-3K/AKT信号通路被阻断，PI-3K/AKT下游糖异生信号通路被激活，从而抑制糖原合成信号通路，导致IR，造模成功。化合物6作用后，不影响AKT和GSK3β的蛋白水平，但可以增加IR-HepG2细胞中PI-3K、p-AKT、GLUT4和p-GSK3β蛋白的表达水平，同时降低PEPCK蛋白和G6Pase蛋白的表达水平。综上，化合物6可以激活PI-3K/AKT信号通路，刺激糖原合成，抑制糖异生，从而改善胰岛素抵抗。

本研究从地黄中分离鉴定了13个化合物，包括7个单萜类（1-7）和6个苯乙醇苷类（8-13）化合物。通过HRMS、1DNMR、2D NMR和IR表征了新环烯醚萜类化合物的结构。活性评价显示，化合物6通过激活PI-3K/AKT信号通路，促进GLUT4转移至质膜，促进细胞糖原合成，抑制糖异生的发生，从而改善HepG2胰岛素抵抗作用。

刘振花，女，副教授，硕士生导师，主要从事天然功能成分发现、健康效应评价与机理解析等方面研究研究。近五年主持承担国家自然科学基金项目1项，河南省科技攻关项目4项，市厅级项目1项，参与国家重点研发计划项目2项、河南省重点研发专项1项、河南省重大公益专项1项等省部级以上项目4项。以第一或通讯作者在Food Science and Human Wellness, Food and Chemical Toxicology, RSC Advances等期刊发表论文40余篇，授权发明专利19项，任Food Science and Human Wellness、Food & Medicine Homology等期刊青年编委，获得市场监管科研成果奖一等奖、河南省科技进步二等奖等奖励7项。

通讯作者简介

吕广萍，南京师范大学食品与制药工程学院副教授，Food & Medicine Homology编委，Journal of Future Food青年编委，药物临床试验国家级检查员，中国抗癌协会中西整合肿瘤扶生药专委会委员，江苏省食药安委食品安全专业委员会委员。长期从事食药两用物质中聚糖类成分的制备工艺、质量控制、功能评价及产品开发方面的工作。相关研究已经发表SCI论文40余篇，制定食药两用物质相关标准2项，申请发明专利7项，参编著作2部，主持国家自然科学基金及重点研发计划子课题等国家及省部级课题5项。获得“中国检验检测学会科技进步一等奖”1项。

康文艺，河南大国家食用菌加工技术研发专业中心主任，二级教授，博士生导师，国家重点研发计划首席科学家，河南省高层次人才（C类）。主持国家十四五重点研发计划1项，主持国家市场总局保健食品专项1项，主持河南省重大公益专项和重点研发计划各1项；以第一作者或通讯作者在Food Science and Human Wellness 、Carbohydrate Polymers 、Acta Pharmaceutica Sinica B 等杂志上发表SCI论文133篇，其中TOP论文21篇，二区论文36篇，IF>10论文2篇。其中Immunomodulatory effects of polysaccharides from edible fungus: a review为高被引和热点论文，被引38次；近五年授权中国发明专利33件。以第一完成人获得中国商业联合会科学技术奖特等奖，中国商业联合会科学技术奖一等奖，河南省科学技术进步奖二等奖2项，中国技术市场协会金桥奖第四届三农科技服务金桥奖项目二等奖；以参与完成人获得国家市场监督管理总局科研成果一等奖，河北省科学技术进步奖二等奖等其他奖励。获得河南省优秀研究生指导教师等荣誉。

原文网址：https://www.sciopen.com/article/10.26599/FMH.2025.9420073