糖尿病（DM）是一种复杂的代谢性疾病，其特点是胰岛素抵抗或缺乏、高血糖和血脂异常。氧化应激和炎症已被认为是与糖尿病发病机制相关的常见风险因素，因为糖尿病前期的血脂异常和高血糖症可能会降低总抗氧化防御能力。当活性氧/氮物质（ROS/RNS）使机体的抗氧化防御系统不堪重负时，就会发生氧化应激的病理状态，引起抗氧化酶和氧化应激相关标志物的氧化修饰，即丙二醛（MDA，一种反映组织氧化程度的脂质过氧化产物）增加，醛糖还原酶（AR）被激活，晚期糖基化终产物（AGEs，一种在高血糖条件下和糖尿病血管中逐渐形成的ROS来源）形成，丙酮醛（MG，一种高活性的二羰基化合物，是AGEs的主要前体）生成，以及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽S-转移酶（GST）还原。炎症反应由肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、干扰素-γ（IFN-γ）和白细胞介素-6（IL-6）等细胞因子的作用介导，活化B细胞的核因子κ-轻链增强剂（NF-κB，一种重要的促炎介质和转录因子）在氧化应激下起保护作用，同时监测编码细胞因子的基因表达。
近来，从天然来源获得的抗糖尿病和抗氧化多糖越来越受到关注，如仙人掌、石斛、人参、海藻（如龙须菜）和秋葵等。食用菌在传统医学中经常被使用，或作为治疗各种疾病的物质包含在饮食中。其衍生产品，包括膳食补充剂，在全球范围内具有很高的市场价值。木耳是世界上最重要的栽培菇类之一。木耳（Auricularia auricula，AA）和毛木耳（Auricularia polytricha，AP）都是很受欢迎的木耳菌，但在口感、形态和售价上有所不同。AA生长在温带地区，而AP是热带品种。最近的研究报告指出，AA和AP的多糖具有多种有益作用，包括抗氧化活性、抗凝血活性、缓解炎症反应、降血糖和抗癌特性。
虽然目前已有多项关于AA和AP多糖的降血糖作用研究，但很少有研究直接比较AA和AP通过相同工业扩展过程获得的多糖，特别是其对链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病小鼠的抗糖尿病作用，以及其工作机制和涉及的促炎介质和细胞因子、抗氧化酶等氧化应激相关标志物。因此，华南理工大学的Huan Xiang、Dongxiao Sun-Waterhouse和Chun Cui在本研究对上述方面进行了研究，旨在从AA或AP中获得具有较大降血糖作用和市场潜力的功能性多糖。同时研究了影响降血糖和抗氧化作用的两个变量，即初始蘑菇原料的粉碎筛分预处理和对小鼠的给药剂量。
注射STZ后，MC组（STZ诱导的糖尿病组，不给予任何测试多糖样品）空腹血糖（FBG）水平明显高于NC组（对照组）（图1A），说明糖尿病小鼠模型建立成功。STZ是一氧化氮（NO）供体，可引起超氧阴离子、过氧化氢和羟自由基的产生，FBG水平升高，并对胰岛细胞和肝细胞及其线粒体造成部分或完全损伤。
治疗四周后，MC组的FBG水平仍明显高于NC组，而所有APP或AAP治疗组的FBG水平均较MC组显著降低（P＜0.05）（图2A）。这些结果与之前的研究结果一致。治疗组的FBG水平依次增加，AAP-10L≈APPL＜APP-10L＜APP-10H≈AAP-10H＜AAPL≈AAPH≈APPH，说明低剂量的AAP或APP一般比高剂量的降低FBG水平效果更好。在低剂量下，APP样品降低FBG水平的效果更好，而粉碎后过筛使AAP-10L比APP-10L有更好的降低FBG的效果，APP和AAP逆转STZ诱导的糖尿病小鼠的FBG水平可能是通过修复胰岛内受损的β细胞、促进胰岛素合成、降低血浆葡萄糖水平。
图1B总结了STZ诱导糖尿病和AAP或APP治疗4周前后的体重变化。在注射STZ之前，10个实验组小鼠的初始体重没有发现统计学上的显著差异（P＞0.05）。在试验期间，NC组的体重稳步上升。在STZ处理的小鼠中观察到体重的不显著或边际增加（P＞0.05），这与之前的研究结果一致。AAP/APP给药期过后，MC组的体重高于APP/AAP处理组，说明AAPs或APPs可以促进糖尿病小鼠的体重下降。无论是哪种剂量，与AAP和APP相比，AAP-10和APP-10的减肥效果都似乎稍差。
A. FBG水平；B.小鼠体重。
图1 AAP或APP对FBG水平和STZ诱导的糖尿病小鼠体重的影响
NF-κB在各种生物过程中起着至关重要的作用，包括免疫反应，炎症，应激反应以及细胞生长、生存、发育和凋亡。炎症反应是由TNF-α和IL-6等细胞因子的作用介导的。在本研究中，与NC组相比，MC组的促炎介质（NF-κB）和促炎细胞因子（IFN-γ、IL-6和TNF-α）水平明显较高（P＜0.05），但血清胰岛素水平较低（表1），这进一步说明模型组建立成功。给药后，APP/AAP处理小鼠的细胞因子和NF-κB水平均逆转为低于MC组的水平（部分低于正常组），而APP/AAP处理小鼠的血清胰岛素水平则恢复到高于MC组的水平。AA和AP的多糖都能对炎症因子起到有利的调节作用。APP对细胞因子、NF-κB和血清胰岛素的调节效果似乎略大于AAP。这种有效性取决于AA/AP样品中多糖的剂量和类型，以及是否粉碎和筛分），并随生物标志物（细胞因子、NF-κB或血清胰岛素）的类型而变化。粉碎和筛分后的样品对IL-6、INF-γ和血清胰岛素表现出更理想的效果，尽管粉碎-筛分过程在调节TNF-α方面造成的差异不明显，但APP和AAP对NF-κB的影响却相反。急性STZ注射液已被用于研究对组织的氧化损伤，因为STZ可通过选择性破坏胰岛中的β细胞，部分或完全抑制胰岛分泌胰岛素，并长期诱导胰岛细胞产生包括H2O2在内的一系列ROS，造成氧化应激。用AAP或APP样品治疗可下调STZ诱导的糖尿病小鼠的促炎细胞因子，抑制NF-κB，增加血清胰岛素。
表1 AAP或APP给药对STZ诱导的糖尿病小鼠炎症细胞因子的影响
从AA和AP中提取的多糖样品经过或不经过粉碎筛分处理均有降血糖作用，可缓解STZ诱导的氧化应激和糖尿病的后续病理过程。低剂量多糖比高剂量更有效，在相同剂量下，APP一般比AAP更有效。APP和AAP的降血糖和抗糖尿病功能的一个可能机制涉及NF-κB和其他信号通路（因为NF-κB在一些信号通路的交叉点上发挥作用），以及促炎细胞因子和内源性抗氧化酶。应进一步研究了解氧化应激诱导的糖尿病并发症进展加速的机制。此外，在小鼠体内实验中，AAP/APP样品的应用剂量、蘑菇的类型和预处理之间存在相互影响。蘑菇的粉碎筛分预处理可能略有益处，尽管没有发现这种预处理在所检测参数方面具有相当大的和一致的优势。由于AA比AP价格高，而在相同剂量下，APP似乎比AAP更有效地防治氧化应激引起的糖尿病，因此AP可能是一种更理想的具有降血糖和抗氧化作用的功能性多糖来源。应进行更深入的研究，以阐明AAP和APP的结构-功能关系。
Hypoglycemic polysaccharides from Auricularia auricula and Auricularia polytricha inhibit oxidative stress, NF-κB signaling and proinflammatory cytokine production in streptozotocin-induced diabetic mice
Huan Xianga, Dongxiao Sun-Waterhousea,c,*, Chun Cuia,b,*
a School of Food Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou, 510640, Guangdong, China
b Guangdong Weiwei Biotechnology Co., LTD, Guangzhou, 510640, Guangdong, China
c School of Chemical Sciences, The University of Auckland, Private Bag 92019, Auckland, New Zealand
*Corresponding author at: School of Food Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou, 510640, Guangdong, China.
E-mail address: dxsun72@hotmail.com
cuichun@scut.edu.cn
Abstract
Auricularia auricula (AA) and Auricularia polytricha (AP) are popular edible fungi. This study successfully produced hypoglycemic polysaccharides from un-smashed or smashing and sieving (through a 10-mesh sieve) AA and AP (termed as AAP/AAP-10 and APP/APP-10) via scalable processes (water extraction, ethanolic precipitation and deproteinization). This is the first report to compare the effectiveness of AAP and APP in combating streptozotocin-induced oxidative stress and diabetes-related changes in mice (body weight, fasting blood glucose, serum insulin, proinflammatory mediator and cytokines, oxidative stress-related products, antioxidant enzymes). APP and AAP with different molecular weights and monosaccharide molar ratios could be therapeutic options for diabetes with a low dose (100 mg/kg/day) likely working better. At the same dose, APP generally performed more effective than AAP, and AAP-10/APP-10 seemed slightly more beneficial than AAP/APP. One mechanism underlying these antidiabetic functions might involve the NF-κB and associated signalling pathways. AP is cheaper than AA, thereby representing a favorable source of functional polysaccharides.
该文章《Hypoglycemic polysaccharides from Auricularia auricula and Auricularia polytricha inhibit oxidative stress, NF-κB signaling and proinflammatory cytokine production in streptozotocin-induced diabetic mice》发表于Food Science and Human Wellness 2021年第1期87-93页。点击下方阅读原文即可查看摘要原文。
翻译：梁安琪；编辑：袁艺；责编：张睿梅
图片来源于文章原文及摄图网
