FMH | 国家食用菌加工技术研发专业中心陈晓宇博士:环烯醚萜,一类有望调节血糖的化合物

Introduction

环烯醚萜类化合物(iridoids)广泛存在于植物中,为天然的植物次生代谢产物,在玄参科、茜草科、唇形科及龙胆科植物中较为常见,因性质不稳定,多以苷类形式存在。据统计,从植物中分离并鉴定的环烯醚萜类化合物已超过800种,具有多种药理活性,如抗炎、抗氧化、降糖、抗肿瘤等。

国家食用菌加工技术研发专业中心陈晓宇博士综述了具有降血糖活性的环烯醚萜类化合物,尤其关注其在细胞和动物模型中的潜在降糖机制,总结了环烯醚萜类化合物通过炎症反应、氧化应激以及胰岛素等相关信号通路发挥降血糖的作用机制,强调其缓解糖尿病及其并发症的潜力,并展望了其未来研发的方向和面临的挑战。

Results and Discussion

炎症在促进糖尿病的发生和发展中发挥着重要作用,大量研究表明炎症可以引起胰岛素抵抗和胰腺β细胞功能障碍,靶向炎症相关信号通路可能是预防和控制糖尿病及相关并发症的一个有效策略。本文总结了环烯醚萜苷类化合物通过调节NF-κB、JNK/MAPK以及NLRP3炎症小体等信号通路,在细胞或动物水平上减轻炎症反应,以缓解胰岛素抵抗并保护糖尿病相关脏器损伤的机制(图1,详见原文)。

图1 炎症相关信号通路

氧化应激也是导致包括糖尿病在内的代谢疾病病理发展的重要因素。氧化应激是细胞和组织的氧化和抗氧化系统之间失去平衡的状态,导致氧化自由基和活性氧(ROS)的过度产生,过量产生的ROS与胰岛素抵抗、高血糖、以及代谢紊乱有关。文中总结了环烯醚萜类化合物通过抑制ROS、ERK/MAPK、AGEs/RAGE/NOX4以及SIRT1/SIRT3-FOXO3a等氧化应激信号通路来改善糖代谢紊乱、缓解相关脏器损伤的机制(图2,详见原文)。

图2 氧化应激相关信号通路

PI3K/AKT信号是正常代谢所必需的,其受损会导致胰岛素抵抗、肥胖和Ⅱ型糖尿病,而胰岛素抵抗又加剧PI3K/AKT通路受损,形成恶性循环。研究发现AMPK信号增强或与PI3K/AKT、NOX4、PGC-1α和NF-κB等其他分子途径相互作用,可以改善胰岛素抵抗、糖脂代谢紊乱等症状。环烯醚萜类化合物可以通过IRS-1/PI3K/AKT/GLUT4、AMPK/SIRT1/PGC-1α/PPAR-γ、JNK/IRS-1/Akt/GSK3β等胰岛素信号通路来改善胰岛素敏感性和调节糖代谢(图3,详见原文)。

图3 胰岛素相关信号通路

此外,环烯醚萜类化合物还可以通过ROS、AGEs/RAGE/p38MAPK等信号通路抑制细胞凋亡和焦亡,减轻脏器损伤;通过增加胰高血糖素样肽-1(GLP-1)分泌,延缓胃排空、减少食物摄入,调节胰岛素和胰高血糖素分泌,从而改善糖尿病小鼠的血糖异常和胰岛功能障碍。肠道菌群在机体代谢中起着重要作用,其组成和功能紊乱会引发肠道功能障碍和糖代谢功能障碍,环烯醚萜类化合物可以通过调节肠道菌群的组成并促进短链脂肪酸的产生,来改善糖尿病小鼠的肠道稳态,发挥改善糖代谢紊乱的作用(详见原文)。

Conclusion

糖尿病是一个严重的世界性公共卫生问题,越来越多的天然活性化合物被报道可以改善糖尿病。植物来源的环烯醚萜类化合物因其安全性和诸多的生物活性而引起研究者的关注。环烯醚萜苷类化合物主要通过调节NF-κB、MAPK、AMPK、PI3K/AKT、NLRP3、ROS、NOX4、AGEs/RAGE等信号通路,来抑制炎症反应、抗氧化、增强胰岛素敏感性、抑制细胞凋亡与焦亡、调节肠道菌群等,从而改善糖尿病机体糖代谢紊乱,发挥降血糖作用。这有助于增进人们对环烯醚萜类化合物在糖尿病及其并发症治疗中的认识,并为其在功能食品和制药行业的开发和应用提供理论依据。


作者简介

第一作者

郭文静,女,河南大学药学院2022级硕士研究生,主要研究方向为药理学,共参与发表SCI论文2篇。

通讯作者

陈晓宇,博士,河南大学农学院讲师,国家食用菌加工技术研发专业中心成员,主要研究方向:(1)食药两用资源的活性成分提取、分离和鉴定。(2)天然产物活性研究:天然活性成分的降血糖、减脂等作用,以及其作用靶点和分子机制研究。主持国家自然科学基金青年项目1项,参与国家自然科学基金面上项目和河南省重点研发专项项目各1项,以第一作者或通讯作者发表SCI论文9篇,编写英文著作(章节1)1部。


原文网址:https://www.sciopen.com/article/10.26599/FMH.2025.9420074