葛根素防治妊娠期糖尿病的作用機(jī)制研究進(jìn)展

張靜

廊坊市人民醫(yī)院 產(chǎn)科，河北 廊坊 065000

糖尿病是一種以慢性高血糖為特征的非傳染性代謝性疾病，已成為繼心血管疾病和腫瘤之后的第3 大流行病[1]。妊娠期糖尿病是糖尿病中的特殊類型，在我國的發(fā)病率明顯高于全球其他國家，妊娠期糖尿病的防治已迫在眉睫[2]。妊娠期糖尿病的發(fā)病機(jī)制尚未完全明確，可能與2 型糖尿病的發(fā)病機(jī)制存在部分相似途徑，尋找療效確切、作用多樣的治療藥物成為臨床研究的熱點(diǎn)[3]。隨著全球?qū)χ兴幍男枨蠛褪褂玫某掷m(xù)上升，中藥產(chǎn)品的抗糖尿病作用和安全性受到廣大醫(yī)師的關(guān)注[4]。葛根素是由葛根中提取的活性成分，已被證明可以預(yù)防各種病理生理過程，包括血管性心肌病、骨質(zhì)疏松癥、炎癥肝損傷、癌癥、糖尿病及其并發(fā)癥等[5]。Bai 等[6]總結(jié)了葛根素通過作用于胰腺、肝臟、骨骼肌和脂肪組織的降糖分子機(jī)制，并歸納了葛根素用于糖尿病腎病、糖尿病心肌病、糖尿病視網(wǎng)膜病變、糖尿病大血管病、糖尿病周圍神經(jīng)病變等糖尿病并發(fā)癥的可能作用機(jī)制。葛根素可以通過降低胰島素抵抗，降低細(xì)胞凋亡、保護(hù)胰島素β細(xì)胞功能，增強(qiáng)機(jī)體抗氧化活性，提升降糖效果而發(fā)揮降糖作用。本文探討了葛根素防治妊娠糖尿病的作用機(jī)制，為指導(dǎo)妊娠糖尿病的臨床治療提供參考。

1 降低胰島素抵抗

1.1 減輕炎癥反應(yīng)

炎癥反應(yīng)與胰島素抵抗之間存在密切相關(guān)性，炎性細(xì)胞因子通過阻止胰島素受體底物-1（IRS-1）的酪氨酸磷酸化介導(dǎo)胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，Toll 樣受體4（TLR4）/髓樣分化因子88（MyD88）/核因子κB（NF-κB）途徑在妊娠糖尿病炎癥反應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用[7]。Xu 等[8]使用鏈脲佐菌素、高脂肪飲食喂養(yǎng)建立的妊娠糖尿病大鼠模型，經(jīng)25 mg/kg 葛根素可顯著降低大鼠的血糖，減輕胰島組織中炎癥細(xì)胞浸潤和肝細(xì)胞脂肪變性，顯著減輕脂質(zhì)代謝紊亂，提高胰島素水平，降低HOMA-IR 的水平，顯著上調(diào)IRS-1 水平，其機(jī)制與葛根素通過下調(diào)TLR4/ MyD88/NF-κB 信號通路進(jìn)而阻止炎癥細(xì)胞因子對IRS-1 的酪氨酸磷酸化，進(jìn)而降低胰島素抵抗。C-反應(yīng)蛋白（CRP）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）是參與免疫反應(yīng)調(diào)節(jié)的脂肪因子，可引起脂肪細(xì)胞內(nèi)分泌功能異常，是導(dǎo)致胰島素抵抗的獨(dú)立危險因素[9]。1 項(xiàng)早期關(guān)于葛根素治療妊娠期糖尿病大鼠的實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，0.25 g/kg 葛根素能有效降低妊娠期糖尿病大鼠血糖水平，其機(jī)制與降低TNF-α、CRP 水平以減輕胰島素抵抗有關(guān)[10]。

1.2 調(diào)節(jié)脂肪因子分泌

瘦素主要由脂肪細(xì)胞分泌的脂肪因子，能激活JAK-STATS 信號通路，下調(diào)脂肪細(xì)胞–胰島素軸功能，進(jìn)而導(dǎo)致高胰島素血癥，形成胰島素抵抗[11]。抵抗素由脂肪細(xì)胞分泌，其水平與胰島素抵抗嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[12]。Zhang 等[13]使用100、200 mg/kg葛根素治療高脂肪飲食建立的糖尿病大鼠，結(jié)果顯示，200 mg/kg 葛根素能顯著降低糖尿病大鼠體質(zhì)量，提高大鼠葡萄糖耐量，顯著降低血糖水平，逆轉(zhuǎn)高脂肪引起的抵抗素和瘦素的升高，顯著降低脂肪因子的分泌，進(jìn)而降低胰島素抵抗，恢復(fù)胰島細(xì)胞功能。徐文婷等[14]運(yùn)用鏈脲佐菌素喂養(yǎng)妊娠大鼠建立妊娠糖尿病模型大鼠，ig 給予0.25g/kg 葛根素，結(jié)果顯示，葛根素能顯著降低妊娠糖尿病大鼠的空腹血糖、胰島素抵抗水平，有效逆轉(zhuǎn)高血糖引起的高血脂，顯著降低大鼠血清中白細(xì)胞介素（IL）-6、瘦素、脂聯(lián)素、TNF-α 的水平，對胰島素受體無明顯影響，但能顯著提高胰腺組織中瘦素受體基因的表達(dá)，還能下調(diào)TNF-α、脂聯(lián)素基因的表達(dá)。結(jié)果表明，葛根素可通過調(diào)節(jié)脂肪因子的分泌以減輕胰島素抵抗發(fā)揮降糖作用。

1.3 糾正線粒體功能障礙

骨骼肌在胰島素抵抗和2 型糖尿病的發(fā)病機(jī)制中起重要作用，線粒體功能障礙可顯著促進(jìn)骨骼肌脂質(zhì)的積累，直接導(dǎo)致和加速胰島素抵抗和2 型糖尿病的發(fā)生[15]。Chen 等[16]將葛根素用于鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠，持續(xù)ip 給予100 mg/kg 葛根素，結(jié)果顯示，葛根素能顯著降低大鼠的體質(zhì)量和減輕高脂血癥的發(fā)生，進(jìn)而緩解大鼠能量代謝障礙，顯著逆轉(zhuǎn)高血糖引起的骨骼肌細(xì)胞中肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1b（CPT-1b）的表達(dá)和AMP 活化蛋白激酶（AMPK）、乙酰輔酶A 羧化酶（ACC）的磷酸化，顯著提高長鏈酰基輔酶A 脫氫酶（LCAD）、?；o酶A 氧化酶1（ACOX1）和過氧化物酶體增殖物激活受體δ（PPAR-δ）mRNA 的表達(dá)，限制了脂質(zhì)在骨骼肌中的積累，顯著提高了肌肉組織中線粒體的數(shù)量，促進(jìn)線粒體生物發(fā)生，增強(qiáng)線粒體生物發(fā)生調(diào)節(jié)因子SIRT1 和PGC-1α 的表達(dá)。結(jié)果表明，葛根素通過糾正線粒體功能障礙減輕了骨骼肌細(xì)胞中脂質(zhì)的沉積，進(jìn)而發(fā)揮抗糖尿病活性。

1.4 激活磷脂肌醇3-激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）信號通路

PI3K/Akt 信號通路是經(jīng)典的胰島素通路，在肝臟、骨骼肌和脂肪組織對葡萄糖的攝取中發(fā)揮作用，減少或阻斷該途徑可以減少胰島素的生理作用，導(dǎo)致胰島素抵抗的發(fā)生[17]。1 項(xiàng)葛根素治療2型糖尿病小鼠的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，100 mg/kg 葛根素能顯著降低血糖和調(diào)節(jié)血脂，還可進(jìn)一步降低高血糖引起的胰島素抵抗，其機(jī)制為葛根素促進(jìn)PI3K 磷酸化水平，進(jìn)而促進(jìn)Akt 的磷酸化進(jìn)程，表明葛根素可以通過激活PI3K/Akt 信號通路抑制糖尿病的胰島素抵抗[8]。

2 降低細(xì)胞凋亡、保護(hù)胰島β 細(xì)胞功能

2.1 通過抑制半胱天冬酶/凋亡誘導(dǎo)因子（AIF）信號通路阻止細(xì)胞凋亡

半胱天冬酶-3 被認(rèn)為是半胱天冬酶依賴性細(xì)胞凋亡途徑中最重要的蛋白質(zhì)，在細(xì)胞凋亡的啟動中起關(guān)鍵作用，AIF 在半胱天冬酶非依賴性細(xì)胞凋亡的調(diào)節(jié)中起核心作用，半胱天冬酶/AIF 途徑是糖尿病引起細(xì)胞和線粒體凋亡的重要路徑[18]。Liang等[19]運(yùn)用葛根素治療高脂飲食喂養(yǎng)和鏈脲佐菌素建立的2 型糖尿病小鼠，結(jié)果顯示，320 mg/kg 葛根素能顯著降低小鼠的血糖、胰島素的水平，其降糖效果與80 mg/kg 二甲雙胍作用相似，還能顯著改善小鼠的血脂水平，減輕胰腺的空洞、稀疏、超微結(jié)構(gòu)等病理變化，顯著降低胰腺細(xì)胞、線粒體的凋亡，有效清除AIF、降低半胱天冬酶家族蛋白的表達(dá)，結(jié)果表明，葛根素可通過抑制半胱天冬酶/AIF的細(xì)胞凋亡途徑降低胰腺組織損傷，以保護(hù)正常的胰島功能。

2.2 通過上調(diào)胰高血糖素樣肽1 受體（GLP-1R）的表達(dá)保護(hù)胰島β 細(xì)胞功能

GLP-1R 信號傳導(dǎo)在β 細(xì)胞存活和功能中起重要作用，可增強(qiáng)葡萄糖刺激的胰島素分泌，促進(jìn)β細(xì)胞增殖和存活，GLP-1R 信號控制胰高血糖素樣肽1（GLP-1）的生理反應(yīng)，改善外周胰島素敏感性和促進(jìn)體質(zhì)量減輕，是糖尿病治療的重要靶標(biāo)[20]。Yang 等[21]將葛根素用于高脂肪飲食建立的肥胖糖尿病小鼠的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，150 mg/kg 葛根素能促使小鼠的血糖正常化，并顯著提高大鼠的葡萄糖耐量，在不改變GLP-1 水平的條件下能顯著提高胰島素的水平，維持胰島β 細(xì)胞存活，并提高其數(shù)量，對胰島β 細(xì)胞可發(fā)揮保護(hù)作用，高血糖可導(dǎo)致GLP-1R、Pdx-1基因水平降低，促使半胱天冬酶-3 的表達(dá)，造成胰島β 細(xì)胞凋亡，而葛根素能逆轉(zhuǎn)上述變化，通過上調(diào)Pdx-1、Ins1、TCF7L2基因水平，上調(diào)GLP-1R 的表達(dá)，并恢復(fù)GLP-1R 的膜分布，維持并促進(jìn)胰島β 細(xì)胞的功能。

2.3 通過調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)蛋白的分泌阻止細(xì)胞凋亡

高濃度的血糖可促使活性氧（ROS）的產(chǎn)生，進(jìn)一步促進(jìn)凋亡相關(guān)蛋白的分泌，進(jìn)一步導(dǎo)致胰腺β 細(xì)胞凋亡[22]。Li 等[23]使用葛根素預(yù)處理鏈脲佐菌素喂養(yǎng)的小鼠，發(fā)現(xiàn)1、10 mmol/L 葛根素能顯著降低小鼠糖尿病的發(fā)生率，證實(shí)其可以降低血糖，同時可保持較高的胰島素含量和胰島β 細(xì)胞水平，顯著降低胰島β 細(xì)胞的凋亡，通過提高ROS 的水平、上調(diào)Bax/Bcl-2 值以發(fā)揮抗凋亡作用，對胰島β 細(xì)胞發(fā)揮保護(hù)作用。

3 增強(qiáng)機(jī)體抗氧化活性

3.1 通過增強(qiáng)氧化酶的活性減輕多臟器氧化損傷

氧化自由基過盛引起的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)是妊娠糖尿病最主要的病理進(jìn)程，可造成肝臟、腎、心臟等多臟器損傷，影響母嬰結(jié)局[24]。王鋒等[25]將160 mg/kg 葛根素與600 mg/kg 維生素E 聯(lián)合治療妊娠糖尿病孕鼠，發(fā)現(xiàn)二者聯(lián)合使用可顯著提高胰島素的水平，顯著提高降糖效率和大鼠體質(zhì)量、胸腺指數(shù)、脾臟指數(shù)，能顯著提高免疫球蛋白A、M、G 水平，提高超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽（GSH）、過氧化氫酶（CAT）水平，降低丙二醛（MDA）的水平，其效果優(yōu)于單純二甲雙胍的治療，提示葛根素聯(lián)合維生素E 可有效增強(qiáng)妊娠糖尿病的治療效果，其機(jī)制與增強(qiáng)機(jī)體抗氧化酶活性有關(guān)。

李會柏等[26]使用鏈脲佐菌素喂養(yǎng)受精后的雌鼠建立妊娠糖尿病大鼠模型，使用80、160 mg/kg葛根素進(jìn)行ig 治療2 周，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，葛根素能呈濃度相關(guān)性和時間相關(guān)性降低大鼠空腹血糖，顯著降低MDA、天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（AST）、丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（ALT）的水平，提高總抗氧化能力（TAOC）的水平，促使肝臟脂質(zhì)中SOD、CAT 的活性，降低MDA 的活性，顯著減輕肝臟組織空炮樣變性、結(jié)構(gòu)紊亂、深染等病理學(xué)改變，表明葛根素對妊娠糖尿病具有抗氧化應(yīng)激損傷的功效。方新華等[27]運(yùn)用葛根素治療妊娠期糖尿病大鼠的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，120、160 mg/kg 葛根素治療2 周后，能顯著降低大鼠的空腹血糖、血脂水平，降低ALT、AST 水平，提高T-AOC、堿性磷酸酶（ALP）的活性，增強(qiáng)肝組織中SOD、CAT、谷胱甘肽過氧化物酶（GSHPx）的活性，降低CAT 的活性，從而減輕大鼠肝組織的病理改變，證實(shí)葛根素除能更好地控制血糖外，還能降低肝臟氧化自由基損傷，對肝臟發(fā)揮保護(hù)作用。1 項(xiàng)葛根素用于妊娠期糖尿病大鼠的研究也顯示，80、160、320 mg/kg 葛根素能顯著降低血糖和血脂水平，呈濃度相關(guān)性降低血清中MDA、磷酸肌酸激酶（CPK）、AST、ALT 的水平，提高CAT、GSH、CAT 的水平，顯著減輕心肌組織和肝臟組織的病理變化，證實(shí)葛根素能增強(qiáng)機(jī)體抗氧化能力[28]。都君君等[29]分別使用二甲雙胍與葛根素治療妊娠期糖尿病大鼠，結(jié)果顯示，160 mg/kg 葛根素可顯著降低大鼠空腹血糖、血脂水平，降糖、降脂作用與二甲雙胍相似，其降低MDA 和提高T-AOC、SOD、CAT、GSH-Px 的作用強(qiáng)于二甲雙胍，還有助于降低大腦腦細(xì)胞的損傷，結(jié)果表明，葛根素能顯著提高機(jī)體抗氧化能力，進(jìn)而減輕腦組織損傷。

3.2 調(diào)節(jié)過氧化物酶體增殖物激活受體γ 的表達(dá)減輕心肌氧化損傷

過氧化物酶體增殖物激活受體γ 屬于配體依賴性轉(zhuǎn)錄因子，能調(diào)節(jié)葡萄糖、脂肪酸代謝，還能抗炎[30]。王湘等[31]使用葛根素治療妊娠期糖尿病大鼠的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，160 mg/kg 葛根素能顯著降低血糖水平，還能降低肌酸激酶（CK）、肌酸激酶同功酶（CKMB）等主要心肌損傷標(biāo)志物的水平，顯著降低心肌組織細(xì)胞萎縮、排列紊亂、細(xì)胞間隙大等病理改變，其機(jī)制通過下調(diào)心肌中過氧化物酶體增殖物激活受體γ 的表達(dá)有關(guān)。

3.3 激活核因子E2 相關(guān)因子2（Nrf2）/血紅素加氧酶-1（HO-1）信號通路發(fā)揮抗氧化活性

Nrf2 對細(xì)胞抗氧化和抗炎機(jī)制的調(diào)節(jié)在抗氧化應(yīng)激中起著核心作用，Nrf2 與細(xì)胞核內(nèi)靶基因上的ARE 結(jié)合，促進(jìn)HO-1、谷胱甘肽過氧化物酶（GPx）、SOD 和CAT 等多種氧化酶的轉(zhuǎn)錄，以增強(qiáng)機(jī)體抗氧化應(yīng)激能力[32]。Chen 等[33]將葛根素用于治療2 型糖尿病小鼠，發(fā)現(xiàn)100 mg/kg 葛根素治療的小鼠具有更高的葡萄糖耐量，顯著降低總膽固醇（TC）、三酰甘油（TG）和低密度脂蛋白（LDL）的水平，提高高密度脂蛋白（HDL）的水平，增強(qiáng)谷胱甘肽（GSH）和SOD 的活性，顯著促進(jìn)MDA 和ROS 的分泌，發(fā)揮顯著的抗氧化作用，其機(jī)制與葛根素通過激活Nrf2/HO-1 信號通路發(fā)揮抗氧化活性有關(guān)。

4 提升降糖效果

4.1 促進(jìn)胰腺中葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4（GLUT4）的表達(dá)提升降糖效果

GLUT4 是細(xì)胞葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)鍵蛋白，主要位于細(xì)胞內(nèi)，通過儲存囊泡吸收葡萄糖，并向骨骼肌細(xì)胞肌膜、質(zhì)膜、T 管胞吐，以促使葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)，胰島組織減少可導(dǎo)致葡萄糖的攝取和轉(zhuǎn)運(yùn)發(fā)生障礙，促使GLUT4 的表達(dá)能增強(qiáng)葡萄糖的攝取和利用[34]。楊根嶺等[35]將大鼠合籠喂養(yǎng)、使用鏈脲佐菌素灌注建立妊娠糖尿病大鼠，然后ig給予150 mg/kg葛根素治療，與正常妊娠大鼠組和糖尿病大鼠組比較，葛根素治療組隨治療時間的延長，大鼠血糖水平顯著降低，同時血脂水平也顯著降低，而胰島素水平明顯高于其他兩組，妊娠組的體質(zhì)量也明顯低于糖尿病大鼠，顯著降低胎鼠的體質(zhì)量和血糖，提高胎鼠數(shù)目，其機(jī)制與葛根素提高孕鼠胰腺組織中GLUT4 的蛋白和基因表達(dá)有關(guān)。

4.2 上調(diào)胰腺中l(wèi)et-7f 的表達(dá)增強(qiáng)降糖活性

let-7f 能調(diào)節(jié)葡萄糖的代謝和胰島素的分泌，糖尿病高血糖狀態(tài)可導(dǎo)致let-7f 的表達(dá)受到抑制，造成IL-23/IL-17 軸過度激活，誘發(fā)機(jī)體炎癥反應(yīng)，影響胰島細(xì)胞功能和葡萄糖代謝障礙[36]。劉奇云等[37]使用葛根素治療妊娠糖尿病大鼠，發(fā)現(xiàn)70、120、170 mg/kg 葛根素呈濃度相關(guān)性降低空腹血糖、TG、TC、游離脂肪酸的水平，170 mg/kg 葛根素能使大鼠上述指標(biāo)接近正常范疇，還能上調(diào)胰腺組織中l(wèi)et-7f 的表達(dá)，顯著降低胰腺組織和血清中IL-17、IL-23 的水平，表明葛根素可通過上調(diào)胰腺中l(wèi)et-7f的表達(dá)以降低IL-17、IL-23 的水平，提高降糖活性。

4.3 發(fā)揮協(xié)同降糖效果

許多藥用植物為增強(qiáng)二甲雙胍的降糖活性發(fā)揮重要效果，其中葛根素可通過與二甲雙胍發(fā)揮協(xié)同作用提升降糖效果[38]。Li 等[39]將葛根素用于鏈脲佐菌素/煙酰胺誘導(dǎo)的2 型糖尿病大鼠，發(fā)現(xiàn)80、120、160 mg/kg 葛根素能呈劑量相關(guān)性降低大鼠的血糖，通過與二甲雙胍聯(lián)合使用，能提高二甲雙胍降糖效率，顯著降低TG、TC、LDL-C 的水平，升高HDL-C 的水平，通過升高GSH、總抗氧化力（TAC）和降低MDA、IL-1β、IL-6、TNF-α 的水平，提示葛根素與二甲雙胍可發(fā)揮協(xié)同作用顯著提升降糖效果。

5 結(jié)語

盡管葛根素防治妊娠糖尿病作用的分子機(jī)制獲得較多基礎(chǔ)研究報道證實(shí)，但目前妊娠期糖尿病研究的局限性是顯而易見的，該領(lǐng)域的大多數(shù)臨床研究僅顯示出低、中等水平的證據(jù)，臨床迫切需要大樣本、隨機(jī)對照的研究來提供令人信服的結(jié)論。此外，葛根素在妊娠期糖尿病中的有效劑量和安全性尚未確定，這需要更多的體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)，并通過臨床大樣本隊(duì)列研究進(jìn)行驗(yàn)證，目前的研究只能確定葛根素對妊娠期糖尿病的療效明確?？傮w而言，葛根素是一種很有前途的妊娠期糖尿病的新療法，有必要對這一方向進(jìn)行深入研究。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突