菊糖和靈芝多糖改善糖尿病大鼠血糖
由于糖尿病致病機制復(fù)雜,而且有很多并發(fā)癥,如果能把有助改善糖尿病的食物結(jié)合應(yīng)用,發(fā)揮多靶點的作用機制,或許能在安全的前提下收到更好的改善成效。天津科技大學(xué)食品營養(yǎng)與安全國家重點實驗室的研究團(tuán)隊于是以兩種天然來源的多糖——菊糖和靈芝多糖——從動物實驗到細(xì)胞分子層次做了一系列探討,為糖尿病患在藥物治療之外,提供以食療穩(wěn)定血糖的另類思考。
文/張晏宰(臺灣大學(xué)生化科技學(xué)系碩士班)、吳亭瑤
隨著經(jīng)濟發(fā)展及飲食結(jié)構(gòu)的改變,糖尿病在全球占有極高的發(fā)病率及致死率,雖然目前已有許多降血糖藥物可用,但這些藥物常會產(chǎn)生副作用且費用昂貴,因此開始有研究團(tuán)隊轉(zhuǎn)往開發(fā)天然萃取物作為降血糖藥物,希望能降低副作用和患者的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。
天津科技大學(xué)食品營養(yǎng)與安全國家重點實驗室的研究團(tuán)隊2019年在《Journal of Functional Foods》發(fā)表了一篇論文,發(fā)現(xiàn)將菊糖(inulin)及來自靈芝(Ganoderma lucidum)的多糖混合喂食二型糖尿病大鼠,能透過提升體內(nèi)細(xì)胞對胰島素的敏感度及肝糖的合成量,有效改善大鼠的血糖。
菊糖又稱為菊苣纖維,是一種來自菊苣根部的多糖體,過去已有研究發(fā)現(xiàn)它有抗發(fā)炎、抗氧化及益生元的功能,還能改善高脂飲食老鼠及女性糖尿病患者的代謝失調(diào)問題。
靈芝在中藥的使用上已經(jīng)有超過兩千年的歷史,大量證據(jù)顯示靈芝多糖在肝炎、高血壓、癌癥等疾病的治療都扮演著重要角色,同時也能夠透過防止胰島β細(xì)胞凋亡及改善胰島素阻抗的方式,達(dá)到降血糖的功能。
由于糖尿病致病機制復(fù)雜,而且有很多并發(fā)癥,因此研究者認(rèn)為,如果能把有助改善糖尿病的食物結(jié)合應(yīng)用,發(fā)揮多靶點的作用機制,或許能在安全的前提下收到更好的改善成效。此為本研究探討菊糖與靈芝多糖并用的構(gòu)想來源。
降低空腹血糖值
研究者以高脂飲食及鏈脲佐菌素(Streptozotocin,一種會攻擊胰島β細(xì)胞的化合物)誘導(dǎo)大鼠罹患二型糖尿病,經(jīng)過五周的實驗發(fā)現(xiàn),這些糖尿病大鼠在喂食菊糖(5g/kg)、靈芝多糖(0.4g/kg)、菊糖(5g/kg)加靈芝多糖(0.2或0.4g/kg),其空腹血糖均明顯低于沒有喂食多糖的糖尿病組——分別比未治療的糖尿病大鼠減少2.41%、13.95%、19.82%、30.44%——顯示菊糖及靈芝多糖不論單獨或混合使用,都能夠降低糖尿病的空腹血糖(圖1)。
[說明]菊糖的喂食劑量均為5g/kg(每公斤體重喂食5克),靈芝的喂食劑量為0.2g/kg(低劑量)或0.4g/kg(高劑量)。
提高胰島素敏感度,促進(jìn)肝糖合成
在胰島素耐受性測試實驗里,給大鼠注射胰島素后,發(fā)現(xiàn)不論是靈芝多糖或菊糖與靈芝多糖并用五周,都能提高胰島素的利用率及敏感度,其中又以菊糖加高劑量靈芝多糖的效果最好(圖2)。
同時,實驗也觀察到,糖尿病大鼠肝臟和肌肉中肝糖含量明顯偏低的情形,也會因為菊糖與靈芝多糖并用而獲得大幅改善(圖3),此應(yīng)為胰島素利用率及敏感度提高的具體表現(xiàn)。
[說明]空腹八小時后喂食各組糖尿病大鼠不同劑量的菊糖或靈芝多糖(劑量同圖1),二十分鐘后皮下注射胰島素0.15U/kg,測量各時間點的血糖濃度(A),并計算血糖曲線下面積(B)。
促進(jìn)脂質(zhì)代謝
和正常大鼠相比,糖尿病大鼠的血清總膽固醇(TC)、甘油三脂(TG)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)都明顯增加,高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)則顯著下降。但在喂食菊糖或靈芝多糖五周后,糖尿病大鼠的總膽固醇、總甘油三脂、低密度脂蛋白膽固醇均獲得顯著改善,尤其菊糖與靈芝多糖并用的效果更勝其他組別(表1)。
調(diào)控胰島素的訊息傳遞路徑
研究者進(jìn)一步從細(xì)胞分子層次分析菊糖、靈芝多糖的作用機制。
細(xì)胞內(nèi)的PI3K/Akt訊息傳遞路徑是影響胰島素作用最主要的一條途徑。過去研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)PI3K功能異常會影響到葡萄糖及脂質(zhì)的代謝,而位于PI3K下游的Akt磷酸化(活化),一方面能增加GLUT4(葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白4)在細(xì)胞膜上的表現(xiàn)量,讓血液里有更多的葡萄糖可以通過GLUT4進(jìn)入細(xì)胞,另一方面則有助于肝糖合成酶(glycogensynthase,簡稱GS)發(fā)揮作用,提高肝糖生成的效率。
在本研究中,PI3K/Akt訊息傳遞路徑上的相關(guān)基因和蛋白表現(xiàn)量,糖尿病大鼠明顯低于正常大鼠,但喂食菊糖或靈芝多糖則可逆轉(zhuǎn)這樣的變化,顯示菊糖和靈芝多糖能透過調(diào)控PI3K/Akt訊息傳遞路徑,提高細(xì)胞對胰島素的敏感度,增加細(xì)胞對葡萄糖的利用和肝糖的合成,進(jìn)而改善糖類和脂質(zhì)的代謝,最后達(dá)到降血糖,甚至是降血脂的效果。
藥物之外的選擇
上述研究成果讓我們看到了菊糖和靈芝多糖對于二型糖尿病的幫助,既突顯出菊糖和靈芝多糖并用的可能性,也透露出菊糖和靈芝多糖在各別應(yīng)用時的實力差距。提供糖尿病患者在藥物治療之外,以食療穩(wěn)定血糖的另類思考。
資料來源 Liu Y, et al. Hypoglycemic effect of inulin combined with Ganoderma lucidum polysaccharides in T2DM rats. J Funct Foods. 2019 Apr; 55:381-390.
來源:靈芝新聞網(wǎng)