桑叶中１－脱氧野尻霉素应用分析

许永东

摘要：桑叶提取物1-脱氧野尻霉素（1-deoxynojirimycin，DNJ）是一种强α-糖苷酶抑制剂，也是降血糖活性物质之一，药用开发研究前景广阔。介绍了DNJ的提取工艺，并着重分析总结了国内外对桑叶提取物DNJ在降血糖领域的进展情况。

关键词：1-脱氧野尻霉素;提取工艺;降血糖;进展

中图分类号：R284         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2018）22-0008-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.22.002           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Abstract： 1-Deoxynojirimycin（DNJ） is abundant in mulberry leaf，as a inhibitor of α-glycosidases，which have antidiabetic activity and have a large pharmaceutical development prospect. The paper systematically illustrates and analyzes the extraction procedures for 1-Deoxynojirimycin，meanwhile，the analysis focused on the research progresses on hypoglycemic functions of mulberry DNJ and its deveopment at home and abroad.

Key words： 1-Deoxynojirimycin; extraction procedures; hypoglycemic; deveopment

近年来，随着糖尿病患者逐年增长且患者呈现年轻化，如何预防和治疗糖尿病引起国内外学者的高度重视。控糖物质桑叶提取物1-脱氧野尻霉素（1-deoxynokirimycin，DNJ）逐步成为学者关注的热点。现代药理学研究表明，DNJ具有竞争性抑制α-酸性葡萄糖苷酶，表现出高效降血糖作用[1-3]。其对糖尿病及其相关并发症具有显著的药理作用，通过研究发现其具有抑制肿瘤转移、抗病毒等功效。为此本文对1-脱氧野尻霉素的医药应用进行综述分析，为今后研究应用提供参考。

1  1-脱氧野尻霉素提取方法进展分析

1.1  蒸馏水提取法分析

由于桑叶中有机成分多，通常利用蒸馏水浸取产物较为复杂，导致提取率低。如杨海霞[4]利用蒸馏水作为溶剂，加热回流，控制提取时间2.0～2.5 h，分两次提取，同时结合阳离子树脂进行提纯，最终的产率为0.038%;胡瑞君等[5]同样利用蒸馏水作为溶剂并采用微波辅助，试验通过控制固液比、微波功率、提取次数、处理时间等参数，得出最佳提取率为0.024%;刘树兴等[6]也利用蒸馏水作为提取剂，提取率为0.088%。

1.2  酸提取法分析

为了解决水提取率较低，有学者提出利用酸溶液软化细胞壁，提取液通过细胞壁透入到细胞内并不断溶解DNJ，同时由于形成细胞内外浓度差，导致细胞内浓溶液逐渐向外扩散，从而提高提取率。如涂宏建等[7]利用pH 3的HCl溶液，控制料液比1∶20（g/mL）、提取时间60 min、提取温度55 ℃，得到DNJ提取率为0.58%。马静等[8]也用该方法提取了DNJ，表现出较好的收率。

对于酸提取，有部分学者表现出不同的观点，认为酸提取法是必须通过破坏桑叶细胞壁后才能提取DNJ，然而对于桑叶细胞壁而言，其主要由木质纤维素组成，通常不易被酸溶剂破坏，必然导致提取率有所降低。如谷绪顶等[9]通过采用4 种纤维素酶产生菌的菌液分别对桑叶粉发酵预处理，再利用稀盐酸溶液提取DNJ。试验数据表明，当利用里氏木霉发酵液对桑叶粉预处理12 h，桑叶中DNJ提取效果最好，为1.995 mg/g，比单一酸溶液提取对照组提高了7.14倍，比蒸馏水提取法提高了18.20倍。由此可见，利用微生物对桑叶进行预处理更易使桑叶组织释放DNJ。

2  1-脱氧野尻霉素提取液降血糖研究分析

2.1  1-脱氧野尻霉素降血糖机理

糖尿病是由于体内胰岛素不足导致高血糖临床综合征，而1-脱氧野尻霉素是多羟基生物碱类型化合物，具有较好的抑制糖苷酶活性，其亲和性比麦芽糖、蔗糖强。降血糖主要途径表现在小肠内与α-葡萄糖苷酶结合，抑制麦芽糖、蔗糖的分解，从而使在肠道内糖分吸收量明显下降[10]。同时DNJ作为淀粉酶抑制剂，由于淀粉酶的活性位点是由多个亚位点构成，对于每个亚位点，能与底物葡萄糖残基结合，其抑制机理主要表现在与同底物竞争酶的结合部位。研究发现DNJ对A.niger淀粉酶抑制活性常与酶亚位点结构有关，当DNJ结合在酶活性位点I亚位点上，对于底物而言通常以可逆形式结合在酶上。

2.2  1-脱氧野尻霉素降血糖示例分析

李友贵等[11]通过利用高脂饲料诱导高脂血症模型对小鼠糖脂代谢进行相关试验，将DNJ冻干粉按照一定剂量灌胃给高脂血症小鼠，发现在90 d后，小鼠餐后血糖、胰岛素、总胆固醇（TG）浓度和胰岛素抵抗指数均极显著降低（P<0.01），糖异生关键酶、丙酮酸羧化酶（PCB）、磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶（PEPCK）蛋白的表达水平下调，同时对小鼠肝脏组织病理切片观察，发现高脂血症小鼠肝细胞排列紊乱，脂滴遍布。当运用桑叶DNJ灌服后，再对小鼠肝脏细胞切片观察，发现脂滴数量明显减少。可见，DNJ能通过调节甘油三酯、葡萄糖代谢，从而促进血糖、血脂的代谢转运，进一步达到降低小鼠遭受高脂飼料诱导造成肝脏组织损伤风险。

此外，鄒莉芳等[12]同样对小鼠饲喂高脂饲料，并胃灌不同剂量桑叶水提取物，在饲喂28 d后通过取血，分别测定血清、血脂、载脂蛋白A1（ApoA1）、载脂蛋白B（ApoB）、总胆汁酸（Total bile acid，TBA）含量以及胆固醇-7α-羟化酶（CYP7A1）、卵磷脂胆固醇酰基转移酶（LCAT）活性，将测试结果与高脂组小鼠进行对比，发现桑叶水提物明显改善高脂饲喂小鼠肝脏、脂肪系数，降低高脂饲喂小鼠血脂水平，从而改善肝脏三羟基三甲基戊二酸单酰辅酶A（HMG-COA）和LCAT活性，提高CYP7A1活性，强化胆汁酸排出。可见桑叶水提物对高脂饲喂小鼠表现出良好降血脂功效，从而减少脂肪积累，改善胆固醇代谢。小鼠代谢机制与人体相同，胆固醇主要从食物中获取和体内合成，对于体内胆固醇平衡受小肠吸收、内部合成以及肝脏的转化、排泄所调控。该结论与Nakagawa等[13]研究结果一致，试验通过志愿者口服一定量的桑叶提取物，分别在服用前和服用后的0.5～48 h收集血样，及在服用后的0～24 h和24～48 h收集尿液，并检测尿液中的DNJ浓度变化，血液在1.5 h达到最大值（520 ng/mL），计算出半衰期约为2 h。尿液中的DNJ在0～24 h为7.0 μg/mL，24～48 h小于0.5 μg/mL，表明桑叶DNJ大部分是通过尿液排泄。

为了使试验更具说服力，用腹腔注射四氧嘧啶建立小鼠糖尿病模型。如刘国艳等[14]将建模成功的小鼠随机分成5组，即桑叶水提取液高、中、低剂量组以及模型对照组、阳性（拜糖平）对照组和正常对照组，连续15 d胃灌注桑叶水提取物，分别于第5、10、15天利用葡萄糖氧化酶法检测小鼠食后2 h空腹血糖水平，结果表明，桑叶提取物能显著降低糖尿病小鼠生物血糖值，且桑叶提取物剂量越高，降血糖效果越好。

2.3  1-脱氧野尻霉素降血糖存在问题

多数学者在研究降血糖过程中利用的是桑叶水提取物作降血糖成分，而水提物中组分复杂，多为生物碱成分和多糖类，常见的有1-DNJ、N-甲基-1-DNJ、黄酮类、2-氧-a-D-半乳吡喃糖苷-1-DNJ（GAL-DNJ）、1，4-二脱氧-1，4-亚氨基-D-阿拉伯糖醇（D-ABl）等[2]。研究桑树DNJ的降血糖过程中，仅是DNJ发挥降血糖效用，还是DNJ与提取物中其他物质相互协同发挥作用尚不清楚。如利用黄酮与桑叶中的DNJ结合，将其混合物加入到饮料中，结果显示混合物比单独使用DNJ更能有效抑制血糖上升。Andersson等[15]研究了N-甲基脱氧半乳糖野尻霉素（NB-DGJ）和N-丁基-野尻霉素（NB-DNJ）对小鼠肝脏鞘糖脂生物合成的抑制，结果显示DNJ组织吸收量相比其衍生物组织吸收量少。随后该学者进一步研究发现NB-DNJ和N-烷基DNJ（NN-DNJ）在体外对酸性α-糖苷酶及α-1，6-糖苷酶活性表现抑制作用，对于空腹小鼠体内NB-DNJ和NN-DNJ明显抑制肝糖原降解[16]。因此，DNJ降血糖效用的发挥是否存在相互协同作用有待进一步研究。

Nakagawa等[17]通过检测小鼠对DNJ的吸收和代谢，发现当DNJ服用量为110 mg/kg时，30 min后小鼠血液中DNJ浓度达到峰值（15 μg/mL），随后DNJ浓度明显降低，表现出极短的半衰期。伴随着DNJ用量增加，小鼠血液中DNJ浓度增高。可见小鼠体内DNJ代谢机制为小鼠食用DNJ后，DNJ分为两个途径，一部分DNJ被小肠吸收从而抵达门静脉，另一部分DNJ则进入血液迅速代谢并随尿液排出。由此表明，DNJ由消化道完整吸收，再从从机体排泄，导致其半衰期变短，影响其药效。针对1-脱氧野尻霉素在体内的半衰期短的问题，学者将其研究逐步转向如何延缓其在机体内的释放速度，从而实现药物靶向输送，使药物抵达到特定的部位，在特定时间内缓慢释放或控制释放，从而达有效控制药物治疗量，维持活体内DNJ浓度，从而达到延长降血糖效果。如Vichasilp等[18]利用DNJ与明胶交联制备微囊，达到延缓、维持动物肠内DNJ浓度，延长DNJ药效。该研究首先以体外释放试验作为对照组，利用胃蛋白酶处理的磷酸缓冲盐溶液（PBS）研究桑叶DNJ作用时间，数据显示1 h后DNJ完全释放，而当DNJ与明胶制备微球体释放时间延长10 h。随后进行活体试验，结果表明，利用桑叶粉喂食模型小鼠和利用DNJ微囊饲喂高血糖维斯塔模型小鼠，两者血糖水平均表现出下降态势;当再次饲喂蔗糖后，饲喂微囊的小鼠血糖水平远低于饲喂桑叶粉小鼠。可见通过将DNJ与明胶制备微囊减缓了DNJ释放，延长降血糖作用效果明显。

3  研究展望

随着近些年来糖尿病出现的低龄化、普遍化现象，桑叶提取物DNJ降血糖价值不断被发掘，目前由于桑叶中的成分复杂、提取率不高及产品纯度不高等原因造成DNJ未能产业化。因此，研究如何提高提取率、如何发挥DNJ药效、探寻与DNJ协同抗血糖药物、如何选择合适的囊壁材料调控DNJ释放速率等问题已迫在眉睫。

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