川北医学院(637100)文静 张建武 吴小桥 朱泽超 徐海薏 牛娜
川北医学院附属医院(637100)李智
辣木(Moringa oleifera Lam.)为辣木科辣木属多年生热带落叶乔木,原产于印度,广泛分布于我国广东、台湾、云南等省份[1]。辣木具有很高的经济价值,其长期开花可用于绿化观赏;其辣木树干、树根可用于雕刻;其种子含有净水活性很高的蛋白质,可用于净水,且净水蛋白具有天然、绿色、无毒、易降解的优点。因此,辣木也有“奇迹之树”之美誉[2]。同时辣木的根、叶和嫩果均可食用,是我国卫生部门批准的作为新型中国国家新资源食品[3]。
辣木生长迅速,主枝的延伸无一定规律,树冠像一把伞。辣木含有维他命A、B、C及蛋白质,多种人体所必需的元素如钙、铁、钾等[4]。现代药理研究表明,辣木具有降血糖、调血脂、抗氧化、调节肠道、抗肿瘤及改善睡眠状态的作用[5]。据印度本草医学记载辣木可预防300多种疾病,长期食用可显著增强人体的免疫功能,美容养颜,延缓衰老,抵御疾病。由辣木制成的辣木叶粉可作为辅料加入汤内、牛奶或拌入面粉做成面包、馒头等,适用于低血压、糖尿病、肥胖症及肿瘤患者食用。本文基于辣木化学成分,药理作用机制对其在糖尿病方面的作用进行综述,以期为辣木资源合理性开发,合理利用提供参考,也为进一步挖掘其对糖尿病的临床治疗作用和价值提供借鉴。
辣木含有多种营养成分,对其化学成分进行研究结果显示,降血糖主要成分为多酚类成分、植物固醇、不饱和脂肪酸、蛋白质、维生素以及黄酮类植物。
1.1 辣木黄酮及多酚类成分 辣木黄酮作为一种重要的活性物质,在辣木中以根部最少,柄中最多,含量约为0.53%~4.47%,研究发现其有抗氧化,抑制细菌生长,抗病毒,降血糖,调血脂的功效[6]。从辣木黄酮中提取、分离出的异槲皮苷,胡萝卜苷、槲皮素、山奈酚等活性成分与降血糖关系密切。辣木中富含多酚类活性成分如槲皮素、绿原酸及山奈酚等也有很好的降糖、调脂作用。有学者[7]通过构建高脂动物模型,给予辣木叶黄酮类成分发现其能降低调节血脂作用机制与降低血清中TC、TG、LDL-C含量,并促进HDL-C的生成相关。同时辣木叶黄酮还能增强机体抗氧化能力,维持肝功能稳定,预防脂肪肝的形成[8]。孙朦等[9]研究辣木黄酮具有一定抗氧化能力,且总抗氧化能力随黄酮含量增加呈线性增长。陈瑞娇等[10]采用乙醇回流法从辣木中提取黄酮类成分,研究其对小鼠血糖功能调节作用。结果显示辣木黄酮能降低糖尿病小鼠血糖,提高血清中SOD活力,降低MDA含量。
1.2 辣木脂肪酸 辣木种子中含有丰富的脂肪酸,有优良的抗氧化性。有学者研究表明辣木种子油中油酸含量可在62%~78%之间,单不饱和脂肪酸的含量均高达70%。单不饱和脂肪酸有降血脂作用机制与降低血清中TC、TG、LDL-C含量,改善胰岛素敏感性有关[11]。
辣木不同器官中均含有一定量的单不饱和脂肪酸,其中以种子中含量最高。辣木籽油也被广泛应用于杀菌、瘦身、降脂、降血压等方面。
1.3 辣木蛋白质 辣木蛋白质为其主要活性成分,具有很高的营养价值。研究表明新鲜辣木树叶中6.7g/100g所含的蛋白质超过菠菜2.8g/100g,辣木为高蛋白质,零胆固醇食物[11]。Dr.Rajnish Gupta[12]提取辣木中蛋白类成分给予经链脲佐菌素构建大白鼠模型,每天150~300mg/kg共21天,结果显示可显著降低血清中糖和一氧化氮含量,增加血清胰岛素和蛋白质水平。辣木蛋白质治疗可提高胰腺组织抗氧化水平,同时还可降低硫代巴比妥酸活性氧的含量。辣木种皮中提取的蛋白组分对化学诱导的糖尿病小鼠具有降血糖活性作用,增加了对口服葡萄糖的耐受性[13]。
1.4 辣木多糖 多糖为一类分子结构复杂的糖类物质,广泛存在于植物中,辣木多糖为辣木中重要的有效成分之一。有学者研究[14]提取分离辣木多糖,并研究其体外降糖活性,以HepG2细胞建立胰岛素抵抗模型,以葡萄糖消耗量为指标结果显示,辣木多糖组分MOs-2-a、MOs-2-b均能显著增加胰岛素抵抗HepG2细胞葡萄糖消耗量,具有良好的降糖效果。Mbikay M[15]等研究辣木多糖提取物对羟自由基及超氧阴离子均有清除作用,具有很好的抗氧化活性。
2.1 抗氧化应激 氧化应激(Oxidative Stress,OS)是指体内氧化与抗氧化作用失衡,为糖尿病发病的主要促成因素,蛋白酶分泌增加,产生大量氧化中间产物,从而引起胰岛β细胞的凋亡[16]。有研究显示,从辣木叶甲醇提取物中分离出槲皮苷6''-O-草酸酯和紫云英苷6''-O-草酸酯对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基活性有清除作用[17]。辣木叶中提取粗多糖类成分对羟自由基有清除作用,且随多糖浓度的增加逐渐增强,浓度在12mg/ml后,对自由基的消除效果趋于平缓。同时经过体外实验研究表明,辣木叶能显著降低人血浆LDL氧化修饰功能,且作用结果与剂量呈相关性[18]。
2.2 改善胰岛功能 胰岛β细胞属于内分泌细胞,为胰岛细胞的一种,能分泌胰岛素,主要起到调节血糖含量的作用。有研究证实辣木叶有通过修复受损胰岛β细胞,纠正胰岛素抵抗,而起到改善胰岛功能的作用。辣木叶的不同部位均有修复受损的胰岛细胞的功能。
有学者以STZ作为诱导构建大鼠糖尿病模型,持续给予大鼠灌注辣木荚甲醇提取物150mg/kg剂量或300mg/kg剂量,连续喂养21d,通过与对照组比较分析,观察组能显著提高退化胰岛细胞功能[19]。Khan W等[20]采用水提取法,提取辣木叶中有效成分,改善胰岛抵抗,通过进一步实验研究发现辣木叶提取物能提高酵母细胞葡萄糖耐量和葡萄糖提取率。辣木叶在降低血糖浓度作用的同时,也能改善大鼠β细胞面积由60%增加至91%,进一步研究证实辣木叶对糖尿病血糖大鼠胰腺病理学改变的逆转,增加胰岛素释放的作用。
2.3 抑制肝脏糖异生,促进糖酵解 从辣木叶中提取的绿原酸能显著抑制葡萄糖-6-磷酸转移酶(G6P)含量,减少肝脏糖异生和糖原分解。其作用机理与降低丙酮酸羧化酶mRNA的表达相关。Olayaki L A等[21]以微波辅助法提取辣木叶黄酮,并测定了辣木叶黄酮对胰脂肪酶活性的抑制作用,结果显示纯化后的辣木叶黄酮类化合物对胰脂肪酶有较好的抑制作用,半数抑制浓度(IC50)为0.94mg/mL,且其抑制作用类型为非竞争性抑制。有研究辣木叶提取物能通过增加糖原合成酶活性,促进肝脏和肌肉对葡萄糖的摄取,促进胰岛素分泌,降低血糖浓度[22]。
2.4 降低血糖和胆固醇 高血脂症是代谢综合征的高危危险因素之一,血浆低密度脂蛋白(LDL-C)浓度及血脂常规指标等是衡量高血脂症重要参数。唐大轩等[23]利用四氧嘧啶构建小鼠Ⅰ型糖尿病模型,并探讨辣木粉对其降糖作用机制的影响,结果显示辣木粉各剂量组能显著降低大、小鼠高脂血症模型中TC、LDL-C的含量,能明显提高高脂血症大鼠模型HDL-C的含量,表明辣木粉具有较好的调脂降糖作用。Ghasi等[24]研究发现,从辣木叶中提取物有效成分能显著降低血清、肝脏和肾脏中胆固醇的含量,降低血胆固醇的活性。辣木叶能很好地降低大鼠甘油三酯和胆固醇的水平,以及脂肪酸合成酶的mRNA基因表达,通过一系列的抑制HepG2细胞代谢基因表达来减少胆固醇和脂质复合体。从辣木中提取出来的辣木油具有辅助降低甘油三酯功效,同时有学者将辣木叶打成粉末制备成胶囊服用表现出很好的降血糖活性,被用于糖尿病患者的辅助治疗。
2.5 抗炎与调节免疫 炎症是具有血管系统的活体组织对损伤因子所发生的防御反应,是炎症过程的中心环节。炎症与免疫分泌的大量细胞因子是造成肥胖、高血压、高血脂及糖尿病生理过程的主要组成部分。抗炎与调节机体免疫也是辣木降低血糖作用机制之一[25]。已有大量研究证实,辣木或其提取物有显著抗炎、抗感染、改善和调节体液和细胞免疫活性的作用。以辣木叶占复方比为13.9%~16.9%作君药,辅助以黄细心、羊蹄草等粉碎成细粉后混合或提取,加工成可接受的制剂,临床应用表现出很好的改善免疫应答,调节免疫系统作用,降低血糖。可用来治疗癌症,缓解慢性疲劳综合征[26]。从辣木叶中提取分离出多糖组分(MOP-2和MOP-3)显著提高小鼠巨噬细胞RAW264.7增殖和胞饮能力,能够激活RAW264.7细胞内iNOS、IL-6和TNF-α基因表达,促进ROS、NO、IL-6和TNF-α分泌。Cheenpracha等[27]研究表明从辣木果实中分离的异硫氰酸酯类衍生物有抑制一氧化氮分泌活性,为酰化增效基团,特别是对鼠李糖基C-2'或C-3'的乙酰化,进而发挥抗炎活性。
2.6 其他降糖作用机制 王远等[28]从辣木中提取总黄酮类成分,并筛选出用于降血糖的活性组分。提示辣木提取物对α-葡萄糖苷酶具有抑制作用,其抑制浓度随着总黄酮含量增强效果逐渐增大,半数抑制浓度(IC50)为4.18mg·mL-1。洪明昭[29]以自发性ZDF糖尿病大鼠为模型研究辣木醇提取物(EoM)对大鼠降糖作用机制。结果显示EoM能使ZDF糖尿病大鼠拟杆菌门、普雷沃氏菌科、普雷沃菌属丰度显著降低,改善大鼠肠道菌群多样性、调整肠道菌群物种结构分布,通过调节肠道菌群发挥治疗糖尿病的作用。另有研究表明从辣木提取物中酚类、黄酮类、鞣质类成分也可能通过参与抑制肠道蔗糖酶活性,胰α-淀粉酶活性,从而达到降低血糖的目的[30]。国外相关学者[31]从辣木种皮中分离出蛋白片段MO-SC能降低由STZ诱导的糖尿病小鼠血糖,并能提高其糖耐量。
糖尿病是一组以高血糖为显著特征的代谢性疾病,被认为是较为普遍的一种慢性疾病。根据国际糖尿病联盟(International Diabetes Dederation,IDF)最新统计数据结果显示,截止到2015年,全球糖尿病患者已经达到了4.15亿,其中我国糖尿病患者为1.096亿,居于世界首位,并且糖尿病患者正呈现出逐年上升的趋势。目前尚未发现根治糖尿病的有效方法,由糖尿病所引起的并发症如高血压、血脂异常、冠心病、动脉硬化等疾病也严重危害人们健康。降糖药物二甲双胍为从植物中提取活性成分制备成制剂应用于临床。近年来采用中药材或中药复方制剂用于治疗和防治并发症也取得了很好的临床疗效。因此,对于从植物中开发降糖类活性成分仍是今后研究的重点。
辣木是一种资源分布广泛,价格相对低廉,生长迅速,且营养全面丰富新资源食品。辣木在化学成分及药理活性研究方面已开展了大量地研究工作。已证实其含有的多种化学成分如总黄酮类、多糖类、绿原酸和辣木蛋白类成分均显示出了很好的降低血糖的作用。同时现代药理研究已经证实,其降低血糖的作用机制可能与抗氧化应激、改善胰岛功能、抗炎及调节机体免疫等相关。同时现代研究还进一步证实辣木在抗菌、抗肿瘤、保护肝肾功能、延缓老年痴呆症等方面效果显著。但目前对于辣木质量标准控制方面的研究仍需进一步提高,辣木及其附属产品在临床上应用安全性需深入研究探讨。本文对辣木降糖机制及作用途径进行综述,旨在为辣木及相关产品开发提供参考。