天花粉治疗糖尿病物质基础及作用机制研究进展

王静，蒋杰，李新朋，陈敏，张波

(1.临沂市中医医院肿瘤科，山东 临沂 276000；2.临沂大学药学院，山东 临沂 276005)

天花粉又名栝楼根，为葫芦科植物栝楼(TrichosantheskirilowiiMaxim.)或双边栝楼(TrichosanthesrosthorniiHarms.)的干燥根，具有清热泻火、生津止渴等功效，临床多用于热病烦渴、肺热燥咳和内热消渴等症[1]。

糖尿病古称消渴症，在众多中医药古籍中记录了数百首治疗消渴症的中药方剂。赵磊等[2]通过“九九中医资讯网”共享数据库系统对比古今治疗消渴的方剂发现，在涉及462种中药组成的共663首古方中，天花粉使用频次最高，达到220次；且在由129种中药组成的47种现代治疗糖尿病的中成药中天花粉的使用频次(20次)仍位居前二，仅次于黄芪(频次27)。杨艳等[3]则基于中医传承辅助平台软件以目前已上市中成药为背景，通过建立数据库后进行数据统计和用药规律分析发现，在73个治疗糖尿病的上市中成药方剂中，天花粉使用频次同样位居第二(频次23)，仅次于黄芪(频次28)。郭东臣等[4]则从“证治-方药”的角度分析了中成药治疗 2 型糖尿病的用药情况，发现在95首治疗2型糖尿病的药对中，应用频率最高的5个药对(生地-天花粉、黄芪-山药、黄芪-人参、知母-天花粉、山茱萸-山药)中天花粉出现2次，且单味药应用频率分析中天花粉的频率高达48.42%。以上可见，天花粉在古今中药治疗糖尿病中应用十分广泛，为治疗糖尿病之要药[5]。

目前，天花粉治疗糖尿病仍以传统方剂或中成药为主，对其治疗糖尿病的物质基础及作用机制研究不够深入，导致其在治疗糖尿病方面的新药开发后劲不足[6]。因此，本文通过对20余年来关于天花粉治疗糖尿病的物质基础研究和作用机制研究进行归纳总结，以期为天花粉治疗糖尿病的新药开发提供参考。

1 天花粉治疗糖尿病的物质基础

对于天花粉的化学成分研究表明，天花粉主要含有天花粉蛋白(Trichosanthin,TCS)、天花粉多糖、天花粉凝集素(TrichosanthesKirilowiilection,TKL)等大分子化合物，此外还含有氨基酸、葫芦素B以及少量的皂苷类和黄酮类成分[7]。而目前对于天花粉治疗糖尿病的物质基础研究主要集中在有效部位和有效成分两个方面。

1.1 天花粉降糖有效部位 多位学者对天花粉的水提物、醇提物以及不同萃取部位或洗脱部位的降血糖效果进行了比较研究。张晓敏等[8]通过不同质量天花粉(1.12～2.25 g·kg-1)给药治疗四氧嘧啶糖尿病大鼠模型发现，高低剂量组天花粉原液均具有显著的降血糖效果，但高低剂量组间无显著性差异，从而推测天花粉水提液具有降血糖效果。

李琼等[9]分别以PBS溶液和85%乙醇为溶剂制备了天花粉水提物和醇提物，然后将醇提取物分别用石油醚、乙酸乙酯和正丁醇萃取进而获得了3个提取部位，进一步通过人肝癌细胞HepG2葡萄糖消耗量实验和糖尿病小鼠降血糖实验发现，在4个不同组分中天花粉水提物降糖效果最佳，石油醚、乙酸乙酯部位次之，正丁醇部位最弱。

李晓芳[10]等分别采用95%乙醇超声提取、95%乙醇回流提取和水超声提取3种方法制备了天花粉提取物，通过考察此3种提取物对四氧嘧啶糖尿病小鼠模型的降血糖效果发现，醇超声提取物降血糖功效最好。然后通过对该部位进行梯度洗脱并通过细胞葡萄糖消耗实验发现，80%洗脱组分与模型组及其他洗脱部位对细胞葡萄糖消耗量的影响具有显著性差异，是天花粉降血糖的活性部位。

以上研究提示，天花粉水提液和醇提液均有一定降糖效果，且水提物效果可能更佳；醇提物中降血糖效果较好的部位在极性偏弱的石油醚部位，说明天花粉的降糖功效可能是多种成分的协同作用。

1.2 天花粉降糖有效成分

1.2.1 TCS TCS是天花粉所特有的一种核糖体失活蛋白，具有广泛的抗病毒和抗肿瘤活性，且已有上市的天花粉注射液用于中期引产。研究发现[11]，TCS可显著降低非肥胖糖尿病(NOD)小鼠的糖尿病发病率，同时可以减轻NOD小鼠胰岛炎的严重程度，具有预防和治疗糖尿病的潜力。

1.2.2 天花粉多糖 天花粉多糖是一种从天花粉中提取纯化而得到的多糖类成分，其相对分子量差异显著且单糖组成也各不相同[12-14]。天花粉多糖具有免疫增强活性、抗肿瘤和降血糖等多种药理作用。Hikino等[15]从天花粉中制备了5种天花粉多糖(Trichosans A、B、C、D、E)，通过观察5种成分对四氧嘧啶糖尿病模型大鼠血糖浓度的影响，发现这5种多糖均具有一定降糖活性，其中Trichosans A效果最佳，且呈现剂量依赖关系。

1.2.3 TKL TKL是一种从天花粉中分离制备的酸性蛋白质，可专一性结合半乳糖，具有显著的降血糖效果。李琼等[16]考察了TKL对HepG2细胞葡萄糖消耗的影响，同时利用糖尿病小鼠模型研究TKL的降血糖活性。结果发现，TKL在极低浓度(0.05 mg·L-1)下即可促进细胞消耗葡萄糖，而在高浓度(5 mg·L-1)时表现出显著性差异；TKL对糖尿病小鼠具有显著的降血糖效果，且最佳效果与阳性对照二甲双胍类似。

2 天花粉治疗糖尿病的作用机制

目前，关于天花粉治疗糖尿病的作用机制研究主要是针对TCS和TKL两种有效成分展开，而对天花粉多糖或其他有效部位的治疗糖尿病的作用机制未见报道。

2.1 TCS作用机制 自身免疫性糖尿病是1型糖尿病的一个亚型，在其发病过程中有诸多免疫细胞(如CD4+T淋巴细胞、CD8+T淋巴细胞、B淋巴细胞和巨噬细胞等等)参与，这些免疫细胞会对浸润胰岛从而诱发炎症，使胰岛素分泌减少或匮乏。其中CD4+T淋巴细胞发挥重要作用，诸多学者认为CD4+T淋巴细胞的两个亚群Th1和Th2功能失衡是自身免疫性糖尿病的重要发病机制之一，通过纠正两者失衡可达到治疗或预防此类糖尿病的目的[17-19]。

乔玉峰等[11]研究发现，TCS可显著提高NOD小鼠胸腺和脾脏中CD4+T淋巴细胞和CD8+T淋巴细胞水平，同时提高血清和脾细胞中细胞因子IL-4水平，但对IFN-γ无明显影响。因此推测TCS对NOD鼠糖尿病和胰岛炎的保护机制可能为：①促进中枢和外周淋巴器官淋巴细胞分化与发育，促进CD4+T淋巴细胞向Th2细胞转化；②促进脾细胞IL-4分泌，同时提升Th2型细胞因子IL-4表达，从而调节Th1/Th2细胞失衡。

2.2 KTL作用机制 血糖波动与氧化应激作用密切相关，且通过抗氧化治疗可以改善糖尿相关病症[20]。李琼等[21]以链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠为模型，研究TKL对其降血糖作用的同时还对大鼠血清中糖化血清蛋白(GSP)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、还原型谷胱甘肽(GSH)进行了检测分析，结果发现TKL可显著改善小鼠糖耐量减退作用，且高剂量组TKL可显著降低小鼠血清中GSP和MDA含量，提高SOD和GSH含量，说明TKL降血糖作用与提高小鼠抗氧化能力有关。

李琼等[22]研究还发现TKL可改善KK-Ay糖尿病小鼠糖耐量异常情况，同时改善胰岛素抵抗作用。对于血脂代谢异常这一2型糖尿病的主要并发症，其进一步通过TKL给药30 d后检测KK-Ay小鼠血清中TC、TG、HDL-C和LDL-C指标变化，结果发现，TKL(0.3 g·kg-1剂量组)可显著降低小鼠血清中TC、TG和LDL-C水平，同时显著提高HDL-C水平，说明TKL可调节血糖、血脂水平，促进糖脂代谢良性循环。

3 含天花粉复方治疗糖尿病作用机制研究

中医临床治疗糖尿病类方大抵可分为栝楼根类方、黄连类方、黄芪类方、地黄类方、大黄类方、柴胡类方和苓术类方等，其中栝楼根类方又包括栝楼牡蛎散、栝楼瞿麦丸、柴胡桂枝干姜汤、小青龙汤(加减)和小柴胡汤(加减)等[23]。通过对栝楼根类方的降血糖作用相关研究可为天花粉治疗糖尿病的作用机制研究提供一些思路，如姚婷等[24]利用四氧嘧啶糖尿病小鼠模型研究栝楼牡蛎散的降糖作用，结果发现栝楼牡蛎散能显著改善糖尿病小鼠血糖水平，减少体重下降，调节血脂代谢，并推测栝楼牡蛎散可能通过刺激胰岛β细胞再生或对胰岛β细胞具有修护作用，从而刺激胰岛素分泌。而对栝楼瞿麦方的研究，目前主要集中在治疗糖尿病肾病方面，对降糖作用及其机制的研究较少[25]。

此外，含天花粉的抗糖尿病复方制剂还包括消渴丸、天麦消渴片、天芪降糖胶囊等等。消渴丸是中西医药复方制剂，主要成分为格列苯脲、黄芪、天花粉、生地黄、山药、五味子及葛根，袁永亮等[26]采用网络药理学研究思路分析了消渴丸治疗糖尿病的分子机制，发现消渴丸中的中药组分影响炎症信号通路(TNF、Jak-STAT、NF-Kb、细胞因子等)，胰岛β细胞相关信号通路(PI3K/Akt、mTOR、MAPK等)、AGE-RAGE糖尿病综合征以及物质代谢等通路，从而与格列本脲协同发挥降糖作用。

天麦消渴片是由五味子、麦冬、天花粉、吡考啉酸铬组成的复方制剂，研究发现[27-28]天麦消渴片可通过降低胰岛素抵抗、改善胰岛β细胞功能、调节脂代谢等途径发挥降血糖功效。张茜等[29]进一步通过miRNA表达谱芯片和RT-PCR探讨了天麦消渴片的降血糖机制，发现其可上调胰腺miR-30d和miR-375水平，抑制胰岛α细胞增殖，刺激β细胞增殖，增加胰岛素基因表达；上调胰腺let-7b、let-7e和miR-142-5p，抑制细胞因子及受体相互作用通路和MAPK通路功能；从而改善胰岛素抵抗降低血糖。同理，张茜等[30]采用基因芯片技术研究了天芪降糖胶囊的降糖调脂机制，发现其降糖机制可能与MAPK通路和GluT-4上调，下调炎症因子水平改善胰岛素抵抗有关，而血脂改善作用与PPAR-α上调有关。

4 总结

天花粉为治疗糖尿病之要药，现有研究表明天花粉中治疗糖尿病的有效部位多为水提物，且有效成分亦是水溶性的TCS、TKL和天花粉多糖等大分子化合物，而对天花粉小分子物质的降糖作用研究未见报道，但通过醇提部位的降糖作用研究可知低极性组分含有一定的降血糖活性成分，有待深入研究。治疗糖尿病的作用机制很多，而对于天花粉治疗糖尿病的作用机制主要包含两个方面：①TCS可通过调节Th1/Th2细胞功能失衡发挥预防或治疗糖尿病的作用；②TKL可通过提高机体抗氧化能力和调节糖脂代谢来发挥功效；有待进一步研究。

显然，无论是物质基础研究还是作用机制研究均与天花粉在治疗糖尿病中的重要地位是不相符的，为进一步加快天花粉在治疗糖尿病方面的相关研究或新药开发。笔者建议：①加强天花粉物质基础的分离与鉴定研究力度，为药理活性和作用机制研究提供基础；②多成分多靶点是中药发挥疗效的特色，因此在天花粉治疗糖尿病方面不能仅仅依赖某个单一成分发挥全部疗效，可在多成分的协同作用上面开展相关研究；③借鉴中药复方制剂的降糖机制研究策略，广泛研究天花粉单味药的降糖机制，为抗糖尿病新药研发提供基础。