多糖降血糖作用及其机制研究进展

徐 昕

（天津市河东区中医院内科，天津 300160）

多糖（polysaccharide）是生物体内重要的活性物质，具有一定的降血糖作用。但是其作用机制尚未完全明确，还需要临床不断探究证实。机体胰岛素分泌相对或绝对不足时，会造血糖超出正常范围，引发高血糖[1]。而糖尿病是高血糖临床表现之一，也是一组以慢性高血糖为主要临床特征的内分泌代谢性疾病。该病已经发展成为公共健康问题，严重威胁人民的生活健康和质量。目前，临床尚无根治糖尿病的方法，患者需要长期药物治疗，控制饮食，并适当运动。但是常规西药具有一定的毒副作用。因此，寻找并利用天然多糖然预防、治疗糖尿病是当前医药领域研究的重点。本文以下从多糖概述、多糖降血糖作用与机制、多糖与糖尿病并发症方面进行综述，并对多糖治疗糖尿病进行总结，以期为该病的治疗提供参考。

1 多糖概述

研究显示[2]，多糖是由数量10 个以上的相同或者不同种类的单糖分子通过糖苷键聚合、脱水形成的含酮基或醛基的多羟基衍生物。在各项生活活动中具有不可替代的作用。依据多糖来源可分为植物多糖、动物多糖以及微生物多糖。植物多糖：植物多糖主要以淀粉、纤维素、半纤维素、树脂、黏胶质等形式存在于植物体内。目前，已经发现具有降糖作用的植物多糖较多，例如南瓜多糖、山药多糖、百合多糖、玉竹多糖、仙人掌多糖等[3]。动物多糖分布于几乎所有动物组织器官中，主要包括糖原、甲壳素、肝素、硫酸软骨素、透明质酸等，具有良好的生物学活性[4]。从动物机体提取的多糖，例如海参多糖、大黄鱼多糖、文哈多糖等均具有降血糖的作用。微生物多糖主要来源于真菌、细菌和藻类等，产生的生物高聚物在代谢过程中具有保护作用[5]。目前已经发现，降糖作用较多微生物多糖有香菇多糖、樟芝多糖、蜜环菌多糖等[6]。目前，关于多糖的研究越来越多，已经证实多糖是一种天然药物，具有多途径、多靶点、毒副作用小的药理特点，且可通过多机制、多环节作用于糖尿病。但是目前，关于多糖的降糖作用及其机制还多处于研发阶段，还需要不断地探索。

2 多糖降血糖作用

2.1 保护胰岛β 细胞

2.1.1 抑制自由基表达 黄晓东等[7]的研究中指出，糖尿病会引起机体自由基损伤，增强组织氧化应激反应。因此，抑制自由基因对胰岛β 细胞的损伤，促进胰岛β 细胞修复，可一定程度保护胰岛β细胞。在张茁等[8]的研究给予糖尿病大鼠模型注射外源性多糖，结果显示注射后模型胰岛β 细胞一氧化氮合酶（NOS）活性、一氧化氮（NO）含量均降低，超氧化物歧化酶（SOD）活性升高，从而有效促进胰岛素分泌，提高胰岛素水平，保护胰岛β 细胞，一定程度降低血糖浓度。由此可见，利用多糖治疗糖尿病可促进胰岛素分泌，一定程度减轻胰岛β 细胞损伤，进而促进胰岛β 细胞恢复，从而实现降血糖的目的。于莲等[9]关于当归多糖对糖尿病大鼠抗氧化能力以及NOS、NO 水平影响的研究中显示，连续给予当归多糖1 个月后，糖尿病大鼠模型肝脏中丙二醛（MDA）含量、NOS、NO 水平均降低，SOD 活性升高。该结论提示当归多糖可降低MDA、NOS、NO 水平，进一步反映可促进氧自由基清除，减轻胰岛β 细胞的损伤，发挥保护胰岛β 细胞的作用。氧自由基一旦过量，存在干细胞中的大量多余自由基会破坏如DNA、蛋白质等细胞大分子，从而诱发氧化应激反应。同时会导致活性氧生成速率加快，加剧氧化应激反应，刺激血管内皮细胞，加剧胰岛β 细胞功能损伤，进而造成胰岛素分泌不足。故，多糖降低血糖机制可能与氧化应激能力相关，具体的作用机制尚未完全明确，还需要临床不断地研究证实。

2.1.2 修复胰岛细胞功能 研究显示[10]，多糖可修复受损的胰岛β 细胞，促进其结构、功能恢复，从而恢复胰岛素释放，一定程度发挥降低血糖作用。杨洁等[11]的研究建立了高脂饲料糖尿病大鼠模型，同期给予红芪多糖，给药2 个月后观察大鼠胰腺细胞病理组织状态，结果显示胰腺形态和结构发生改变，胰岛细胞数量显著增加，胰岛β 细胞的受损伤程度改善。由此可见看，红芪多糖能可促进胰腺细胞增殖，增加胰腺细胞数量，恢复细胞功能，进一步促进胰岛素的分泌。李燕等[12]通过四氧嘧啶糖尿病动物模型发现，白术多糖小鼠血脂代谢紊乱具有调节作用，修复小鼠部分胰岛功能，减轻胰岛β 细胞的损伤程度。此外，汪磊[13]的研究证实，刺梨多糖可降低糖尿病小鼠血糖水平，减轻胰岛β 细胞损伤，促进胰岛β细胞修复、再生，实现降血糖的作用。因此，多糖通过修复受损胰岛β 细胞，促进胰岛β 细胞功能恢复，增加胰岛素分泌，进一步实现降低血糖目标。

2.1.3 促进胰岛细胞基因表达 有研究指出[14]，B 淋巴细胞瘤-2（Bcl-2）蛋白表达产物可有效抑制胰岛β 细胞凋亡。因此，研究多糖对Bcl-2 基因的影响可间接反应多糖的降血糖机制。李新萍等[15]研究了山药多糖的作用，发现其可促进胰岛细胞的增殖分化，并保护胰岛细胞的活性，但对胰岛素分泌无显著影响。分析认为其作用机制可能与山药增强抗凋亡基因Bcl-2 表达有关。但是具体的相关性还需要不断的探究证实。马可可等[16]采用高脂饲料诱导2 型糖尿病大鼠模型，采用黄芪多糖干预，结果显示Bcl-2的表达增加显著增加。该结论进一步证实黄芪多糖会促进Bcl-2 蛋白表达，有效抑制胰岛细胞的凋亡，从而维持胰岛的基本功能，改善机体糖代谢紊乱，促进血糖降低。

2.2 提高胰岛素敏感性

2.2.1 提高葡萄糖转运蛋白（Glut）的表达 Glut 与胰岛素抵抗的发生、发展密切，是糖尿病大鼠磷酸化下游的信号传导分子，可一定程度反映胰岛素抵抗程度。于竹芹等[17]的研究对高脂饲料联合STZ 糖尿病模型大鼠给予海带和海参多糖，结果显示Glut 表达升高，且大鼠血糖水平降低，胰岛素抵抗作用改善。提示海带和海参多糖可一定程度提高Glut 的表达，提高外周组织对葡萄糖的利用，以改善胰岛素抵抗来降低血糖。Wang SN 等[18]通过灌胃方式给予糖尿病模型大鼠血红铆钉菇子实体多糖，可提高Glut 的表达，改善肝糖原含量，进一步实现调节胰岛β 细胞作用，以改善大鼠胰岛素抵抗。上述研究表明，多糖可以通过提高Glut 的表达，改善糖尿病小鼠的胰岛素抵抗，提高胰岛素敏感性，从而实现降血糖的目的。但目前此类研究多处于动物实验阶段，还需要通过临床试验等探究进一步证实其有效性、安全性。

2.2.2 上调胰岛素受体底物（IRS）数目 IRS 是一种信号分子，是胰岛素受体信号传导起始的重要信号之一，其表达水平直接影响胰岛素信号的传导。如果IRS 水平较低，可能会发生胰岛素抵抗。王艺[19]以高脂饲料诱导糖尿病小鼠模型，将黄精多糖通过灌胃方式给药，观察发现小鼠胰岛素水平下降，胰岛素受体底物IRS-2 水平升高。该结论表明黄精多糖可促进IRS-2 水平升高，增加胰岛素分泌，进而使促进血糖水平下降。同时王婴[20]的研究予大鼠糖尿病模型注射桑叶多糖，结果发现大鼠肝组织IRS-1 mRNA 表达增加，胰岛素抵抗改善，表明桑叶多糖可通过促进IRS 的表达，减轻胰岛素抵抗，促进胰岛素抵抗作用的改善，使血糖水平进一步降低。多糖的直接效果主要是通过促进IRS 表达，使胰岛素受体底物磷酸化，增加细胞膜外葡萄糖转运蛋白水平，导致葡萄糖摄取增加，进而减小胰岛素抵抗，以促进血糖水平的降低。

2.3 改善糖代谢

2.3.1 增加肝糖原含量 在张众一等[21]的研究中给予糖尿病小鼠模型玉米须多糖，结果显示可提高肝糖原含量，且提升效果与玉米须多糖浓度呈正相关（P＜0.05）。同时肝功能指标检测发现小鼠肝功能指标趋于正常，进一步表明玉米须多糖还发挥了一定的保肝护肝作用。Ren YY 等[22]建立了糖尿病小鼠模型，给予低分子量壳聚糖治疗，结果肝糖原水平显著提高，血糖水平降低，且糖耐量有所改善。总之，以上结论提示多糖可以促进糖尿病小鼠肝糖原合成，从而降低血糖。但是目前仅停留在动物实验阶段，还需要不断的研究证实其作用机制。

2.3.2 调节α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶活性 α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶是直接参与淀粉和糖原代谢的关键酶，其活性与葡萄糖释放密切相关[23]。通过抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶活性可直接抑制葡萄糖的释放，减少葡萄糖的吸收，从而改善糖代谢紊乱。在范平龙等[24]的研究中指出，马尾藻多糖、牡蛎多糖均可抑制α-葡萄糖苷酶的活性，从而改变糖代谢速率，进而有效降低糖尿病小鼠血糖水平。以上研究均提示有效调节α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶活性，可改善糖酵解速率，有效降低血糖，预防糖尿病。

3 多糖治疗糖尿病并发症

3.1 糖尿病肾病 糖尿病肾病是糖尿病常见的并发症，血糖水平控制不理想，持续的高血糖会加剧糖尿病肾病的发展，严重威胁患者的健康安全。吕娟等[25]的研究采用高脂饲料大鼠糖尿病肾病模型，观察随着高血糖状态、病程延长时肾脏的变化，结果显示随着血糖水平升高、病程的延长，糖尿病肾病不断进展，趋于严重化。给予虫草多糖治疗后发现大鼠糖尿病肾病模型肾功能指标显著改善，尿微量白蛋白水平降低，并促进肾脏血液动力指标改变，从而发挥一定的肾脏保护作用。但对血肌酐和血尿素氮水平的无显著影响。Dong WN 等[26]的研究给予糖尿病大鼠模型南瓜多糖治疗，结果显示大鼠血糖水平下降，尿微量白蛋白水平降低，肾脏钠离子、钾离子等活性降低。由此可见，南瓜多糖对早期糖尿病肾病具有一定的保护作用。运立媛等[27]的研究中发现黄芪多糖可抑制糖尿病大鼠模型肾脏转化生长因子TGF-β1 信号通路的活性。因此，多糖对糖尿病肾病也具有一定的作用，可保护肾脏，减轻肾脏损伤，控制肾脏的进一步发展。

3.2 糖尿病视网膜病变 糖尿病患者持续高血糖会刺激视网膜相关细胞凋亡，诱发视网膜病变。李承德等[28]以诱导糖尿病大鼠模型为研究对象，给予黄芪多糖治疗，结果发现可降低血糖水平，视网膜屏障炎症因子水平。由此可见，黄芪多糖可有效抑制炎症反应，减小对血管内皮细胞的刺激，进而有效保护视网膜β 细胞功能受损，一定程度预防早期视网膜病变。分析认为黄芪多糖可能是通过降低视网膜屏障炎症因子水平，以抑制氧化应激反应，促进炎症因子的吸收，以改善眼部局部微循环，从而促进视功能的恢复。

3.3 糖尿病足 王林莉[29]的研究观察了太子参多糖（外敷和内服）对大鼠糖尿病足溃疡创面修复作用，结果显示可提高尿病足溃疡愈合的疗效，且血糖水平降低。由此可见，太子参多糖口服具有一定的降血糖作用，且可促进糖尿病足修复。分析认为可能是由于太子参多糖可促进创面上皮化过程，进一步促进糖尿病足溃疡面组织新生，从而提升溃疡愈合率。唐思梦等[30]观察黄芪多糖对糖尿病足截肢患者的疗效，结果显示黄芪多糖可促进纤维细胞增殖，提高胶原蛋白合成。由此可见，黄芪多糖对糖尿病足具有积极的影响，可促进溃疡成纤维细胞增殖和胶原蛋白合成。但是具体的量效关系尚未明确，还需要临床进一步探究证实。

4 总结与展望

糖尿病是一种慢性疾病，其发病机制较为复杂，不仅会造成血糖水平升高，还会诱发多种并发症，导致多系统和器官的慢性病变，如眼部、肾脏和神经系统病变等。糖尿病并发症会加重病情，威胁患者健康。目前关于糖尿病的发病机制尚未完全明确，且无根治药物。目前，临床常用降糖药物长期应用会造成一定的不良反应，影响治疗效果，增加并发症发生风险。而多糖对糖尿病和糖尿病并发症的治疗均具有一定的积极促进作用，且多糖为天然产物，不良反应小，具有良好的应用前景。

多糖本身具有其特性，其生活活性与相对分子质量、化学修饰等密切相关。不同多糖结构存在差异，无规律特点，增加了多糖降糖成分的提取难度，对多糖的开发、利用具有一定的不利影响，普遍存在以下几方面问题：①多糖结构的复杂性，增加了提取高纯度、高均一性多糖的难度。同时多糖结构的探索研究主要停留在一级结构，并集中在多糖降血糖机制方面，其他方面的作用机制研究需要不断探索；②不同提取方法会影响多糖降血糖活性，但目前缺少同种多糖不同提取方法活性的对比研究；③多糖可通过多途径降低血糖，但是目前关于多糖降血糖机制的研究还不完善，且已有研究存在差异；④多糖目前主要集中在动物试验，且量效关系的研究较缺乏。

综上所述，多糖具有一定的降血糖作用，但是具体的作用机制还尚未完全明确。针对目前多糖相关研究现状，今后需集中对多糖高级结构的研究，不断完善、纯化多糖降血糖机制的探索、对比研究提取最佳技术，以提高生物活性。同时不断探索多糖对糖尿病并发症的影响，为研发天然、长效多糖的降血糖药物开发提供新方向。