灰毡毛忍冬多糖的制备及其通过GLUT4/GSK-3β/IRS1通路改善胰岛素抵抗的机制研究

《Food Production, Processing and Nutrition》：Preparation and hypoglycemic mechanism of polysaccharide from Lonicera macranthoides

　　本研究针对糖尿病防治中天然产物活性成分机制不明的问题，开展了灰毡毛忍冬多糖的提取纯化及其降血糖活性研究。通过DEAE-52和Sephadex G-100柱层析获得均一多糖组分，采用HepG2细胞模型证实其可显著促进葡萄糖消耗（P<0.05），并发现320μg/mL浓度下能通过调控GLUT4、GSK-3β和IRS1蛋白表达改善胰岛素抵抗。该研究为药食同源植物多糖的降血糖机制提供了新证据，为功能性食品开发奠定了理论基础。

　　

随着全球糖尿病患病率的持续攀升，开发安全有效的天然降血糖药物已成为研究热点。植物多糖因其低毒性、广来源和高安全性等特点，在糖尿病防治领域展现出巨大潜力。灰毡毛忍冬（Lonicera macranthoides）作为传统药食同源中药材，虽在清热解毒方面应用悠久，但其降血糖活性的物质基础及作用机制尚不明确，这严重制约了其在高附加值功能性食品领域的深度开发。

为破解这一难题，周世阳与任凤明团队在《Food Production, Processing and Nutrition》发表了关于灰毡毛忍冬多糖降血糖机制的研究。研究人员通过热水提取结合乙醇沉淀法获得粗多糖，经脱蛋白、透析和柱层析（DEAE-52纤维素柱和Sephadex G-100凝胶柱）纯化得到均一多糖组分。采用紫外光谱（UV-VIS）、傅里叶变换红外光谱（IR）、离子色谱、扫描电镜（SEM）和核磁共振碳谱（¹³C NMR）进行结构表征，并通过HepG2细胞模型和胰岛素抵抗HepG2细胞模型评价其降血糖活性及机制。

关键技术方法

研究采用热水提取优化工艺（料液比1:30，90℃提取2小时），粗多糖得率达18.5%。通过Sevage法脱蛋白、过氧化氢脱色及3500 Da透析袋纯化，最终经DEAE-52离子交换柱（水-氯化钠梯度洗脱）和Sephadex G-100凝胶柱分离获得均一多糖。细胞实验采用CCK-8法检测细胞活性，葡萄糖检测试剂盒分析葡萄糖消耗，免疫荧光和Western blot法检测GLUT4、GSK-3β和IRS1蛋白表达。

提取与纯化分析

优化后的提取工艺使粗多糖得率显著提高，纯化后总多糖得率为12.3%。理化指标显示该多糖总糖含量达92.13%，糖醛酸含量48.66%，蛋白质残留仅0.15%，表明成功获得高纯度酸性多糖。紫外全波长扫描在260 nm和280 nm处无特征吸收峰，证实核酸和蛋白杂质已被有效去除。

结构表征结果

红外光谱在3435 cm^-1处出现羟基伸缩振动峰，2945 cm^-1为C-H键特征峰，1747 cm^-1和1633 cm^-1处的吸收峰提示存在羧基官能团。离子色谱分析揭示其由岩藻糖（0.42%）、鼠李糖（7.81%）、阿拉伯糖（27.54%）、半乳糖（7.86%）、葡萄糖（4.68%）、木糖（0.33%）和半乳糖醛酸（51.36%）构成，其中半乳糖醛酸占比过半，证实为酸性多糖。凝胶渗透色谱-多角度激光光散射联用测得重均分子量（M_w）为121.994 kDa，分散系数3.289表明分子量分布较宽。

扫描电镜显示多糖表面呈多孔网状结构，5000倍放大下可见分子间相互作用形成的不规则碎片。¹³C NMR谱图中δ 99.50-107.40 ppm处出现4个异头碳信号，δ 170.64 ppm和170.76 ppm的羰基信号再验证了羧基存在，δ 22.70 ppm的甲基信号与鼠李糖结构相符。

降血糖活性验证

细胞实验表明，320-640 μg/mL多糖处理可显著提升正常HepG2细胞葡萄糖消耗量（P<0.05），且对细胞无毒性。在胰岛素抵抗模型中，模型组葡萄糖消耗量降至18.55%（对照组24.91%，P<0.01），而320 μg/mL多糖干预后消耗量恢复至26.80%（P<0.05），效果与阳性药二甲双胍（35.07%）接近。

作用机制阐释

免疫荧光和Western blot结果一致显示：胰岛素抵抗模型组GLUT4和GSK-3β蛋白表达显著下调（P<0.01），IRS1蛋白表达上调至8.487倍（P<0.01）。320 μg/mL多糖干预后，GLUT4和GSK-3β表达分别恢复至模型组的6.9倍和3.6倍（P<0.05），IRS1表达降至5.093倍（P<0.05），表明其通过协同调控葡萄糖转运和糖原合成通路改善胰岛素敏感性。

本研究首次系统阐明了灰毡毛忍冬多糖的化学结构及其通过多靶点调控胰岛素信号通路的作用机制，不仅为药食同源植物的高值化利用提供了新思路，也为开发基于天然多糖的糖尿病辅助治疗策略奠定了实验基础。未来研究可进一步探索该多糖的体内代谢途径及与其他降血糖药物的协同效应，推动其向功能性食品和药物的转化应用。