赤豆与大豆源活性肽调控肝脏胰岛素-AKT信号通路及葡萄糖摄取的作用与机制研究

本研究发现赤豆β-豌豆球蛋白和大豆β-伴大豆球蛋白消化产生的活性肽（如VP、IPA）能有效抑制二肽基肽酶IV（DPP IV），激活胰岛素-AKT信号通路（IRS-1/Akt-1），并促进葡萄糖转运蛋白2（Glut 2）表达，显著改善健康及胰岛素抵抗状态下肝细胞的葡萄糖代谢，为开发靶向血糖管理的功能性食品提供了重要理论依据。

　　

引言

全球糖尿病患病率预计到2050年将增长45%，胰岛素抵抗作为2型糖尿病（T2D）发展的核心机制，已成为研究焦点。植物蛋白替代动物蛋白可降低T2D风险并改善血糖控制，其中赤豆（Adzuki Bean, AB）和大豆（Soybean）因其低血糖指数和抗糖尿病特性受到关注。本研究旨在探究从赤豆β-豌豆球蛋白（AB7S）和大豆β-伴大豆球蛋白（S7S）消化中鉴定出的功能肽（VP、PM、FNE、LLS、IPA）对胰岛素-AKT信号通路及肝细胞葡萄糖摄取的影响机制。

实验部分

材料与方法

研究采用人肝癌细胞系HepG2，通过模拟胃肠道消化从AB7S和S7S中分离出目标肽序列。利用硅学分析（pkCSM工具）预测肽的药代动力学和毒性特性，并通过细胞游离系统和细胞培养系统评估其DPP IV抑制能力。Western blot、免疫组化荧光共聚焦显微镜和蛋白微阵列技术用于分析胰岛素信号通路相关蛋白表达。

肽的筛选与特性

从消化产物中筛选出VP（Val-Pro）、PM（Pro-Met）、FNE（Phe-Asn-Glu）、LLS（Leu-Leu-Ser）和IPA（Ile-Pro-Ala），其长度均小于13个氨基酸，分子量低于3 kDa。硅学预测显示，VP和IPA具有较高的肠道吸收率（VP 68.5%，IPA 34.3%）和低毒性，无致突变性和皮肤致敏性。

DPP IV抑制能力与肽间相互作用

在细胞游离系统中，IPA显示出最强的DPP IV抑制活性（IC₅₀ 70.46 μM），其次是VP（IC₅₀ 410.06 μM）。然而，VP与IPA以1:1比例组合时表现出拮抗效应，分子对接表明二者结合于DPP IV的相同位点。在HepG2细胞模型中，IPA（IC₅₀ 7.86 μM）和VP（IC₅₀ 9.58 μM）仍保持显著抑制活性。

细胞活力与安全性

所有肽在浓度高达1790 μM时均未表现出细胞毒性，细胞存活率超过80%，证实其安全性。

胰岛素信号通路的调控

蛋白微阵列分析显示，VP处理（9.58 μM）显著改变胰岛素信号通路中多个关键蛋白的磷酸化状态：AKT、mTOR、AMPK1/2、Shc、PP2A-α和IR的磷酸化比率上调，而IRS-1的磷酸化比率下调，表明胰岛素信号通路被激活。

Western blot结果进一步证实，在健康状态和胰岛素抵抗状态下，VP和IPA处理均显著上调IRS-1、Akt-1和Glut 2的蛋白表达，但对脂生成标志物ACCα无影响。这表明肽主要通过增强胰岛素信号和葡萄糖摄取途径发挥作用，而非调节脂代谢。

Glut 2表达的视觉验证

免疫荧光共聚焦显微镜显示，VP和阳性对照药物linagliptin（1 nM）均能显著增强Glut 2在细胞膜上的表达，在胰岛素抵抗状态下尤其明显，进一步验证了肽促进葡萄糖摄取的潜力。

机制探讨

VP和IPA通过抑制DPP IV，延长内源性胰高血糖素样肽-1（GLP-1）活性，间接增强胰岛素信号通路。激活的IRS-1/Akt-1/mTOR轴促进Glut 2易位至细胞膜，增加葡萄糖摄取。同时，AMPK磷酸化的上调可能拮抗部分脂生成效应，但整体网络平衡倾向于改善糖代谢。

讨论与展望

本研究首次系统评估了AB7S和S7S源肽的药代动力学特性和细胞水平机制，证实VP和IPA作为DPP IV抑制剂的多重益处。然而，单层细胞模型无法完全模拟体内复杂激素环境，后续研究需开展动物实验和肽稳定性测试。此外，肽的协同/拮抗关系及体内有效浓度需进一步优化。

结论

赤豆和大豆消化肽VP与IPA通过抑制DPP IV、激活胰岛素-AKT信号通路和上调Glut 2表达，显著改善肝细胞糖代谢功能，在健康及胰岛素抵抗状态下均表现出潜在抗糖尿病活性。该研究为开发基于植物肽的功能性食品或补充剂提供了坚实科学基础，助力T2D的营养干预策略。