Eucomis autumnalis (Mill.) Chitt叶片的甲醇提取物的降血糖和抗氧化潜力：体外及计算机模拟研究

《South African Journal of Botany》：The hypoglycemic and antioxidant potential of the methanolic extract from Eucomis autumnalis (Mill.) Chitt leaves: an in vitro and in silico investigation

南非传统草药欧氏秋海棠叶甲醇提取物被研究，显示显著抑制α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶和胰脂肪酶活性，主要酚酸成分PCA及矿物质（钾、钙、锌等）具有抗氧化作用，分子对接筛选出潜在药物，为传统草药治疗糖尿病提供依据。

　　这项研究聚焦于一种传统南非草药——*Eucomis autumnalis*（EA）的叶片提取物，旨在探索其在糖尿病管理中的潜在作用。EA在南非的传统医学中被广泛用于治疗糖尿病，通常与其他植物配合使用。然而，目前对EA如何影响血糖调节酶的降血糖效果尚不明确。因此，本研究通过体外实验和计算机模拟方法，系统评估了EA甲醇提取物（MEEAL）的抗氧化和抗糖尿病特性，特别是其对α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶和胰脂肪酶的抑制作用。

糖尿病是一种复杂的代谢性疾病，其成因包括异常的胰岛素分泌、胰岛素敏感性降低或两者兼有，最终导致胰腺β细胞功能受损。糖尿病的主要特征之一是慢性餐后高血糖，若不加以控制，可能引发一系列并发症，如视力下降、心脏病发作、肾脏损伤和神经病变。随着全球人口老龄化、城市化进程加快、久坐生活方式以及高热量饮食的普及，糖尿病的发病率逐年上升。据预测，到2030年，全球21至79岁人群中将有约5.37亿人患有糖尿病。在南非，糖尿病的患病率约为总人口的11.3%（约3420万人），其中500万人处于糖尿病前期，还有大量患者未被确诊。这种疾病的高发率对公共卫生系统带来了巨大压力，政府在过去九年中用于预防和管理与肥胖和糖尿病相关的慢性疾病支出已超过230亿南非兰特，并预计未来十年将进一步增加。

尽管已有多种有效的降血糖药物被广泛使用，如格列本脲和二甲双胍，但这些药物在长期使用中可能产生副作用，影响患者的生活质量。例如，最新的糖尿病治疗药物Byetta虽然能有效刺激胰岛素分泌，但与急性胰腺炎、肾功能衰竭以及胆道和胆囊疾病等并发症相关。此外，许多传统药物，除了二甲双胍，价格昂贵，难以被低收入群体负担。因此，研究者开始关注传统草药，因为它们可能提供比化学药物更具治疗优势的天然替代品。虽然目前尚无口服活性的植物替代胰岛素，但开发能够促进内源性胰岛素合成和分泌的新分子仍然是现实的可能方向。

世界卫生组织（WHO）专家委员会建议对具有治疗潜力的药用植物进行筛选，以开发安全的植物来源降血糖药物，作为糖尿病患者的补充和替代疗法。植物是天然的活性成分来源，能够通过多种方式改善疾病状态。全球范围内，探索植物的生化活性已取得许多成果，包括发现可用于现代合成药物开发的化合物。例如，一些研究指出，结合多种降血糖药物可以增强治疗效果，而热带植物因其丰富的植物化学成分，尤其在糖尿病管理方面表现出独特的价值。

EA是一种在南非地区常见的植物，其叶片在传统医学中被用于糖尿病治疗。EA是一种夏季节性的球茎植物，具有较大的椭圆形球茎，直径约为8至10厘米。从球茎中生长出一片宽大的、柔软的、肉质的叶片，叶片边缘呈波浪状，长度在12至35厘米之间，宽度在6至7.5厘米之间。研究者发现，EA可能具有潜在的降血糖活性，这为进一步研究其药理作用提供了依据。

在植物中，矿物质成分在抗糖尿病作用中发挥重要作用。这些矿物质不仅作为葡萄糖代谢和胰岛素信号传导过程中的必需营养素，还可能作为酶促反应的辅助因子。例如，胰岛素受体的自磷酸化依赖于细胞内的镁浓度，因此镁在胰岛素抵抗的发展中起着直接受影响的作用。此外，铬的含量与糖尿病风险密切相关，低水平的铬可能增加糖尿病的发生率，而高水平的铬则有助于改善高血糖患者的血糖稳态。锌在调节血糖水平和提高胰岛素敏感性方面也具有重要作用。

抑制碳水化合物消化酶是治疗糖尿病的一种策略。这些酶，如α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶，负责将复杂的淀粉或多糖分解为单糖单位，从而促进肠道对葡萄糖的吸收。抑制这些酶可以延缓碳水化合物的分解，减少餐后血糖的波动，进而降低糖尿病患者的血糖水平。此外，胰脂肪酶抑制剂能够减少小肠刷状缘处游离脂肪酸的吸收，这些脂肪酸在体内代谢后可能引发酮症酸中毒，进一步影响脂肪储存，增加肥胖的风险，而肥胖本身就是糖尿病的一个重要风险因素。

氧化应激在2型糖尿病的发展中起着关键作用，它通过破坏与胰岛素抵抗和β细胞功能障碍相关的调节通路，加剧糖尿病的病理变化和并发症。这一过程可能激活一系列替代的下游信号通路，从而进一步影响胰岛素信号传导和胰岛素分泌。因此，具有抗糖尿病特性的膳食抗氧化剂在改善糖尿病结局方面具有重要价值。它们可以通过调节葡萄糖代谢、增强胰岛素分泌、减少胰岛素抵抗、改善血管功能以及调控氧化应激标志物，为糖尿病患者提供多方面的支持。

为了寻找更具潜力的降血糖药物，研究者尝试从药用植物中提取具有更强活性和更少副作用的化合物。例如，目前使用的合成α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制剂如阿卡波糖，虽然在控制血糖方面有效，但其副作用包括腹泻、胀气和腹部不适。而合成胰脂肪酶抑制剂奥利司他则可能导致膀胱疼痛、咳嗽、腹泻、食欲减退以及异常的疲劳或虚弱。因此，从天然植物中提取这些酶的抑制剂，可能成为一种更安全的治疗选择。

研究者在南非的德班地区进行了一项民族植物学调查，发现EA是用于糖尿病治疗的多草药配方中的重要成分。然而，其具体的治疗靶点尚不明确。因此，本研究旨在通过体外实验和计算机模拟方法，评估EA提取物对碳水化合物代谢酶和生化指标的影响，以探索其作为有效降血糖药物的潜力。

尽管α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶和胰脂肪酶的抑制剂目前不再被视为2型糖尿病的主要治疗目标，因为它们对糖化血红蛋白（HbA1c）的影响有限，但研究者认为，进一步研究这些酶的天然抑制剂仍然具有重要意义。这些天然抑制剂可能为糖尿病患者提供额外的治疗途径，尤其是在控制餐后高血糖或管理糖尿病前期的代谢综合征方面。此外，了解EA中的生物活性成分，可能为其他代谢疾病或相关健康问题的治疗提供新的思路。

本研究采用甲醇提取方法，对EA的叶片进行了提取和分析。研究者从银格伦自然保护区采集了EA的叶片样本，并在实验室中进行了一系列处理步骤。首先，样本被用流动的自来水清洗，然后用厨房刀切成小块，最后在特定条件下干燥。这一过程确保了提取物的纯度和活性，为后续的实验分析奠定了基础。

在矿物质成分分析方面，研究者利用电感耦合等离子体光谱分析技术（ICP-OES）评估了EA提取物中的矿物质组成。结果表明，EA提取物中含有多种对糖尿病管理具有潜在作用的矿物质，包括钾、钙、磷、镁、锰和锌。其中，钾的含量最高，约为433 ± 0.82 mg/100 g。这些矿物质不仅有助于维持血糖稳态，还可能通过参与葡萄糖代谢和胰岛素信号传导过程，对糖尿病的病理变化产生积极影响。

此外，研究者通过DPPH自由基清除实验和钾高铁氰化物还原力实验评估了EA提取物的抗氧化能力。实验结果表明，EA提取物在1 mg/mL浓度下表现出显著的抗氧化活性，其DPPH自由基清除能力为22.12 ± 0.62%，与常用的抗氧化剂丁基羟基甲苯（BHT）相比具有高度的竞争力。这一结果进一步支持了EA提取物在糖尿病治疗中的潜力，表明其不仅能够抑制关键的碳水化合物代谢酶，还能通过抗氧化作用改善患者的代谢状态。

为了进一步探索EA提取物中的有效降血糖成分，研究者利用分子对接技术对多种酚酸衍生物进行了分析。结果表明，某些酚酸衍生物如5-氨基甲酰基-2-巯基苯基-3-(氨基甲酰甲基)-4-羟基苯甲酸（PCA_2ruS）和5-氨基甲酰基-2-羟基苯基-3-(氨基甲酰甲基)-4-羟基苯甲酸（PCA_2ruN）表现出良好的药物样特性，这为未来开发基于EA的降血糖药物提供了理论依据。

综上所述，本研究通过体外实验和计算机模拟方法，揭示了EA甲醇提取物在糖尿病治疗中的多重作用。其显著的降血糖效果和强大的抗氧化能力表明，EA提取物可能成为一种有效的天然药物，为糖尿病患者提供新的治疗选择。这一发现不仅有助于推动植物药在糖尿病管理中的应用，还可能为其他代谢疾病和相关健康问题的治疗提供新的思路。未来的研究可以进一步验证这些成分在体内的作用机制，并探索其在临床中的应用前景。