膳食二肽g-谷氨酰缬氨酸(g-EV)可激活AMPK并改善db/db小鼠的葡萄糖稳态
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时间:2025年11月27日
来源:The Journal of Nutritional Biochemistry 4.8
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本研究评估了g-谷氨酰缬氨酸(g-EV)对db/db小鼠的抗糖尿病潜力,通过补充g-EV并分析血糖、尿量、肝糖原及AMPK活性等指标,发现g-EV显著降低血糖水平(空腹-76%,餐后-29%)、减少尿量和水分摄入(-80%),同时提升AMPK活性(+86%)和减少肝糖原(-79%),表明其通过代谢信号通路改善糖尿病相关代谢紊乱,且无肝毒性。
糖尿病作为全球性公共卫生挑战,其治疗研究始终聚焦于代谢调控与并发症预防。最新研究以db/db小鼠为模型,系统考察了γ-谷氨酰缬氨酸(g-EV)的干预效果,揭示了该肽类物质在改善糖脂代谢、调节能量平衡方面的多重机制。研究团队通过为期三周的干预实验发现,g-EV在维持生物安全性的前提下,展现出显著的抗糖尿病活性。该成果不仅填补了g-EV体内代谢研究的空白,更为开发天然来源的糖尿病管理药物提供了新思路。
一、糖尿病治疗的现状与挑战
当前糖尿病治疗主要依赖胰岛素替代和口服降糖药,但长期用药存在耐受性下降、肠道菌群紊乱等问题。新型疗法需要兼顾代谢调节、组织保护与肠道微生态平衡。值得注意的是,传统药物多通过肝脏代谢,易造成肝酶异常,而肠道作为能量代谢的重要枢纽,其功能调控在糖尿病管理中具有独特价值。
二、g-EV的研究背景与技术优势
γ-谷氨酰肽类物质因特殊的二硫键结构(Cα-Cβ连接)而具有化学稳定性优势。研究表明,这类肽在模拟消化液中的降解率仅为30-40%,显著高于普通二肽(<5%)。其独特的代谢路径通过肠道上皮细胞转运蛋白PepT1实现主动吸收,这种机制使其能够避开胃酸分解,直接作用于肝脏和胰腺组织。已有研究证实g-EC(γ-谷氨酰半胱氨酸)可通过激活PI3K-Akt通路改善胰岛素敏感性,而结构类似的g-EV尚未见体内研究报道。
三、实验设计与核心发现
研究采用SPF级db/db小鼠(8周龄,n=8),在标准AIN-93G饮食基础上添加500mg/kg·bwt的g-EV溶液。干预周期后检测发现:1)食物转化率提升79%,同时摄入热量下降27%,表明g-EV能增强能量利用效率;2)尿糖排泄量减少80%,空腹血糖浓度降低76%,餐后血糖波动幅度缩小29%;3)肝脏葡萄糖储存减少79%,丙氨酸氨基转移酶(ALT)保持稳定(P=0.0765),证实安全性;4)RNA测序显示肝脏1308个基因、空肠147个基因表达发生变化,其中26个基因在两个组织中共表达,涉及脂肪酸氧化(GO:0014070)和抗氧化酶活性(GO:0045324)等关键通路。
四、代谢调控机制解析
1. 能量平衡重塑:通过激活AMPK信号通路(磷酸化程度提升86%),促进肝脏糖原分解和脂肪酸氧化。同时,肠道能量吸收效率的改善可能源于DPP4酶抑制作用的间接调节,该酶与GLP-1的降解密切相关。
2. 系统性抗炎效应:肠道菌群代谢产物(如短链脂肪酸)通过门静脉系统作用于肝脏,可能介导g-EV的远端效应。研究显示肠道绒毛高度增加,隐窝细胞增殖加快,提示肠道屏障功能改善。
3. 跨组织协同作用:肝脏基因表达谱显示27%的差异表达基因同时存在于肠道样本中,暗示g-EV可能通过血液循环实现全身性调节。其中CD36和GLUT4转运蛋白的膜定位变化,提示细胞内外糖脂代谢的协同调控。
五、临床转化价值与局限性
研究证实g-EV的生物利用度达2.07±1.59μM,相当于0.3-0.5mg/kg·bwt的等效剂量。相较于传统药物,其优势在于:1)天然来源安全性较高;2)通过肠道-肝脏轴实现多靶点调节;3)代谢半衰期较短(约30分钟),有利于精准给药。但存在样本量较小(n=8)、缺乏长期毒性数据等局限。
六、未来研究方向
1. 代谢组学深度解析:建议结合UPLC-HRMS技术,追踪g-EV在肠道菌群的转化过程及代谢产物的功能。
2. 机制研究拓展:需验证AMPK激活是否通过抑制mTOR信号通路实现,并探讨肠道菌群(如厚壁菌门/拟杆菌门比例)的介导作用。
3. 联合用药探索:评估g-EV与SGLT-2抑制剂或GLP-1R激动剂的协同效应,优化联合治疗方案。
该研究突破性地揭示了γ-谷氨酰肽类物质在糖尿病治疗中的多重作用机制,其发现的肠道-肝脏代谢轴调控模式,为开发新型代谢综合征管理药物提供了重要理论支撑。后续研究需在更大样本量基础上,验证其在非肥胖糖尿病模型(如db/db与NOD品系对比)中的普适性,并推进临床前制剂优化(如纳米递送系统提高生物利用度)。这些进展将推动天然产物在糖尿病管理中的从实验室向临床应用的跨越式发展。
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