《Phytomedicine》：Alkaloids of
Calanthe davidii ameliorate STZ-induced diabetes by suppressing oxidative stress and inflammation
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糖尿病全球流行，现有药物多未能有效改善β细胞功能或预防并发症。研究显示“ mayaqi ”中的C. davidii提取物CdA在糖尿病小鼠中显著降低血糖，保护β细胞，减少氧化应激和炎症反应，并缓解肝损伤。通过色谱和光谱技术鉴定出9种生物碱，其中glucoindican通过抑制NF-κB、MAPK和PI3K/AKT通路发挥核心抗糖尿病作用。该成果为开发天然抗糖尿病药物提供了新依据。
余春平|张小青|王瑞月|张长龙|高阳|王一欣|吕林进|王志刚|张海龙
西安交通大学健康科学中心药学院，中国西安710061
摘要
背景
糖尿病已成为全球性的流行病。尽管目前临床上有几种口服抗糖尿病药物可用，但这些药物在恢复β细胞功能或有效预防糖尿病并发症方面往往效果不佳。在我们之前的研究中，我们发现土家族草药Calanthe davidii具有潜在的抗糖尿病和保肝作用。然而，其活性成分及其作用机制仍不清楚。
目的
评估C. davidii中的生物碱在体内的抗糖尿病效果，并进一步鉴定其活性成分及其作用机制。
方法
通过DPPH•和OH•清除试验、铁还原能力测试、抗脂质过氧化试验以及LPS刺激的巨噬细胞模型来验证CdA在体外的抗氧化和抗炎作用。在STZ诱导的糖尿病小鼠模型中探讨了CdA的抗糖尿病活性及其潜在机制。使用多种色谱和光谱技术对化学成分进行纯化和表征。通过ELISA、RT-qPCR、RNA-seq、免疫荧光和Western blotting等方法来阐明活性成分的作用机制。
结果
CdA显著抑制了糖尿病小鼠的高血糖，减轻了胰腺β细胞的损伤，缓解了氧化应激和炎症反应，并显著减轻了肝脏损伤。植物化学分析鉴定了九种生物碱，其中葡萄糖印丹（glucoindican）被确定为主要活性成分，它能够强烈抑制NF-κB、MAPK和PI3K/AKT信号通路，从而阻断促炎因子的合成，从而治疗糖尿病。
结论
CdA在体内具有显著的抗糖尿病作用。吲哚类生物碱是CdA的主要成分，其作用机制主要包括抗氧化和抗炎作用。这些发现为将C. davidii开发成治疗糖尿病的药物提供了依据。
引言
糖尿病是一种由胰岛素分泌或作用异常引起的代谢性疾病，已成为一个严重的全球健康挑战。据预测，到2045年，糖尿病患者人数将达到约7亿，给全球医疗系统和经济带来巨大压力（Saeedi等人，2019年）。糖尿病主要分为1型糖尿病（T1DM，一种自身免疫性疾病，表现为绝对胰岛素缺乏）和2型糖尿病（T2DM，由外周组织胰岛素抵抗和β细胞功能逐渐下降引起）（Committee，2024年；Galicia-Garcia等人，2020年）。T2DM占全球糖尿病病例的约90%。慢性高血糖会引发氧化应激和慢性全身炎症，从而加速胰岛素抵抗、胰腺β细胞凋亡以及长期并发症，如代谢功能障碍相关的脂肪肝、视网膜病变、心血管疾病和肾病（Brennan等人，2021年；Rohm等人，2022年；Winiarska等人，2021年；Wong等人，2016年）。此外，糖尿病还可能诱发其他疾病，如阿尔茨海默病、多囊卵巢综合征、痛风和类风湿性关节炎（Rohm等人，2022年）。
虽然目前的抗糖尿病药物可以有效降低血糖，但这些药物往往无法阻止β细胞功能障碍的恶化及糖尿病相关并发症的发生，有些药物还存在安全性问题。例如，作为首选的一线药物，二甲双胍虽然疗效好、成本低且低血糖风险低，但常见的胃肠道副作用会影响患者的依从性（Sanchez-Rangel和Inzucchi，2017年）。磺酰脲类药物使用后可能会出现低血糖和体重增加的风险，而噻唑烷二酮类药物则与体重增加、液体潴留和骨折风险增加有关（Sola等人，2015年；Yau等人，2013年）。二肽基肽酶-4（DPP-4）抑制剂能够依赖血糖分泌胰岛素，但对体重影响较小，但疗效有限（Scheen，2015年）。钠-葡萄糖共转运蛋白-2（SGLT2）抑制剂和胰高血糖素样肽-1（GLP-1）受体激动剂可以有效控制血糖、减轻体重并改善心脏和肾脏功能，但SGLT2抑制剂可能增加生殖道感染的风险，而GLP-1激动剂常引起胃肠道不适（Marso等人，2016年；Sarafidis和Tsapas，2016年）。因此，迫切需要开发新的抗糖尿病药物（Chatterjee等人，2018年；Pradhan等人，2022年）。
近年来，大量研究表明草药及其活性成分在糖尿病及其并发症的管理和预防方面取得了良好效果（Dong等人，2024年；Hong等人，2023年；Xiao等人，2022年）。这些植物化学物质的优势在于副作用较少，如低血糖和体重增加，这被认为是新型抗糖尿病药物的主要发展方向（Chen等人，2025年；Ghazaly等人，2025年；Hao等人，2024年）。例如，桑提取物可以激活AMPK通路，改善糖尿病小鼠的葡萄糖和脂质代谢紊乱（Zhang等人，2023年）。Cyclocarya paliurus中的三萜酸成分通过PI3K/AKT/GSK-3β通路影响胰岛素抵抗和肝脏脂肪变性（Zheng等人，2020年）。此外，从Polygonum cuspidatum中提取的白藜芦醇可以缓解糖尿病小鼠的神经性疼痛（Osmanl?o?lu和Naz?ro?lu，2024年）。更重要的是，许多草药已被证明对改善糖尿病并发症有效（Xia等人，2017年）。
“Mayaqi”是一种源自Calanthe fimbriata和Calanthe davidii的传统草药，在中国陕西、湖北和甘肃等省份广泛使用。传统上用于解毒、腹痛、胃溃疡、咽炎、慢性肝炎等。我们之前的研究表明C. fimbriata在STZ诱导的糖尿病小鼠中具有显著的抗糖尿病和保肝作用（Peng等人，2019年）。通过多种色谱方法从C. fimbriata中分离出多种生物碱，包括二氢-N-反式-阿魏酰酪胺、二氢-N-咖啡酰酪胺、calanthoside、N-顺式-阿魏酰胺、N-反式-p-羟基苯乙基香豆胺和葡萄糖印丹（Yu等人，2022年）。生物碱因其结构多样性和广泛的药理活性而受到关注，包括抗糖尿病、抗炎和抗氧化作用（Hu等人，2022年；Xiao等人，2024年）。特别是某些吲哚类生物碱在体外和体内均表现出显著的抗糖尿病活性（Zhu等人，2021年）。此外，许多生物碱的毒性和副作用相对较低，使其成为开发治疗药物的理想候选化合物（Ju等人，2018年）。
然而，“Mayaqi”的主要成分C. davidii的体内抗糖尿病潜力及其化学成分，尤其是其生物碱成分尚不清楚。因此，本研究旨在探讨C. davidii中的生物碱在正常小鼠和链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病小鼠中的抗糖尿病效果，并进一步阐明其活性成分和作用机制。这项工作不仅为C. davidii在糖尿病及相关炎症性疾病中的应用提供了科学依据，也为其未来的临床开发奠定了基础。
CdA的制备方法
C. davidii的完整植株来自陕西省汉中市宁强县。该研究的通讯作者张海龙教授对这些植株进行了鉴定。标本（MYQ 220825）被保存在标本库中。
C. davidii的根部经干燥并研磨成粉末（10.3公斤），然后用75%乙醇提取。蒸发溶剂后，获得了C. davidii的粗乙醇提取物（CdE）（2.4公斤，23.3%）。
CdA的化学分析
通过色谱和光谱方法从CdA中分离并鉴定了九种生物碱（图1A）。这些化合物分别为二氢-N-咖啡酰酪胺（1）、二氢阿魏酰酪胺（2）、calanthoside（3）、N-顺式-阿魏酰酪胺（4）、3-甲氧基-4-羟基苯乙胺（5）、阿魏酰胺（6）、烟酰胺（7）等（Peng等人，2015年；Li等人，2014年）。
讨论
糖尿病已成为一个严重的全球健康问题，其影响远远超出了高血糖本身，主要表现为多种致残性并发症（Demir等人，2021年；Liu等人，2024年）。遗憾的是，目前尚缺乏能够有效恢复β细胞功能或预防并发症的抗糖尿病药物。本研究证明，土家族草药C. davidii中的生物碱成分能够缓解异常的糖脂代谢。
结论
本研究证实，CdA通过恢复胰腺β细胞、减轻氧化应激和炎症以及降低糖尿病引起的肝脏损伤来发挥抗糖尿病作用，且无肝毒性。在九种已知的生物碱中，葡萄糖印丹（glucoindican）被确定为关键活性成分。该生物碱能够强烈抑制NF-κB、MAPK和PI3K/AKT信号通路。这些结果不仅阐明了CdA的抗糖尿病机制，还为
作者贡献声明
余春平：生物活性测定、RT-qPCR、Western blotting及初稿撰写。张小青：动物实验。王瑞月：结构鉴定。张长龙：化合物分离和结构测定。高阳：项目管理、资金获取和统计分析。王一欣：提取和分离。吕林进：数据分析。王志刚：材料收集和手稿编辑。张海龙：实验设计、资金获取和项目
作者贡献声明
余春平：撰写初稿、验证方法和数据分析。张小青：方法设计和实验实施。王瑞月：软件应用和实验设计。张长龙：软件应用和方法设计。高阳：项目管理和资金获取。王一欣：软件应用和资源协调。吕林进：数据管理。王志刚：撰写和修订。张海龙：项目管理和资金获取。利益冲突声明
我们声明本研究中不存在任何已知的利益冲突，且本研究未接受任何可能影响结果的财务支持。
致谢
本研究部分得到了西安市医学重点研究计划（24YXYJ0018和24YXYJ0021）和陕西省中医药管理局基础研究项目（2023-ZDYJSY-009）的资助。
