卷丹百合的降血糖活性代谢物及其潜在作用机制

《Frontiers in Pharmacology》：The hypoglycemic metabolites and potential mechanisms of Lilium lancifolium (Juandan lily)

　　

在中国民间医药中，百合鳞茎传统上被用于辅助降低血糖。大量研究已经证实，百合鳞茎提取物具有显著的降血糖活性。然而，发挥该作用的具体活性代谢物及其潜在机制仍不明确。本研究首先评价了4种常见百合的提取物降血糖活性：Lilium lancifolium Thunb.（卷丹百合）、Lilium davidii var. unicolor（兰州百合）、Lilium brownii var. viridulum（龙牙百合）和贵阳红百合。结果显示，卷丹百合提取物表现出最强的降血糖活性。随后，研究人员采用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱（UPLC-Q-TOF-MS）对卷丹百合的主要代谢物进行谱析，鉴定出25种高丰度代谢物。其中包括8种regalosides、5种黄酮类（flavonoids）、4种薯蓣皂苷元型皂苷（dioscin-type saponins）、5种苯丙素类（phenylpropanoids）以及3种其他类型代谢物。值得注意的是，其中6种为首次在百合中报道。为进一步明确降血糖活性代谢物，研究人员选取卷丹百合中3种高含量代谢物——咖啡酸、regaloside A和regaloside B——开展降血糖活性评价。结果表明，regaloside A和regaloside B均具有显著降血糖活性，其中regaloside B作用最强，可使高血糖模型小鼠血糖由初始值27.87 ± 0.67 mmol/L降至14.11 ± 1.09 mmol/L。此外，regaloside A和B还可抑制小鼠餐后血糖升高，其效力与阳性对照药相当。该作用归因于对α-葡萄糖苷酶（α-glucosidase）活性的抑制。分子对接研究显示，regaloside A和B能够与α-葡萄糖苷酶结合，包括麦芽糖酶-葡糖淀粉酶（maltase-glucoamylase）和蔗糖酶-异麦芽糖酶（sucrase-isomaltase）。这些相互作用可能抑制α-葡萄糖苷酶活性，并促成观察到的降血糖效应。本研究首次阐明了百合鳞茎降血糖活性的活性代谢物及其潜在机制，从而为新型降血糖药物开发及百合资源高值利用提供了基础。

该论文发表于《Frontiers in Pharmacology》，围绕百合鳞茎降血糖物质基础不清这一关键问题展开。研究背景在于，百合作为药食同源资源，既有传统应用基础，也已有提取物具有降血糖活性的现代证据，但既往研究多集中于粗多糖或总甾体皂苷水平，缺乏对具体活性小分子代谢物的明确鉴定及机制验证。与此同时，2型糖尿病（T2DM，胰岛素抵抗与相对胰岛素分泌不足所致的慢性代谢性疾病）患病率持续上升，现有化学降糖药虽起效明确，却存在肝肾不良反应、单靶点局限及低血糖风险等问题，因此从天然产物中发掘低毒、多成分、多靶点的降血糖活性物质具有重要现实意义。

研究人员首先比较4种常见百合，即卷丹百合、兰州百合、龙牙百合和贵阳红百合的降血糖能力，筛选优势材料；随后以卷丹百合为对象，利用代谢物鉴定技术解析其主要化学成分，并从中选择高含量代表性代谢物开展体内降血糖、餐后血糖抑制及体外酶抑制研究，进一步结合分子对接分析其与α-葡萄糖苷酶相关靶蛋白的结合特征。最终得出结论：卷丹百合提取物在4种百合中降血糖活性最强；其主要降血糖活性代谢物为regaloside A和regaloside B，其中regaloside B作用最突出；其潜在机制与抑制肠道α-葡萄糖苷酶活性、减缓餐后血糖升高密切相关。该研究的重要意义在于首次从活性代谢物层面明确了百合鳞茎的降血糖物质基础，并为百合功能食品或新型降糖候选物开发提供了实验依据。

主要技术方法概括：研究样本为采自长沙医学院药用植物园的4种百合鳞茎。研究人员采用80%乙醇回流提取后，使用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱（UPLC-Q-TOF-MS）进行代谢物鉴定；采用高脂饮食联合链脲佐菌素（streptozotocin）建立小鼠高血糖模型，进行连续28 d体内降血糖评价；以蔗糖负荷模型评价餐后血糖控制作用；采用pNPG底物法测定体外α-葡萄糖苷酶抑制活性并计算IC₅₀；最后利用AutoDock Vina开展与麦芽糖酶-葡糖淀粉酶及蔗糖酶-异麦芽糖酶的分子对接分析。

3.1 四种百合提取物的降血糖活性
研究人员通过高脂饮食联合链脲佐菌素成功建立高血糖小鼠模型。在连续给药28 d后，4种百合提取物均表现出一定降血糖作用，但卷丹百合提取物效果最强，其血糖下降幅度接近阳性对照阿卡波糖。蔗糖负荷实验进一步表明，卷丹百合在降低正常小鼠餐后血糖升高方面也优于其余3种百合。该部分结果说明，并非所有百合品种降血糖效应一致，卷丹百合是更具研究价值的药用品种。

3.2 基于UPLC-Q-TOF-MS的四种百合主要代谢物鉴定
为阐明卷丹百合活性成分，研究人员对4种百合提取物进行代谢谱比较。研究共鉴定出25种相对高丰度代谢物，涵盖regalosides、黄酮类、薯蓣皂苷元型皂苷、苯丙素类及其他成分，其中6种为首次在百合中发现。结果还显示，不同百合品种间化学组成差异明显，兰州百合的代谢物种类与含量整体较低，而卷丹百合中regaloside B等成分相对更丰富。基于总离子流图（TIC）及标准品比对，研究人员进一步明确咖啡酸、regaloside A和regaloside B为卷丹百合中的高含量代表性成分，并作为后续活性验证对象。

3.3 咖啡酸、regaloside A和regaloside B的降血糖活性
在高血糖模型小鼠中，regaloside A和regaloside B均可显著降低血糖，而咖啡酸未显示明确的持续降血糖活性。其中，regaloside B效果最强，可将血糖由27.87 ± 0.67 mmol/L降至14.11 ± 1.09 mmol/L，整体活性接近阿卡波糖。餐后血糖实验显示，regaloside A与regaloside B均能显著抑制蔗糖诱导的血糖升高，且regaloside B强于regaloside A。由此可见，卷丹百合的关键降血糖活性代谢物并非咖啡酸，而是regaloside A和regaloside B。

3.4 四种百合提取物及3种代谢物对α-葡萄糖苷酶的抑制活性
机制研究显示，4种百合提取物均可抑制α-葡萄糖苷酶，其中卷丹百合抑制作用最强，在4 mg/mL时抑制率达85.27% ± 1.81%，其IC₅₀为3.11 mg/mL，与阿卡波糖较为接近。对单体成分分析发现，regaloside A和regaloside B具有显著酶抑制活性，而咖啡酸较弱；其中regaloside B在4 mg/mL时抑制率为85.21% ± 1.04%，IC₅₀为2.99 mg/mL，与阿卡波糖基本一致。该部分结果与其体内餐后血糖控制作用相互印证，表明抑制肠道α-葡萄糖苷酶是其重要作用途径。

3.5 阿卡波糖、regaloside A和regaloside B与α-葡萄糖苷酶的分子对接
研究人员选取人源麦芽糖酶-葡糖淀粉酶N端与C端结构域，以及蔗糖酶-异麦芽糖酶N端结构域作为对接靶点。结果显示，regaloside A和regaloside B均可与上述α-葡萄糖苷酶相关结构域形成稳定复合物，且与麦芽糖酶-葡糖淀粉酶C端结构域结合能力更强。进一步分析表明，二者可嵌入酶活性口袋，并与多个关键氨基酸残基形成氢键，同时通过芳香环与Tyr1251产生π-π相互作用。这说明其可能通过竞争性占据活性位点而干扰底物水解，从分子层面支持了其α-葡萄糖苷酶抑制机制。

讨论部分总结：本文从“品种筛选—代谢物鉴定—活性验证—机制解析”构建了较完整的研究链条，证实卷丹百合优于其余3种百合，且首次将其降血糖活性明确归因于regaloside A和regaloside B。研究同时指出，百合降血糖作用并非单一成分或单一通路所能完全解释，虽然本研究已证实α-葡萄糖苷酶抑制是重要机制，但对于其他高含量代谢物是否同样具有活性、以及是否涉及AMP活化蛋白激酶（AMPK）或二肽基肽酶-4（DPP-4）等其他血糖调控靶点，原文均认为仍需进一步研究。就现有证据而言，本研究的核心贡献是明确了卷丹百合的优势降糖活性、主要活性代谢物及其与肠道糖消化酶抑制相关的作用基础。

结论部分翻译：本研究首次对卷丹百合、兰州百合、龙牙百合和贵阳红百合的降血糖活性进行了比较评价。结果表明，卷丹百合提取物具有最强的降血糖活性，能够显著降低高血糖模型小鼠血糖，并降低正常小鼠餐后血糖。该提取物通过抑制α-葡萄糖苷酶活性而减弱餐后血糖升高。基于UPLC-Q-TOF-MS分析，从百合提取物中鉴定出25种相对高含量代谢物，其中6种为首次发现。咖啡酸、regaloside A和regaloside B被确定为卷丹百合的主要成分。进一步活性研究表明，regaloside A和B具有显著降血糖作用，能够明显降低高血糖模型小鼠血糖并抑制正常小鼠餐后血糖升高。体外α-葡萄糖苷酶抑制实验及分子对接结果表明，regaloside A和B的降血糖机制与抑制肠道α-葡萄糖苷酶有关。尤其是regaloside B，其降血糖活性及体外α-葡萄糖苷酶抑制能力强于阳性对照阿卡波糖。该研究为开发新型降血糖药物或功能食品奠定了基础，并促进百合资源的高值利用。