《Nutrients》:The Nutraceutical Potential of Blackcurrant (Ribes nigrum) for Glycemic Control and Metabolic Health: Mechanistic and Translational Insights
编辑推荐:
糖尿病(Diabetes mellitus)是一种普遍存在的全球健康危机,其中2型糖尿病(T2D)占大多数病例。尽管存在常规药物治疗,但相当比例患者疗效欠佳、出现不良反应以及血糖控制不足,凸显了对补充策略的需求。科学界和临床界对植物源性功能性食品的兴趣日益增长
糖尿病(Diabetes mellitus)是一种普遍存在的全球健康危机,其中2型糖尿病(T2D)占大多数病例。尽管存在常规药物治疗,但相当比例患者疗效欠佳、出现不良反应以及血糖控制不足,凸显了对补充策略的需求。科学界和临床界对植物源性功能性食品的兴趣日益增长,包括富含花青素、黄酮醇和酚酸等生物活性植物化学物质的黑加仑(Ribes nigrum L.)。本综述评估了黑加仑的抗糖尿病和代谢调节潜力,重点关注其多靶点作用机制。现有实验证据表明,黑加仑可能通过多种机制影响葡萄糖代谢,包括抑制碳水化合物消化酶(α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶)、调节肠道葡萄糖转运体(SGLT1和GLUT2),以及可能通过AMPK信号通路和GLUT4转位调节胰岛素敏感性。此外,黑加仑成分可能刺激胰高血糖素样肽-1(GLP-1)分泌,调节肠道菌群组成,并发挥抗氧化和抗炎作用,以对抗胰岛素抵抗和β细胞功能障碍的关键驱动因素。支持性人体研究表明,黑加仑摄入与餐后血糖和胰岛素反应减弱以及心脏代谢生物标志物的适度改善相关,但研究结果仍受研究规模、持续时间和制剂异质性的限制。总体而言,Ribes nigrum通过多靶点代谢调节,代表了一种有前景的膳食辅助手段,用于T2D的预防和管理。
1. 引言
2型糖尿病(T2D)是一种严重的慢性代谢性疾病,以胰岛素分泌缺陷、胰岛素作用受损或两者兼有所致的持续高血糖为特征,影响骨骼肌、脂肪组织和肝脏等关键组织的糖、脂和蛋白质代谢。其并发症包括微血管病变和大血管事件,并带来重大死亡率和经济负担。现有药物如二甲双胍、磺脲类、噻唑烷二酮类及SGLT2抑制剂、GLP-1受体激动剂和DPP-4抑制剂等存在疗效有限或不良反应等问题,推动了对补充性营养策略的关注。黑加仑(Ribes nigrum)作为一种富含多酚的浆果,被认为可能通过多种代谢通路支持血糖和代谢健康。
2. 方法
本综述为叙述性综述,通过结构化检索PubMed/MEDLINE、Scopus和Web of Science数据库完成。检索策略将“Ribes nigrum”或“blackcurrant”与糖尿病、血糖、胰岛素、肠道菌群、生物利用度、药代动力学、花青素和代谢综合征等术语结合。文献根据标题、摘要和全文评估筛选,纳入报告相关代谢、血糖、药代动力学、生物利用度、微生物组或机制结局的研究。证据被分为直接证据(干预材料来源于Ribes nigrum)和间接证据(来源于分离化合物、其他浆果或相关植物制剂),并根据研究设计和方法学特征评估质量。人体研究特别考虑随机化、对照/安慰剂、样本量、干预时间、参与者特征、结局指标和偏倚来源;动物和体外研究则考虑实验设计、对照、模型特征、剂量/暴露和结果可重复性。由于是叙述性综述,未进行正式标准化偏倚风险评估。
3. 黑加仑的植物化学成分
黑加仑富含生物活性酚类化合物,包括花青素、黄酮醇、黄烷-3-醇和酚酸。主要花青素为飞燕草素-3-O-葡萄糖苷、飞燕草素-3-O-芸香糖苷、矢车菊素-3-O-葡萄糖苷和矢车菊素-3-O-芸香糖苷,以及其它衍生物和酰化形式。此外还含有原花青素(原矢车菊素和原飞燕草素)、黄酮醇(杨梅素、槲皮素和山柰酚衍生物)、有机酸(苹果酸、柠檬酸、奎宁酸和抗坏血酸)以及糖类(果糖、葡萄糖和蔗糖)。新鲜果实富含维生素C、K、B族、A和E,其中维生素C含量最高,通常为125–151 mg/100 g鲜重。
4. 与血糖及代谢调节相关的作用机制
4.1. 碳水化合物消化酶通路的调节
黑加仑可能通过调节α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶影响餐后血糖。黑加仑多酚可抑制唾液淀粉酶,黑加仑粉添加至燕麦麸后增强对α-淀粉酶的抑制,表现为IC
50降低;黑加仑提取物作为α-淀粉酶的竞争性抑制剂,与花青素(特别是矢车菊素和飞燕草素衍生物)通过氢键结合有关。竞争性抑制可解释为何黑加仑多酚仅产生中度而非完全的α-淀粉酶抑制,从而减缓淀粉水解和葡萄糖释放,同时避免如阿卡波糖等药物因强效抑制α-淀粉酶导致的胃肠道不适。对α-葡萄糖苷酶,富含多酚的浆果提取物可抑制其活性,黑加仑提取物(约70%花青素)的IC
50约为20 μg GAE/mL,效果与阿卡波糖相当,并能增强阿卡波糖的抑制作用。全果提取物的抑制活性呈剂量依赖性且常具有协同作用,优于分离花青素。
4.2. SGLT1与GLUT2通路的调节
黑加仑相关多酚可能通过肠细胞葡萄糖转运体SGLT1和GLUT2调节葡萄糖摄取。在糖尿病状态下,肠道SGLT1和GLUT2过表达,导致葡萄糖吸收增加;GLUT2错误定位增强糖摄取;胰腺葡萄糖感知受损;肾SGLT1增加葡萄糖重吸收。在非洲爪蟾卵母细胞异源表达系统中,黄酮类化合物(槲皮素、杨梅素和异槲皮苷)可非竞争性抑制GLUT2介导的葡萄糖和果糖转运,IC
50比生理糖浓度低数百至数千倍。然而,这些研究使用分离黄酮而非黑加仑制剂,属间接机制证据,其与黑加仑消费的生理相关性尚待证实。双SGLT1/SGLT2抑制剂(如索格列净)虽可阻断肠道和肾脏葡萄糖转运,但伴有腹泻等不良反应;黑加仑来源黄酮能否在膳食浓度下提供临床相关调节,尚不清楚。
4.3. 通过AMPK恢复GLUT4介导的葡萄糖摄取
临床前证据表明黑加仑可能通过增强GLUT4转位影响外周葡萄糖处置,AMPK信号可能参与其中。GLUT4是胰岛素反应性葡萄糖转运体,主要在骨骼肌和脂肪组织表达;其转位由胰岛素信号通路(IR–IRS-1–PI3K–Akt–AS160)和AMPK介导的非胰岛素依赖性通路调节。在2型糖尿病中,胰岛素信号受损,GLUT4转位减少,但AMPK信号相对保留,可提供替代途径。在2型糖尿病KK-Ay小鼠中,膳食黑加仑提取物显著增加骨骼肌磷酸化AMPKα(苏氨酸-172)和肌膜GLUT4,同时降低血糖并改善葡萄糖耐量。二甲双胍的降糖作用部分通过LKB1依赖性AMPK激活实现,提示该通路与现有药物机制存在重叠。
4.4. GLP-1胰岛素轴的调节
黑加仑可通过刺激GLP-1分泌增强肠促胰岛素轴,主要归因于其花青素飞燕草素-3-芸香糖苷(D3R)。GLP-1由远端小肠和结肠的肠内分泌L细胞分泌,经DPP-4快速降解。在GLUTag细胞中,D3R通过Ca
2+/CaMKII通路刺激GLP-1分泌,可能涉及GPR40/120。在大鼠中,富含D3R的黑加仑提取物通过刺激GLP-1分泌和后续胰岛素释放改善葡萄糖耐量,且D3R在胃肠道中至少45–60分钟内保持完整,提示效应可能由完整花青素介导。在2型糖尿病KK-Ay小鼠中,膳食黑加仑提取物增加基础血浆GLP-1,并上调PC1/3(前激素转化酶1/3)表达。
4.5. 氧化应激与NF-κB炎症信号通路的调节
黑加仑的飞燕草素和矢车菊素糖苷可清除超氧阴离子、羟自由基和过氧硝酸盐。慢性氧化应激和低度炎症是胰岛素抵抗和β细胞功能障碍的核心。在雄性C57BL/6J小鼠高脂/高胆固醇饮食模型中,补充0.1%黑加仑提取物显著减少附睾脂肪质量、脂肪细胞大小和冠样结构(CLS),并降低F4/80、CD68和