综述：解析食物来源的抑糖肽的作用机制：基于细胞模型的研究见解

《Food Bioscience》：Unravelling the Mechanisms of Food-Derived Antidiabetic Peptides: Insights from Cell-Based Models

　　**摘要**
食物来源的抗糖尿病肽（ADPs）已成为管理糖尿病的有前景的天然干预措施。基于细胞的检测方法对于评估其抗糖尿病特性至关重要，有助于功能筛选和机制阐明。虽然传统的单培养技术已经确定了关键的信号通路，包括IRS-1/PI3K/Akt和AMP激活蛋白激酶（AMPK）轴，但最近的方法学进展，如三维（3D）培养和共培养平台以及基于CRISPR的基因编辑技术，提供了更符合生理学的模型来表征肽的活性。本综述综合了来自广泛使用的细胞系（如HepG2、Caco-2和INS-1）的现有证据，并批判性地分析了解决肽验证中存在的限制的技术创新。此外，我们还评估了组学技术和机器学习与细胞平台的整合，以加深对ADPs机制的理解并提高其预测准确性。通过识别关键的研究空白，包括需要将体外实验结果外推到体内（IVIVE）和基于生理学的药代动力学（PBPK）建模，本综述为将先进的体外工具纳入基于肽的治疗剂、营养保健品和功能性食品的合理开发提供了结构化的框架。

**引言**
糖尿病是一种主要的非传染性疾病，截至2024年已影响全球超过5.89亿人，预计到2050年这一数字将上升至8.53亿人。值得注意的是，2型糖尿病（T2DM）占所有糖尿病病例的90-95%（IDF, 2025）。2型糖尿病的发生和发展主要是由外周组织的胰岛素抵抗和随后的胰腺β细胞功能障碍驱动的。在分子水平上，这些病理生理变化与关键信号通路的失调密切相关，包括IRS-1/PI3K/Akt胰岛素信号级联、AMP激活蛋白激酶（AMPK）介导的能量感知以及促进疾病进展的慢性炎症和氧化应激反应。目前的药物治疗通过合成药物针对这些失调的通路；然而，某些药物类别在长期使用过程中与不良副作用有关，如胃肠道和心血管并发症（Barrientos-ávalos等人，2024年）。这些限制激发了人们对探索天然化合物（特别是食物来源的肽）作为血糖控制替代策略的兴趣。食物来源的抗糖尿病肽（ADPs）是通过酶水解、发酵和模拟消化从多种食物来源中纯化或序列鉴定的肽，它们通过明确的机制发挥直接的抗糖尿病作用。主要代谢效应包括提高胰岛素敏感性和保护胰腺β细胞功能。次要机制涉及抑制α-葡萄糖苷酶和调节二肽基肽酶IV（DPP-IV）的活性。尽管抗氧化和抗炎作用不构成抗糖尿病活性的直接证据，但这些效应通过下调细胞因子信号抑制因子3（SOCS3）的表达和减轻c-Jun N末端激酶（JNK）通路来间接支持糖尿病管理（Du等人，2024a；Song等人，2023；Susanti等人，2024）。鉴于糖尿病的多因素病理生理学特性，理解ADP活性的细胞和分子机制对于合理开发基于肽的营养保健品、功能性食品和药物至关重要。尽管体内研究对于确认系统疗效和安全性仍然不可或缺，但基于细胞的检测方法为ADPs的初步筛选和机制评估提供了受控且实验可行的平台。与动物模型相比，它们资源需求较低，更适合高通量分析，并且更适合解析参与葡萄糖稳态、氧化应激调节和炎症细胞因子调节的具体分子通路。因此，基于细胞的模型已成为研究ADPs的功能效应及其作用机制的重要工具（Gong等人，2020；Xue等人，2024；Yu等人，2023）。尽管这些平台至关重要，但现有评论尚未系统地讨论特定细胞模型的选择如何影响食物来源ADPs的机制解释、验证和转化结果。几篇综述已经探讨了基于肽的治疗剂、营养保健品和功能性食品在T2DM管理中的潜力（Bendicho-Lavilla等人，2022；Ojha等人，2025）以及更广泛的体外药物筛选策略（Zhang等人，2022a）。此外，其他评论报道了用于阐明生物活性肽抗糖尿病作用的组学方法（Wang等人，2025a），以及针对抗糖尿病肽的分层网络建模方法（Yang等人，2026）。然而，据我们所知，现有评论尚未系统地将细胞模型选择与机制证据分级和转化评估整合在一起。这种整合是必要的，因为选定的模型不仅影响测量的细胞反应，还影响所得机制结论的强度及其在体内的相关性。它也没有讨论如何根据证据强度对这些模型的机制主张进行分级，或者如何整合先进的检测技术和计算工具来增强食物来源ADPs的转化潜力。这样的综合是必要的，因为基于细胞的检测不仅仅是筛选工具；它们展示了肽生物活性是如何在机制上得到解决的，以及发现如何应用于未来。例如，Yang等人（2026）将ADP的机制组织成一个涵盖酶抑制、胰岛素信号传导和肠道-器官轴调节的分层网络模型，并引用了支持这些具体机制的细胞模型，但没有系统地评估模型选择本身如何影响机制的有效性。为了填补这一空白，本叙述性综述评估了细胞模型选择如何影响食物来源ADP研究的机制解释、证据强度和转化相关性。与主要列举肽来源、抗糖尿病机制或计算方法的评论不同，我们比较了常用细胞系的生理功能、实验应用、优势和局限性，并根据其机制证据水平对报告的发现进行了分类。我们区分了表型和通路关联与通路依赖性和直接靶点结合，从而为评估基于细胞研究的结论强度提供了框架。我们进一步探讨了包括共培养和三维（3D）系统、CRISPR/Cas9、多组学和机器学习在内的先进方法是否已直接应用于食物来源的ADPs，或者这些方法只是从相关领域推断出来的方法学机会。最后，我们提出了一个概念性的转化框架，整合了肽的特性鉴定、消化和运输、符合生理学的细胞模型、因果通路验证以及体外-体内外推（IVIVE）。这些元素共同为未来的ADP研究提供了模型选择和证据评估的框架。

**部分摘录**
**搜索方法**
我们跨多个数据库进行了全面的文献搜索，包括PubMed、Scopus和Web of Science，以支持关于食物来源肽及其通过细胞系检测进行验证的相关文献的结构化叙述性综述。数据库搜索主要集中在用于验证和阐明食物来源肽抗糖尿病机制的常见细胞系模型上。其次，我们关注了如共培养模型和3D培养模型等先进模型在肽抗糖尿病特性研究中的应用。

**用于ADPs机制阐明的高级细胞模型**
基于细胞的检测方法已成为筛选和评估抗糖尿病肽机制的基本工具。然而，传统的二维单培养系统在生理相关性方面存在局限，因为它们缺乏天然的组织结构、多细胞相互作用和动态微环境。以下小节探讨了共培养、3D和CRISPR平台如何解决ADP研究中的这些缺陷，如图2所示。

**用于ADPs机制验证和预测的多组学和机器学习方法**
如前所述，先进的3D和共培养平台克服了传统单层培养的生理限制，但同时生成了超出传统单通路检测能力的多维数据集。尽管使用HepG2细胞等传统基于细胞的检测方法提供了有价值的见解，但它们仅能捕捉到代谢调节中复杂分子反应的一部分。高级计算工具，如组学和机器学习（ML），提供了更多支持。

**转化障碍和框架**
尽管传统基于细胞的检测方法在机制筛选方面非常有用，但它们存在关键的转化障碍，阻碍了食物来源ADPs发展为临床可行的治疗剂或基于证据的营养保健品和功能性食品。这些障碍是相互关联的，需要系统地整合先进的方法。

**结论**
本综述解决了理解特定细胞模型选择如何影响食物来源ADPs的解释、优化和转化潜力的关键空白。2型糖尿病仍然是重大的全球健康挑战，而食物来源的肽已成为预防和管理该疾病的有希望的候选物。基于细胞的检测方法在初步筛选和机制分析方面证明了其价值，为了解ADPs如何调节核心代谢轴提供了关键见解。

**作者贡献声明**
Tang Xia：撰写——审阅和编辑、撰写——初稿、研究、概念构建。Zhang Yingying：方法学、研究。Zhou Liangfu：撰写——审阅和编辑、方法学、研究。Roman Karki：撰写——审阅和编辑。Lu Yaxin：方法学、研究。Tan Jianxin：撰写——审阅和编辑、监督、概念构建。Pravin Ojha：撰写——审阅和编辑、撰写——初稿、研究、概念构建。Qinghai Sheng：撰写——审阅和编辑。

**未引用的参考文献**
Du等人，2024；Wu等人，2025a。

**伦理批准**
不适用。

**利益冲突声明**
作者声明没有已知的竞争财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

**数据可用性**
数据将应要求提供。

**资金支持**
本研究未获得任何资金支持。

**利益冲突声明**
作者声明没有已知的竞争财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

**致谢**
我们感谢BioRender.com提供用于图形摘要和图2中的3D培养和CRISPR图标。