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Introduction

餐后高血糖會(huì)導(dǎo)致胰島素抵抗、脂質(zhì)代謝紊亂和氧化應(yīng)激，是預(yù)測(cè)或診斷II型糖尿病的主要指標(biāo)。抑制α-葡萄糖苷酶活性是改善餐后高血糖的有效策略，但臨床α-葡萄糖苷酶抑制劑（如阿卡波糖、伏格列波糖和米格列醇）易引發(fā)脹氣、腹瀉等副作用。因此，亟需開(kāi)發(fā)安全有效的新型α-葡萄糖苷酶抑制劑。

近年來(lái)，天然產(chǎn)物成為篩選潛在α-葡萄糖苷酶抑制劑的寶庫(kù)，包括植物多酚、多糖和多肽等。團(tuán)隊(duì)前期研究表明，與常見(jiàn)多酚相比，楊梅葉原花色素因其特殊結(jié)構(gòu)而具有更強(qiáng)的α-葡萄糖苷酶抑制活性。另外，酸催化降解楊梅葉原花色素后所合成的原飛燕草素B9沒(méi)食子酸酯抑酶活性進(jìn)一步增強(qiáng)，其半抑制濃度為阿卡波糖的千分之一。

研究表明，楊梅果實(shí)具有調(diào)控血糖作用，其主要活性成分為楊梅素和花色苷。結(jié)合前期研究，推斷原花色素可能也是楊梅果實(shí)調(diào)控血糖的活性成分，但未有相關(guān)報(bào)道。此外，楊梅果實(shí)原花色素結(jié)構(gòu)尚不清楚，其與楊梅葉原花色素的結(jié)構(gòu)差異可能導(dǎo)致更強(qiáng)的降糖效果。若該設(shè)想被證實(shí)，本研究將首次在楊梅果實(shí)中發(fā)現(xiàn)可調(diào)控餐后血糖的原飛燕草素。

因此，本研究從“荸薺”和“東魁”兩個(gè)品種的楊梅果實(shí)中提取并分離純化得到原花色素，進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征并探究其調(diào)控餐后血糖的構(gòu)效機(jī)制。不僅明確了楊梅果實(shí)原花色素的分子結(jié)構(gòu)，而且提出了楊梅果實(shí)降糖的新證據(jù)，為血糖紊亂的食物療法奠定了基礎(chǔ)。

Results and Discussion

楊梅果實(shí)原花色素的提取與結(jié)構(gòu)表征

采用70%丙酮（含0.1%抗壞血酸）浸提、HPD-500大孔樹(shù)脂和葡聚糖凝膠LH-20層析柱分離純化，得到“荸薺”和“東魁”種楊梅果實(shí)原花色素。通過(guò)紫外-可見(jiàn)光譜、傅立葉變換紅外光譜、酸催化降解、HPLC-QTOF-MS和13C NMR等分析楊梅果實(shí)原花色素的結(jié)構(gòu)組成。結(jié)果表明，“荸薺”和“東魁”種楊梅果實(shí)原花色素是結(jié)構(gòu)類似的原飛燕草素，主要結(jié)構(gòu)單元為EGCG，并含有少量的EGC、ECG和EC。各結(jié)構(gòu)單元間主要通過(guò)B型黃烷鍵相連，同時(shí)含有少量A型黃烷鍵?！拜┧j”和“東魁”種楊梅果實(shí)原花色素平均聚合度分別為4.25和4.08。然而，楊梅葉原花色素以EGCG和EGC為結(jié)構(gòu)單元，是平均聚合度為6.3的B型原飛燕草素，這與楊梅果實(shí)原花色素是截然不同的。

圖1 “荸薺”種楊梅果實(shí)原花色素結(jié)構(gòu)表征

楊梅果實(shí)原花色素體外α-葡萄糖苷酶抑制活性

如圖2所示，“荸薺”和“東魁”種楊梅果實(shí)原飛燕草素劑量依賴型抑制α-葡萄糖苷酶，最大抑制率分別達(dá)86.88%和86.74%，半抑制濃度分別為11.91和9.47 μg/mL，均低于已報(bào)道的楊梅葉原花色素（IC50＝37.00 μg/mL）。兩種原飛燕草素靜態(tài)猝滅α-葡萄糖苷酶，使其空間構(gòu)象改變。兩者之間通過(guò)氫鍵、疏水作用和范德華力自發(fā)作用，且僅存在一個(gè)結(jié)合位點(diǎn)。同時(shí)，兩種楊梅果實(shí)原飛燕草素也改變了α-葡萄糖苷酶的二級(jí)結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)疏松、活性降低。因此，楊梅果實(shí)原飛燕草素是潛在的α-葡萄糖苷酶抑制劑。

圖2 “荸薺”種楊梅果實(shí)原飛燕草素體外對(duì)α-葡萄糖苷酶活性（A）、Lineweaver-Burk雙倒數(shù)曲線（B）、熒光光譜（C）和圓二色譜（D）的影響

楊梅果實(shí)原花色素體內(nèi)調(diào)控餐后血糖活性

利用口服蔗糖耐受實(shí)驗(yàn)探究IC50值最低的“東魁”種楊梅果實(shí)原飛燕草素對(duì)正常ICR小鼠和高脂飲食誘導(dǎo)的Ⅱ型糖尿病小鼠餐后血糖水平的影響。如圖3A和B所示，正常ICR小鼠灌胃蔗糖15 min后血糖濃度增加了50.81%，而200或400 mg/kg“東魁”種楊梅果實(shí)原飛燕草素干預(yù)后僅增加了46.31%和29.16%，之后血糖水平逐漸趨于穩(wěn)定并在120 min后恢復(fù)正常。該原飛燕草素可延緩但不阻礙小腸吸收碳水化合物，避免餐后血糖急劇上升且沒(méi)有副作用，是潛在的臨床α-葡萄糖苷酶抑制劑替代物。如圖3C和D所示，400 mg/kg“東魁”種楊梅果實(shí)原飛燕草素使高脂飲食誘導(dǎo)的Ⅱ型糖尿病小鼠血糖曲線下面積顯著降低29.37%（P＜0.0001），改善了Ⅱ型糖尿病小鼠的糖耐量，是治療Ⅱ型糖尿病的潛在藥物。

圖3 “東魁”種楊梅果實(shí)原飛燕草素對(duì)正常小鼠（A-B）和Ⅱ型糖尿病小鼠（C-D）餐后血糖水平的影響

Conclusion

團(tuán)隊(duì)前期研究表明，楊梅葉原花色素具有強(qiáng)于常見(jiàn)多酚的α-葡萄糖苷酶抑制活性，但不可食性限制了其進(jìn)一步應(yīng)用。本研究明確了楊梅果實(shí)原花色素的分子結(jié)構(gòu)及其調(diào)控餐后血糖活性，不僅為楊梅果實(shí)降糖活性提供了新證據(jù)，也彌補(bǔ)了楊梅葉原花色素的不足。總的來(lái)說(shuō)，“荸薺”和“東魁”種楊梅果實(shí)原花色素是結(jié)構(gòu)類似的原飛燕草素，主要結(jié)構(gòu)單元為EGCG，并含有少量的EGC、ECG和EC，平均聚合度分別為4.25和4.08。各結(jié)構(gòu)單元間主要通過(guò)B型黃烷鍵相連，同時(shí)含有少量A型黃烷鍵。兩者為α-葡萄糖苷酶非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，分別為11.91 μg/mL和9.47 μg/mL，均低于楊梅葉原花色素。正常ICR小鼠和高脂飲食誘導(dǎo)的Ⅱ型糖尿病小鼠口服蔗糖耐受實(shí)驗(yàn)表明，“東魁”種楊梅果實(shí)原飛燕草素是潛在的α-葡萄糖苷酶抑制劑。

通信作者

陳士國(guó)教授 博士生導(dǎo)師

浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)系主任；

2018年度教育部青年長(zhǎng)江學(xué)者，香江學(xué)者，國(guó)際食品功能因子大會(huì)（ICOFF）青年科學(xué)家；

研究方向：糖化學(xué)與糖生物學(xué)、果蔬副產(chǎn)物可持續(xù)加工技術(shù)、植物多酚質(zhì)量控制與功能等。

潘海波研究員 碩士生導(dǎo)師

浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院茶學(xué)系博士；

美國(guó)西弗吉尼亞大學(xué)，藥學(xué)院，訪問(wèn)學(xué)者；

研究方向：天然產(chǎn)物降脂減肥。

Edible prodelphinidins that improve postprandial hyperglycemia were discovered in Chinese bayberry (Myrica rubra Sieb. et Zucc.) fruits

Yi Wanga, Laiming Zhanga, Jiaxiong Wua, Chengxiao Yua, Xingqian Yea,b,c, Haibo Pana,d,*, Shiguo Chena,b,c,d,*

a College of Biosystems Engineering and Food Science, National-Local Joint Engineering Laboratory of Intelligent Food Technology and Equipment, Zhejiang Key Laboratory for Agro-food Processing, Integrated Research Base of Southern Fruit and Vegetable Preservation Technology, Zhejiang International Scientific and Technological Cooperation Base of Health Food Manufacturing and Quality Control, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China

b Ningbo Research Institute, Zhejiang University, Ningbo 315100, China

c Zhejiang University Zhongyuan Institute, Zhengzhou 450000, China

d Innovation Center of Yangtze River Delta, Zhejiang University, Jiaxing 314102, China

*Corresponding author.

Abstract

Plant polyphenols are potential substitutes for clinical α-glucosidase inhibitors. Our previous studies indicated that prodelphinidins from Chinese bayberry leaves (BLPs) have stronger α-glucosidase inhibitory activity than other common polyphenols, but they have no safe history of consumption. There is a reasonable prospect that prodelphinidins from Chinese bayberry fruits (BFPs) can improve postprandial hyperglycemia, though known active components are only myricetin and cyanidin-3-O-glucoside. Hence, the aim of this study was to analyze structure and hypoglycemic effect of BFPs of “Biqi” (BQPs) and “Dongkui” (DKPs) cultivars, and compare their difference with BLPs. The contents of BQPs and DKPs were (221.73 ± 0.60) and (136.82 ± 4.33) mg epicatechin (EC) equivalents/g dry weight, respectively. The most subunits were epigallocatechin gallate along with a small amount of epigallocatechin, epicatechin gallate and EC connected by B-type linkages and a small portion of A-type linkages with mean polymerization degree of 4.25 and 4.08, respectively. Importantly, BQPs and DKPs were α-glucosidase inhibitors with half inhibitory concentration of 11.91 and 9.47 μg/mL respectively, which were significantly stronger than BLPs. DKPs could also improve postprandial hyperglycemia of normal mice and high fat diet-induced type Ⅱ diabetic mice. Therefore, edible prodelphinidins, which have stronger hypoglycemic effect than BLPs, were first found in Chinese bayberry fruits.

Reference:

WANG Y, ZHANG L M, WU J X, et al. Edible prodelphinidins that improve postprandial hyperglycemia were discovered in Chinese bayberry (

Myrica rubra

編譯內(nèi)容由作者提供

編輯：梁安琪；責(zé)任編輯：孫勇

封面圖片：圖蟲(chóng)創(chuàng)意