收粗提物-1區-top刊:薏苡仁多糖緩解2型糖尿病通過腸道菌衍生的短鏈脂肪酸激活IGF1/PI3K/AKT信號

【寫在前面】：本期推薦的是由南方醫科大學中醫藥學院、南方醫科大學廣東省中藥藥劑學重點實驗室、廣東省中藥製劑技術工程實驗室等研究團隊近期發表於Food Research International(IF6.475）的一篇文章，揭示薏苡仁多糖通過腸道微生物羣衍生的短鏈脂肪酸激活 IGF1/PI3K/AKT 信號通路緩解2型糖尿病。

【期刊簡介】

中科院分區基礎版食品科技1區，工程技術2區top刊。

【題目及作者信息】

Coix seed polysaccharides alleviate type 2 diabetes mellitus via gut microbiota-derived short-chain fatty acids activation of IGF1/PI3K/AKT signaling

【摘要】主要看原文，關注其表達

近年，2 型糖尿病 (T2DM) 已成爲全球關注的問題。薏苡仁（CS）作爲中藥和食品的同源物質，其多糖可以改善代謝紊亂患者的症狀。由於大多數植物多糖難以消化和吸收，我們假設薏苡仁多糖 (CSP)通過腸道發揮降血糖作用。在這項研究中，研究了調節 CSP 對 T2DM 小鼠模型的降血糖作用的潛在機制。用CSP治療後，T2DM 小鼠的血清胰島素和高密度脂蛋白膽固醇水平升高，而總膽固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白膽固醇水平降低。此外，CSP 治療有助於修復T2DM小鼠的腸道屏障並調節腸道微生物組成，主要促進產生短鏈脂肪酸 (SCFA) 的細菌的生長，Spearman的分析顯示這些細菌與CSP的降血糖作用正相關。結腸轉錄組分析表明，CSP的降血糖作用與 IGF1/PI3K/AKT信號通路的激活有關。相關分析表明，這種激活可能是由於CSP增加了產生SCFAs的細菌。GC-MS檢測證實CSP處理增加了糞便SCFAs水平。分子對接顯示SCFA可以與 IGF1、PI3K和AKT結合。我們的研究結果表明，CSP治療可調節腸道微生物組成，尤其是產生SCFAs的細菌，激活 IGF1/PI3K/AKT信號通路，並表現出降血糖功效。

圖文摘要

【文章亮點】

評價薏苡仁多糖的降血糖作用。

這些多糖可以調節 T2DM 小鼠的腸道微生物組成。

多糖通過增加 SCFAs 激活 IGF1/PI3K/AKT 信號。

【前言】

薏苡仁（CS）符合食物同源性的概念，富含氨基酸、纖維，被認爲是一種營養豐富的天然食品。研究發現 CS 具有抗炎作用，抗肥胖，抗過敏，抗腫瘤活性。這些藥理活性來源於 CS 的提取物，CS 多酚提取物可以降低低密度脂蛋白膽固醇 (LDL-C) 的水平並增加高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)的水平，並抑制氧化應激。CS蛋白水解物起到保護肝臟的作用，而 CS 油發揮抗癌作用。CS可以減少非酒精性脂肪性肝病中的脂肪堆積。許多體外發酵研究表明，多糖可以改善糖尿病的症狀。然而，CS多糖（CSP）降低T2DM患者血糖的機制仍不清楚。大多數植物多糖由於分子量大、生物利用度低等原因，難以被胃腸道消化，不能被體內酶降解。因此，植物多糖通過調節腸道菌羣發揮藥理作用。研究表明，鐵皮石斛多糖不被胃腸道消化吸收，其生物活性與腸道菌羣有關。基於大多數多糖難以消化，我們假設 CSP 發揮的降血糖作用可能與腸道微生物羣有關。

在本研究中，我們系統地評價了CSP的降血糖療效，並應用16SrRNA測序、結腸轉錄組分析、SCFA測定和Spearman分析，來確定涉及CSP對T2DM小鼠降血糖作用的機制。

【結果部分】

【提取方法】 Polysaccharides were extracted from CS using the method reported previously by Huang et al (Huang et al., 2018，https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.07.087 ). After degreasing by ethyl acetate, CS was mixed with distilled water at a ratio of 1:12 w/v. The mixture was boiled for 3 h to extract the polysaccharides twice, then filtered and concentrated. Next, α-amylase was added to remove starch, and the mixture was precipitated using a four-fold volume of anhydrous ethanol for 24 h at 4 ◦C. After centrifugation at 20 ◦C, 4000g for 15 min, the solution was treated with 5 % trichloroacetic acid to remove protein residues, and was further centrifuged at 20 ◦C, 4000g for 15 min. The procedure was repeated until there were no milky white precipitate in the interface. Finally, the supernatant was dialyzed in a 1200 Da dialysis bag and then lyophilized, affording CSP.

1.CSP的單糖組成。13種標準單糖(1A)和CSP衍生物(1B)的ThermoICS5000+離子色譜。

2.CSP對FBG（2A）、體重（2B）、食物攝入量（2C）、OGTT（2D）、AUC0-2h（2E）、血清胰島素（2F）、血清TG（2G）、TC（2H）、HDL-C（2I）和LDLC（2J）的影響。

3.結腸組織標本的組織學分析。

4.HA-M@PB@(PC + ART) NPs的體外抗動脈粥樣硬化作用及機制。

5.CSP對T2DM治療影響的結腸轉錄組學分析。

6.CSP對IGF1/PI3K/AKT信號通路的影響。

7.IGF1和AKT的免疫組化。

8.CSP對T2DM小鼠SCFA的影響。

9.分子對接及Spearman分析降血糖作用和腸道微生物羣(10A)、IGF1/PI3K/AKT信號通路和腸道微生物羣(10B)。

10.機制圖

【結論部分】

在本研究中，我們首先證明了暴露CSP降低FBG水平和口服葡萄糖耐量0-2h，增加血清胰島素和HDL-C水平，降低TC、TG和LDL-C水平。其次，CSP主要通過增加產生SCFA的細菌的相對丰度，包括乳酸桿菌、擬桿菌和雙歧桿菌，根據Spearman分析，這些細菌與CSP的降糖作用有關。第三，CSP激活IGF1/PI3K/AKT信號通路，這可能與SCFAs產生的細菌有關。最後，CSP處理增加了糞便中SCFAs的水平，它們能夠與IGF1、PI3K和AKT蛋白結合。總之，我們的研究結果表明，CSP可以通過腸道微生物羣增加SCFAs的水平，從而激活IGF1/PI3K/AKT信號通路，產生降血糖作用。我們的研究支持了CSP作爲一種治療2型糖尿病的藥物的潛力。

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