基于代谢组学的桑叶多组分对糖尿病及其并发症的整体调节与分子机制研究

The previous studies showed that the polyhydroxy alkaloids, flavonoids and polysaccharides of mulberry leaves have the activities to regulate blood sugar and prevent/ repress the complications of diabetes. Based on these results, we proposed the research ideas that the prevention and treatment of diabetes and its complications by the multi-components in mulberry leaves are obtained through the regulation of glucose metabolism, inhibition of protein non-enzymatic glycation and anti-oxidative damage in vivo and in vitro. And the following works will be carried out on the basis of this idea. (1) the metabolite profiling, regulation biomarkers, metabolic pathway and the interaction in vivo of the multi-component in mulberry leaves on the type II diabetes animal models will be studied using the metabolomics methods and techniques; (2) based on the molecular biology techniques, the biological effects and interaction mechanisms of the mulberry leaf multi-component on the glucose metabolism, islet β cell function, vascular inflammatory, anti-oxidation effects, and protein glycosylation will be studied; (3) based on the ideas of the network pharmacology, a multi-component-target network model will be established and the role of multi-component target as well as the regulation of signaling pathways will be elucidated. The final objects of these studies are to systematically clarify the integral regulating effects and molecular mechanisms of the multi-components in mulberry leaves on diabetes and its complications.

基于本课题组前期研究证实桑叶中多羟基生物碱类、黄酮类及多糖类组分具有明确的防治糖尿病及其并发症的作用。据此提出"桑叶多活性组分是通过体内外相互作用调节糖代谢、抑制蛋白非酶糖基化和抗氧化损伤而实现其对糖尿病及其并发症的整体调节作用"的工作思路。拟开展研究工作如下：（1）应用代谢组学方法和技术对桑叶多组分干预Ⅱ型糖尿病模型动物代谢物谱的效应、调控生物标志物群、代谢通路以及体内相互作用进行系统研究；（2）基于分子生物学技术围绕糖代谢、胰岛β细胞功能、血管炎性、抗氧化损伤和蛋白糖基化进行桑叶多组分的生物效应与相互作用机制研究；（3）基于网络药理学构建多成分-多靶标网络模型，结合基因芯片技术关联分析桑叶多组分的靶标蛋白与调控的信号通路。以期科学阐明桑叶多组分对糖尿病及其并发症的整体调节作用与分子机制，揭示桑叶传统中医"止消渴"的功效特点及其科学内涵。

中医药在治疗消渴疾病方面具有特色和优势。自古以来，中医临床就用桑叶治疗消渴症，《本草纲目》记载：桑叶“汁煎代茗，能治消渴”。桑叶为桑科植物桑Morus alba L.的干燥叶，味苦甘、性寒。归肺、肝经；主要功效为疏散风热，清肝明目，清肺润燥。桑叶作为临床上治疗消渴症的常用中药之一，在抑制血糖升高、防治糖尿病及其并发症方面具有显著功效。. 桑叶效应物质基础研究表明，其所含1-脱氧野尻霉素（DNJ）为主的生物碱类成分可通过竞争性抑制与α-葡萄糖苷酶上的位点结合，抑制酶水解体内的二糖，延缓葡萄糖的吸收，从而显著降低餐后血糖水平；桑叶黄酮则具有较强抗氧化作用，清除自由基，保持胰岛β细胞的完整性以及抑制蛋白非酶糖基化作用等，从而防治糖尿病并发症；桑叶多糖可通过改善PPAR介导的脂质代谢增加胰岛素的敏感性发挥降血糖活性。. 应用代谢组学方法和技术阐明了桑叶黄酮类、生物碱类、多糖类组分干预II型糖尿病模型动物的代谢物谱效应变化、调控的潜在生物标志物群、影响的代谢通路以及协同增效特点与量效关系等。基于网络药理学构建多成分-多靶标网络模型，结合生物学实验结果关联分析桑叶多组分的作用靶标蛋白、调控基因及其信号通路等。进一步揭示了桑叶多组分调节糖尿病及其并发症的效应特点及通过AGEs/RAGE 和p38MAPK/ NF-κB通路进行调节的分子机制。基于db/db模型小鼠进一步揭示了桑叶多组分治疗糖尿病及其并发症的作用机制可通过调控PI3K-AKT通路和胰岛素受体信号转导通路而发挥作用，这与桑叶“清肝明目”的传统功效相一致。从而为桑叶传统“止消渴”的功效特点与科学内涵提供科学依据，为桑叶临床有效用药提供了重要支撑，为新型药物创制奠定了基础。. 项目顺利实施，课题组成员在国内外学术期刊已发表相关学术论文26篇，其中SCI收录12篇；待发表论文2篇；申请国家发明专利2项；获中华中医药学会科技进步奖一等奖1项（排名第五）；培养研究生5名。项目负责人宿树兰获得江苏省“333高层次人才工程”第二层次培养对象。