降糖绿原酸类异构体及衍生物的筛选及其作用机制

2型糖尿病（MD）是危害人类健康的高发疾病。多个流行病学调查表明，长期饮用咖啡可显著降低患2型糖尿病的风险。虽然其中5-咖啡酰奎尼酸（5-CQA）被证实有降糖作用，但咖啡中绿原酸类异构体及衍生物的组成非常丰富，代谢特点不同，饮用咖啡预防2型糖尿病不能全归功于5-CQA。我们对国内多种食用植物分析表明，它们所含绿原酸类异构体和衍生物成分特点各异，其提取物明显抑制Caco2细胞对葡萄糖的吸收，与5-CQA组成丰度无关。根据以上研究结果，推测绿原酸类异构体及衍生物降糖作用与其结构存在构效关系。课题通过建立2型MD动物模型，筛选具有显著改善胰岛素抵抗的目标绿原酸异构体或衍生物，采用分子生物学技术从氧化应激机制、PKB途径、PPAR激活途径及肠道因素研究目标物稳定血糖和改善胰岛素抵抗的分子机制，分析绿原酸类异构体及衍生物与其降糖作用的构效关系。预期结果对指导降血糖功能食品开发和新药设计有重要的意义。

利用肠道模拟细胞筛选抑制葡萄糖吸收的绿原酸异构体（5-CQA，3-CQA，4-CQA，1,3-diCQA, 3,4-diCQA,4,5-diCQA）。结果表明，有两种绿原酸异构体能极显著抑制依赖钠离子的葡萄糖转运。在建立胰岛素抵抗小鼠模型、肥胖结合STZ诱导的SD大鼠糖尿病模型以及高脂诱导的肥胖模型基础上，探明了一种绿原酸异构体能有效改善不同模型出现的胰岛素抵抗。从肠道因素、PPARs激活途径、氧化应激途径研究了该绿原酸对糖脂代谢的影响，探讨了其抑制胰岛素抵抗分子机制，并研究了其对慢性炎症的影响。具体研究内容包括在该绿原酸干预下不同模型动物的血脂五项，胰岛素，游离脂肪酸，肝脏抗氧化酶；小肠不同部位葡萄糖转运体表达，骨骼肌葡萄糖转运体表达和肝脏葡萄糖磷酸酶表达；研究了与脂肪代谢及胆固醇代谢密切关联的核内受体PPARs，LXR和RXRs在不同组织中的表达变化，继而探寻下游基因LPL、CD36、CTP1、CPT2、aP2、SREPB-1c、ACCα、ACCβ、FAS表达，拟探明转录因子启动强度。ELISA检测肿瘤坏死因子TNFα、白细胞介素IL-6，瘦素Lep的变化。对不同模型及绿原酸处理的模型胰腺、肾脏、脂肪组织及肝脏组织进行切片和免疫组化分析。结果表明①该绿原酸明显抑制依赖钠离子的葡萄糖转运体表达；增加骨骼肌葡萄糖转运体GLUT4表达，抑制肝脏葡萄糖磷酸酶表达。通过抑制葡萄糖转运，加速外周组织对葡萄糖吸收和抑制糖异生调节葡萄糖稳态。②能有效增加肝脏PPARα表达，维持LXR和RXRs表达水平。通过调节转录因子的表达，增加脂肪酸β氧化，抑制脂肪酸和胆固醇合成，维持肝脏脂肪稳态，显著抑制高脂饲喂诱导的脂肪肝和肝氧化损伤。③ 减少脂肪组织巨噬细胞积聚，减少血清白介素IL-6等炎症因子，并抑制炎症发生。④ 有效减缓高脂饲料结合STZ诱导糖尿病的发生和发展。以上结果表明，这种绿原酸异构体能通过调节糖脂代谢抑制高脂或高脂乳诱导的胰岛素抵抗，并缓减肥胖结合STZ诱导的糖尿病发生和发展。. 另外，课题组探讨了不同剂量绿原酸对LPS诱导小鼠肝脏急性炎症发生的影响，基于NF-kB途径研究发现高剂量口服绿原酸会加重小鼠肝脏急性炎症反应。根据绿原酸来源及异构体组成，选用紫甘薯进行开发研究，发现紫甘薯发酵液富含绿原酸和紫色素，具有良好的降糖降脂作用。