天花粉治療糖尿病物質基礎及作用機制研究進展

王靜，蔣杰，李新朋，陳敏，張波

(1.臨沂市中醫醫院腫瘤科，山東 臨沂 276000；2.臨沂大學藥學院，山東 臨沂 276005)

天花粉又名栝樓根，為葫蘆科植物栝樓(TrichosantheskirilowiiMaxim.)或雙邊栝樓(TrichosanthesrosthorniiHarms.)的干燥根，具有清熱瀉火、生津止渴等功效，臨床多用于熱病煩渴、肺熱燥咳和內熱消渴等癥[1]。

糖尿病古稱消渴癥，在眾多中醫藥古籍中記錄了數百首治療消渴癥的中藥方劑。趙磊等[2]通過“九九中醫資訊網”共享數據庫系統對比古今治療消渴的方劑發現，在涉及462種中藥組成的共663首古方中，天花粉使用頻次最高，達到220次；且在由129種中藥組成的47種現代治療糖尿病的中成藥中天花粉的使用頻次(20次)仍位居前二，僅次于黃芪(頻次27)。楊艷等[3]則基于中醫傳承輔助平臺軟件以目前已上市中成藥為背景，通過建立數據庫后進行數據統計和用藥規律分析發現，在73個治療糖尿病的上市中成藥方劑中，天花粉使用頻次同樣位居第二(頻次23)，僅次于黃芪(頻次28)。郭東臣等[4]則從“證治-方藥”的角度分析了中成藥治療 2 型糖尿病的用藥情況，發現在95首治療2型糖尿病的藥對中，應用頻率最高的5個藥對(生地-天花粉、黃芪-山藥、黃芪-人參、知母-天花粉、山茱萸-山藥)中天花粉出現2次，且單味藥應用頻率分析中天花粉的頻率高達48.42%。以上可見，天花粉在古今中藥治療糖尿病中應用十分廣泛，為治療糖尿病之要藥[5]。

目前，天花粉治療糖尿病仍以傳統方劑或中成藥為主，對其治療糖尿病的物質基礎及作用機制研究不夠深入，導致其在治療糖尿病方面的新藥開發后勁不足[6]。因此，本文通過對20余年來關于天花粉治療糖尿病的物質基礎研究和作用機制研究進行歸納總結，以期為天花粉治療糖尿病的新藥開發提供參考。

1 天花粉治療糖尿病的物質基礎

對于天花粉的化學成分研究表明，天花粉主要含有天花粉蛋白(Trichosanthin,TCS)、天花粉多糖、天花粉凝集素(TrichosanthesKirilowiilection,TKL)等大分子化合物，此外還含有氨基酸、葫蘆素B以及少量的皂苷類和黃酮類成分[7]。而目前對于天花粉治療糖尿病的物質基礎研究主要集中在有效部位和有效成分兩個方面。

1.1 天花粉降糖有效部位 多位學者對天花粉的水提物、醇提物以及不同萃取部位或洗脫部位的降血糖效果進行了比較研究。張曉敏等[8]通過不同質量天花粉(1.12～2.25 g·kg-1)給藥治療四氧嘧啶糖尿病大鼠模型發現，高低劑量組天花粉原液均具有顯著的降血糖效果，但高低劑量組間無顯著性差異，從而推測天花粉水提液具有降血糖效果。

李瓊等[9]分別以PBS溶液和85%乙醇為溶劑制備了天花粉水提物和醇提物，然后將醇提取物分別用石油醚、乙酸乙酯和正丁醇萃取進而獲得了3個提取部位，進一步通過人肝癌細胞HepG2葡萄糖消耗量實驗和糖尿病小鼠降血糖實驗發現，在4個不同組分中天花粉水提物降糖效果最佳，石油醚、乙酸乙酯部位次之，正丁醇部位最弱。

李曉芳[10]等分別采用95%乙醇超聲提取、95%乙醇回流提取和水超聲提取3種方法制備了天花粉提取物，通過考察此3種提取物對四氧嘧啶糖尿病小鼠模型的降血糖效果發現，醇超聲提取物降血糖功效最好。然后通過對該部位進行梯度洗脫并通過細胞葡萄糖消耗實驗發現，80%洗脫組分與模型組及其他洗脫部位對細胞葡萄糖消耗量的影響具有顯著性差異，是天花粉降血糖的活性部位。

以上研究提示，天花粉水提液和醇提液均有一定降糖效果，且水提物效果可能更佳；醇提物中降血糖效果較好的部位在極性偏弱的石油醚部位，說明天花粉的降糖功效可能是多種成分的協同作用。

1.2 天花粉降糖有效成分

1.2.1 TCS TCS是天花粉所特有的一種核糖體失活蛋白，具有廣泛的抗病毒和抗腫瘤活性，且已有上市的天花粉注射液用于中期引產。研究發現[11]，TCS可顯著降低非肥胖糖尿病(NOD)小鼠的糖尿病發病率，同時可以減輕NOD小鼠胰島炎的嚴重程度，具有預防和治療糖尿病的潛力。

1.2.2 天花粉多糖 天花粉多糖是一種從天花粉中提取純化而得到的多糖類成分，其相對分子量差異顯著且單糖組成也各不相同[12-14]。天花粉多糖具有免疫增強活性、抗腫瘤和降血糖等多種藥理作用。Hikino等[15]從天花粉中制備了5種天花粉多糖(Trichosans A、B、C、D、E)，通過觀察5種成分對四氧嘧啶糖尿病模型大鼠血糖濃度的影響，發現這5種多糖均具有一定降糖活性，其中Trichosans A效果最佳，且呈現劑量依賴關系。

1.2.3 TKL TKL是一種從天花粉中分離制備的酸性蛋白質，可專一性結合半乳糖，具有顯著的降血糖效果。李瓊等[16]考察了TKL對HepG2細胞葡萄糖消耗的影響，同時利用糖尿病小鼠模型研究TKL的降血糖活性。結果發現，TKL在極低濃度(0.05 mg·L-1)下即可促進細胞消耗葡萄糖，而在高濃度(5 mg·L-1)時表現出顯著性差異；TKL對糖尿病小鼠具有顯著的降血糖效果，且最佳效果與陽性對照二甲雙胍類似。

2 天花粉治療糖尿病的作用機制

目前，關于天花粉治療糖尿病的作用機制研究主要是針對TCS和TKL兩種有效成分展開，而對天花粉多糖或其他有效部位的治療糖尿病的作用機制未見報道。

2.1 TCS作用機制 自身免疫性糖尿病是1型糖尿病的一個亞型，在其發病過程中有諸多免疫細胞(如CD4+T淋巴細胞、CD8+T淋巴細胞、B淋巴細胞和巨噬細胞等等)參與，這些免疫細胞會對浸潤胰島從而誘發炎癥，使胰島素分泌減少或匱乏。其中CD4+T淋巴細胞發揮重要作用，諸多學者認為CD4+T淋巴細胞的兩個亞群Th1和Th2功能失衡是自身免疫性糖尿病的重要發病機制之一，通過糾正兩者失衡可達到治療或預防此類糖尿病的目的[17-19]。

喬玉峰等[11]研究發現，TCS可顯著提高NOD小鼠胸腺和脾臟中CD4+T淋巴細胞和CD8+T淋巴細胞水平，同時提高血清和脾細胞中細胞因子IL-4水平，但對IFN-γ無明顯影響。因此推測TCS對NOD鼠糖尿病和胰島炎的保護機制可能為：①促進中樞和外周淋巴器官淋巴細胞分化與發育，促進CD4+T淋巴細胞向Th2細胞轉化；②促進脾細胞IL-4分泌，同時提升Th2型細胞因子IL-4表達，從而調節Th1/Th2細胞失衡。

2.2 KTL作用機制 血糖波動與氧化應激作用密切相關，且通過抗氧化治療可以改善糖尿相關病癥[20]。李瓊等[21]以鏈脲佐菌素誘導的糖尿病大鼠為模型，研究TKL對其降血糖作用的同時還對大鼠血清中糖化血清蛋白(GSP)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、還原型谷胱甘肽(GSH)進行了檢測分析，結果發現TKL可顯著改善小鼠糖耐量減退作用，且高劑量組TKL可顯著降低小鼠血清中GSP和MDA含量，提高SOD和GSH含量，說明TKL降血糖作用與提高小鼠抗氧化能力有關。

李瓊等[22]研究還發現TKL可改善KK-Ay糖尿病小鼠糖耐量異常情況，同時改善胰島素抵抗作用。對于血脂代謝異常這一2型糖尿病的主要并發癥，其進一步通過TKL給藥30 d后檢測KK-Ay小鼠血清中TC、TG、HDL-C和LDL-C指標變化，結果發現，TKL(0.3 g·kg-1劑量組)可顯著降低小鼠血清中TC、TG和LDL-C水平，同時顯著提高HDL-C水平，說明TKL可調節血糖、血脂水平，促進糖脂代謝良性循環。

3 含天花粉復方治療糖尿病作用機制研究

中醫臨床治療糖尿病類方大抵可分為栝樓根類方、黃連類方、黃芪類方、地黃類方、大黃類方、柴胡類方和苓術類方等，其中栝樓根類方又包括栝樓牡蠣散、栝樓瞿麥丸、柴胡桂枝干姜湯、小青龍湯(加減)和小柴胡湯(加減)等[23]。通過對栝樓根類方的降血糖作用相關研究可為天花粉治療糖尿病的作用機制研究提供一些思路，如姚婷等[24]利用四氧嘧啶糖尿病小鼠模型研究栝樓牡蠣散的降糖作用，結果發現栝樓牡蠣散能顯著改善糖尿病小鼠血糖水平，減少體重下降，調節血脂代謝，并推測栝樓牡蠣散可能通過刺激胰島β細胞再生或對胰島β細胞具有修護作用，從而刺激胰島素分泌。而對栝樓瞿麥方的研究，目前主要集中在治療糖尿病腎病方面，對降糖作用及其機制的研究較少[25]。

此外，含天花粉的抗糖尿病復方制劑還包括消渴丸、天麥消渴片、天芪降糖膠囊等等。消渴丸是中西醫藥復方制劑，主要成分為格列苯脲、黃芪、天花粉、生地黃、山藥、五味子及葛根，袁永亮等[26]采用網絡藥理學研究思路分析了消渴丸治療糖尿病的分子機制，發現消渴丸中的中藥組分影響炎癥信號通路(TNF、Jak-STAT、NF-Kb、細胞因子等)，胰島β細胞相關信號通路(PI3K/Akt、mTOR、MAPK等)、AGE-RAGE糖尿病綜合征以及物質代謝等通路，從而與格列本脲協同發揮降糖作用。

天麥消渴片是由五味子、麥冬、天花粉、吡考啉酸鉻組成的復方制劑，研究發現[27-28]天麥消渴片可通過降低胰島素抵抗、改善胰島β細胞功能、調節脂代謝等途徑發揮降血糖功效。張茜等[29]進一步通過miRNA表達譜芯片和RT-PCR探討了天麥消渴片的降血糖機制，發現其可上調胰腺miR-30d和miR-375水平，抑制胰島α細胞增殖，刺激β細胞增殖，增加胰島素基因表達；上調胰腺let-7b、let-7e和miR-142-5p，抑制細胞因子及受體相互作用通路和MAPK通路功能；從而改善胰島素抵抗降低血糖。同理，張茜等[30]采用基因芯片技術研究了天芪降糖膠囊的降糖調脂機制，發現其降糖機制可能與MAPK通路和GluT-4上調，下調炎癥因子水平改善胰島素抵抗有關，而血脂改善作用與PPAR-α上調有關。

4 總結

天花粉為治療糖尿病之要藥，現有研究表明天花粉中治療糖尿病的有效部位多為水提物，且有效成分亦是水溶性的TCS、TKL和天花粉多糖等大分子化合物，而對天花粉小分子物質的降糖作用研究未見報道，但通過醇提部位的降糖作用研究可知低極性組分含有一定的降血糖活性成分，有待深入研究。治療糖尿病的作用機制很多，而對于天花粉治療糖尿病的作用機制主要包含兩個方面：①TCS可通過調節Th1/Th2細胞功能失衡發揮預防或治療糖尿病的作用；②TKL可通過提高機體抗氧化能力和調節糖脂代謝來發揮功效；有待進一步研究。

顯然，無論是物質基礎研究還是作用機制研究均與天花粉在治療糖尿病中的重要地位是不相符的，為進一步加快天花粉在治療糖尿病方面的相關研究或新藥開發。筆者建議：①加強天花粉物質基礎的分離與鑒定研究力度，為藥理活性和作用機制研究提供基礎；②多成分多靶點是中藥發揮療效的特色，因此在天花粉治療糖尿病方面不能僅僅依賴某個單一成分發揮全部療效，可在多成分的協同作用上面開展相關研究；③借鑒中藥復方制劑的降糖機制研究策略，廣泛研究天花粉單味藥的降糖機制，為抗糖尿病新藥研發提供基礎。