齐墩果酸和熊果酸的抗糖尿病药理
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中图分类号:R961 文献标识码:A 文章编号:1006-1533(2010)08-0347-04
齐墩果酸(oleanolic acid,OA)是临床上常用的保肝药,而熊果酸(ursolic acid,UA)是OA的同分异构体,两药分子立体结构十分相似,药理作用也相似。不少研究发现,OA和UA都有改善糖代谢和脂代谢的作用,是许多蔬菜、水果和中药所含的几乎无毒的活性成分,可望开发成抗代谢综合征药物。本文对其抗糖尿病药理作一综述。
1 降糖作用
早在1981年,日本的吉川雅之等首先报告山茱萸所含的UA是其降糖活性成分,通过口服给药能降低链脲霉素性糖尿病大鼠血糖和尿糖。1986年,我国王云发等报道,女贞子中降血糖活性成分为OA,皮下注射OA 50和100mg/kgm,或腹腔注射UA或OA25、50和75ms/kgl,剂量依赖性降低正常小鼠血糖水平,OA在剂量依赖性降低大鼠血糖的同时,也相应地提高血浆胰岛素和C-肽水平。皮下注射OA可显著对抗外源性葡萄糖或肾上腺素引起的小鼠血糖升高,对四氧嘧啶引起的小鼠血糖升高有明显的预防和治疗作用。给四氧嘧啶性糖尿病大鼠灌服OA 100mg/kg,4次/d,疗程7d或60和100 mg&g,疗程40 d,可明显降低血糖和升高血清胰岛素及肝糖原含量。血糖测定和口服葡萄糖耐量试验都显示,OA或UA显著降低链脲霉素性糖尿病大鼠和小鼠血糖,并可提高血清胰岛素水平和大鼠体重,也可降低高脂饲料喂养小鼠的血糖和胰岛素水平及提高葡萄糖耐量,同时,还可降低高脂饲料喂养的链脲霉素性糖尿病小鼠血糖和升高血浆胰岛素、C-肽水平。给盐敏感的胰岛素抵抗的遗传性高血压大鼠腹腔注射OA或UA 60 mg/kg,疗程6 Wk,在预防严重高血压出现的同时,血糖分别下降20%和50%”2\。可见OA和UA能降低多种高血糖模型动物的血糖,提示其降糖机制的多样性。
2 抑制和延缓肠道吸收葡萄糖
吉川雅之等在报道UA降血糖作用后发现,OA的一些糖苷化合物(如齐墩果酸3-0-葡糖苷酸、齐墩果酸3-0-B-D-吡喃葡萄糖苷、木鳖子苷I。等)的口服降糖作用明显强于OA。2000年他们发表了多年来研究OA糖苷化合物降口服葡萄糖大鼠高血糖机制的综述”3T,认为OA糖苷主要是通过抑制胃排空,部分是通过抑制小肠刷状缘的葡萄糖转运,能延缓和减少肠道吸收葡萄糖,产生降血糖作用。而胃排空抑制机制的深入研究揭示,OA糖苷化合物是通过辣椒素敏感的感觉神经和中枢神经,刺激多巴胺产生和(或)释放,并作用于多巴胺受体习,引起前列腺素释放,产生胃排空抑制作用。
抑制消化道中碳水化合物消化酶活性,可延缓碳水化合物水解成葡萄糖,也能抑制餐后血糖升高。OA和UA是0C一淀粉酶抑制剂,OA和UA混合物(2:])抑制此酶的IC50(半数抑制浓度)为2,01 mg/LN‘4弘M)t14J。OA和UA也抑制C)C一葡萄糖苷酶活性,ICso分别为2,88m夕L和3,30 mg/L,明显强于阿卡波糖的1,08 g/Lt”j。国外报道,OA及齐墩果酸甲酯的ICso分别为11,2弘M和19,0 l&M1161。
3 保护胰腺B细胞,刺激胰岛素表达和分泌
OA和UA在降血糖时往往升高动物血清胰岛素和C-肽水平,提示它们有刺激胰岛素分泌的作用。离体大鼠胰腺B细胞实验发现,OA能刺激B细胞大量分泌胰岛素,在6,25、12,5、25和50mg/L浓度时,刺激产生的胰岛素含量分别为20,25、87,97、1,13和6,38 nR/mg蛋白。这种量效曲线与葡萄糖刺激的量效曲线相似。12,5 mg/L的OA刺激分泌作用与4 mM葡萄糖相当“”。葡萄糖浓度处于基础水平时,OA急性促分泌作用与甲苯磺丁脲相当;在高浓度葡萄糖刺激时,OA促分泌作用与拟肠促胰岛素分泌激素的exendin-4相当;而Ca2+和c-AMP并不增强OA的作用。0A长时间作用于B细胞可促进胰岛素蛋白和mRNA表达””。胆碱摄取抑制剂密胆碱或囊泡乙酰胆碱转运抑制剂vesamicol可取消OA的降低血糖,升高血浆胰岛素和C-肽水平作用,而胆碱酯酶抑制剂毒扁豆碱可增强OA的这些作用,但不受神经节N-受体阻滞剂影响。台湾有学者认为,OA通过促进神经末梢释放乙酰胆碱,从而刺激胰腺细胞上的M,受体,促进胰岛素释放pl。但用转基因小鼠的胰岛素瘤B7C3细胞(能稳定分泌胰岛素)体外实验证实,OA在不抑制B了C3细胞增殖的0,1一Ⅱo pM浓度却抑制胰岛素分泌25%一29%’”’。
UA在降低高脂饲料”和高脂饲料+链脲霉素性糖尿病大鼠血糖时,都能保护胰腺B细胞免受损伤”“,。给链脲霉素损伤胰岛引起糖尿病后再移植胰岛的小鼠腹腔注射OA 0,5 mg/d,不仅能迅速逆转糖尿病体征,而且能保护移植的胰岛免受免疫性伤害:延迟供体特异性抗体生成,抑制前炎性细胞因子如r-千扰素及白介素一2、4和17产生,使移植物中CD4+和CD8+T细胞浸润减少和延迟,延长移植的胰岛寿命达(23 i 3)d。
4 对抗胰岛素抵抗,促进组织细胞摄取和利用葡萄糖
韩国学者发现,UA在浓度>50 ms0‘时有拟胰岛素作用,浓度在1 moq,时是胰岛素增敏剂。用表达人胰岛素受体的中国仓鼠卵巢细胞(CHO/m)体外实验显示,UA增强胰岛素受体e亚基酪氨酸磷酸化的活性,也能增加胰岛素激活的受体数量,增强胰岛素介导的信号转导(胰岛素受体B亚基酪氨酸磷酸化及蛋白激酶B和糖原合酶激酶一3 e磷酸化)以及373-L1脂肪细胞中葡萄糖运载体一4的易位,表明UA能促进各种胰岛素受体自动磷酸化p”,产生胰岛素的生物效应:UA和OA都能促进肝细-胞””及基础的和胰岛素刺激的L6肌管“,”摄取和利用葡萄糖,显著提高链脲霉素性糖尿病小鼠肝中葡萄糖激酶活性,降低葡萄糖6-磷酸酶活性,升高肝糖原含量””,抑制四氧嘧啶性糖尿病大鼠肝小叶内糖原颗粒流失和肝糖原分解”,。当然,UA和OA抑制()C一淀粉酶(糖原酶)”“和肌糖原磷酸化酶”以及保肝作用也能抑制糖原分解,即通过上调对葡萄糖的利用、糖原储存和抑制糖原异生,阻滞血糖升高。
蛋白酪氨酸磷酸酶lB是负性调节胰岛素信号转导通路的关键酶,抑制此酶的负性调节作用也可产生胰岛素增敏效应。UA和OA是蛋白酪氨酸磷酸酶1B竞争性抑制剂,其中UA的ICS0为(3,8‘0,5)LLM,它们还能抑制胰岛素通路中的其它磷酸酶,如T细胞蛋白酪氨酸磷酸酶和。rP同源性磷酸酶一2,但不抑制白血病抗原相关性磷酸酶或蛋白酪氨酸磷酸酶一C)L和一s[23,24,27]。最近有报道[8281提到,OA和UA又是选择性G蛋白偶联胆汁酸受
体7GR5激动剂,能调控糖、脂代谢体内平衡稳定。OA和UA激动/GR5可以促进胰高血糖素样肽-I(GLP-1)分泌。这也许是它们保护B细胞、刺激胰岛素合成和分泌的机制。
5 防治糖尿病并发症
高血糖是诱发各种并发症的基本原因。高血糖通过各种病理性生化途径(如糖代谢紊乱、脂代谢紊乱)损伤大血管和微血管组织,诱发高血压、动脉粥样硬化、缺血心脏病、肾病、视网膜病、神经病变等。
高血糖时多元醇通路代谢中的关键限速酶醛糖还原酶被激活,大量催化葡萄糖生成不易透过细胞膜的山梨醇,山梨醇又在山梨醇脱氢酶作用下,大量转化成渗透压较山梨醇大5倍的果糖,而且果糖对蛋白的非酶糖基化作用高于葡萄糖7,5。10倍,因此山梨醇和果糖的大量生成可引起细胞内高渗性损伤和非酶糖基化蛋白性细胞组织成分损伤,是糖尿病并发症的生化基础之一。
喂含0,05%UA高脂饲料,在降高脂饲料链脲霉素性糖尿病小鼠血糖的同时,也显著抑制肝脏醛糖还原酶和山梨醇脱氢酶活性,改善多元醇代谢通路II真l。给糖尿病小鼠喂含0,05%、0,1%和o,2%OA或UA饲料10Wk,在喂养5和lo Wk时剂量依赖性降低糖尿病小鼠血糖和肾脏重量,提高血浆胰岛素水平和体重,与此相平行,显著降低肾脏醛糖还原酶mRINA表达、醛糖还原酶和山梨醇脱氢酶活性,从而降低肾脏山梨醇和果糖浓度,羧甲基赖氨酸、尿的糖基化白蛋白和白蛋白,糖化血红蛋白水平,提高糖尿病小鼠肾脏的肌酐清除率”。另外,OA还剂量依赖性(但UA并不是这样)增强肾脏乙二醛酶活性,上调乙二醛酶mRNA表达并降低肾脏甲基乙二醛水平,也可间接抑制糖基化终产物形成C2”。试管试验证实,OA和UA浓度依赖性抑制非酶糖基化终产物戊糖苷啶(pentosidine)和羧甲基赖氨酸生成”,。灌服OA 60 m夕此,bid,疗程5 wk,显著增加链脲霉素性糖尿病大鼠和非糖尿病大鼠的尿Na*排出率(不影响尿流量、r、Cl一排出率)和肌酐清除率,并降低血浆肌酐浓度和平均动脉压l,这些都显示出对糖尿病肾病的防治作用。
高血糖可通过非酶糖基化产物的形成及自动氧化,促进自由基生成和氧化应激。OA和UA都有抗氧化活性,试管内抗非酶氧化活性都高于维生素E,也浓度依赖性清除超氧阴离子和抑制黄嘌呤氧化酶活性po)。50 nM的UA可通过清除活性氧作用,抑制高浓度葡萄糖氧化损伤U937细胞中的DNA、线粒体功能和凋亡标志蛋白生成,从而对抗高浓度葡萄糖诱导细胞凋亡p21。整体实验也证实,OA和UA在降糖尿病大鼠血糖的同时升高超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性,降低肝、,肾中的丙二醛水平。
6 结语
由此可见,OA和UA不仅通过抑制醛糖还原酶和山梨醇脱氢酶活性,阻滞非酶糖基化产物形成,也可通过清除非酶糖基化反应中生成的自由基,防治糖尿病并发症。OA和UA也通过抑制()L一葡萄糖苷酶活性,减少胃肠道吸收葡萄糖;通过保护胰腺O细胞,刺激胰岛素表达和分泌;通过促进胰岛素受体活化、激动7GR5受体和抑制蛋白酪氨酸磷酸酶1B,对抗胰岛素抵抗,促进组织细胞摄取和利用葡萄糖等多种机制降低血糖,从源头上产生抗糖尿病药理作用。
纠正糖代谢紊乱,防治糖尿病是OA和UA防治代谢综合征的一项重要药理作用,而纠正脂代谢紊乱,防治脂肪肝和动脉粥样硬化等是它们防治代谢综合征的又一重要药理作用。当然,以上均为动物实验研究的结果,有待于临床的进一步验证。