糖尿病（DM）是一种普遍的慢性代谢性疾病，也是全球公共卫生问题，其中T2DM已成为公共卫生的主要威胁，因为90-95%的糖尿病患者患有T2DM。其主要特征是胰岛素分泌不足和/或进行性胰岛素抵抗。根据国际糖尿病联合会（IDF）的数据，2019年全球糖尿病患者人数为4.63亿，预计到2045年将增加到7亿。关于T2DM治疗，已有一系列抗糖尿病药物，包括盐酸二甲双胍、磺脲类、葡萄糖苷酶抑制剂、噻唑烷二酮等。然而长期使用这些化学合成药物可能会导致一些副作用，如水肿，体重增加，恶心和潜在的腹泻。因此，为T2DM患者找到具有抗糖尿病活性的、有效的、安全的、负担得起的天然物质至关重要。

胰岛素抵抗（IR）是2型糖尿病发展的驱动因素。胰岛素受体底物-1/磷酸肌醇3-激酶/蛋白激酶B（IRS1/PI3K/Akt）信号通路，在胰岛素信号转导中起重要作用。此外，JNKs介导IRS1的丝氨酸磷酸化，导致IRS1酪氨酸磷酸化缺陷和磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（Akt）信号传导响应于胰岛素受体激活，从而导致胰岛素抵抗。AMP活化蛋白激酶（AMPK）是代谢紊乱的关键靶标之一。乙酰辅酶A羧化酶（ACC）是参与脂肪酸合成的限速酶，是AMPK信号通路的基本下游效应器。AMPK的活化可以刺激ACC磷酸化的增加。因此，调节IRS-1 / PI3K / Akt和AMPK / ACC信号通路可被视为治疗T2DM的有效治疗策略。

药理学研究表明，西洋参（Panax quinquefolius L.）具有多种药理特性，如抗糖尿病、抗氧化、抗炎、抗肿瘤作用等，已被广泛用于草药和保健食品，是世界上最畅销的草药之一。西洋参的主要生物活性成分是人参皂苷，包括中性人参皂苷（例如，Rb₁， Rb₂， Rc， Rd， Rg₃， Rh₂和 C-K）和丙二酰人参皂苷（例如，m-Rb₁、 m-Rb₂， m-rc， m-rd， m-Rg₁和 m-Re）。一系列实验研究表明，西洋参性中性人参皂苷具有显着的抗糖尿病作用，被认为是负责西洋参抗糖尿病活性的主要化学成分。例如，人参皂苷Rb₁据报道，可降低空腹血糖 （FBG） 水平和甘油三酯积累，改善胰岛素和瘦素敏感性。人参皂苷 Rb₂能明显改善葡萄糖代谢，抑制糖异生和肝脂积累等。

而丙二酰人参皂苷（MGR）是天然的人参皂苷，存在于新鲜和风干的西洋参中。先前发表的研究表明，PQ-MGR的含量占皂苷总量的50%以上。然而，丙二酰人参皂苷不容易分离，鉴定或检测，因此缺乏丙二酰人参皂苷的化学和药理学研究。本研究将首次报道PQ-MGR的降血糖和降血脂作用，并首次探索其在高脂饮食/链脲佐菌素(HFD/STZ)诱导的小鼠糖尿病条件下的潜在机制。

用HPLC-ESI-MS/MS分析化学成分,在PQ-MGR中鉴定出14种丙二酰人参皂苷。

采用高效液相色谱（HPLC）法检测PQ-MGR提取物中丙二酰人参皂苷的含量m-Rb₁的含量约占丙二酰基人参皂苷总量的77.4%。因此，m-Rb₁是PQ-MGR提取物中最丰富的丙二酰人参皂苷。然而，中性人参皂苷的含量相对较低，并且根本没有被HPLC检测到。

1、PQ-MGR对体重、FBG、OGTT和血清胰岛素水平的影响

如图2A所示，糖尿病对照组小鼠体重明显低于正常对照组（p<0.05）。与糖尿病对照组相比，PQ-MGR治疗组小鼠体重增加。根据监测治疗期间体重和日常行为的监测变化，各组均未发现毒性反应。

PQ-MGR对葡萄糖代谢的影响以空腹血糖(FBG)水平为指标，每周在食物去除12 h后测定FBG水平。如图2B所示，与正常对照组小鼠相比，糖尿病小鼠在第0周出现显著的高血糖（p<0.001）。经300和100 mg/kg PQ-MGR治疗后，在第1 ~ 4周，300 mg/kg PQ-MGR治疗组的FBG水平显著低于糖尿病对照组，在第5周，FBG水平进一步降低了45.74%（p <0.001）。在用PQ-MGR 100mg / kg治疗的组中，FBG水平仅在第5周显着降低（p <0.05）。实验结果表明，PQ-MGR对T2DM小鼠有降血糖作用。

口服葡萄糖耐量试验(OGTT)结果及OGTT曲线下面积(OGTT- auc)如图2C,D所示。HFD/STZ诱导的糖尿病对照组的初始血糖水平显著高于正常对照组和PQ-MGR治疗组（p <0.001）。在葡萄糖给药后30分钟，所有小鼠的血糖水平都飙升。与30 min相比，100和300mg / kg PQ-MGR处理的小鼠在给药后120 min后显示出36.74%（p<0.05）和42.76%（p <0.01）的血糖水平降低。 此外，计算浓度曲线（AUC）下面积发现PQ-MGR治疗显示AUC值明显低于糖尿病对照组。本研究结果表明，PQ-MGR治疗可改善HFD / STZ诱导的T2DM小鼠的糖耐量和血糖稳态。

血清胰岛素水平和HOMA-IR指数的变化数据见图2E,F。与正常对照组相比，糖尿病对照组的胰岛素水平显着降低（p<0.01），HOMA-IR指数增加（p<0.01）。治疗5周后，PQ-MGR治疗组在所有选定剂量下的空腹胰岛素水平均有显著改善（p < 0.05）。PQ-MGR处理组的HOMA-IR指数也显着降低。这些结果表明，施用PQ-MGR可以改善胰岛素抵抗。

2、PQ-MGR对血脂水平的影响

如图3所示，与正常对照组相比，糖尿病模型组小鼠血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、LDL-C和非酯化脂肪酸(NEFA)水平显著升高。PQ-MGR治疗组的TG、TC、LDL-C和NEFA水平显著低于糖尿病对照组，尤其是高剂量PQ-MGR治疗组。但PQ-MGR治疗组与糖尿病对照组HDL-C水平无变化。因此，这些结果表明PQ-MGR可能调节T2DM小鼠的脂质代谢。

3、PQ-MGR对肝损伤的影响

如图4A、B所示，HFD / STZ诱导的糖尿病小鼠产生严重的肝损伤，其特征在于血清天冬氨酸转氨酶（AST）和丙氨酸转氨酶（ALT）水平显著升高。连续治疗5周后，与糖尿病对照组相比，PQ-MGR治疗组的ALT和AST水平显着降低。这些结果表明PQ-MGR能有效修复T2DM小鼠的肝损伤。

SOD是一种清除自由基的重要抗氧化剂。如图4C所示，与正常对照组相比，糖尿病对照组血清SOD活性明显下降（p<0.01），提示脂质过氧化引起的肝损伤严重。PQ-MGR (300 mg/kg)处理后，与糖尿病对照组相比，血清SOD活性显着增加（p<0.05）。然而，PQ-MGR（100mg / kg）处理提高SOD活性，但差异不显著。

4、PQ-MGR对T2DM小鼠组织病理学的影响

肝内苏木精和伊红(H&E)染色如图5A所示。正常对照组小鼠肝脏呈有序的肝小叶结构，肝细胞丰富，细胞核清晰;糖尿病对照组小鼠肝脏呈脂肪变性和大泡细胞。口服PQ-MGR后，这些严重肝损伤均有明显改善。如图5B所示，正常对照组的胰岛呈圆形或椭圆形，边界清晰。相反，糖尿病对照组胰岛细胞受损、萎缩，呈不规则轮廓、空泡、炎症浸润等不典型细胞改变。治疗5周后，高剂量PQ-MGR对HFD/STZ诱导的糖尿病小鼠具有预防萎缩、结构损伤和胰岛丢失的作用。脂肪组织HE染色如图5C所示。T2DM小鼠脂肪组织的大小急剧增加，与正常对照组相比结构不清晰。相比之下，PQ-MGR处理组的细胞体积和结构变化明显减轻。此外，油红O染色显示PQ-MGR显着减小了肝内脂滴的大小和聚集(图5D)。

5、PQ-MGR对IRS1/PI3K/AKT和C-Jun N端激酶（JNK）信号通路的影响

为了进一步探讨PQ-MGR抗糖尿病作用的机制，采用western blotting检测肝脏中IRS1/PI3K/AKT和JNK信号通路的蛋白表达水平。如图6所示，与糖尿病对照组相比，PQ-MGR处理组PI3K Thr458和AKT ser473蛋白的磷酸化表达显著增加，而p-IRS1 Ser307和p-JNK Thr183/185的磷酸化表达显著降低。上述结果表明，PQ-MGR通过抑制JNK活性和激活IRS1 / PI3K / AKT信号通路来改善胰岛素抵抗。

6、PQ-MGR对肝肌和骨骼肌AMPK/ACC通路的影响

AMPK 是前脂肪细胞分化和脂肪生成的关键调节因子。为了研究AMPK/ACC通路的调控是否与PQ-MGR的低脂血症效应有关，采用western blot方法检测肝脏和骨骼肌中AMPK/ACC信号通路的蛋白表达水平。结果，糖尿病对照组的磷酸化AMPK水平显着降低，而PQ-MGR处理组的磷酸化AMPK水平显着增强。此外，PQ-MGR增加了糖尿病对照组中磷酸化的ACC水平，而ACC是AMPK的下游底物(图7)。

7、PQ-MGR对骨骼肌和肝脏GLUT4和PPARγ的影响

检测骨骼肌和肝脏中GLUT4和PPARγ蛋白的表达水平，见图8。与正常对照组相比，糖尿病对照组GLUT4和PPARγ表达水平显著降低。然而，经PQ-MGR处理后，糖尿病治疗组骨骼肌和肝脏中GLUT4和PPARγ蛋白表达显著增加。

综上，我们的研究结果表明，用PQ-MGR治疗可以显着降低HFD / STZ诱导的T2DM小鼠的空腹血糖和血清脂质水平，并改善胰岛素抵抗。进一步的机制研究表明，PQ-MGR的降糖作用可能与IRS1/PI3K/AKT和PPARγ/GLUT4信号通路有关。AMPK/ACC 信号通路的激活可能与 PQ-MGR 的降血脂活性有关。因此，我们认为PQ-MGR可以作为一种潜在的治疗T2DM的功能性食品。

 

原文来源：

Zhi Liu, et al. Hypoglycemic and Hypolipidemic Effects of Malonyl Ginsenosides from American Ginseng (Panax quinquefolius L.) on Type 2 Diabetic Mice.

ACS Omega. 2021 Dec 14; 6(49): 33652–33664. Published online 2021 Dec 6. doi: 10.1021/acsomega.1c04656