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南京中医药大学李松林团队:白魔芋中的葡甘聚糖与其酶解产物对小鼠2型糖尿病的相似降血糖作用及潜在机制研究

来源:魔芋

导读: 白魔芋中的葡甘聚糖与其酶解产物对小鼠2型糖尿病的相似降血糖作用及潜在机制研究Food &Function魔芋的块茎富含由β-1,4糖苷键连接D-甘露糖和D-葡萄糖的葡甘露聚糖,甘露糖与葡萄糖的 ...

白魔芋中的葡甘聚糖与其酶解产物对小鼠2型糖尿病的相似降血糖作用及潜在机制研究

Food &Function


魔芋的块茎富含由β-1,4糖苷键连接D-甘露糖和D-葡萄糖的葡甘露聚糖,甘露糖与葡萄糖的比例及相对分子量(MW)会由于不同物种之间的差异而有所不同。研究表明葡甘露聚糖具有降血糖活性,并且其降解产物比原魔芋具有更好的作用。但是,来自白魔芋的葡甘露聚糖是否具有降血糖作用尚不清楚。


糖尿病是一种以高血糖为特征的慢性代谢性疾病。随着西式饮食习惯的普及和肥胖人口的增加,全世界糖尿病的发病率急剧增加。到2040年,糖尿病患者的人数预计将超过300万,其中90%以上是2型糖尿病(T2DM)。


研究表明肠道菌群失调与T2DM密切相关。而通过饮食纤维干预调节肠道菌群可有助于改善糖尿病的病理症状,其潜在的机制之一是肠道菌群可将多糖发酵为短链脂肪酸(SCFA),这些SCFA可进一步通过机体代谢改善糖尿病症状。


本文研究了白蘑芋及其酶降解产物的降血糖作用,并探讨了其中肠道菌群,SCFA和内源性代谢产物的潜在机制。首先,通过超滤白蘑芋的B-葡聚糖酶降解产物,制备了四种降解产物。然后,研究了白蘑芋及其降解产物对高脂饮食(HFD)和链脲佐菌素(STZ)诱导的T2DM小鼠的降血糖作用。最后,通过16S rRNA基因测序分析了肠道菌群的多样性,并对粪便中的SCFA和尿液标志代谢物进行了分析,即通过UPLC-QTOF-MS / MS测定内源性代谢物。

(点击左下角阅读原文,直达文献页面)。

● 成果介绍

研究方法

研究人员通过以下方法研究了白魔芋中的葡甘聚糖与其酶解产物对小鼠2型糖尿病的降血糖作用及潜在机制:

1 白蘑芋葡甘聚糖及其酶解产物的制备;

2 白蘑芋葡甘聚糖的结构与组成分析;

3 动物实验设计;

4 短链脂肪酸、尿液代谢物及16S rRNA微生物多样性分析。

研究结果

首先,通过不同的降解方法,可以产生具有不同结构,特别是不同糖苷键的水解产物。但尽管具有不同的分子量,白蘑芋及其降解产物具有相似的B-糖苷键和单糖组成。


同时,白蘑芋及其降解产物增加了小鼠体内2-苯基乙醇葡糖醛酸,马尿酸,脱氨基酪氨酸,犬尿酸和3-羟基-3-(3-羟基苯基)丙酸-O-硫酸盐的含量,即调节T2DM小鼠的代谢模式,例如氨基酸代谢,碳水化合物代谢和脂质代谢。


其次,肠道微生物可编码特异性糖苷水解酶,细菌可以识别特定的多糖结构并催化多糖降解,本研究中通过喂食小鼠具有相似结构的白魔芋葡甘聚糖及其产物,进而刺激了由B-葡聚糖酶编码的细菌的增殖并诱导相似的肠道菌群组,包括乳酸杆菌,Ruminococcus_1和双歧杆菌水平。


因此,肠道菌群组成和相关代谢物的相似性是由于摄入具有相似结构(特别是糖苷键和单糖组成相似)的魔芋葡甘聚糖。

结论

白蘑芋及其β-葡聚糖酶降解产物对HFD-STZ诱导的T2DM小鼠具有相似的降血糖作用。该作用可能由于白蘑芋及其酶解产物具有类似糖苷键和单糖组成,后经由肠道微生物代谢,从而影响与T2DM有关的某些SCFAs和内源性代谢物的含量。


创新性/用前景

这项研究将为进一步开发和利用白蘑芋作为潜在的益生元对预防或治疗T2DM提供了科学依据。


参考文献

Similar hypoglycemic effects of glucomannan and its enzyme degraded products from Amorphophallus albus on type 2 diabetes mellitus in mice and potential mechanisms

Cheng-Ying Wu, Jing Zhou, Fang Long, Wei Zhang, Hong Shen, He Zhu, Jin-Di Xu and Song-Lin Li

https://doi.org/10.1039/D0FO02434A



专 家 简 介

李松林,博士,研究员。现任南京中医药大学第三临床医院(中国中医科学院江苏分院,江苏省中医药研究院,江苏省中西医结合医院)中药质量和代谢组研究室主任。


2000年毕业于中国药科大学,获理学博士学位。主持国家863计划和国家自然科学基金等国家和部省级课题20多项。发表论文200多篇,其中SCI收录120多篇,学术报告30多次。部分成果作为《Medicinal Research Reviews》和《药学学报》封面文章发表。建立的中药质量控制方法被列入国家法定标准。获授权专利4项,中药新药研究成果实施技术转让。副主编出版《生药学》、《中药分析学》、《现代生药学》和《中国藤黄属植物化学成分及生物活性研究》。是J Chromatogr A等多个国际专业期刊的特邀审稿人。曾获“南京军区优秀中青年科技人才”称号,获江苏省药学会中药质量专委会2018年度学术成就奖;中药质量控制研究成果获2018年江苏分析测试科学技术奖一等奖。


兼任世界中医药联合会中药饮片质量专业委员会及中药鉴定专业委员会常务理事、中药分析委员会委员,中华中医药学会中药分析及中药鉴定专业委员会委员,中国中药协会中药新技术专业委员会理事,江苏省药学会中药质量专业委员会副主任委员,江苏省分析测试协会理事,江苏省中医药学会中药饮片研究专业委员会委员。

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