張曉云，張薛勤，梅曉宏

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價(jià)（食用）重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083）

糖尿病（Diabetes Mellitus，DM）是一組以高血糖為特征的代謝紊亂性疾病，常伴如隨腎病、神經(jīng)性病變、心腦血管疾病等多種慢性并發(fā)癥[1]，分為1型糖尿?。═ype 1 Diabetes Mellitus，T1DM）、2型糖尿?。═ype 2 Diabetes Mellitus，T2DM）、妊娠糖尿?。℅estational Diabetes Mellitus，GDM）和其他特殊類型糖尿病，其中T2DM占總糖尿病病例的90%左右[2]。1型糖尿病又名胰島素依賴型糖尿病，是由胰島素分泌絕對不足所引起，而2型糖尿病主要是因?yàn)楫a(chǎn)生胰島素抵抗（Insulin Resistance，IR）或胰島素分泌相對不足所導(dǎo)致[3]。國際糖尿病聯(lián)合會（IDF）預(yù)測，隨著糖尿病患病人數(shù)與日俱增，大約30年后，患病人數(shù)將高達(dá)6.93億[4]。糖尿病日益成為最具挑戰(zhàn)的公共健康問題之一，因此，如何預(yù)防和治療糖尿病成為當(dāng)今全球關(guān)注的焦點(diǎn)。

1型糖尿病和2型糖尿病的病理生理基礎(chǔ)均與胰島素分泌缺陷有關(guān)，因此通過藥物促進(jìn)胰島素分泌或者注射胰島素成為目前治療糖尿病的重要方案。由于口服促胰島素分泌的降糖藥物尚存在不同程度的副作用[5?7]，因此，越來越多的研究致力于從植物中提取具有生理活性的天然物質(zhì)，探究這些植物活性成分對胰島β細(xì)胞及其分泌胰島素功能的影響，從而開發(fā)具有基礎(chǔ)科學(xué)知識支撐的降血糖和治療糖尿病產(chǎn)品。研究表明，多糖類、黃酮類、萜類、多酚類、生物堿等植物活性成分具有降低血糖、調(diào)節(jié)胰島素分泌等改善糖尿病及其并發(fā)癥的作用，其調(diào)控機(jī)制也具有多樣性。迄今為止，植物活性成分降血糖、改善糖尿病及調(diào)控機(jī)制類的綜述較多，而植物活性成分調(diào)控胰島素分泌機(jī)制類的綜述較少且不全面，因此，本文對近年來國內(nèi)外植物活性物質(zhì)調(diào)控胰島β細(xì)胞分泌胰島素的作用機(jī)制進(jìn)行全面綜述，旨為促進(jìn)胰島素分泌的天然降血糖產(chǎn)品的研究和開發(fā)提供科學(xué)理論依據(jù)。

1 胰島素的合成與分泌

胰島素是由51個(gè)氨基酸殘基組成的小分子球狀蛋白，由A和B兩條多肽鏈組成，兩條鏈通過二硫鍵連接，在生物體內(nèi)由胰島β細(xì)胞合成與分泌，用以維持體內(nèi)正常血糖水平。當(dāng)胰島β細(xì)胞合成與分泌胰島素能力受損時(shí)，將導(dǎo)致血糖升高，甚至引發(fā)糖尿病。

胰島素的合成是在胰島β細(xì)胞內(nèi)完成[8]。人的胰島素基因位于11號染色體短臂上[9]，該基因經(jīng)轉(zhuǎn)錄翻譯后得到的整個(gè)肽鏈稱為前胰島素原。在胰島β細(xì)胞的粗面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，前胰島素原經(jīng)微粒體酶的作用裂解形成胰島素原，然后轉(zhuǎn)運(yùn)至高爾基體，此過程中結(jié)合Ca2+和Zn2+，由成籠蛋白包被形成初始胰島素分泌泡。而后經(jīng)過分泌泡酸化、蛋白內(nèi)切酶將胰島素原酶切為胰島素和C肽、分泌泡脫去部分蛋白衣殼后，形成成熟胰島素分泌泡[10]。當(dāng)胰島β細(xì)胞受到葡萄糖等刺激后，胰島素分泌泡與細(xì)胞膜融合以胞吐的形式釋放胰島素，以維持機(jī)體血糖水平的穩(wěn)定[11]。

2 胰島素分泌研究模型

目前，主要應(yīng)用細(xì)胞和動(dòng)物模型來研究天然植物活性成分對胰島素分泌的調(diào)控作用。

細(xì)胞模型中所使用的細(xì)胞一般包括研究胰島細(xì)胞功能和藥物對胰島細(xì)胞毒性作用的人或動(dòng)物原代胰島細(xì)胞和眾多胰島細(xì)胞系。由于原代胰島細(xì)胞存在分離過程嚴(yán)格、易污染，且胰腺來源少、細(xì)胞產(chǎn)量低等缺點(diǎn)，因此應(yīng)用受到一定的限制。國內(nèi)外利用克隆技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)開發(fā)了許多新的胰島細(xì)胞系，如大鼠RIN胰島瘤細(xì)胞系INS-1細(xì)胞和RINm-5F細(xì)胞、βTC細(xì)胞系，小鼠MIN胰島瘤細(xì)胞系MIN6細(xì)胞、NIT細(xì)胞系的NIT-1細(xì)胞以及βHC和βTC-tet細(xì)胞系，地鼠HIT胰島素瘤細(xì)胞系的HIT-T15細(xì)胞等。其中，INS-1細(xì)胞和MIN6細(xì)胞的應(yīng)用最為廣泛[12]。由于上述胰島細(xì)胞系仍存在各種不足和應(yīng)用局限性，因此研究者利用基因技術(shù)對細(xì)胞進(jìn)行永生化改造以建立理想的細(xì)胞模型，如NAKT-15和BRINBD11細(xì)胞即能夠無限增殖，又能維持胰島β細(xì)胞的正常生理功能[13]。所應(yīng)用的細(xì)胞模型大多采用葡萄糖和棕櫚酸誘導(dǎo)成糖毒性及脂毒性，或者兩者聯(lián)用誘導(dǎo)成糖脂毒性。此外還包括用過氧化氫（H2O2）誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激模型、白細(xì)胞介素1β（Interleukin-1β,IL-1β）誘導(dǎo)的胰島細(xì)胞線粒體損傷模型以及胰島淀粉樣多肽（Islet Amyloid Polypeptide，IAPP）誘導(dǎo)胰島素淀粉樣多肽纖維沉積而引起的細(xì)胞凋亡模型等[12]。

動(dòng)物模型所運(yùn)用到的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種類很多[14]，如嚙齒類的大鼠和小鼠，靈長類的猴，還有貓、狗、豬等。建立糖尿病模型的方法主要包括部分胰腺切除法、化學(xué)藥物誘導(dǎo)法、食物誘發(fā)及催肥法等。在諸多方法中，化學(xué)藥物誘導(dǎo)法因其操作簡單、可行性較高等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。化學(xué)藥物誘導(dǎo)法中常用藥物有鏈脲佐菌素（Streptozotocin，STZ）和四氧嘧啶（Alloxan，ALX）。此外，很多研究以自發(fā)形成糖尿病的大、小鼠作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物[15]，如db/db小鼠、ob/ob小鼠、KK小鼠、BB大鼠、Zucker大鼠和GK大鼠等，其中應(yīng)用最廣泛的是db/db小鼠[16]。

除細(xì)胞和動(dòng)物模型外，模式生物秀麗線蟲和黑腹果蠅也可用于胰島素分泌的研究，在食物中加入高糖或高脂，導(dǎo)致線蟲和果蠅遭受糖毒性或者脂毒性，從而構(gòu)建營養(yǎng)過剩導(dǎo)致的糖尿病模型[17?18]。

3 植物活性成分調(diào)節(jié)胰島素分泌作用機(jī)理

通過整理近年來植物活性成分調(diào)節(jié)胰島素分泌的文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)許多不同結(jié)構(gòu)類型的天然功能成分，如多糖類（包括糖苷類和蛋白多糖類）、黃酮類、萜類、多酚類、生物堿和甾體類等，均具有調(diào)節(jié)胰島素分泌的生理活性。同時(shí)研究表明這些植物活性成分能夠通過調(diào)節(jié)離子通道、保護(hù)和修復(fù)胰島β細(xì)胞、抗凋亡和調(diào)節(jié)信號通路等方面對胰島素分泌進(jìn)行調(diào)控。

3.1 調(diào)控離子通道

胰島β細(xì)胞分泌胰島素是一個(gè)極其復(fù)雜的過程[19]，涉及鈣離子（Ca2+）通道、鉀離子（K+）通道和鈉離子（Na+）通道等多種離子通道的參與。目前研究已證實(shí)β細(xì)胞功能、細(xì)胞老化以及分泌胰島素能力與細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度以及細(xì)胞膜的電位緊密相關(guān)[20]。Ca2+通道是使Ca2+在生物膜內(nèi)外流動(dòng)的蛋白質(zhì)復(fù)合體，細(xì)胞內(nèi)的Ca2+可在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（Nicotinic Acid Adenine Dinucleotide Phosphate，NAADP）受體通道[21]、三磷酸肌醇受體（Inositol 1,4,5-triphosphate Receptor，IP3R）通道[22]和蘭諾定受體2（Ryanodine Receptor 2，RYR2）通道[23]的調(diào)控下流動(dòng)，從而調(diào)節(jié)胰島β細(xì)胞分泌胰島素。ATP敏感的K+通道（KATP通道）、鈣激活的K+通道（KCa通道）和電壓依賴性K+通道（KV通道）是參與調(diào)控胰島素分泌的主要K+通道。如圖1所示，當(dāng)葡萄糖等營養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)代謝，使細(xì)胞內(nèi)的ATP含量增加時(shí)，會導(dǎo)致β細(xì)胞膜去極化，KATP通道關(guān)閉，電壓依賴性的Ca2+通道打開，細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度升高，促進(jìn)胰島素分泌[24]；KCa通道是同時(shí)受膜電壓和Ca2+濃度調(diào)節(jié)的離子通道，KV通道是受膜電壓調(diào)節(jié)的離子通道，二者在胰島β細(xì)胞膜復(fù)極化過程中均起著關(guān)鍵作用[25]；這類Ca2+和K+通道，常被作為治療2型糖尿病的藥物的潛在靶點(diǎn)。例如磺脲類降糖藥物（格列苯脲和格列吡嗪）選擇性阻滯KATP通道，打開KV通道，Ca2+內(nèi)流，觸發(fā)胰島素的釋放。此外，Na+通道[26]、Ca2+激活的單價(jià)陽離子通道TRPM 5[27]以及連接蛋白36（Connexin36，Cx36）通道[28]等均可調(diào)控胰島素的分泌。

圖1 離子通道調(diào)控胰島素分泌[29]Fig.1 Ion channel regulation of insulin secretion[29]

近年來，大量的研究報(bào)道植物活性成分具有通過調(diào)節(jié)離子通道從而促進(jìn)胰島素分泌的作用，如表1所示，促進(jìn)胰島素分泌的植物活性成分種類很多，大部分活性成分主要通過作用于K+通道來影響細(xì)胞內(nèi)Ca2+的濃度，達(dá)到調(diào)控胰島素分泌的作用；也可以直接通過影響Ca2+通道的開放程度和Ca2+通道蛋白的表達(dá)量來調(diào)控胰島素的分泌。胰島β細(xì)胞分泌胰島素的機(jī)理非常復(fù)雜，天然產(chǎn)物種類多且活性成分復(fù)雜，某些含量少的活性成分提取分離難度大，使得使用純化合物探究調(diào)控機(jī)理難度較大；此外，除了K+通道和Ca2+通道外，對其他離子通道研究較少，例如目前對Na+通道調(diào)控的天然產(chǎn)物只有馬齒莧多糖。研究模型主要包括MIN6細(xì)胞、INS-1細(xì)胞和大、小鼠，雖然在細(xì)胞水平和動(dòng)物水平（鼠科動(dòng)物）已經(jīng)闡明了植物活性成分通過調(diào)控離子通道促進(jìn)胰島素的分泌，但是對人類胰島β細(xì)胞分泌胰島素的調(diào)節(jié)作用是否與之一致仍有待探究。因此，進(jìn)一步對天然產(chǎn)物和離子通道深入探究，更為系統(tǒng)的闡明其調(diào)節(jié)機(jī)制，開發(fā)更多具有調(diào)控胰島素分泌作用的天然活性成分，對2型糖尿病的治療具有非常重要的意義。

表1 通過離子通道調(diào)控胰島素分泌Table 1 Regulation of insulin secretion through ion channels

3.2 保護(hù)和修復(fù)胰島β細(xì)胞

胰島β細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的完整是分泌胰島素的必要前提。研究表明，植物活性成分可以通過緩解氧化應(yīng)激、抗炎癥途徑保護(hù)和修復(fù)胰島β細(xì)胞。

3.2.1 緩解氧化應(yīng)激 當(dāng)胰島細(xì)胞內(nèi)氧化水平與抗氧化水平發(fā)生失衡時(shí)，會產(chǎn)生過量的自由基，如活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）和活性氮（Reactive Nitrogen Species，RNS），導(dǎo)致細(xì)胞處于氧化應(yīng)激狀態(tài)，損傷DNA和蛋白質(zhì)等一些生物大分子，從而嚴(yán)重影響細(xì)胞的正常生理功能[39]。細(xì)胞內(nèi)長時(shí)間氧化-抗氧化動(dòng)態(tài)失衡，導(dǎo)致其中的抗氧化酶：超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）、過氧化氫酶（Catalase,CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（Glutathione Peroxidase，GSH-Px）等含量和活性下降。同時(shí)，核因子（Nuclear Factor 2，Nrf2）含量也會下降，Nrf2多在細(xì)胞質(zhì)中，受ROS刺激會進(jìn)入細(xì)胞核，與抗氧化元件（Anti-oxidative Response Element，ARE）結(jié)合，結(jié)合體Nrf2-ARE編碼調(diào)控抗氧化酶的表達(dá)。另外，氧化應(yīng)激會進(jìn)一步抑制與胰島素合成有關(guān)的重要轉(zhuǎn)錄激活因子的表達(dá)，如磷酸肌醇依賴性蛋白激酶l（Phosphoinositide Dependent Protein Kinase-1，PDK-1）、肌腱膜纖維肉瘤癌基因同源物A（Musculoaponeurotic Fibrosarcoma Oncogene Homolog A，Maf A），同時(shí)增加核因子κB（Nuclear Factor kappa-B，NF-κB）蛋白、叉形頭轉(zhuǎn)錄因子O1（Forkhead Box Protein O1，F(xiàn)oxO1）的表達(dá)。NF-κB家族的P65蛋白一旦被激活，則NF-κB/P65迅速進(jìn)入細(xì)胞核中，與靶基因結(jié)合，所以通過檢測細(xì)胞核中NF-κB含量和活化程度，可以判斷胰腺組織或胰島細(xì)胞的健康狀況；FoxO1是穿梭于細(xì)胞核內(nèi)外的轉(zhuǎn)錄因子，是Fox基因家族的亞家族Fox O的一個(gè)亞族。在肝細(xì)胞中，抗氧化劑能抑制胰島素激活FoxO1，改善胰島素抵抗[40]。由此可見，氧化應(yīng)激損傷可影響胰腺β細(xì)胞正常胰島素分泌功能，進(jìn)而影響機(jī)體的代謝。

很多天然活性物質(zhì)具有緩解細(xì)胞氧化應(yīng)激、保護(hù)和修復(fù)胰島細(xì)胞的功能，且調(diào)控機(jī)制具有多樣性。如表2所示，所運(yùn)用到的模型主要是MIN6細(xì)胞和INS-1細(xì)胞細(xì)胞，可能原因是相比于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，細(xì)胞實(shí)驗(yàn)操作較為簡單、實(shí)驗(yàn)時(shí)間短且效果顯著。很多天然產(chǎn)物（如黃酮類、多酚類和多糖類）都具有一定的抗氧化性，能對胰島細(xì)胞起到緩解氧化應(yīng)激的作用，如葡萄籽多酚[41]、茶多酚[42]、苦瓜多糖[43]、仙人掌多糖[44]、青錢柳多糖[45]和黑果枸杞多糖[46]均能增加抗氧化酶SOD、CAT和GSH-Px活性，起到緩解氧化應(yīng)激的作用。除了直接作用于抗氧化酶外，還可以作用于多種轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，如番石榴酸[47]、金釵石斛多糖[48]和藍(lán)刺頭多糖B[49]可以通過提高轉(zhuǎn)錄激活因子PDK-1和Maf A的表達(dá)，最終促進(jìn)胰島素分泌的分泌；姜黃素[50?51]和羅漢果甜苷[52]分別作用于FoxO1的轉(zhuǎn)移和活性調(diào)節(jié)，殼聚糖硫酸酯[53]、芒柄花黃素[54]和鐵皮石斛多糖[55]作用于核因子κB蛋白，實(shí)現(xiàn)緩解因氧化應(yīng)激損傷導(dǎo)致的胰島素分泌不足的作用。

表2 通過緩解氧化應(yīng)激調(diào)控胰島分泌Table 2 Regulation of islet secretion by relieving oxidative stress

3.2.2 抗炎癥 炎癥反應(yīng)是胰島β細(xì)胞功能受損的重要原因之一[48]。炎癥細(xì)胞因子，如腫瘤壞死因子α（Tumor Necrosis Factor-α,TNF-α）、IL-1β、白細(xì)胞介素6（Interleukin-6,IL-6）和白細(xì)胞介素8（Interleukin-8,IL-8）表達(dá)增加，會引發(fā)炎癥反應(yīng)。用高糖處理原代胰島細(xì)胞后，胰島細(xì)胞中IL-1β表達(dá)量增加且分泌至細(xì)胞外，通過激活NF-κB，造成胰島β細(xì)胞分泌胰島素功能障礙[56]。

植物活性成分可降低促炎癥因子的表達(dá)，保護(hù)胰島β細(xì)胞，如當(dāng)歸多糖[57]和榼藤子總皂苷[58]均可以降低TNF-α和IL-6的表達(dá)，保護(hù)和修復(fù)炎癥因子侵染的胰島β細(xì)胞；太子參多糖[59]可通過降低TNFα、提高抗炎癥因子白細(xì)胞介素10（Interleukin-10,IL-10）的水平緩解炎癥反應(yīng)。除直接作用于炎癥因子之外，也可以作用于核因子κB蛋白起到抗炎癥的作用，如中藥大黃提取物大黃酸[60]可以減少db/db小鼠胰腺NF-κB含量，明顯抑制胰島細(xì)胞的炎癥反應(yīng)。還可以通過多種途徑協(xié)同起到保護(hù)和修復(fù)胰島β細(xì)胞的作用，如南苜?？傇碥誟61]可以降低糖尿病大鼠胰腺組織中TNF-α、IL-1β和MDA的水平，提高抗氧化酶SOD、GSH-Px的含量，即通過抑制氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)，協(xié)同保護(hù)胰島β細(xì)胞。青錢柳復(fù)方制[62]（以青錢柳為君藥，桑白皮和石斛為臣藥，陳皮為佐藥）可以下調(diào)了NF-κB、STAT、TNF-α、IL-1β、IL-6、Bax基因的表達(dá)，顯著降低了氧化損傷和炎癥水平，減少胰島細(xì)胞凋亡，上調(diào)胰島素合成基因Ins1、Ins2和抗凋亡基因Bcl2的表達(dá)，多重機(jī)制協(xié)同作用增加血清胰島素水平。

3.3 抗凋亡

胰島細(xì)胞分泌胰島素含量降低主要有兩方面的原因：一方面是細(xì)胞自身分泌能力下降，另一方面胰島細(xì)胞發(fā)生凋亡，導(dǎo)致分泌總量降低。因此促進(jìn)細(xì)胞的增殖及抑制凋亡，是維持胰島β細(xì)胞正常生理功能的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)也是治療糖尿病的關(guān)鍵控制點(diǎn)。從植物中提取的天然活性物質(zhì)除了能調(diào)節(jié)胰島β細(xì)胞分泌胰島素之外，大都具備抗凋亡能力，其抗細(xì)胞凋亡的機(jī)制主要包括抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡、抑制凋亡通路等。

3.3.1 抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡 胰島β細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)約占整個(gè)細(xì)胞體積的75%，是合成和加工胰島素等蛋白質(zhì)的重要場所，長時(shí)間內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激將會導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)啟動(dòng)凋亡信號通路，因此內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是造成胰島β細(xì)胞損傷和凋亡的重要因素之一。緩解內(nèi)質(zhì)網(wǎng)氧化應(yīng)激可以改善胰島信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而有效抑制胰島β細(xì)胞凋亡。

D-檸檬烯[63]和小檗堿[64]可以通過緩解內(nèi)質(zhì)網(wǎng)氧化應(yīng)激來實(shí)現(xiàn)對胰島β細(xì)胞的保護(hù)作用；靈芝蛋白多糖[65]通過誘導(dǎo)IAPP的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，以及通過JNK/CHOP途徑抑制IAPP引起的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激導(dǎo)致的凋亡；牛樟丸[66]通過過氧化物酶體增殖物激活受體-γ（Peroxisome Proliferators-Activated Receptor-γ，PPAR-γ）通路修復(fù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激導(dǎo)致的凋亡。

3.3.2 抑制細(xì)胞凋亡通路 細(xì)胞凋亡是細(xì)胞自主的有序的死亡，其過程由多基因嚴(yán)格控制，如Bcl-2家族和Caspase家族等[67?69]。B淋巴細(xì)胞瘤-2（B-cell Lymphoma-2,Bcl-2）屬于原癌基因，Bcl-2蛋白可通過維持線粒體跨膜電位，抑制凋亡過程中線粒體途徑細(xì)胞色素C的釋放過程，最終抑制細(xì)胞凋亡的發(fā)生。因此Bcl-2表達(dá)量的增加可抑制細(xì)胞凋亡。半胱氨酸蛋白酶3（Caspase-3）是細(xì)胞凋亡過程中發(fā)揮重要功能的凋亡執(zhí)行蛋白之一，其表達(dá)量的增加可促進(jìn)細(xì)胞凋亡。當(dāng)受到凋亡信號刺激時(shí)，Bax從細(xì)胞質(zhì)中遷移至線粒體外膜，介導(dǎo)下游凋亡分子的釋放，其表達(dá)量的增加也可促進(jìn)細(xì)胞凋亡的發(fā)生。

大量研究表明天然活性物質(zhì)可以通過抑制細(xì)胞凋亡通路來實(shí)現(xiàn)促胰島素分泌的作用，如黃精多糖[70]能下調(diào)Caspase-3的表達(dá)，降低STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠血清糖化血紅蛋白含量，改善胰島細(xì)胞形態(tài)，增加胰島素分泌；枸杞多糖[71?72]和芒果苷[73]通過促進(jìn)Bcl-2的表達(dá)，抑制Bax的表達(dá)，使得直接導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的Caspase-3含量減少，以降低高糖糖誘導(dǎo)和H2O2誘導(dǎo)的INS-1細(xì)胞凋亡；牡荊素[74]、丹酚酸B[75]、馬里苷[76]均能上調(diào)Bcl-2的表達(dá)量以抑制細(xì)胞凋亡。

3.3.3 其他抗凋亡機(jī)制 植物活性成分除了抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和抑制細(xì)胞凋亡通路外，還有其他抗凋亡機(jī)制。如從西洋參中提取合成的人參皂苷CK[77]能抑制腺苷酸活化蛋白激酶-氨基末端激酶（AMPK-JNK）-線粒體凋亡途徑；楊桃根提取物DMDD[78]通過TLR4/My D88/NF-κB信號通路抑制胰島細(xì)胞的凋亡；玉米水溶性多糖[79]可能通過修復(fù)胰島β細(xì)胞的免疫損傷，抑制細(xì)胞凋亡和促進(jìn)受損細(xì)胞再生，從而增加胰島素水平。

目前植物活性物質(zhì)抗胰島細(xì)胞凋亡信號通路研究還不夠具體，一方面由于凋亡信號通路錯(cuò)綜復(fù)雜，難以明確是作用某種信號物質(zhì)還是同時(shí)作用多種通路多種信號物質(zhì)，如桑葉多糖[80]可以顯著提高PDX-1的表達(dá)量，促進(jìn)Ca2+內(nèi)流，進(jìn)而提高胰島素的合成和分泌；可以明顯提高高糖培養(yǎng)INS-1細(xì)胞線粒體膜電位，減少細(xì)胞色素C（Cyt-C）在胞漿中的表達(dá)，抑制細(xì)胞凋亡；可以有效降低高糖培養(yǎng)INS-1細(xì)胞和細(xì)胞線粒體中MDA含量，提高抗氧化酶SOD、CAT和GSH-Px的活性，改善細(xì)胞形態(tài)，同時(shí)可有效降低糖尿病大鼠血漿和胰腺、肝臟及肌肉三個(gè)組織中MDA含量，減輕臟器組織形態(tài)的損傷，促進(jìn)胰島素分泌；另一方面活性物質(zhì)本身作用靶點(diǎn)未知，導(dǎo)致目前植物活性物質(zhì)抗凋亡作用的機(jī)制仍需進(jìn)一步深入研究。

3.4 調(diào)節(jié)信號通路

3.4.1 PI3K/Akt信號通路 當(dāng)細(xì)胞表面受體受到胞外信號刺激時(shí)會被激活，同時(shí)磷脂酰肌醇3-激酶（Phosphatidylinositol-3-Kinase,PI3K）磷酸化而激活，活化后的PI3K磷酸化細(xì)胞膜上的脂質(zhì)，形成第二信使磷脂酰肌醇（3,4,5）-三磷酸（PIP3）。Akt是PI3K信號下游的靶蛋白，能通過與磷酸肌醇發(fā)生相互作用移動(dòng)到細(xì)胞膜上，被磷酸化激活后通過活化下游因子引發(fā)一系列生物學(xué)反應(yīng)，包括細(xì)胞生長、增殖、遷移和凋亡等，稱為PI3K-Akt信號通路[81?82]。Akt磷酸化后能夠使轉(zhuǎn)錄因子Fox O1磷酸化，促進(jìn)其從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移至細(xì)胞質(zhì)中，使得胰島素合成的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子PDK-1進(jìn)入細(xì)胞核，轉(zhuǎn)錄胰島素合成相關(guān)基因[83?84]。此外，Akt還可以調(diào)控胰島素囊泡胞吐相關(guān)的SNARE（Syntaxin-1、SNAP25、VAMP2）蛋白的表達(dá)[85]。

研究表明抑制Akt磷酸化后β細(xì)胞分泌胰島素明顯減少[86]，蟲草素[87]能促進(jìn)胰腺INS-1E細(xì)胞Akt的磷酸化，促進(jìn)胰島素的分泌和合成；白藜蘆醇[88?89]可以調(diào)節(jié)高脂膳食誘導(dǎo)的C57BL/6J小鼠過高的基礎(chǔ)胰島素水平，深入研究其機(jī)理發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇可能通過激活PDK-1、PI3K-Akt通路增加胰島素分泌，增強(qiáng)高糖誘導(dǎo)的細(xì)胞活性并抗細(xì)胞凋亡；黃芪黃酮與葛根黃酮配伍[90]能協(xié)同緩解胰腺脂毒性及炎癥反應(yīng)、調(diào)控PI3K/Akt信號通路增加模型大鼠胰島素分泌；鐵皮石斛[91]提取液和柚皮素[92]均能通過PI3K/Akt信號通路提高糖尿病大小鼠的胰島素分泌水平，改善胰島素抵抗。青錢柳雙瓜袋泡茶[93]可有效緩解2型糖尿病大鼠的氧化損傷，能上調(diào)IRS2、PI3K、p85、Akt2、AMPK mRNA表達(dá)水平和上調(diào)IRS2、PI3K、p85、p-Akt、Akt、AMPKα蛋白表達(dá)量，因此可能通過激活PI3K/Akt信號通路起到降脂降糖作用，使金錢柳有望成為治療2型糖尿病的天然產(chǎn)物和潛在治劑。

3.4.2 cAMP-PKA信號通路 環(huán)磷酸腺苷cAMP是一種環(huán)狀核苷酸，需要依賴蛋白激酶A（Protein Kinase A,PKA）及其下游靶點(diǎn)蛋白磷酸化才能發(fā)揮生理作用。cAMP/PKA信號途徑是指細(xì)胞外信號與相對應(yīng)受體結(jié)合后，通過調(diào)節(jié)胞內(nèi)第二信使cAMP的水平而引起一系列反應(yīng)的信號通路，從而影響細(xì)胞代謝和細(xì)胞行為。

已有研究證實(shí)cAMP-PKA信號通路的激活可以刺激胰島β細(xì)胞分泌胰島素[94]。珍珠花中提取物圣草酚[95]可以通過調(diào)控cAMP/PKA信號途徑促進(jìn)胰島素分泌，提高葡萄糖耐受能力；植物活性成分綠茶多糖[96]可以上調(diào)PKA、PDX-1的轉(zhuǎn)錄，通過cAMPPKA通路刺激胰島素的分泌，從而降低血糖水平。

3.4.3 MAPK信號通路 絲裂原活化蛋白激酶（Mitogen-Activated Protein Kinase,MAPK）可將信號從細(xì)胞表面?zhèn)鬟f到細(xì)胞核內(nèi)部，參與細(xì)胞增殖、分化和凋亡等生理活動(dòng)，它主要包括細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2（Extracellular Regulated Protein Kinases, ERK 1/2）、p38、ERK 5以及Jun氨基末端激酶（Jun N-terminal Kinase,JNK）4個(gè)亞族[97]。

干梔子花提取物京平尼苷[98?99]通過激活胰高血糖素樣肽-1受體（Glucagon-Like Peptide 1 Receptor,GLP-1R）和AMPK信號通路促進(jìn)胰島素分泌和抗凋亡；桑葚多糖[100]通過下調(diào)Caspase-3蛋白、p-JNK和p-p38的表達(dá)，抑制胰島細(xì)胞的凋亡，降低STZ誘導(dǎo)糖尿病小鼠的空腹血糖水平，提高胰島素水平。青錢柳提取物[101]可以顯著降低STZ誘導(dǎo)的糖尿病小鼠的體重、攝食量和血糖水平，增加胰島素水平和胰島素β細(xì)胞的數(shù)量，并且體內(nèi)和體外試驗(yàn)均表明，其促胰島素分泌機(jī)制是通過抑制caspase-3的表達(dá)以及下調(diào)Bax/Bcl-2比例、p38、ERK和JNK的磷酸化，促進(jìn)Akt磷酸化，即通過影響MAPK和Akt信號通路，實(shí)現(xiàn)對胰島細(xì)胞的保護(hù)作用和胰島素的正常分泌，從而降低血糖。

3.4.4 其他信號通路 研究植物活性成分調(diào)節(jié)胰島素分泌的信號通路，除了PI3K/Akt信號通路、cAMPPKA信號通路和MAPK信號通路之外，還有G蛋白偶聯(lián)受體（G Protein Coupled Receptor,GPCR）信號通路[102]、胰高血糖素-胰高血糖素樣肽（Glucagon-GLP-1）信號通路[103?104]、糖皮質(zhì)激素通路[105]、ADP核糖基化因6-細(xì)胞分裂控制蛋白42-Rac1蛋白（Arf6-Cdc42-Rac1）信號通路[106]、環(huán)磷酸鳥苷-蛋白激酶G（cGMP-PKG）信號通路[107]等。

4 展望

糖尿病患者人數(shù)激增、低齡化以及所引起的并發(fā)癥已引起全社會高度關(guān)注。到目前為止，大量研究利用細(xì)胞模型和動(dòng)物模型，證實(shí)從植物性食材和藥材中提取的活性成分具有調(diào)節(jié)胰島素分泌的作用。這些活性成分主要通過調(diào)控離子通道、保護(hù)和修復(fù)胰島β細(xì)胞、抗凋亡和調(diào)控信號通路來實(shí)現(xiàn)對胰島素分泌的調(diào)節(jié)。植物活性成分由于其具有的獨(dú)特分子結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)，通過與多種胰島素分泌相關(guān)的內(nèi)源性生物分子結(jié)合，抑制或激活相關(guān)酶、受體、信號分子及轉(zhuǎn)錄因子等，從而參與了胰島β細(xì)胞增殖、衰老、凋亡或分泌胰島素信號通路。此外因?yàn)橛性S多不同的生物靶標(biāo)，可引發(fā)多效性[108]，相比單一合成藥物作用于某一個(gè)特定的酶或者信號分子，植物活性成分的調(diào)控更加安全、多效。但活性物質(zhì)調(diào)節(jié)胰島素分泌的功能和其他生理功能之間的作用聯(lián)系尚未闡明，同時(shí)植物活性成分功能多樣，相互之間的協(xié)同和拮抗關(guān)系需要進(jìn)一步研究。闡明植物活性成分調(diào)節(jié)胰島素分泌機(jī)理，對開發(fā)更為健康有效的包含多種活性成分的產(chǎn)品或膳食配方，以及降血糖食品藥品的開發(fā)和糖尿病治療都具有一定的意義。