中國:菊糖和靈芝多醣改善糖尿病大鼠血糖

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2019年4月/天津科技大學/Journal of Functional Food

由於糖尿病致病機制複雜,而且有很多併發症,如果能把有助改善糖尿病的食物結合應用,發揮多靶點的作用機制,或許能在安全的前提下收到更好的改善成效。天津科技大學食品營養與安全國家重點實驗室的研究團隊於是以兩種天然來源的多醣──菊糖和靈芝多醣──從動物實驗到細胞分子層次做了一系列探討,為糖尿病患在藥物治療之外,提供以食療穩定血糖的另類思考。

文/張晏寧(臺灣大學生化科技學系碩士班)、吳亭瑤 

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隨著經濟發展及飲食結構的改變,糖尿病在全球占有極高的發病率及致死率,雖然目前已有許多降血糖藥物可用,但這些藥物常會產生副作用且所費不貲,因此開始有研究團隊轉往開發天然萃取物作為降血糖藥物,希望能降低副作用和患者的經濟負擔。

天津科技大學食品營養與安全國家重點實驗室的研究團隊2019年在《Journal of Functional Foods》發表了一篇論文,發現將菊糖(inulin)及來自靈芝(Ganoderma lucidum)的多醣混合餵食第二型糖尿病大鼠,能透過提升體內細胞對胰島素的敏感度及肝醣的合成量,有效改善大鼠的血糖。

菊糖又稱為菊苣纖維,是一種來自菊苣根部的多醣體,過去已有研究發現它有抗發炎、抗氧化及益生元的功能,還能改善高脂飲食老鼠及女性糖尿病患者的代謝失調問題。

靈芝在中藥的使用上已經有超過兩千年的歷史,大量證據顯示靈芝多醣在肝炎、高血壓、癌症等疾病的治療都扮演著重要角色,同時也能夠透過防止胰島β細胞凋亡及改善胰島素阻抗的方式,達到降血糖的功能。

由於糖尿病致病機制複雜,而且有很多併發症,因此研究者認為,如果能把有助改善糖尿病的食物結合應用,發揮多靶點的作用機制,或許能在安全的前提下收到更好的改善成效。此為本研究探討菊糖與靈芝多醣併用的構想來源。

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降低空腹血糖值

研究者以高脂飲食及鏈脲佐菌素(Streptozotocin,一種會攻擊胰島β細胞的化合物)誘導大鼠罹患第二型糖尿病,經過五週的實驗發現,這些糖尿病大鼠在餵食菊糖(5 g/kg)、靈芝多醣(0.4 g/kg)、菊糖(5 g/kg)加靈芝多醣(0.2或0.4 g/kg),其空腹血糖均明顯低於沒有餵食多醣的糖尿病組──分別比未治療的糖尿病大鼠減少2.41%、13.95%、19.82%、30.44%──顯示菊糖及靈芝多醣不論單獨或混合使用,都能夠降低糖尿病的空腹血糖(圖1)。

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圖1  糖尿病大鼠的空腹血糖值

〔說明〕菊糖的餵食劑量均為5 g/kg(每公斤體重餵食5克),靈芝的餵食劑量為0.2 g/kg(低劑量)或0.4 g/kg(高劑量)。

 

提高胰島素敏感度,促進肝醣合成

在胰島素耐受性測試實驗裡,給大鼠注射胰島素後,發現不論是靈芝多醣或菊糖與靈芝多醣併用五週,都能提高胰島素的利用率及敏感度,其中又以菊糖加高劑量靈芝多醣的效果最好(圖2)。

同時,實驗也觀察到,糖尿病大鼠肝臟和肌肉中肝醣含量明顯偏低的情形,也會因為菊糖與靈芝多醣併用而獲得大幅改善(圖3),此應為胰島素利用率及敏感度提高的具體表現。

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圖2  胰島素耐受性測試結果

〔說明〕空腹八小時後餵食各組糖尿病大鼠不同劑量的菊糖或靈芝多醣(劑量同圖1),二十分鐘後皮下注射胰島素0.15 U/kg,測量各時間點的血糖濃度(A),並計算血糖曲線下面積(B)。

 

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圖3  糖尿病大鼠的肝醣含量

 

促進脂質代謝

和正常大鼠相比,糖尿病大鼠的血清總膽固醇(TC)、三酸甘油脂(TG)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)都明顯增加,高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)則顯著下降。但在餵食菊糖或靈芝多醣五週後,糖尿病大鼠的總膽固醇、總三酸甘油脂、低密度脂蛋白膽固醇均獲得顯著改善,尤其菊糖與靈芝多醣併用的效果更勝其他組別(表1)。

表1  糖尿病大鼠的血脂

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調控胰島素的訊息傳遞路徑

研究者進一步從細胞分子層次分析菊糖、靈芝多醣的作用機制。

細胞內的PI3K/Akt訊息傳遞路徑是影響胰島素作用最主要的一條途徑。過去研究發現,當PI3K功能異常會影響到葡萄醣及脂質的代謝,而位於PI3K下游的Akt磷酸化(活化),一方面能增加GLUT4(葡萄糖轉運蛋白4)在細胞膜上的表現量,讓血液裡有更多的葡萄糖可以通過GLUT4進入細胞,另一方面則有助於肝醣合成酶(glycogen synthase,簡稱GS)發揮作用,提高肝醣生成的效率。

在本研究中,PI3K/Akt訊息傳遞路徑上的相關基因和蛋白表現量,糖尿病大鼠明顯低於正常大鼠,但餵食菊糖或靈芝多醣則可逆轉這樣的變化,顯示菊糖和靈芝多醣能透過調控PI3K/Akt訊息傳遞路徑,提高細胞對胰島素的敏感度,增加細胞對葡萄糖的利用和肝醣的合成,進而改善醣類和脂質的代謝,最後達到降血糖,甚至是降血脂的效果。

 

藥物之外的選擇

上述研究成果讓我們看到了菊糖和靈芝多醣對於第二型糖尿病的助益,既突顯出菊糖和靈芝多醣併用的可能性,也透露出菊糖和靈芝多醣在各別應用時的實力差距。提供糖尿病患在藥物治療之外,以食療穩定血糖的另類思考。

 

〔資料來源〕Liu Y, et al. Hypoglycemic effect of inulin combined with Ganoderma lucidum polysaccharides in T2DM rats. J Funct Foods. 2019 Apr; 55:381-390.