收粗提物-1区-top刊:薏苡仁多糖缓解2型糖尿病通过肠道菌衍生的短链脂肪酸激活IGF1/PI3K/AKT信号

【写在前面】：本期推荐的是由南方医科大学中医药学院、南方医科大学广东省中药药剂学重点实验室、广东省中药制剂技术工程实验室等研究团队近期发表于Food Research International(IF6.475）的一篇文章，揭示薏苡仁多糖通过肠道微生物群衍生的短链脂肪酸激活 IGF1/PI3K/AKT 信号通路缓解2型糖尿病。

【期刊简介】

中科院分区基础版食品科技1区，工程技术2区top刊。

【题目及作者信息】

Coix seed polysaccharides alleviate type 2 diabetes mellitus via gut microbiota-derived short-chain fatty acids activation of IGF1/PI3K/AKT signaling

【摘要】主要看原文，关注其表达

近年，2 型糖尿病 (T2DM) 已成为全球关注的问题。薏苡仁（CS）作为中药和食品的同源物质，其多糖可以改善代谢紊乱患者的症状。由于大多数植物多糖难以消化和吸收，我们假设薏苡仁多糖 (CSP)通过肠道发挥降血糖作用。在这项研究中，研究了调节 CSP 对 T2DM 小鼠模型的降血糖作用的潜在机制。用CSP治疗后，T2DM 小鼠的血清胰岛素和高密度脂蛋白胆固醇水平升高，而总胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇水平降低。此外，CSP 治疗有助于修复T2DM小鼠的肠道屏障并调节肠道微生物组成，主要促进产生短链脂肪酸 (SCFA) 的细菌的生长，Spearman的分析显示这些细菌与CSP的降血糖作用正相关。结肠转录组分析表明，CSP的降血糖作用与 IGF1/PI3K/AKT信号通路的激活有关。相关分析表明，这种激活可能是由于CSP增加了产生SCFAs的细菌。GC-MS检测证实CSP处理增加了粪便SCFAs水平。分子对接显示SCFA可以与 IGF1、PI3K和AKT结合。我们的研究结果表明，CSP治疗可调节肠道微生物组成，尤其是产生SCFAs的细菌，激活 IGF1/PI3K/AKT信号通路，并表现出降血糖功效。

图文摘要

【文章亮点】

评价薏苡仁多糖的降血糖作用。

这些多糖可以调节 T2DM 小鼠的肠道微生物组成。

多糖通过增加 SCFAs 激活 IGF1/PI3K/AKT 信号。

【前言】

薏苡仁（CS）符合食物同源性的概念，富含氨基酸、纤维，被认为是一种营养丰富的天然食品。研究发现 CS 具有抗炎作用，抗肥胖，抗过敏，抗肿瘤活性。这些药理活性来源于 CS 的提取物，CS 多酚提取物可以降低低密度脂蛋白胆固醇 (LDL-C) 的水平并增加高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)的水平，并抑制氧化应激。CS蛋白水解物起到保护肝脏的作用，而 CS 油发挥抗癌作用。CS可以减少非酒精性脂肪性肝病中的脂肪堆积。许多体外发酵研究表明，多糖可以改善糖尿病的症状。然而，CS多糖（CSP）降低T2DM患者血糖的机制仍不清楚。大多数植物多糖由于分子量大、生物利用度低等原因，难以被胃肠道消化，不能被体内酶降解。因此，植物多糖通过调节肠道菌群发挥药理作用。研究表明，铁皮石斛多糖不被胃肠道消化吸收，其生物活性与肠道菌群有关。基于大多数多糖难以消化，我们假设 CSP 发挥的降血糖作用可能与肠道微生物群有关。

在本研究中，我们系统地评价了CSP的降血糖疗效，并应用16SrRNA测序、结肠转录组分析、SCFA测定和Spearman分析，来确定涉及CSP对T2DM小鼠降血糖作用的机制。

【结果部分】

【提取方法】 Polysaccharides were extracted from CS using the method reported previously by Huang et al (Huang et al., 2018，https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.07.087 ). After degreasing by ethyl acetate, CS was mixed with distilled water at a ratio of 1:12 w/v. The mixture was boiled for 3 h to extract the polysaccharides twice, then filtered and concentrated. Next, α-amylase was added to remove starch, and the mixture was precipitated using a four-fold volume of anhydrous ethanol for 24 h at 4 ◦C. After centrifugation at 20 ◦C, 4000g for 15 min, the solution was treated with 5 % trichloroacetic acid to remove protein residues, and was further centrifuged at 20 ◦C, 4000g for 15 min. The procedure was repeated until there were no milky white precipitate in the interface. Finally, the supernatant was dialyzed in a 1200 Da dialysis bag and then lyophilized, affording CSP.

1.CSP的单糖组成。13种标准单糖(1A)和CSP衍生物(1B)的ThermoICS5000+离子色谱。

2.CSP对FBG（2A）、体重（2B）、食物摄入量（2C）、OGTT（2D）、AUC0-2h（2E）、血清胰岛素（2F）、血清TG（2G）、TC（2H）、HDL-C（2I）和LDLC（2J）的影响。

3.结肠组织标本的组织学分析。

4.HA-M@PB@(PC + ART) NPs的体外抗动脉粥样硬化作用及机制。

5.CSP对T2DM治疗影响的结肠转录组学分析。

6.CSP对IGF1/PI3K/AKT信号通路的影响。

7.IGF1和AKT的免疫组化。

8.CSP对T2DM小鼠SCFA的影响。

9.分子对接及Spearman分析降血糖作用和肠道微生物群(10A)、IGF1/PI3K/AKT信号通路和肠道微生物群(10B)。

10.机制图

【结论部分】

在本研究中，我们首先证明了暴露CSP降低FBG水平和口服葡萄糖耐量0-2h，增加血清胰岛素和HDL-C水平，降低TC、TG和LDL-C水平。其次，CSP主要通过增加产生SCFA的细菌的相对丰度，包括乳酸杆菌、拟杆菌和双歧杆菌，根据Spearman分析，这些细菌与CSP的降糖作用有关。第三，CSP激活IGF1/PI3K/AKT信号通路，这可能与SCFAs产生的细菌有关。最后，CSP处理增加了粪便中SCFAs的水平，它们能够与IGF1、PI3K和AKT蛋白结合。总之，我们的研究结果表明，CSP可以通过肠道微生物群增加SCFAs的水平，从而激活IGF1/PI3K/AKT信号通路，产生降血糖作用。我们的研究支持了CSP作为一种治疗2型糖尿病的药物的潜力。

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