張曉云，張薛勤，梅曉宏

（中國農(nóng)業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價（食用）重點實驗室，北京 100083）

糖尿?。―iabetes 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型糖尿病（Type 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型糖尿病主要是因為產(chǎn)生胰島素抵抗（Insulin Resistance，IR）或胰島素分泌相對不足所導致[3]。國際糖尿病聯(lián)合會（IDF）預測，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，如何預防和治療糖尿病成為當今全球關(guān)注的焦點。

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)控機制類的綜述較多，而植物活性成分調(diào)控胰島素分泌機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細胞分泌胰島素的作用機制進行全面綜述，旨為促進胰島素分泌的天然降血糖產(chǎn)品的研究和開發(fā)提供科學理論依據(jù)。

1 胰島素的合成與分泌

胰島素是由51個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細胞合成與分泌，用以維持體內(nèi)正常血糖水平。當胰島β細胞合成與分泌胰島素能力受損時，將導致血糖升高，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肽鏈稱為前胰島素原。在胰島β細胞的粗面型內(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]。當胰島β細胞受到葡萄糖等刺激后，胰島素分泌泡與細胞膜融合以胞吐的形式釋放胰島素，以維持機體血糖水平的穩(wěn)定[11]。

2 胰島素分泌研究模型

目前，主要應用細胞和動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。

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

動物模型所運用到的實驗動物種類很多[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、化學藥物誘導法、食物誘發(fā)及催肥法等。在諸多方法中，化學藥物誘導法因其操作簡單、可行性較高等優(yōu)點而得到廣泛應用?；瘜W藥物誘導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、小鼠作為實驗動物[15]，如db/db小鼠、ob/ob小鼠、KK小鼠、BB大鼠、Zucker大鼠和GK大鼠等，其中應用最廣泛的是db/db小鼠[16]。

除細胞和動物模型外，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，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、保護和修復胰島β細胞、抗凋亡和調(diào)節(jié)信號通路等方面對胰島素分泌進行調(diào)控。

3.1 調(diào)控離子通道

胰島β細胞分泌胰島素是一個極其復雜的過程[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β細胞功能、細胞老化以及分泌胰島素能力與細胞內(nèi)Ca2+濃度以及細胞膜的電位緊密相關(guān)[20]。Ca2+通道是使Ca2+在生物膜內(nèi)外流動的蛋白質(zhì)復合體，細胞內(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，從而調(diào)節(jié)胰島β細胞分泌胰島素。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，當葡萄糖等營養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)代謝，使細胞內(nèi)的ATP含量增加時，會導致β細胞膜去極化，KATP通道關(guān)閉，電壓依賴性的Ca2+通道打開，細胞內(nèi)Ca2+濃度升高，促進胰島素分泌[24]；KCa通道是同時受膜電壓和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細胞膜復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。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，大量的研究報道植物活性成分具有通過調(diào)節(jié)離子通道從而促進胰島素分泌的作用，如表1所示，促進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+通道來影響細胞內(nèi)Ca2+的濃度，達到調(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+通道蛋白的表達量來調(diào)控胰島素的分泌。胰島β細胞分泌胰島素的機理非常復雜，天然產(chǎn)物種類多且活性成分復雜，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細胞、INS-1細胞和大、小鼠，雖然在細胞水平和動物水平（鼠科動物）已經(jīng)闡明了植物活性成分通過調(diào)控離子通道促進胰島素的分泌，但是對人類胰島β細胞分泌胰島素的調(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 保護和修復胰島β細胞

胰島β細胞結(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激、抗炎癥途徑保護和修復胰島β細胞。

3.2.1 緩解氧化應激 當胰島細胞內(nèi)氧化水平與抗氧化水平發(fā)生失衡時，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），導致細胞處于氧化應激狀態(tài)，損傷DNA和蛋白質(zhì)等一些生物大分子，從而嚴重影響細胞的正常生理功能[39]。細胞內(nèi)長時間氧化-抗氧化動態(tài)失衡，導致其中的抗氧化酶：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，核因子（Nuclear Factor 2，Nrf2）含量也會下降，Nrf2多在細胞質(zhì)中，受ROS刺激會進入細胞核，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。另外，氧化應激會進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，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。NF-κB家族的P65蛋白一旦被激活，則NF-κB/P65迅速進入細胞核中，與靶基因結(jié)合，所以通過檢測細胞核中NF-κB含量和活化程度，可以判斷胰腺組織或胰島細胞的健康狀況；FoxO1是穿梭于細胞核內(nèi)外的轉(zhuǎn)錄因子，是Fox基因家族的亞家族Fox O的一個亞族。在肝細胞中，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，氧化應激損傷可影響胰腺β細胞正常胰島素分泌功能，進而影響機體的代謝。

很多天然活性物質(zhì)具有緩解細胞氧化應激、保護和修復胰島細胞的功能，且調(diào)控機制具有多樣性。如表2所示，所運用到的模型主要是MIN6細胞和INS-1細胞細胞，可能原因是相比于動物實驗，細胞實驗操作較為簡單、實驗時間短且效果顯著。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，能對胰島細胞起到緩解氧化應激的作用，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，如番石榴酸[47]、金釵石斛多糖[48]和藍刺頭多糖B[49]可以通過提高轉(zhuǎn)錄激活因子PDK-1和Maf A的表達，最終促進胰島素分泌的分泌；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，實現(xiàn)緩解因氧化應激損傷導致的胰島素分泌不足的作用。

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

3.2.2 抗炎癥 炎癥反應是胰島β細胞功能受損的重要原因之一[48]。炎癥細胞因子，如腫瘤壞死因子α（Tumor Necrosis Factor-α,TNF-α）、IL-1β、白細胞介素6（Interleukin-6,IL-6）和白細胞介素8（Interleukin-8,IL-8）表達增加，會引發(fā)炎癥反應。用高糖處理原代胰島細胞后，胰島細胞中IL-1β表達量增加且分泌至細胞外，通過激活NF-κB，造成胰島β細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，保護胰島β細胞，如當歸多糖[57]和榼藤子總皂苷[58]均可以降低TNF-α和IL-6的表達，保護和修復炎癥因子侵染的胰島β細胞；太子參多糖[59]可通過降低TNFα、提高抗炎癥因子白細胞介素10（Interleukin-10,IL-10）的水平緩解炎癥反應。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，明顯抑制胰島細胞的炎癥反應。還可以通過多種途徑協(xié)同起到保護和修復胰島β細胞的作用，如南苜蓿總皂苷[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，即通過抑制氧化應激和炎癥反應，協(xié)同保護胰島β細胞。青錢柳復方制[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，顯著降低了氧化損傷和炎癥水平，減少胰島細胞凋亡，上調(diào)胰島素合成基因Ins1、Ins2和抗凋亡基因Bcl2的表達，多重機制協(xié)同作用增加血清胰島素水平。

3.3 抗凋亡

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

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

D-檸檬烯[63]和小檗堿[64]可以通過緩解內(nèi)質(zhì)網(wǎng)氧化應激來實現(xiàn)對胰島β細胞的保護作用；靈芝蛋白多糖[65]通過誘導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)應激導致的凋亡；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）通路修復內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激導致的凋亡。

3.3.2 抑制細胞凋亡通路 細胞凋亡是細胞自主的有序的死亡，其過程由多基因嚴格控制，如Bcl-2家族和Caspase家族等[67?69]。B淋巴細胞瘤-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胞色素C的釋放過程，最終抑制細胞凋亡的發(fā)生。因此Bcl-2表達量的增加可抑制細胞凋亡。半胱氨酸蛋白酶3（Caspase-3）是細胞凋亡過程中發(fā)揮重要功能的凋亡執(zhí)行蛋白之一，其表達量的增加可促進細胞凋亡。當受到凋亡信號刺激時，Bax從細胞質(zhì)中遷移至線粒體外膜，介導下游凋亡分子的釋放，其表達量的增加也可促進細胞凋亡的發(fā)生。

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

3.3.3 其他抗凋亡機制 植物活性成分除了抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激介導的細胞凋亡和抑制細胞凋亡通路外，還有其他抗凋亡機制。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胞的凋亡；玉米水溶性多糖[79]可能通過修復胰島β細胞的免疫損傷，抑制細胞凋亡和促進受損細胞再生，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綜復雜，難以明確是作用某種信號物質(zhì)還是同時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的表達量，促進Ca2+內(nèi)流，進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細胞線粒體膜電位，減少細胞色素C（Cyt-C）在胞漿中的表達，抑制細胞凋亡；可以有效降低高糖培養(yǎng)INS-1細胞和細胞線粒體中MDA含量，提高抗氧化酶SOD、CAT和GSH-Px的活性，改善細胞形態(tài)，同時可有效降低糖尿病大鼠血漿和胰腺、肝臟及肌肉三個組織中MDA含量，減輕臟器組織形態(tài)的損傷，促進胰島素分泌；另一方面活性物質(zhì)本身作用靶點未知，導致目前植物活性物質(zhì)抗凋亡作用的機制仍需進一步深入研究。

3.4 調(diào)節(jié)信號通路

3.4.1 PI3K/Akt信號通路 當細胞表面受體受到胞外信號刺激時會被激活，同時磷脂酰肌醇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)生相互作用移動到細胞膜上，被磷酸化激活后通過活化下游因子引發(fā)一系列生物學反應，包括細胞生長、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，促進其從細胞核轉(zhuǎn)移至細胞質(zhì)中，使得胰島素合成的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子PDK-1進入細胞核，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[85]。

研究表明抑制Akt磷酸化后β細胞分泌胰島素明顯減少[86]，蟲草素[87]能促進胰腺INS-1E細胞Akt的磷酸化，促進胰島素的分泌和合成；白藜蘆醇[88?89]可以調(diào)節(jié)高脂膳食誘導的C57BL/6J小鼠過高的基礎(chǔ)胰島素水平，深入研究其機理發(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，增強高糖誘導的細胞活性并抗細胞凋亡；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、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表達水平和上調(diào)IRS2、PI3K、p85、p-Akt、Akt、AMPKα蛋白表達量，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）及其下游靶點蛋白磷酸化才能發(fā)揮生理作用。cAMP/PKA信號途徑是指細胞外信號與相對應受體結(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的信號通路，從而影響細胞代謝和細胞行為。

已有研究證實cAMP-PKA信號通路的激活可以刺激胰島β細胞分泌胰島素[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）可將信號從細胞表面?zhèn)鬟f到細胞核內(nèi)部，參與細胞增殖、分化和凋亡等生理活動，它主要包括細胞外調(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，抑制胰島細胞的凋亡，降低STZ誘導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細胞的數(shù)量，并且體內(nèi)和體外試驗均表明，其促胰島素分泌機制是通過抑制caspase-3的表達以及下調(diào)Bax/Bcl-2比例、p38、ERK和JNK的磷酸化，促進Akt磷酸化，即通過影響MAPK和Akt信號通路，實現(xiàn)對胰島細胞的保護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，大量研究利用細胞模型和動物模型，證實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、保護和修復胰島β細胞、抗凋亡和調(diào)控信號通路來實現(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特分子結(jié)構(gòu)和官能團，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細胞增殖、衰老、凋亡或分泌胰島素信號通路。此外因為有許多不同的生物靶標，可引發(fā)多效性[108]，相比單一合成藥物作用于某一個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)系需要進一步研究。闡明植物活性成分調(diào)節(jié)胰島素分泌機理，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。