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2型糖尿病（T2DM）的防控迫切需要安全有效的新型策略。近日，浙江省农业科学院的研究团队从珊瑚猴头菇（Hericium coralloides）子实体中成功分离、纯化并鉴定出一种新型杂多糖——HCP-2b，并系统揭示了其多重降血糖作用机制。该多糖分子量约为9.93 kDa，具有独特的糖链结构。体外实验表明，HCP-2b能显著抑制α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的活性，并有效延缓葡萄糖扩散。在胰岛素抵抗（IR）的HepG2细胞模型中，HCP-2b可增强葡萄糖摄取、减轻氧化应激，并抑制线粒体膜通透性转换孔（mPTP）的开放。更重要的是，研究团队利用T2DM斑马鱼模型证实，HCP-2b能有效改善高血糖症状。其降糖作用与PI3K/Akt信号通路的激活密切相关：HCP-2b能上调该通路关键蛋白（Akt、P-Akt、IRS-1、PI3K、GLUT4）的表达，而使用PI3K或Akt抑制剂则可显著削弱其降糖效果。此外，体外粪便发酵实验揭示了HCP-2b的益生元潜力：它能特异性富集肠道有益菌（如拟杆菌属和副拟杆菌属），并促进丙酸的生成。这表明HCP-2b的降糖作用不仅通过直接调控细胞信号通路实现，还可能与重塑肠道菌群、调控代谢产物有关。综上所述，HCP-2b通过“肠道菌群-代谢产物-细胞信号通路”的多靶点协同作用，展现出良好的抗糖尿病潜力，为开发基于食用菌多糖的功能性食品或辅助降糖制剂提供了新的科学依据。

研究背景

2型糖尿病（T2DM）是一种长期的代谢性疾病，其特征是由于胰岛素抵抗或胰岛素分泌不足导致的异常高血糖。受生活方式和饮食模式变化的影响，T2DM的全球发病率正以令人担忧的速度增长。几十年来，口服降糖药已广泛应用于临床以控制高血糖。然而，其长期使用常受限于不良反应，因此迫切需要更安全的替代品。因此，天然产物已成为开发有效抗糖尿病疗法的重要候选者。

多糖是植物和蘑菇的主要生物活性成分，因其广谱生物活性、低毒性和副作用小而受到越来越多的关注。越来越多的证据证实，天然多糖通过多种机制发挥强大的降血糖特性。这些机制包括控制消化酶活性、调节肝脏葡萄糖代谢中的关键酶、保护和修复胰岛细胞，以及提高胰岛素敏感性。此外，PI3K/Akt信号通路是葡萄糖稳态的核心调节器。胰岛素是调节肝脏葡萄糖代谢的主要激素，通过与受体的β-亚基结合而发挥其生物学效应。

近几十年来，食用菌多糖的降血糖特性得到了系统研究。例如，从黄金银耳中提取的多糖表现出辅助降血糖作用，而云南鸡油菌多糖则显示出作为潜在降糖剂的潜力。然而，许多其他食用菌多糖的降血糖机制仍不清楚。猴头菇属（猴头菇科）在东亚菜肴和传统医学中使用了2000多年，已引起了相当大的药理学兴趣。猴头菇属的提取物显示出针对多种疾病的治疗潜力，包括癌症、阿尔茨海默病、感染、炎症和T2DM。珊瑚猴头菇（Coral Tooth Fungus）是该属的一种，其主要研究集中在抗氧化和神经保护作用上。例如，其多糖通过增强小鼠模型中的自噬流来减轻神经炎症，其乙酸乙酯提取物可增强抗氧化防御，减少氧化应激相关病理。尽管有这些发现，珊瑚猴头菇多糖的降血糖活性和机制基础仍未得到探索。本研究的目的是通过系统评估其抗糖尿病潜力和潜在的分子通路来填补这一空白。

研究内容

我们假设，通过生物活性引导分馏从珊瑚猴头菇中获得的活性多糖（命名为HCP-2b）具有显著的降血糖活性。然后，我们对这种多糖进行了结构表征，并系统评估了其降血糖效果。此外，我们利用胰岛素抵抗（IR）HepG2细胞模型和粪便发酵模型探索了潜在的分子机制。我们的研究结果将为HCP-2b在T2DM管理中的潜在治疗应用提供科学基础。

研究结果

Fig. 1. Purification of the active polysaccharide from H. coralloides via bioactivity-guided fractionation. (A) Elution curve of the crude HCP on DEAE-52 cellulose. (B) The effect of different polysaccharide fractions isolated with DEAE-52 cellulose on a-glucosidase enzyme inhibitory activity. (C) Elution curve on Sephacryl S-400 HR column chromatography column. (D) The effect of different polysaccharide fractions isolated with Sephacryl S-400 HR on a-glucosidase enzyme inhibitory activity.

Fig. 2. Characterization of the purified polysaccharide from H. coralloides (HCP- 2b). (A) UV- vis spectroscopy full- wavelength scan of HCP- 2b. (B) SEM of the HCP- 2b. (C) XRD pattern of HCP- 2b. (D) SEC- MALLS- RI chromatograms of HCP- 2b.

Fig. 3. H-NMR(A), C-NMR(B), HCOSY(C), NOESY(D), HSQC(E), HMBC(F) spectra of the purified polysaccharide from H. cordifolia (HCP- 2b).

Fig. 4. The proposed structure of HCP-2b.

Fig. 5. The hypoglycemic activities of the purified polysaccharide from H. coralloides (HCP- 2b). (A) The α-glucosidase inhibitory activities of HCP- 2b and acarbose. (B) The α-amylase inhibitory activities of HCP- 2b and acarbose. (C) Effect of HCP- 2b on glucose diffusion retardation. (D) The effect of HCP- 2b on HepG2 cell viability. (E) The fluorescence image of HCP- 2b in HepG2 on glucose consumption, ROS and mPTP. (F) The glucose content in zebrafish after different treatments (control, model, sitagliptin, three concentrations of HCP- 2b (62.5 μg/mL, 125 μg/mL, 250 μg/mL). (G) The fluorescence images (G) and intensity (H) of pancreatic β cells in Tg/insulin: GFP) transgenic zebrafish after different treatments (control, model, sitagliptin, three concentrations of HCP- 2b (62.5 μg/mL, 125 μg/mL, 250 μg/mL).

Fig. 6. Effects of HCP-2b and FOS on the levels of gases and SCFAs produced by the fecal microbiota in the fermentation model in vitro.The production of gases in each fermentation group: (A) CO2, (B) H2, (C) H2S, (D) NH3, (E) CH4. The production of SCFAs in each fermentation group: (F) propionic acid, (G) isobutyric acid, (H) butyric acid, (I) valeric acid, (J) isovaleric, (K) acetic acid.

Fig. 7.：Comparative analysis of fecal microbiota composition between multiple groups after fermentation.)

Fig. 8. The effect of HCP- 2b on the protein expression in insulin resistant HepG2 cell, glucose content, and pancreatic β cells in zebrafish. (A) Western blotting results showed that HCP- 2b enhanced the protein expression of Akt, IRS- 1, PI3K, and GLUT4. (B- F) The relative protein expression of Akt (B), P- Akt (C), IRS- 1 (D), PI3K (E), and GLUT4 (F) treated with DET, MET, and HCP- 2b. (1: control 2: model (DEX) 3: MET 4: HCP- 2b 200 μg·mL⁻¹ 5: HCP- 2b 400 μg·mL⁻¹). (E) The glucose content in zebrafish after different treatments (control, model, sitagliptin, HCP- 2b, HCP- 2b + PI3K inhibitor, HCP- 2b + Akt inhibitor). The fluorescence images (H) and intensity (I) of pancreatic β cells in Tg(insulin:GFP) transgenic zebrafish after different treatments (control, model, sitagliptin, HCP- 2b, HCP- 2b + PI3K inhibitor, HCP- 2b + Akt inhibitor).

研究结论

本研究成功从珊瑚猴头菇子实体中分离并鉴定了一种新型多糖（HCP-2b），并通过多方面机制证明了其显著的降血糖潜力。体外实验表明，HCP-2b能强烈抑制α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的活性，同时抑制葡萄糖扩散。此外，在无细胞毒性的情况下，HCP-2b通过触发PI3K/Akt信号通路，增强了胰岛素抵抗HepG2细胞的葡萄糖吸收能力。值得注意的是，粪便发酵实验阐明了HCP-2b的益生元特性，包括调节肠道菌群组成（特别是富集拟杆菌属和副拟杆菌属）以及刺激丙酸生成。此外，在T2DM斑马鱼模型中，HCP-2b表现出强大的降血糖作用，而该作用可被PI3K或Akt抑制剂共同处理所消除，证明了PI3K/Akt通路的必要性。这些发现共同表明，HCP-2b可能通过直接的酶抑制和间接的微生物群介导的代谢调节来改善高血糖，使其成为糖尿病管理中一种有前途的功能性食品候选物。

搜寻路径

DOI：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2025.124879

英文名称：Structural characterization and hypoglycemic mechanisms of a Hericium coralloides heteropolysaccharide (HCP-2b) via gut microbiota modulation and PI3K/Akt signaling