研究背景

糖尿病是一种慢性代谢性疾病，其中2型糖尿病（T2DM）是最常见的类型。T2DM的特点是胰岛素抵抗、高血糖以及相对缺乏胰岛素。胰岛素抵抗是T2DM的主要特征，表现为细胞对胰岛素的反应减弱，导致血糖水平升高。随着全球肥胖和超重问题的增加，T2DM的发病率也在不断上升。据世界卫生组织预测，到2040年，全球糖尿病患者数量将达到6.42亿，其中许多新病例发生在发展中国家，尤其是亚洲地区。T2DM已成为一个重大的公共卫生问题，给社会带来了巨大的经济负担。目前，抗糖尿病药物可以改善T2DM患者的健康状况，但大多数现有药物都有副作用，并且与糖尿病相关并发症和共病的增加有关。例如，长期使用二甲双胍可能会损害严重肾病或肝病患者的健康，而罗格列酮则会增加心血管疾病的风险，甚至导致患者死亡。因此，寻找具有天然活性成分的治疗T2DM的方法，且副作用小或无副作用，具有重要意义。

灰树花(Grifola. frondosa)多糖（GFP）作为重要的活性物质，近年来因其多种生物功能而受到广泛关注。然而，之前的研究主要集中在抗氧化和抗肿瘤活性上，对于GFP的结构特征和抗糖尿病潜力及其通过IRS1/PI3K-JNK信号通路和特定蛋白质翻译后修饰（PTM）的机制尚未有报道。

福建农林大学食品科学学院的Chao Zhao团队在Carbohydrate Polymers上发表了题为Structural characterization and antidiabetic potential of a novel heteropolysaccharide from Grifola frondosa via IRS1/PI3K-JNK signaling pathways^[1] 的论文（图1）。研究旨在从Grifola frondosa（G. frondosa）中分离并纯化一种新型杂多糖（GFP-W），并对其结构特征和抗糖尿病潜力进行深入研究。

图1 文章封面

研究内容及结果

1、灰树花多糖的获取与表征

G. frondosa子实体的干燥粉末首先用95%乙醇浸泡24小时以去除杂质和小分子脂溶性物质，然后在50 kHz下超声处理30分钟，再用92°C的超纯水提取4小时。提取液经离心后，浓缩并加入四倍体积的无水乙醇，4°C下过夜沉淀。沉淀的GFP通过离心收集，溶解于超纯水并用Sevag法去除蛋白质，再经48小时透析后冷冻干燥。最后，样品通过DEAE Sephadex A-52柱层析纯化，得到主要纯化组分灰树花多糖GFP-W（图2,3）。

图2 GFP-W的分离纯化

图3 GFP-W的红外图谱

GFP-W的分子量通过多角度激光光散射（MALLS）系统测定，平均分子量为66.1 kDa。通过气相色谱、傅里叶变换红外光谱、一维（¹H-和¹³C-）和二维（¹H-¹H COSY、¹H-¹³C HSQC和¹H-¹³C HMBC）核磁共振光谱对GFP-W的结构进行了表征（图4,5，表1）。结果显示，GFP-W主要包含四种连接类型单元，即β-D-GlcpA→、1,2,6-α-Gal、→2)-β-Manp→和→3)-β-L-Fucp-(1→。

图4 GFP-W的核磁¹H和¹³C谱

图5 GFP-W的二维核磁谱图

表1 GFP-W的核磁信号归属

2、抗糖尿病潜力

GFP-W在地塞米松诱导的胰岛素抵抗HepG2细胞中显著增加了葡萄糖的摄取。通过提高胰岛素受体底物1（IRS1）、磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）和葡萄糖转运蛋白4（GLUT4）的mRNA和蛋白质表达，以及c-Jun N端激酶1（JNK1）的下调，GFP-W改善了胰岛素抵抗（图6）。此外，GFP-W的抗糖尿病活性与蛋白质赖氨酸乙酰化、丁酰化和琥珀酰化的显著变化有关（图7）。这些结果为灰树花多糖的降血糖治疗作用提供了新的证据。

图6 GFP-W对HepG2细胞的作用

图7 GFP-W对蛋白质赖氨酸乙酰化（a）、琥珀酰化（b）、棕榈酰化、（c）丙二酰化（d）以及β-羟基丁酸化的影响

3、动物实验

在T2DM小鼠模型中，GFP-W显著降低了空腹血糖水平，并改善了口服葡萄糖耐量试验（OGTT）中的血糖水平。GFP-W在75和150 mg/kg/d剂量下均表现出显著的降血糖效果，表明其具有潜在的治疗2型糖尿病的作用。

图8 GFP-W调节血糖的代谢途径

总结

本研究从灰树花子实体中分离并纯化了一种新型杂多糖GFP-W，并对其结构特征和抗糖尿病潜力进行了深入研究。GFP-W通过提高IRS1、PI3K和GLUT4的表达，以及下调JNK1的表达，改善了胰岛素抵抗和高血糖。此外，GFP-W还显著改变了蛋白质赖氨酸乙酰化、丁酰化和琥珀酰化的水平，表明其通过特定的PTM机制发挥抗糖尿病作用。动物实验进一步证实了GFP-W的降血糖效果，为灰树花多糖的降血糖治疗作用提供了新的证据，并深入分析了其分子机制（图8）。这些结果为开发新的抗糖尿病药物提供了潜在的候选物质。

参考文献

1. Chen, Y., et al., Structural characterization and antidiabetic potential of a novel heteropolysaccharide from <i>Grifola frondosa</i> via IRS1/PI3K-JNK signaling pathways. Carbohydrate Polymers, 2018. 198: p. 452-461.