灰树花多糖如何改善糖尿病？广东省科学院微生物研究所吴清平院士团队揭示灰树花来源高分子α-葡聚糖GFP-Z的降糖新机制

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来源：钟伟

2026-08-19 18:16:18

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核心提示：广东省科学院吴清平院士团队在《Carbohydrate Polymers》报道，从灰树花分离得到新型高分子均一 α‑葡聚糖 GFP‑‑Z（分子量 1760 kDa，α‑1,4 主链，带有 α‑1,6/α‑1,3/α‑1,2 分支）；db/db 小鼠模型显示腹腔给药降糖效果优于口服，无明显肝肾毒性；多组学结合 JAK 抑制剂托法替尼干预实验证实，GFP‑Z 通过系统暴露介导免疫调控，激活 JAK/STAT‑PI3K/AKT 通路、改善肝脏免疫微环境，为天然多糖干预 2 型糖尿病提供新机制与研究范式。

【学术前沿】

糖尿病是一种严重影响全球公共健康的慢性代谢疾病。近日，广东省科学院微生物研究所吴清平院士团队在食药用真菌活性多糖结构解析、功能评价和机制研究领域取得新进展。相关研究成果以“Structural characterization and systemic hypoglycemic effects of a new high-molecular-weight α-glucan from Grifola frondosa”为题，发表于国际知名期刊 Carbohydrate Polymers（Q1，IF=13.2）（图1）。博士生钟伟为该论文第一作者。

图1 文章封面

目前多糖通过肠道特别是肠道菌群来间接发挥健康功能已经有较多报道，但多糖是否以及如何通过直接有效的系统暴露导致血糖调节，目前仍鲜有报导。多糖干预与代谢器官变化之间的问号仍然模糊。该研究从灰树花（Grifola frondosa）中发现并系统解析了一种结构明确的高分子均一α-葡聚糖GFP-Z，揭示了其可能通过有效的系统暴露进而直接造成机体免疫改变，进而通过免疫代谢改善2型糖尿病（T2DM）的潜在作用机制（图2）。本研究不仅丰富了灰树花功能多糖资源的结构类型，也为天然多糖精准开发及代谢疾病干预提供了新的研究思路。

图2 图形摘要

【主要结果展示】

1、发现新型高分子α-葡聚糖GFP-Z，解析其独特结构特征：

本研究通过优化分离纯化技术，从灰树花中高效获得均一多糖组分GFP-Z（图3），并结合高效凝胶渗透色谱（HPGPC）、甲基化分析及核磁共振（NMR）等多种技术，对其精细结构进行了系统解析。研究发现，GFP-Z是一种高分子α-葡聚糖，其分子量约为1760 kDa，具有α-1,4连接的主链结构，并含有α-1,6、α-1,3和α-1,2连接形成的支链结构（图4）。这一独特结构特征区别于已报道的多数灰树花多糖，为进一步探索天然多糖结构与功能之间的关系提供了重要基础。

图3 GFP-Z的HPGPC色谱图

图4 GFP-Z核磁结构解析

2、GFP-Z显著改善糖尿病小鼠糖代谢异常：

为了评价GFP-Z的降糖潜力，研究团队利用BKS-db/db糖尿病小鼠模型开展动物实验，并以经典降糖药物二甲双胍作为阳性对照。研究结果显示，GFP-Z能够显著降低db/db小鼠空腹血糖水平，并改善糖尿病相关代谢异常。值得注意的是，同剂量下的GFP-Z经腹腔注射（i.p.）后的降糖效果明显优于口服灌胃（i.g.）方式，提示其有效的系统暴露可能参与其生物活性（图5,6）。同时，GFP-Z处理未引起明显肝肾毒性，表现出较好的安全性。

图5 不同给药方式下GFP-Z的降糖活性

图6 GFP-Z量效关系实验

3、多组学联合揭示免疫调控参与GFP-Z降糖作用：

为进一步解析GFP-Z发挥降糖作用的分子机制，研究团队结合肝脏转录组和代谢组联合分析、生化检测以及免疫分析，对其作用网络进行了系统研究（图7,8,9）。结果发现，GFP-Z（i.p.）能够激活PI3K/AKT糖代谢通路，解析其更上游机制发现经典炎症通路JAK/STAT信号通路可能发挥关键作用，并暗示上游免疫调节的发生。该信号轴参与调节胰岛素敏感性、糖代谢相关基因表达以及肝脏代谢稳态。更进一步地，研究发现GFP-Z调节了循环细胞因子水平，改善肝脏免疫微环境和免疫代谢物，并减少与胰岛素抵抗密切相关的M1型巨噬细胞浸润。

这些结果提示，除传统认为的多糖主要通过肠道、肠道菌群间接发挥代谢调节作用外，其有效系统性暴露导致的免疫调控可能是改善代谢疾病的另一重要机制。

图7 肝脏代谢组分析

图8 肝脏转录组分析

图9 多组学联合分析及潜在机制图

4、药理验证进一步支持免疫调节介导的降糖机制：

为了验证免疫调节在GFP-Z降糖作用上游中的功能贡献，研究团队进一步采用JAK抑制剂Tofacitinib进行干预动物实验验证。结果发现，GFP-Z显著调节db/db小鼠免疫指标，而Tofacitinib能够削弱GFP-Z诱导的免疫相关变化，并同时削弱GFP-Z的降糖作用。结果为支持GFP-Z有效系统暴露导致的免疫调节以及JAK/STAT通路参与其发挥代谢改善作用提供初步证据（图10）。

图10 免疫抑制JAK抑制剂Tofacitinib干预动物实验验证

【研究意义与展望】

本研究首次系统鉴定了一种来源于灰树花的高分子均一α-葡聚糖GFP-Z，明确了其精细结构，并揭示了其可能通过有效系统暴露直接引起的免疫调节进而改善T2DM的潜在作用机制。该研究建立了从活性多糖筛选、结构精准解析、动物功能评价、多组学机制探索到体内药理验证的系统研究模式，为天然多糖功能因子的精准开发提供了新的技术路线。

研究结果表明，天然多糖自身系统暴露发挥的免疫调控可能是连接天然多糖与代谢改善的重要桥梁，为未来开发基于结构明确多糖的新型功能食品、营养干预产品及代谢疾病辅助治疗策略提供了理论依据。

【原文链接：https://authors.elsevier.com/c/1nYWKWy0-k69P】