陕中医联合江苏大学揭示清肺平喘药桑白皮治疗糖尿病的作用机制

中医称糖尿病为消渴，消渴的病机主要在于阴津亏损、燥热偏盛，其病变部位主要与五脏相关，尤其是肺、脾、肾三脏，其中肺主宣发肃降，一旦肺受燥邪所伤，肺不布津则口渴多饮。桑白皮为桑科植物桑的干燥根皮，入肺经，具有泻肺平喘、利水消肿的功效，有研究表明桑白皮煮水可有效降低糖尿病患者的血糖，但其详细的作用机制不明。

近期，一篇题为“Pharmacodynamic material basis and pharmacological mechanisms of Cortex Mori against diabetes mellitus”的研究论文通过体内外实验对这一机制进行了阐述，为桑白皮的临床应用提供了科学依据。

 UPLC和Q-Exactive高分辨质谱仪联用鉴定桑白皮的化学组成

该研究首先联用UPLC和Q-Exactive四级杆-静电场轨道阱高分辨质谱仪分析桑白皮中的化学组成。共鉴定出39种化合物及其异构体，包括4种香豆素类化合物、4种酚酸、1种生物碱、3种二苯乙烯类化合物、1种苯并呋喃类化合物和26种黄酮类化合物。

图1 桑白皮的总离子色谱图

桑白皮对糖尿病大鼠的治疗作用

研究者将SPF级SD大鼠随机分为空白对照组（10只）和高脂组（50只），空白对照组大鼠给予基础饲料喂养，高脂组大鼠给予高脂饲料喂养。第3周各组大鼠禁食12小时后，高脂组大鼠腹腔注射35mg/kg STZ溶液，空白对照组大鼠腹腔注射等体积柠檬酸钠缓冲液。1周后检测大鼠空腹血糖，空腹血糖≥11.1mmol/L即为造模成功。

随后，研究者又将造模成功的大鼠随机分为模型组，阳性对照组及桑白皮组，其中阳性对照组灌胃二甲双胍（125mg/kg/d），桑白皮组灌胃桑白皮溶液（165mg/kg/d），空白对照组和模型组则给予等量生理盐水。

图2 动物实验时间线

与空白对照组相比，模型组大鼠体重降低；而与模型组相比，桑白皮组与二甲双胍阳性对照组大鼠体重均有增加迹象。此外，模型组FBG和FINS水平明显高于空白对照组，而桑白皮的干预可显著缓解这一现象。这表明桑白皮的治疗可显著抑制SD大鼠体重的减轻，并通过减轻胰岛素抵抗、降低大鼠的空腹血糖水平。

图3 桑白皮对糖尿病大鼠的治疗作用

网络药理学手段预测桑白皮治疗糖尿病的药理学机制

紧接着，研究者对39种活性成分进行靶点预测，得到186个潜在靶点，并建立活性成分-靶点的网络关系图，通过Network analysis对每个节点进行分析，得到网络图中各个节点的度值。通过分析结果可知，度值“名列前茅”的活性成分依次为白藜芦醇、山奈酚和原儿茶酸等。

图4 网络药理学分析

研究者还将桑白皮治疗糖尿病的185个潜在靶点（1个靶点未被纳入）导入STRING数据库进而得到PPI网络图。该图中包含185个节点，794条边，平均节点自由度为4.99，平均介数为0.191，平均中心度为0.416。

其中，有26个靶点的平均节点自由度、平均介数及平均中心度均高于平均值，推测其可能为桑白皮治疗糖尿病的关键靶点。研究者继续对桑白皮治疗糖尿病的潜在靶点进行GO分析和KEGG富集分析。GO分析可知其治疗机制可能涉及炎症反应、细胞凋亡等生物学过程；KEGG富集分析表明，PI3K/AKT和FoxO可能是其治疗的主要信号通路。

图5 桑白皮治疗糖尿病的关键靶点分析

桑白皮对DM大鼠PI3k/Akt信号通路的影响

为进一步验证网络药理学结果，研究者对PI3k/Akt信号通路和FoxO信号通路关键分子的mRNA和蛋白表达水平进行了检测，结果发现，与空白对照组相比，模型组PI3K、Akt和PPARγ的mRNA和蛋白表达水平显著降低；惊喜的是，FoxO1和GSK-3β的mRNA和蛋白表达水平显著升高，换言之，桑白皮的处理有效的逆转了这一现象。这提示桑白皮可能通过调控PI3K/Akt信号通路来发挥胰岛素抵抗的作用。

图6 桑白皮可调控PI3K/Akt信号通路治疗糖尿病

桑白皮主要化合物对IR-HepG2的降血糖作用

此外，研究者还构建IR-HepG2细胞模型，旨在从体外的角度来验证桑白皮关键化合物（白藜芦醇、山奈酚和原儿茶酸）对糖尿病的治疗作用。

研究发现，这三种化合物均具有降血糖活性，其中，白藜芦醇和原儿茶酸的降血糖作用具有浓度依赖性，而山奈酚仅在10μM时具有活性。Western blot实验可知这三种化合物均显著促进PI3K、Akt和PPARγ的mRNA和蛋白表达，抑制FoxO1和GSK-3β的mRNA和蛋白表达。进一步将这三种化合物与PI3K/Akt通路的关键靶分子进行分子对接，结果发现，PPARγ与白藜芦醇的结合能最高（-6.58 kcal/mol），而FoxO1与原儿茶酸的结合能最低（-4.03 kcal/mol）。

图7 桑白皮中的主要化合物对IR-HepG2细胞具有较好的降血糖作用

图8 桑白皮中的主要化学成分均可调控PI3K/Akt信号通路

综上所述，桑白皮调控血糖的关键成分包括白藜芦醇、山奈酚和原儿茶酸，主要通过PI3k/Akt信号通路缓解胰岛素抵抗，减少体重减轻而发挥降血糖作用。

参考文献：

Li N, Du X, Qu T, et al. Pharmacodynamic material basis and pharmacological mechanisms of Cortex Mori against diabetes mellitus. J Ethnopharmacol. 2024;324:117781. doi:10.1016/j.jep.2024.117781