枸杞多糖代谢组学及其降糖机制的研究

Lycium barbarum is our precious Chinese herbal medicine and the civil common food compounding. The main component of Lycium barbarum polysaccharide (LBP) has been proved to be the potential hypoglycemic biological activity. Although polysaccharides can partly be absorbed as macromolecules form in intestine, mainly be degradated into small molecules that enter the body. LBP is as a proteoglycan, we need to answer how many is absorbed in intestine, how to enter the body, what metabolites be formed in the body which have the hypoglycemic activity. And these are currently unknown. Therefore, to study and understand LBP or other polysaccharides absorption and metabolism processes is the key to further clarify the active effects of the LBP and the polysaccharides...In this project LBP will be marked with fluorescence labeling and the labeled LBP will be given to the SD rats for studying its metabolic kinetics. At same time, we will use the metabolomics method to study the change of the SD rats' metabolic profile after the administration of the LBP. Then 20-40 years old normal healthy male will be given non-labeled LBP to study the human metabolic profiling changes. To compare the results of animal experiment and human test, the main metabolites of LBP will be identified. Finally, the LBP and its metabolites will be used to to study the mechanism of LBP hypoglycemic efficacy in vitro with different cell model. The results of this research will provide new ideas for the mechanism research of the polysaccharides biological activity, and provide the scientific basis for further research and utilization of polysaccharides.

枸杞是我国珍贵的药食两用物品，其主要成分枸杞多糖（LBP）已被证实具有降糖等生物学作用。多糖类物质仅有小部分以大分子形式吸收，主要是经过降解后以小分子的形式进入体内的。LBP作为一种蛋白多糖，吸收率是多少，是如何被吸收，代谢生成何种物质发挥降血糖作用的，目前尚不清楚。明确LBP等多糖类物质的吸收与代谢的过程，是进一步明确LBP等多糖功效发挥途径的关键。.本项目拟采用荧光标记法对LBP进行标记，给予SD大鼠进行LBP的代谢动力学研究，同时采用代谢组学方法研究给予LBP后大鼠体内代谢谱的变化，并给予20-40岁正常健康男性口服非标记的LBP，研究对人体代谢谱的影响，与动物试验的结果进行比较，分析LBP代谢分解后的主要组分，并利用LBP及其主要代谢组分进行体外细胞研究，探讨LBP发挥降糖功效的机制。本研究成果将对多糖类物质功效作用的机制研究提供新的思路，为深入研究和利用多糖类物质提供科学依据。

背景：枸杞是我国珍贵的药食两用物品，其主要成分枸杞多糖（LBP）已被证实具有降糖等生物学作用。多糖类物质仅有小部分以大分子形式吸收，主要是经过降解后以小分子的形式进入体内的。LBP作为一种蛋白多糖，吸收率是多少，是如何被吸收，代谢生成何种物质发挥降血糖作用的，均需要进一步研究。明确LBP等多糖类物质的吸收与代谢的过程，是进一步明确LBP等多糖功效发挥途径的关键。.目的：利用LBP干预大鼠研究LBP的代谢动力学，同时采用代谢组学方法研究给予LBP后大鼠以及正常健康男性体内代谢谱的变化，分析LBP代谢分解后的主要组分，并利用LBP及其主要代谢组分进行体外细胞研究，探讨LBP发挥降糖功效的机制。.方法： 采用FITC荧光标记LBP，研究LBP-FITC在大鼠体内的代谢吸收情况和代谢动力学。采用GC-TOF-MS技术监测经过LBP干预后的糖尿病大鼠以及正常健康成年男性体内的代谢差异物。ELISA、RT-qPCR、荧光免疫法等方法观察LBP及相关代谢产物干预Caco-2、β-TC6以及L6细胞体外降糖机制。 .结果：建立稳定的LBP3-FITC荧光定量分析方法，发现LBP在体内不易被吸收，大部分随粪便和尿液排出体外。代谢组学显示LBP可以改变氨基酸合成、脂肪酸代谢以及三羧酸循环，并确定LBP主要单糖组分甘露糖以及体内代谢差异物肌醇作为后续体外研究的干预物。体外研究发现LBP、甘露糖、肌醇提高胰岛素受体底物-2（IRS-2），并增加GCK、PK、GS基因表达。另外，LBP、甘露糖可以提高PDX-1和Insulin mRNA基因表达，而LBP和肌醇能够通过提高外周细胞对葡萄糖的摄取能力降低血糖。.结论：LBP经过大鼠和人群的代谢过程后，升高改善糖尿病的代谢差异物，并协同代谢产物进一步改善胰岛素相关调节基因，促进胰岛素功能改善，加速机体葡萄糖的摄取和利用。.意义：本研究为LBP的代谢提供了科学数据，对LBP的降糖机制进行阐释，为LBP的应用提供了科学依据，研究成果为多糖类化合物的研究提供了新的思路。

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