根据国际糖尿病联合会（International Diabetes Federation，IDF），全世界有5.37亿成年人患有糖尿病，糖尿病已成为危害人类健康的严重疾病，氧化应激和高葡萄糖对胰岛的毒性作用是糖尿病发生和发展的重要原因。因此，保护胰岛细胞，包括维持其功能，对糖尿病的干预至关重要。胰岛β细胞约占人体总胰岛细胞的70%，可合成和分泌胰岛素以调节血糖。氧化应激可直接损伤胰岛β细胞并降低外周组织对胰岛素的敏感性，氧化应激通过多种途径干扰胰岛素信号通路，导致胰岛素抵抗。升高的血糖产生活性氧（reactive oxygen species，ROS），其可导致胰岛β细胞中氧化应激增加，ROS可以破坏胰岛β细胞的线粒体，导致蛋白质变性并降低生物学功能，从而抑制胰岛素分泌。因此，有必要在细胞中维持特定的还原环境以防止氧化应激。
大鼠胰岛β细胞瘤（RIN-m5F）细胞，是大鼠胰岛细胞RIN-m的克隆，分泌胰岛素及L型多巴脱羧酶，近年来被常用作胰岛β细胞的体外模型进行糖尿病的机理研究。在H2O2诱导RIN-m5F细胞损伤氧化应激模型中，因为RIN-m5F细胞受到H2O2损伤，产生大量的活性氧，又因细胞自身对这些氧化物的清除能力不够，进而会导致细胞大量凋亡。
黄精（Polygonatum sibiricum）是百合科黄精属多年生草本植物，广泛分布于北方温带，作为一种传统的食药两用物质，它富含多糖、皂苷、类黄酮、生物碱和氨基酸等多种活性成分，具有降血糖、免疫调节、抗癌和抗抑郁等生物活性。其中黄精皂苷（Polygonatum sibiricum saponin，PSS）的降血糖作用已被初步证实，但其在降血糖的作用机制，尤其是对胰岛细胞的保护作用还需进一步探索。
东北林业大学骆嘉原等人在Food and Chemical Toxicology（IF:4.3 JCR:Q1）发表文章，研究了PSS在RIN-m5F细胞中对H2O2氧化应激的抗氧化和保护作用、评估了胰岛素分泌在RIN-m5F细胞和检测凋亡相关蛋白的表达推测PSS的可能机制、进一步通过体内实验研究了PSS对胰腺的保护作用，为开发PSS降血糖产品提供理论依据。
结果展示（部分）：如图1所示，研究人员通过对不同浓度PSS处理、H2O2处理以及H2O2与PSS共同处理细胞存活率对比发现，PSS能显著提高H2O2损伤的细胞存活率。通过对细胞内ROS、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽（glutathione，GSH）、丙二醛（Malondialdehyde，MDA）水平的测定（图2）发现，PSS能降低H2O2诱导的氧化应激中ROS和MDA的水平，也能使细胞内SOD和GSH的水平升高，由此说明PSS能提高RIN-m5F细胞对氧化损伤的抵抗能力。吖啶橙（AO）/溴化乙锭（EB）染色实验（活细胞发出绿色荧光，死细胞发出橙色荧光）发现，细胞在H2O2处理后显示密集的黄色和橙色荧光，大量细胞皱缩，形态不规则，部分染色较深，表明H2O2引起细胞损伤和大量凋亡。PSS预处理24 h后，橙色强度明显降低。30 μg/mL PSS组细胞形态较规则，出现大量绿色细胞。这表明PSS可能具有抑制细胞凋亡的作用（图3）。除此之外，通过流式细胞仪检测细胞凋亡情况以及RIN-m5F细胞凋亡过程相关蛋白Bcl、Bax、caspase-3、caspase-8和caspase-9的表达也同样发现，PSS对H2O2诱导的细胞凋亡有很好的抑制作用。通过PSS对T2DM小鼠体重、FBG、HbA 1c、GLP-1的影响发现，与糖尿病组小鼠相比，PSS处理可以使小鼠的体重增加，FBG、HbA 1c、GLP-1水平降低这些结果表明，PSS可以有效地改善小鼠的葡萄糖耐量并降低其高血糖。
图1. 通过MTT测定的RIN-m5F细胞的活力 (A) PSS对RIN-m5F细胞活力的影响 (B) H2O2对RIN-m5 F细胞活力的影响 (C) PSS对暴露于H2O2的RIN-m5F细胞活力的影响
总而言之，PSS可提高RIN-m5F细胞对H2O2诱导的氧化应激的抵抗力。PSS预处理后，细胞内ROS和MDA水平降低，SOD活性和GSH水平升高，分泌胰岛素的能力也增强。特别是由于氧化应激的细胞凋亡与PSS预处理后显着减少，凋亡相关蛋白的表达也呈阳性变化。
支持单位：
浙江农林大学森山大健康研究院
浙江农林大学新化黄精研究院
新化县颐朴源黄精科技有限公司
编辑：周茜
审核：刘京晶