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Nature子刊:什么样的甜味剂可以防治糖尿病?

2017/04/24 来源:学术经纬
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导读
最近,瑞典鲁汶大学(University of Leuven)的研究人员发现,甜叶菊中的某些物质可以刺激一种蛋白质,后者对味觉的感知至关重要,并且参与餐后胰岛素的释放。这一发表于《自然》子刊《Nature Communications》上的结果为糖尿病的治疗带来了新的可能性。
是什么让甜菊的味道如此甜蜜?甜味剂如何起到控制血糖水平的作用?最近,比利时鲁汶大学(University of Leuven)的研究人员发现,甜叶菊中的某些物质可以刺激一种蛋白质,后者对味觉的感知至关重要,并且参与餐后胰岛素的释放。这一发表于《自然》子刊《Nature Communications》上的结果为糖尿病的治疗带来了新的可能性。


▲甜菊(图片来源:维基百科)

甜菊的提取物非常受欢迎,是一种无热量的糖替代品,其甜度是蔗糖的200-300倍。这种植物性的甜味剂也被认为对改善血糖水平具有积极作用,然而没有人理解这其中的原因。

“我们的实验表明,甜菊提取物中的活性物质——甜菊苷(stevioside)、甜菊双糖苷(rebaudioside A)和甜菊醇(steviol)——激活了离子通道蛋白TRPM5,”文章第一作者Koenraad Philippaert博士说道:“离子通道带电粒子进出细胞的微型通路,影响到体内的许多生理过程。”


▲甜菊苷(左)、甜菊双糖苷(中)、甜菊醇(右)分子结构(图片来源:维基百科)

TRPM5是一种由钙离子激活的阳离子通道,表达于舌部表面的II型味觉细胞上,后者可感知甜味、苦味和鲜味等味道。当这些味觉分子结合到味觉细胞表面特异性的G蛋白偶联受体(GPCR)后,会激活一套共同的下游信号通路,导致磷脂酶C(PLC)的活化。PLC将磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP2)水解,产生三磷酸肌醇(IP3)。IP3则会结合到内质网表面的受体,促使其将储存的钙离子释放到细胞质中,而这些钙离子则会激活TRPM5。TRPM5一旦开放,就会引起味觉细胞的去极化,最终促使其释放神经递质ATP,将味觉信号传输至中枢神经系统。

“TRPM5对于舌部感知甜味、苦味和鲜味等的味觉至关重要,”Koenraad Philippaert博士解释道:“甜叶菊中的活性物质会强化通过TRPM5的通道电流,从而使味觉来得更加强烈。这就解释了甜叶菊极甜的味道,以及极苦的余味。”


▲TRPM5在味觉细胞和β细胞中的调控作用(图片来源:《Nature Communications》)

除了舌部的味觉细胞,TRPM5还表达于胰腺的β细胞,以确保β细胞在餐后可释放足量的胰岛素。因此,TRPM5有助于高血糖和二型糖尿病的发生。那么,甜叶菊提取物会在此起到什么作用呢?

“如果小鼠长时间接受高脂饮食,则会发展出糖尿病,”文章通讯作者Rudi Vennekens教授说:“但是对于每日摄入甜菊苷的小鼠来说,情况并不如此,它们可以免于糖尿病的危害。对于TRPM5基因被敲除的小鼠,甜菊苷没有这种保护性作用。这表明,正是由于甜菊活性成分对TRPM5的刺激,防止了高血糖和糖尿病的发生。”


▲文章第一作者Koenraad Philippaert博士(左)和通讯作者Rudi Vennekens教授(右)(图片来源:鲁汶大学官网)

该研究为控制或预防糖尿病开辟了新的思路。“但我们不能超越现有的结论,”Koenraad Philippaert博士强调说:“这还是一项基础研究,离开发出新的糖尿病疗法还有很长的路要走。一方面,小鼠所接受的甜菊苷剂量远远高于人类摄入的饮料和其他产品中的水平。因此,我们还需要进一步的研究,才能确信我们的发现是否适用于人类。”

参考资料:

[1] Steviol glycosides enhance pancreatic beta-cell function and taste sensation by potentiation of TRPM5 channel activity

[2] KU Leuven researchers unravel how stevia controls blood sugar levels

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