维生素B6对α-葡萄糖苷酶的抑制作用及其与甘草素协同抑制的机制

《Food Chemistry》：Inhibition effect of vitamin B6 on α-glucosidase and mechanism of its synergistic inhibition with liquiritigenin

本研究探究维生素B6（VB6）对α-葡萄糖苷酶（α-Glu）的抑制作用及其与连翘苷（LTG）的协同机制。VB6为弱混合型抑制剂（IC50=2.76±0.95 mM），通过氢键和范德华力降低酶表面疏水性和结构刚性。计算机模拟表明VB6占据α-Glu异位腔，诱导构象变化，使LTG深入活性中心并与天冬氨酸69、352及赖氨酸442形成氢键，增强协同抑制效果。研究结果为设计降血糖功能性食品提供理论依据。

　　

周秦|魏玉书|廖一静|龚德明|张国文

南昌大学食品科学与资源国家重点实验室，中国南昌330047

摘要

本研究探讨了维生素B6（VB6）对α-葡萄糖苷酶（Glu）的抑制作用及其与甘草素（LTG）的协同抑制机制。研究发现，VB6是一种弱混合型α-Glu抑制剂（IC₅₀ = 2.76 ± 0.95 mM）。VB6主要通过氢键作用减弱α-Glu的内源性荧光，降低其表面疏水性并改变其结构。进一步实验表明，6 μM的LTG与0.5 mM的VB6联合使用时，对α-Glu的抑制效果最强，且不会改变其协同抑制模式。计算机模拟结果显示，VB6可逆地占据α-Glu的别构腔，导致结构重排和构象变化，从而使LTG能够更深入地与活性中心结合，与Asp69、Asp352和Arg442残基形成氢键，从而增强LTG的结合亲和力和抑制效果。这些发现为VB6增强LTG的抗α-Glu活性提供了潜在机制，并为低血糖功能食品的配方设计奠定了基础。

引言

糖尿病（DM）以慢性高血糖为特征，已成为日益严重的全球健康问题。2型糖尿病（T2DM）占糖尿病病例的90%以上，可引发糖尿病肾病、视网膜病变和心脏损伤等严重并发症（Jia等，2024年），严重影响患者的生活质量并增加死亡率。糖尿病患病率的上升及其带来的经济负担给全球医疗系统带来了巨大压力（Sun等，2022年）。有效的血糖控制不仅能够延缓糖尿病并发症的发生，还能降低医疗成本并提高患者的生活质量。抑制α-葡萄糖苷酶（α-Glu）是控制餐后高血糖的常用策略。

鉴于临床使用的α-Glu抑制剂（如阿卡波糖和米格列醇）存在副作用，具有α-Glu抑制活性的天然生物活性成分成为有前景的替代品。例如，阿魏酸通过氢键和范德华力占据α-Glu的别构位点，从而降低酶的活性并阻止底物进入（Zheng等，2020年）。中国蜡梅叶中的原花青素对α-Glu的抑制活性比阿卡波糖高300多倍，且所需剂量极低（Wang等，2019年）。

除了多酚类物质外，维生素等微量营养素也被证实与降低糖尿病风险相关。B族维生素对能量代谢和蛋白质合成等代谢过程至关重要，在糖尿病管理中发挥着重要作用。维生素B6不仅是碳水化合物和脂肪酸代谢的必需辅因子（Santos等，2023年），还具有抗氧化作用和抑制晚期糖基化终产物（AGEs）的能力（Vernì，2024年）。值得注意的是，糖尿病患者常伴有VB6缺乏，这可能是由于肾功能下降和炎症导致的消耗增加（Mascolo & Vernì，2020年）。然而，补充VB6可以降低餐后血糖水平。一项针对健康个体的随机交叉试验表明，餐前服用200 mg VB6片剂（含50 mg盐酸吡哆醇）能有效降低餐后血糖（Kim等，2019年）。另有研究表明，吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺（VB6的三种形式）在体外和Sprague-Dawley大鼠体内均表现出α-Glu抑制活性（Kim等，2018年）。这些发现表明VB6可能具有抑制α-Glu活性并降低高血糖相关风险的作用。然而，其具体的分子抑制机制尚不明确。

联合治疗是提高疗效和减少副作用的关键策略。安全且可调节的天然产物受到了广泛关注，它们的组合已成为当前研究的热点。例如，郝等（2025年）发现L-茶氨酸和表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）对α-Glu具有协同抑制作用，且在较低剂量下即可达到更强的抑制效果。

基于这一理论基础，我们提出了甘草素（LTG）与VB6之间可能存在协同作用的假设，因为我们的先前研究已证实LTG对α-Glu具有强抑制活性（Zhou等，2025年）。VB6被认为是LTG的理想协同伴侣，原因如下：（1）功能证据：体外和体内实验均证明VB6具有α-Glu抑制活性，并且安全性较高；（2）治疗意义：LTG与VB6的联合使用不仅能够增强治疗效果，还能纠正糖尿病患者普遍存在的VB6缺乏问题，实现双重益处。

因此，本研究旨在通过多光谱分析和计算机模拟技术探究VB6对α-Glu的抑制作用，验证LTG与VB6之间的潜在协同抑制机制及其分子基础。该研究不仅提出了一种新的α-Glu协同抑制策略，还创新地将平均非共价相互作用（aNCI）方法与分子动力学（MD）模拟相结合，通过可视化动态相互作用网络来深入理解二者之间的相互作用力。研究结果有望为低血糖功能食品的配方设计提供实验依据和理论支持。

试剂

试剂

阿卡波糖、VB6（≥98%）、LTG（≥97%）和8-氨基-1-萘磺酸（ANS）购自上海Aladdin Chemical公司。α-Glu（EC 3.2.1.20）购自美国圣路易斯Sigma-Aldrich公司。p-硝基苯基-β-D-半乳吡喃糖苷（pNPG）同样购自上海Aladdin Chemical公司。其他所用试剂均为分析纯级别。

酶活性测定

参照我们之前的方法（Zhou等，2025年），将VB6/LTG/阿卡波糖与α-Glu混合于pH 6.8的磷酸盐缓冲液中，观察...

IC₅₀曲线

VB6对α-Glu表现出浓度依赖性的抑制作用，IC₅₀值为2.76 ± 0.95 mM（图1A）。结构与阿卡波糖相似的吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺在体外和大鼠体内也显示出α-Glu抑制活性（Kim等，2018年）。这种抑制作用可阻止二糖在肠上皮分解为单糖，减少葡萄糖进入血液，从而延缓餐后血糖升高。

结论

本研究研究了VB6对α-Glu的抑制作用，VB6是一种混合型α-Glu抑制剂，其IC₅₀值为2.76 ± 0.95 mM（低于阿卡波糖的IC₅₀ = 150.18 ± 11.49 μM），并探讨了其与LTG的协同抑制机制。实验发现，VB6通过氢键和范德华力减弱了酶的内源性荧光，同时降低了表面疏水性和二级结构的刚性，并可逆地占据α-Glu的别构腔。

CRediT作者贡献声明

周秦：撰写初稿、软件使用、方法设计、实验实施、数据分析、概念构建。魏玉书：数据分析。廖一静：软件使用、数据分析。龚德明：撰写、审稿与编辑。张国文：撰写、审稿与编辑、资源获取、方法设计、资金申请、概念构建。

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

我们衷心感谢国家自然科学基金（项目编号：22478172、32460566和22078143）以及南昌大学食品科学与资源国家重点实验室研究项目（项目编号：SKLF-ZZB-202534）提供的财务支持。