柑橘皮源黄酮作为α-葡萄糖苷酶抑制剂的潜力：迈向2型糖尿病管理的新策略

《Food Science & Nutrition》：α-Glucosidase Inhibitory Potential of Citrus reticulata Peel-Derived Flavonoids—A Prelude for the Management of Type 2 Diabetes

本文综述系统探讨了柑橘（Citrus reticulata）果皮来源的黄酮类化合物通过选择性抑制α-葡萄糖苷酶（α-glucosidase）调控餐后血糖的潜力。研究结合分子对接、动力学模拟及体外酶抑制实验，揭示槲皮素（quercetin）和芦丁（rutin）等黄酮对α-葡萄糖苷酶的高效竞争性抑制（Ki值低至0.12 mg/mL），且对α-淀粉酶（α-amylase）抑制作用较弱，有望减少传统抑制剂阿卡波糖（acarbose）引起的胃肠道副作用。文章创新性地采用麦芽糖（maltose）替代人工底物ρNPG评估酶活，并通过模拟肠道酶 cocktail 实验证实黄酮可有效限制残存淀粉进入结肠，为开发低副作用的抗糖尿病功能食品提供理论依据。

　　

1 引言

糖尿病已成为继癌症和心血管疾病后的第三大“沉默杀手”，其发病与胰岛素抵抗及肠道碳水化合物消化酶活性密切相关。α-葡萄糖苷酶（α-glucosidase）和α-淀粉酶（α-amylase）负责将膳食淀粉分解为单糖，其过度活化导致餐后血糖飙升。现有临床药物如阿卡波糖（acarbose）虽能抑制酶活，但因强烈抑制α-淀粉酶，使未消化淀粉进入结肠发酵产气，引发腹胀、腹泻等副作用。因此，研发选择性抑制α-葡萄糖苷酶且对α-淀粉酶影响较小的天然抑制剂成为当前热点。

柑橘加工每年产生约1500万吨果皮副产物，其中富含黄酮类成分如橙皮苷（hesperidin）、柚皮苷（naringin）等。这类化合物具有C6–C3–C6骨架结构，既往研究提示其可差异化抑制淀粉水解酶，但多采用人工底物（如ρNPG），难以反映天然底物（如麦芽糖）下的真实抑制效果。本研究首次以麦芽糖为底物，结合酶 cocktail 模拟肠道消化环境，系统性评估柑橘皮黄酮的抑制特性与机制。

2 材料与方法

研究采用超声辅助甲醇法从柑橘（Citrus reticulata）果皮中提取黄酮，经C18柱纯化后，通过UPLC-UV-qTOF/MS鉴定出13种成分，包括橘皮素（nobiletin）、川陈皮素（tangeritin）等。通过SwissADME预测药代动力学参数，并利用AutoDock Vina进行分子对接，以猪胰α-淀粉酶（PDB: 1DHK）和酿酒酵母α-葡萄糖苷酶（同源建模模板PDB: 3AJ7）为靶点。体外酶活实验以麦芽糖为底物测定抑制常数（Ki），并采用100 ns分子动力学（MD）模拟分析复合物稳定性。此外，通过淀粉-碘法和动态光散射评估残存淀粉含量与粒径，并以Caco-2细胞模型进行生物相容性测试。

3 结果

3.1 黄酮组成与药代特性

柑橘皮提取物中鉴定出13种黄酮，其中多甲氧基黄酮（如nobiletin）表现出高脂溶性（LogP>3）和高口服生物利用度（评分>0.55），而糖苷化黄酮（如芦丁）肠道吸收较差但均为P-糖蛋白（Pgp）底物，提示其可能被肠道外排泵限制吸收。

3.2 分子对接与抑制活性

对接结果显示，芦丁（-10.8 kcal/mol）和槲皮素（-9.2 kcal/mol）对α-葡萄糖苷酶的亲和力优于阿卡波糖（-8.7 kcal/mol），且对α-淀粉酶抑制较弱（IC₅₀>2 mg/mL）。酶动力学实验表明三者均为竞争性抑制剂，Ki值排序为槲皮素（0.12 mg/mL）< 阿卡波糖（0.14 mg/mL）< 芦丁（0.19 mg/mL）。

3.3 分子动力学模拟

100 ns MD模拟显示，芦丁和槲皮素与α-葡萄糖苷酶结合后，复合物均方根偏差（RMSD）<2.5 ?，且与关键活性位点残基（如Asp214、Arg439）形成稳定氢键，半径回旋（RoG）和溶剂可及表面积（SASA）分析进一步证实复合物结构紧凑。

3.4 酶 cocktail 抑制效果

在α-淀粉酶/α-葡萄糖苷酶混合体系中，阿卡波糖导致大量残存淀粉（粒径140.05 nm），而槲皮素和芦丁组残存淀粉粒径分别为7.13 nm和12.57 nm，且麦芽糖生成量显著降低，证实其优先抑制α-葡萄糖苷酶而非α-淀粉酶。

3.5 细胞毒性

槲皮素和芦丁在Caco-2细胞上的半数细胞毒性浓度（CC₅₀）分别为1.54 mg/mL和6.15 mg/mL，选择性指数（SI）达3.67和9.76，远高于阿卡波糖（SI=2.58），表明黄酮具有更优的安全性窗口。

4 讨论

本研究通过多维度策略验证柑橘黄酮作为AGIs的潜力。其选择性抑制特性可减少结肠发酵底物，规避传统药物副作用。MD模拟与酶动力学数据高度吻合，提示黄酮与α-葡萄糖苷酶活性中心（如Arg312、Asp349）的相互作用是抑制关键。此外，以麦芽糖为底物及酶 cocktail 实验更贴近生理环境，增强结果转化价值。

5 结论

柑橘皮源黄酮（尤其是槲皮素和芦丁）凭借对α-葡萄糖苷酶的高效抑制、低α-淀粉酶干扰及良好生物相容性，有望成为2型糖尿病管理的新兴功能成分。后续需通过INFOGEST 2.0模拟消化模型及肠道菌群研究进一步验证其应用潜力。