基于硒化技术的纳米技术提升了地黄多糖（Rehmannia glutinosa polysaccharide）的降血糖和抗骨质疏松作用

《Food Research International》：Selenization-based nanotechnology improves the hypoglycemic and anti-osteoporotic efficacy of Rehmannia glutinosa polysaccharide

糖尿病并发骨质疏松（T2DOP）的纳米治疗策略研究。合成硒-地黄多糖纳米颗粒（Se-RGP NPs）粒径91.35 nm，PDI 0.231，表现出增强的α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制活性，显著提高口服生物利用度及细胞摄取效率，通过清除ROS和稳定线粒体膜电位改善胰岛素抵抗，在STZ诱导糖尿病骨质疏松小鼠模型中降血糖效果优于游离RGP，且安全无毒。

　　

吕云倩|杨芳洲|陈淑清|王晓环|杨登雪|郭瑶瑶|韩美华|王向涛

中国科学院医学科学院与北京协和医学院药用植物研究所，中国北京市海淀区马连洼北路151号，邮编100193

摘要

2型糖尿病（T2DM）的全球发病率持续上升，糖尿病性骨质疏松症（T2DOP）是一种常见但尚未得到充分关注的并发症。在本研究中，我们合成了硒化Rehmannia glutinosa多糖纳米颗粒（Se-RGP NPs），其平均粒径为91.35纳米，多分散指数（PDI）为0.231，呈球形形态。Se-RGP NPs在储存过程中以及生理介质中表现出优异的稳定性，对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的抑制活性高于游离RGP。与游离RGP相比，Se-RGP NPs显著增强了细胞摄取能力，提高了清除细胞内活性氧（ROS）的能力，稳定了线粒体膜电位（MMP），并在胰岛素抵抗（IR）细胞模型中恢复了线粒体功能，同时显著提高了口服生物利用度。在链脲佐菌素（STZ）诱导的伴有骨质疏松症的T2DM小鼠中，给予10毫克/千克的Se-RGP NPs所达到的降糖效果相当于80毫克/千克的游离RGP。在20毫克和30毫克/千克的剂量下，Se-RGP NPs进一步降低了血糖水平，修复了胰岛细胞，改善了血脂谱，并改善了骨骼微结构。使用Se-RGP NPs治疗期间未观察到明显的副作用。RGP治疗效果的提高归因于纳米技术促进的口服吸收以及硒的协同作用。硒化纳米颗粒为增强如RGP这样的生物活性多糖在管理与过量ROS激活相关疾病中的治疗潜力提供了一种新策略。

引言

2型糖尿病（T2DM）是最常见的糖尿病类型，约占糖尿病病例的90%，近年来其发病率稳步上升（Saeedi等人，2019年）。胰岛素抵抗（IR）被认为是T2DM的主要病理生理机制（Yang, Vijayakumar, & Kahn, 2018年）。具体来说，细胞对胰岛素的敏感性降低会阻碍葡萄糖的摄取，导致高血糖和胰腺β细胞的代偿性过度活跃。这种持续的过度活跃最终会导致β细胞功能障碍和T2DM的进展（Mukai, Fujimoto, & Inagaki, 2022年；Yesupatham & Saraswathy, 2025年）。持续的高血糖和脂质功能障碍会进一步刺激活性氧（ROS）的过度产生（Yesupatham & Saraswathy, 2025年），这会损害β细胞，破坏胰岛素信号传导，加重IR，并促进糖尿病的进展和并发症（Caturano等人，2025年；Yesupatham & Saraswathy, 2025年）。在这些并发症中，糖尿病性骨质疏松症（T2DOP）已成为T2DM的主要骨骼并发症，其主要特征是骨丢失和骨小梁微结构的退化（Paschou等人，2017年）。患有糖尿病性骨质疏松症的患者发生脆性骨折的风险比非糖尿病患者高20%（Lee, Han, & Kwon, 2023年）。尽管ROS介导的氧化应激参与了T2DOP的发病机制，但其潜在机制尚未完全阐明（Ma & Zhang, 2025年）。Rehmannia glutinosa是一种属于Scrophulariaceae科Rehmannia属的药用植物，其加工形式Radix Rehmanniae Preparata已临床使用超过1000年，用于治疗糖尿病和骨质疏松症（Yue等人，2024年）。从Rehmannia glutinosa中提取的多糖（RGP）是其治疗效果的关键生物活性成分。RGP具有显著的生物活性，包括抗氧化、降糖、降脂和免疫调节作用（Yue等人，2024年；Zeng等人，2025年）。此外，RGP可以通过上调调节性T细胞（Treg）来减轻与糖尿病相关的炎症并改善骨骼微结构（Yue等人，2024年）。因此，RGP作为T2DM和T2DOP的潜在治疗方法具有前景。

传统上，由于多糖的高分子量和强极性，人们认为它们无法被口服吸收。因此，它们在肠道中发挥局部作用，被结肠细菌代谢为寡糖和/或短链脂肪酸，通过肠道菌群或“X-肠轴”发挥作用（Xue, Tang, Zha, Xie, & Tan, 2025年）。然而，最近的研究表明，多糖可以直接被吸收到血液中，尽管其生物利用度非常低（Yang等人，2025年）。值得注意的是，我们未发表的研究表明，多糖的静脉给药比口服给药具有显著更好的体内治疗效果，这表明存在超出胃肠道的未知作用靶点。因此，提高多糖的口服生物利用度已成为一个重要而紧迫的挑战。纳米技术在提高小分子药物的口服吸收方面取得了显著成功（Zhang等人，2021年），有望提升多糖的生物利用度。因此，我们旨在将RGP制成纳米颗粒，以增强其口服生物利用度和体内疗效。

为了提高RGP的抗氧化和治疗效果并解决其口服生物利用度问题，我们专注于基于硒化的纳米技术。硒是人体中的必需微量元素（Xi, Chen, Zhu, Zhu, & Liang, 2025年），通过含硒蛋白在各种生物过程中发挥关键作用，这些蛋白主要作为抗氧化酶，包括谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）和硫氧还蛋白还原酶（TrxR）（Dogaru, Muscurel, Du??, & Stoian, 2023年）。为了补充饮食中硒的不足，亚硒酸钠（Na₂SeO₃）通常被还原为元素硒，然后通过蛋白质和多糖等大分子稳定，形成硒纳米颗粒，通常称为有机硒（Shi, Tian, Wu, & Wang, 2021年）。虽然多糖通常用作辅料（He等人，2023年；Tao等人，2025年），但制备硒纳米颗粒也为多糖的体内递送提供了一种实用且通用的方法。此外，硒还能增强抗氧化酶的活性，有效清除体内的自由基，减轻氧化应激引起的细胞损伤，并保护胰腺β细胞（Zhou等人，2023年）。这一机制直接与T2DM和T2DOP的氧化应激驱动的病理基础相关。此外，在相同的硒剂量下，有机硒的毒性明显低于Na₂SeO₃，从而确保了体内应用的安全性（Li等人，2023年）。

近年来，研究表明硒化显著提高了多糖的生物活性，这可能是由于硒和多糖的协同抗氧化作用。例如，硒化提高了Lycium barbarum多糖的抗疲劳活性（Liu等人，2021年），赋予Astragalus多糖通过糖异生途径调节的改善胰岛素抵抗的作用（Mao, Lin, Zhang, & Qin, 2019年），并增强了Angelica sinensis多糖的肝保护作用（Xu, Wang, Jiang, & Hu, 2024年）。

鉴于这些发现，本研究旨在制备Rehmannia glutinosa多糖-硒纳米颗粒（Se-RGP NPs），并研究它们对细胞摄取、体外生物活性和RGP口服吸收的影响。目的是确定纳米技术与硒的结合是否可以有效增强RGP的降糖和抗骨质疏松效果。

材料

Rehmannia glutinosa多糖（RGP，纯度95%）购自中国陕西西源生物有限公司，并在我们的实验室进一步纯化。亚硒酸钠（Na₂SeO₃）购自中国上海Sigma-Aldrich Trading有限公司。抗坏血酸（维生素C，Vc）购自中国北京Solarbio Technology有限公司。荧光异硫氰酸酯（FITC）购自中国上海Macklin Biochemical有限公司。

RGP的分子量和单糖组成的测定

精制的RGP由三个组分组成，其重量平均分子量（Mw）分别为1.444×10⁶、2.501×10⁵和1.644×10⁵克/摩尔。这些组分的多分散指数（Mw/Mn）范围为1.014至1.146，表明分子量分布相对均匀（图S1A和S2.1）。HPLC分析显示，RGP主要由半乳糖（摩尔比为0.629）、果糖（0.195）和葡萄糖（0.127）组成，三者合计占95.1%

结论

在本研究中，通过硒化将RGP合成了纳米颗粒。所得的Se-RGP NPs具有小粒径、球形形态和优异的稳定性。与游离RGP相比，Se-RGP NPs显示出显著增强的降糖活性、抗氧化效果、细胞内ROS清除能力和线粒体保护作用，表明硒和RGP之间存在协同作用。正如预期的那样，Se-RGP NPs的纳米特性有效地促进了

缩写

PA诱导的胰岛素抵抗链脲佐菌素口服葡萄糖耐量试验胰岛素

RGP	Rehmannia glutinosa多糖
Na?SeO?	亚硒酸钠
Vc	抗坏血酸（维生素C）
T2DM	2型糖尿病
T2DOP	糖尿病性骨质疏松症
Se-RGP NPs	硒化Rehmannia glutinosa多糖纳米颗粒
PDI	多分散指数
TEM	透射电子显微镜
XRD	X射线衍射
IR-HepG2	胰岛素抵抗的HepG2细胞
IR-MC3T3-E1	胰岛素抵抗的MC3T3-E1细胞
PA-IR
FBG	空腹血糖
STZ
OGTT
ITT

CRediT作者贡献声明

吕云倩：撰写——原始草案、方法学、数据分析、概念化。杨芳洲：方法学、研究、数据分析。陈淑清：研究、数据分析。王晓环：软件操作、研究、数据分析。杨登雪：验证、方法学。郭瑶瑶：软件操作、数据管理。韩美华：监督、资源协调。王向涛：撰写——审稿与编辑、项目管理、资金获取、概念化。

资助

本研究得到了北京市自然科学基金（F251029）和CAMS医学科学创新基金（CIFMS）（编号2021-I2M-1-071）的支持。

未引用参考文献

Zhang等人，2025年

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了北京市自然科学基金（F251029）和CAMS医学科学创新基金（CIFMS）（编号2021-I2M-1-071）的支持。