《Journal of Agriculture and Food Research》：Longan Seed-Derived Peptides Inhibit Glucose Transport
via Modulation of SGLT1 and GLUT2 in Caco-2 Cells
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为应对2型糖尿病管理中面临的肠道葡萄糖吸收过度活跃问题，研究人员聚焦于从龙眼籽水解物中鉴定的两种合成肽SA-10与VI-10。本研究通过分子对接、分子动力学模拟及Caco-2细胞实验，证实这两种肽能通过竞争性结合及下调表达，有效抑制SGLT1和GLUT2介导的葡萄糖转运，降低餐后血糖，为开发功能性食品或营养保健品提供了新策略。
全球健康正面临2型糖尿病(T2DM)的严峻威胁，其核心特征之一是慢性的高血糖状态。这种状态不仅由胰岛素抵抗和胰腺β细胞功能障碍导致，肠道在葡萄糖稳态调节中的角色也日益受到重视。当我们享用一餐美食后，食物中的碳水化合物被分解为葡萄糖，随后主要经由小肠上皮细胞的两种“葡萄糖搬运工”——钠-葡萄糖协同转运蛋白1(SGLT1)和葡萄糖转运蛋白2(GLUT2)——吸收入血。在糖尿病患者中，这两种转运蛋白的活性和表达常常异常升高，如同打开了更多的“水龙头”，导致餐后血糖急剧攀升，长期加剧病情并引发多种并发症。目前，虽然有一些合成药物可用于控制血糖，但长期使用可能伴随胃肠道不适、低血糖等副作用。因此，从天然产物中寻找高效、低毒、能精准调控肠道葡萄糖吸收的替代方案，成为了一个极具吸引力的研究方向。
在泰国，龙眼是一种重要的经济作物，但其种子常被视为废料。然而，近年研究发现龙眼籽蕴含多种生物活性物质。基于前期工作，来自泰国朱拉隆功大学的研究团队将目光投向了从龙眼籽蛋白水解物中鉴定出的两种合成十肽：SA-10(序列SSYYPFKGFA)和VI-10(序列VKGPGLYSDI)。他们猜想，这两种肽是否能够成为肠道葡萄糖转运蛋白的新型“刹车片”？为了验证这一猜想，并深入探究其作用机制，研究团队在《Journal of Agriculture and Food Research》上发表了一项综合运用计算模拟与细胞实验的研究。
为开展此项研究，作者团队主要运用了以下几项关键技术方法：首先，通过计算机模拟，包括使用AutoDock Vina进行分子对接以预测肽与SGLT1/GLUT2的结合模式和亲和力，以及利用Amber20软件进行长达100纳秒的分子动力学(MD)模拟，以评估复合物在动态过程中的稳定性。其次，在细胞水平，研究使用人结肠腺癌细胞系Caco-2作为肠道上皮细胞模型，通过诱导其分化21天来模拟肠道吸收特性。关键的体外实验包括：采用MTT法评估肽的细胞毒性；使用荧光葡萄糖类似物2-NBDG检测肽对Caco-2细胞葡萄糖摄取的抑制效果；以及通过蛋白质免疫印迹(Western blot)分析肽处理后SGLT1和GLUT2蛋白表达水平的变化。
分子对接分析
研究人员首先在计算机中“搭建”了SA-10、VI-10与SGLT1、GLUT2的“会面”模型。结果显示，SA-10与SGLT1的结合能(-9.1 kcal/mol)强于与GLUT2的结合(-8.3 kcal/mol)，而VI-10则与GLUT2结合更紧密(-8.7 kcal/mol)。通过分析结合模式发现，这两种肽均能与转运蛋白的关键葡萄糖结合位点残基(如SGLT1的Asn78、Glu102、Tyr290；GLUT2的Gln314、Glu412、Tyr324等)形成氢键和疏水相互作用。这强烈提示SA-10和VI-10可能通过竞争性占据葡萄糖的结合口袋，从而阻断葡萄糖的正常转运。
肽-转运蛋白复合物的结合动力学与稳定性
为了检验上述静态对接结果的可靠性，研究进行了分子动力学模拟，观察肽与蛋白结合后的动态行为。在100纳秒的模拟轨迹中，SA-10和VI-10与各自靶标转运蛋白形成的复合物均表现出良好的结构稳定性。其均方根偏差(RMSD)和回转半径(Rg)值在整个模拟过程中保持相对稳定和紧凑，且肽与蛋白之间能维持相当数量的氢键。这些计算数据表明，SA-10和VI-10能够稳定地结合在转运蛋白的活性位点，为其发挥长效抑制作用提供了结构动力学基础。
SA-10和VI-10对Caco-2细胞内葡萄糖摄取的影响
理论预测需要实验验证。在确认SA-10和VI-10在浓度低于1 mM时对Caco-2细胞无明显毒性后，研究人员检测了它们对葡萄糖摄取的影响。使用荧光探针2-NBDG的测定结果表明，两种肽均能以剂量和时间依赖的方式显著抑制Caco-2细胞对葡萄糖的摄取。在1.00 mM浓度下处理3小时后，SA-10和VI-10分别将细胞内的葡萄糖含量降低至对照组的约48.6%和50.5%，抑制效果接近阳性对照药物根皮素(phloretin)。这表明，这两种肽在细胞模型中确实能有效减缓葡萄糖的吸收速度。
SA-10和VI-10对Caco-2细胞中蛋白表达的影响
除了直接竞争性抑制，肽是否会影响转运蛋白的“产量”？Western blot蛋白质印迹分析给出了答案。在高糖(30 mM)条件下处理Caco-2细胞3小时后，SA-10能显著下调SGLT1的蛋白表达水平，但对GLUT2的下调作用仅在最高浓度(1.00 mM)时显著。而VI-10则能同时显著下调SGLT1和GLUT2两种转运蛋白的表达，在1.00 mM浓度下，表达量降低至对照组的约50%。这一发现揭示了SA-10和VI-10抑制葡萄糖吸收的另一层机制：通过减少转运蛋白在细胞中的数量，从源头上减弱肠道的葡萄糖吸收能力。
研究结论与意义
综上所述，这项研究通过整合计算机模拟与细胞生物学实验，首次提供了令人信服的证据，表明源自龙眼籽的两种合成肽SA-10和VI-10，能够通过双重机制有效抑制肠道葡萄糖吸收。其机制一是作为竞争性抑制剂，直接结合在SGLT1和GLUT2的葡萄糖结合位点，物理性阻断葡萄糖的转运；机制二是下调这些转运蛋白的表达水平，减少其可用数量。两者协同，从而在Caco-2细胞模型中实现了对葡萄糖摄取的强效抑制。
这项工作的意义不仅在于发现了两种具有降血糖潜力的新型生物活性肽，更在于为利用农业加工副产品（龙眼籽）开发高附加值功能性食品或营养保健品提供了科学依据，契合生物循环经济的理念。SA-10和VI-10作为全新的葡萄糖转运蛋白抑制剂先导分子，为管理餐后高血糖和糖尿病辅助治疗开辟了新的天然产物来源途径。当然，作者在文末也指出，当前研究仍局限于计算机模拟和细胞实验，后续需要进一步的动物体内实验乃至临床试验，以全面评估其口服生物利用度、长期安全性和在复杂生理环境中的确切疗效。
