《Journal of Functional Foods》：Comparative effects of
Saccharina japonica and
Undaria pinnatifida on glycemic control in normal and diabetic animal models
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本研究针对全球糖尿病高发背景下膳食纤维在血糖控制中的重要作用，聚焦东亚地区两种代表性大型褐藻——海带（Saccharina japonica）和裙带菜（Undaria pinnatifida），系统比较了它们的水提物（SJW与UPW）在急性和慢性高血糖模型中的功效差异。研究揭示UPW凭借更高的可溶性膳食纤维含量，在抑制α-葡萄糖苷酶活性、改善餐后血糖、增强骨骼肌GLUT4表达及优化肝脏糖原代谢方面均表现出更强效果。该成果为开发基于特定海藻来源的精准营养干预策略提供了重要科学依据。
随着现代饮食中精制碳水化合物摄入的增加，餐后血糖的快速飙升已成为一个普遍的健康挑战。国际糖尿病联盟最新数据显示，全球约有5.89亿成年人患有糖尿病，其中超过90%为2型糖尿病（T2DM），其核心特征正是慢性高血糖和胰岛素抵抗。从正常血糖调节到糖尿病前兆，再到最终确诊，是一个缓慢的渐变过程。为了遏制这一趋势，通过饮食和生活方式干预实现持续的血糖控制变得至关重要。在这一背景下，富含可溶性膳食纤维的褐藻进入了研究者的视野。流行病学研究表明，海藻摄入量较高的人群患糖尿病的风险可降低约20%。在东亚地区，海带（Saccharina japonica, SJ）和裙带菜（Undaria pinnatifida, UP）是消费量巨大、栽培广泛的两种代表性可食用褐藻。尽管已知褐藻膳食纤维对血糖有益，但关于这两种具体物种的效应有何不同，哪种在调控血糖方面可能更具优势，直接的比较数据却非常有限。不同的提取方法会导致生物活性的差异，而现有研究多集中于急性或慢性效应的某一方面，缺乏在相同条件下对两种海藻从餐后到长期代谢进行全面对比的评价。为填补这一空白，并为精准的饮食干预提供依据，一项发表在《Journal of Functional Foods》上的研究，系统地比较了海带水提物（SJW）和裙带菜水提物（UPW）对血糖控制的影响。
为了探究上述问题，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，制备了SJW和UPW，并定量分析了其岩藻糖、总膳食纤维（TDF）及可溶性膳食纤维（SDF）含量。其次，通过体外α-葡萄糖苷酶抑制实验评估了两种提取物抑制碳水化合物消化酶的能力。在动物模型方面，研究设计了两个主要部分：一是利用正常C57BL/6小鼠进行口服碳水化合物（葡萄糖、麦芽糖、蔗糖）耐量试验，以评估SJW和UPW对餐后高血糖的急性影响；二是构建了高脂饮食联合链脲佐菌素（HFD/STZ）诱导的T2DM大鼠模型，进行为期4周的口服补充实验，以评估长期血糖调节效果。对大鼠的评估涵盖了空腹血糖、胰岛素、HbA1c等血糖生物标志物，并采用蛋白质印迹法分析了肝脏中胰岛素信号通路关键蛋白（如IRS-1、PI3K、Akt）的表达与磷酸化水平，通过免疫荧光技术检测了骨骼肌中葡萄糖转运蛋白4（GLUT4）的表达，并使用比色法测定了肝脏和肌肉中的糖原含量。
3.1. 岩藻糖含量及总膳食纤维和可溶性膳食纤维含量
分析显示，SJW的岩藻糖含量（25.07 mg/g）高于UPW（11.51 mg/g）。然而，UPW的总膳食纤维（TDF，52.69%）和可溶性膳食纤维（SDF，50.62%）含量均显著高于SJW（TDF 35.84%， SDF 35.83%），表明UPW是更丰富的可溶性纤维来源。
3.2. SJW和UPW对α-葡萄糖苷酶的抑制作用
体外酶抑制实验表明，无论是以麦芽糖还是蔗糖为底物，UPW对α-葡萄糖苷酶的抑制活性均显著强于SJW。两者对蔗糖的抑制效果均强于对麦芽糖的抑制效果。
3.3. 动物模型评估
3.3.1. 正常小鼠口服碳水化合物耐量试验
在口服蔗糖耐量试验中，UPW处理组显著降低了餐后血糖的曲线下增量面积（iAUC），表现出更强的降低餐后高血糖的效果，尤其是在蔗糖负荷后。而在葡萄糖和麦芽糖负荷试验中，各处理组间未见显著差异。
3.3.2. HFD/STZ诱导大鼠的生理参数
在T2DM大鼠中，与糖尿病模型组相比，补充SJW和UPW可稳定异常升高的饮水量，并降低能量摄入，提示其对糖尿病相关代谢紊乱有改善作用。
3.3.3. SJW和UPW对HFD/STZ诱导大鼠血糖生物标志物的影响
与糖尿病模型组相比，SJW和UPW的补充有效降低了空腹血糖水平，并改善了胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）和胰岛素敏感性指数（QUICKI）。糖化血红蛋白（HbA1c）水平在SJW高剂量组有显著下降，在其他处理组有下降趋势。
3.3.4. SJW和UPW对HFD/STZ诱导大鼠胰岛素信号通路蛋白表达的影响
蛋白质印迹分析显示，糖尿病导致肝脏中磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）表达降低。SJW和UPW处理，特别是UPW低剂量组，能提高PI3K表达并显著增强蛋白激酶B（Akt）的磷酸化（p-Akt），表明胰岛素信号通路（PI3K/Akt）被激活。
3.3.5. SJW和UPW对HFD/STZ诱导大鼠GLUT4表达的影响
免疫荧光分析表明，糖尿病显著降低了骨骼肌中GLUT4的表达。补充SJW和UPW后，GLUT4表达得到恢复，其中UPW高剂量组的效果最为显著，荧光强度较糖尿病模型组增加了约3.2倍。
3.3.6. SJW和UPW对HFD/STZ诱导大鼠糖原含量及葡萄糖代谢相关基因表达的影响
研究发现，糖尿病大鼠肝脏糖原含量异常升高。补充SJW和UPW能以剂量依赖的方式降低这种异常的肝脏糖原蓄积，其中UPW高剂量组效果最显著，使其接近正常水平。肌肉糖原含量在各组间无显著差异。相关基因（如肝脏的PEPCK、G6Pase和肌肉的GLUT4）的mRNA表达水平在各组间未观察到显著变化。
4. 讨论与结论
本研究的讨论部分对上述结果进行了深入阐释。UPW更强的降糖效果与其更高的可溶性膳食纤维含量密切相关。可溶性纤维不仅能通过增加肠道粘度延缓碳水化合物吸收，其发酵产物短链脂肪酸（SCFAs）也对代谢健康有多重益处。UPW更强的α-葡萄糖苷酶抑制活性，可能与其富含的岩藻聚糖结构有关。在长期模型中，SJW和UPW通过激活PI3K/Akt胰岛素信号通路、上调骨骼肌GLUT4蛋白表达（尽管其mRNA水平未变，提示存在转录后调控）、以及改善肝脏糖原代谢紊乱等多个层面，协同改善了胰岛素抵抗和慢性高血糖。值得注意的是，虽然两种提取物均显示出显著的改善作用，但UPW在多个指标上（如降低餐后蔗糖血糖、增强Akt磷酸化、恢复GLUT4表达、调节肝糖原）均表现出比SJW更优的功效。
综上所述，这项研究首次在相同实验条件下，全面比较了海带和裙带菜水提物在急性餐后血糖控制和长期血糖调节方面的效果。研究得出结论：裙带菜水提物（UPW）能更有效地抑制餐后高血糖，而两种提取物均能降低空腹血糖、改善胰岛素敏感性、激活胰岛素信号通路并增强骨骼肌GLUT4表达。尽管UPW在体外和体内模型中均显示出略强的功效，但SJW也带来了整体的显著改善。这些发现表明，这两种以高可溶性膳食纤维含量为特征的提取物，都有潜力作为针对血糖控制的膳食补充剂的功能性成分。该研究不仅为理解不同海藻物种在血糖调节方面的特异性机制提供了直接证据，也为未来开发基于特定海藻来源的精准营养干预策略和功能性食品奠定了重要的科学基础。未来的研究需要进一步鉴定其中的具体活性膳食纤维组分，阐明其分子机制，并通过临床试验在人类受试者中进行验证。
