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糖尿病已成为全球范围内最具挑战性的健康问题之一,患病率逐年升高。统计数据显示,我国糖尿病患者人数已达1.14亿,位居全球首位。糖尿病通常分为Ⅰ型、Ⅱ型、妊娠型及其他特殊类型,Ⅱ型糖尿病（Type 2 Diabetes Mellitus,T2DM）是最常见的糖尿病类型,约占所有糖尿病病例的90%以上,主要表现为高血糖、高血脂、高胰岛素血症等。长期的高血糖可引起一系列糖尿病并发症,如心血管疾病、眼部疾病、肾脏病变、糖尿病足、口腔健康和妊娠相关并发症等。目前可用的糖尿病疗法包括胰岛素和各种口服降糖药,如磺酰脲类、双胍类、α-葡萄糖苷酶抑制剂和格列奈类等,它们用作单一疗法或组合以实现更好的血糖调节,但许多口服降糖药也具有不同程度的副作用。因此,针对新型靶点寻找更加高效、低副作用的抗糖尿病药物成为研究热点。葡萄糖转运蛋白4（Glucose Transporter 4,GLUT4）是胰岛素敏感靶组织转运葡萄糖的最主要蛋白,其调控的失常涉及肌肉和脂肪细胞胰岛素抵抗,在Ⅱ型糖尿病的发生、发展中起了关键作用。增加机体组织中GLUT4的表达和转位,将有助于缓解Ⅱ型糖尿病症状。为了更高效的从天然产物中挖掘具有良好降糖活性的化学物质,课题组前期建立了基于大鼠骨骼肌L6细胞的GLUT4荧光标记的药物筛选体系。通过激光共聚焦扫描显微镜,可以观测到药物对L6细胞GLUT4转位活性的影响。通过体外活性筛选,发现白刺花黄酮部位（A flavonoid-rich extract from Sophora davidii（Franch.）Skeels,SD-FRE）及苦豆碱具有显著的促GLUT4转位的活性。本课题研究了SD-FRE体内外抗糖尿病活性及苦豆碱体内降糖活性。体外实验中,SD-FRE显著促进了L6细胞中GLUT4转位及表达,加入调控GLUT4转位及表达的相关信号通路阻断剂,发现腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated Protein Kinase,AMPK）抑制剂Compound C显著抑制了SD-FRE的作用,而磷脂酰肌醇3-激酶（Phosphatidylinositol 3 Kinase,PI3K）抑制剂Wortmannin及蛋白激酶C（Protein Kinase C,PKC）抑制剂G?6983没有影响,表明SD-FRE通过AMPK信号通路促进L6细胞中GLUT4表达及转运至质膜,并最终导致细胞摄取葡萄糖活性增加。体内实验中,采用自发型Ⅱ型糖尿病模型KK-Ay小鼠,SD-FRE灌胃给药4周。结果显示,SD-FRE治疗显著改善了糖尿病小鼠的高血糖、葡萄糖耐受不良、胰岛素抵抗和高脂血症状。组织病理切片结果显示KK-Ay小鼠存在明显的肝脏脂肪病变、胰岛代偿性肥大和脂肪细胞肥大。经过四周的SD-FRE治疗后,这些病理变化得到显著缓解。蛋白免疫印迹法检测KK-Ay小鼠胰岛素靶组织（肌肉,脂肪组织和肝脏）中相关蛋白表达,结果显示SD-FRE治疗显著促进了KK-Ay小鼠的胰岛素靶组织中GLUT4表达及AMPK磷酸化,表明SD-FRE通过AMPK信号通路调节胰岛素靶组织中GLUT4的表达,改善对葡萄糖的摄取及利用,改善胰岛素抵抗。同时,SD-FRE治疗也通过调节KK-Ay小鼠肝脏及脂肪组织中乙酰辅酶A羧化酶（Acetyl-CoA Carboxylase,ACC）磷酸化和过氧化物酶体增殖物激活受体γ（Peroxisome Proliferator-activated Receptorγ,PPARγ）的表达发挥其改善糖、脂代谢的作用。体内外实验结果表明SD-FRE具有显著的抗糖尿病活性。苦豆碱是从传统民族药苦豆子分离得到的生物碱,课题组合作者前期研究已发现其通过PI3K/Akt和G蛋白-PLC-IP3-IP3R-Ca2+-PKC信号通路促进GLUT4的转位及表达,促进L6细胞的葡萄糖摄取活性。本课题中采用高脂饲料饲养联合低剂量链脲佐菌素（Streptozotocin,STZ）注射建立的Ⅱ型糖尿病大鼠模型探究苦豆碱体内降糖活性。Sprague-Dawley（SD）大鼠高脂饲养四周后,腹腔注射低剂量STZ,一周后选取血糖大于成模标准的大鼠进行分组给药。长期的高脂饲养会导致SD大鼠产生胰岛素抵抗,代偿性分泌胰岛素时低剂量的STZ易选择性破坏β细胞,引起高血糖等症状,生理病理过程与Ⅱ型糖尿病类似。苦豆碱灌胃给药四周后,治疗组大鼠空腹血糖水平显著低于模型组。口服糖耐量测试结果显示苦豆碱治疗显著改善了糖尿病大鼠葡萄糖不耐受症状。血清生化分析结果显示苦豆碱治疗显著降低了糖尿病大鼠高血脂水平,改善了脂质代谢异常。此外,检测组织中相关蛋白表达,结果显示苦豆碱治疗促进了糖尿病大鼠胰岛素靶组织中GLUT4的表达,激活PKC和Akt磷酸化。组织病理学观察显示,苦豆碱治疗显著改善了糖尿病大鼠脂肪肝症状,缓解了胰腺损伤。本课题研究结果表明,以GLUT4为靶点,通过体外活性筛选得到的活性组分及化合物在进一步体内外实验中显示了良好的抗糖尿病活性,课题组建立的基于GLUT4为靶点的体外活性筛选体系能够高效、准确的筛选和发现具有良好降糖活性的天然产物,为加快寻找和开发抗糖尿病药物提供了新思路。