虎杖多靶点、多环节抗糖尿病药效物质基础研究

The extracts from Polygonum cuspidatum and its active fraction have showed a good activity on anti-insulin resistance and other metabolism disease in vivo and vitro. Base on these experiment results and the inititive chemical studies,this project will systematically study the chemical constituents of the active fraction by combination of the activity guided method with the new isolation strategy in which the traditional isolating means and modern advanced technique, such as microanalysis, fast identification, on-line and so on, will be applied. The structure-activity relationship study of the compounds isolated from Polygonum cuspidatum will be carried on four different sugar metabolism target : 1) the inhibit effect to a-glucosidase; 2) effect on PTP1B and PPARγ; 3) effect on Na(+)-glucosecotransporter (SGLT). The emphasis of study will be the effect of various structure type compound on these three aspects, at the same time, the animal model experiment will be applied. On the basis of these data, the bioactivity substances of anti-insulin resistance and treat other metabolism disease would be clarified. Furthermore, the basic chemical structure character of anti-insulin resistance substance from Polygonum cuspidatum might be obtained. Eventually, the bioactive compound would be a lead in drug discovery and a base of new medicine with self-owned intellectual property rights.

基于虎杖在抗糖尿病及相关代谢性疾病方面动物体内显示出的优良的药理活性和初步的化学研究基础，本项目拟采用药理活性跟踪筛选并结合不同的特异的药物靶标，将现代微量、快速、在线等集成的分离分析策略与传统分离、分析技术相结合，对常用中药虎杖活性部位化学成分进行系统研究，从影响糖吸收、代谢和排泄三个环节的四个不同靶点1）对a-葡萄糖苷酶抑制作用；2）对PTP1B和PPARγ 的作用；3）钠-葡萄糖同向转运体（SGLT）的影响；对分离得到的化合物进行构效关系研究。重点探讨不同结构类型化合物对四种体外模型的作用规律，结合体内药效学实验，诠释虎杖抗糖尿病及相关代谢性疾病药效物质基础，获取虎杖活性部位中抗糖尿病活性物质具有的基本结构特征，为创新药物研究提供先导结构，为进一步开发具有自主知识产权的新型药物奠定基础。

本项目以传统消渴中药虎杖为研究对象，采用正相和反向硅胶色谱、树脂、凝胶Sephadex LH-20常压柱色谱和制备型HPLC 等技术，对虎杖中具有多靶点作用特征的活性成分进行了系统的研究，通过测定化合物的红外光谱、紫外光谱、不同电离技术的低分辨质谱、高分辨质谱、一维和二维核磁波谱数据，鉴定它们的结构和构型，同时采用化学关联和核磁共振Mosher’s方法和CD谱确定绝对构型。目前，从虎杖有效部位中共分离得到71个化合物, 其中34个为新化合物, 新骨架类型化合物3个。其中化合物1*为新颖骨架类型化合物, 该化合物是二苯乙烯与黄烷的聚合物，生物活性评价结果显示其具有较强的α-葡萄糖苷酶的抑制作用，IC50值为17.7 µM。其结构特点是3-O-没食子酰基-表儿茶素 (ECG)A环经重排后形成α, β-不饱和环己酮, 再与白藜芦醇苷通过环戊烷[c]呋喃骈合。该化合物结构中共有7个手性中心，其绝对构型通过计算CD与2D-NMR技术相结合的方法进行了确定，同时也对该化合物的生源途径进行了推测和讨论，其是通过一系列的亲电取代，氧化，亲核加成等过程从而形成的。该化合物已经发表在Org. Lett., 2013, 15, 674–677.同时被Nat. Prod. Rep. 2013年4期选为热点分子。化合物3*, 4*为自然界首次报道的新颖的二苯乙烯与萘的聚合物, 其结构特点是白藜芦醇苷通过呋喃环与polygonumnaphthalene 骈合，此类化合物中7’和8’位的手性中心通过测定圆二色谱进行了确定，结果表明化合物3和4的苷元为一对对映异构体。采用拟定的合成路线，分别以二苯乙烯和异黄酮为起始反应物，共合成得到32个二苯乙烯类似物。采用体内外多种抗糖尿病模型[α-葡萄糖苷酶 (吸收), PTP1B, SGLT2 (排泄)]对虎杖提取物、各萃取部位、大孔吸附树脂洗脱各部分及分离得到的单体化合物进行了抗糖尿病活性筛选，其中16个单体化合物具有较高的α-葡萄糖苷酶抑制作用，且IC50值均大于阳性对照药阿卡波糖，2个单体化合物具有较好的SGLT2抑制活性，抑制率分别为69.8 %和68.4 %。体内活性显示虎杖有效部位具有较好的胰岛素增敏作用，调节糖脂代谢紊乱以及延缓糖吸收作作用。