异喹啉类化合物松弛平滑肌的构效关系及其机制

It has promised profound application prospects to develop novel smooth muscle relaxants for diseases related to abnormal smooth muscles such as hypertension, asthma and gastrointestinal disorders. In previous study, we isolated single-, double- and triple-benzyl isoquinoline alkaloids (the last one is a compound with new type of structure) from a commonly-used traditional Chinese medicine－lotus plumule, and confirmed that they had significant effects on smooth muscle relaxation. In addition, we also found a close relationship between relaxation effect and the number of isoquinoline rings. This relationship was very likely caused by different affinities of these alkaloids to target molecules. Based on our preliminary observations, we propose that the isoquinoline ring maybe is the active structural center of isoquinoline compounds to lead to relaxation of smooth muscle. Therefore, study on structure-activity relationship of these compounds will be crucial for further design of new types of smooth muscle relaxants. In order to systematically understand the structure-activity relationship, molecular targets and mechanisms of smooth muscle relaxation triggered by isoquinoline substances, we will comprehensively analyze the biological activities and structure-activity relationship of multiple types of isoquinolines obtained from lotus plumule, as well as other typical isoquinoline compounds, by means of physiological and molecular biological methods. We will also elucidate the molecular targets to verify the molecular mechanism of smooth muscle relaxation. The accomplishment of this project will address the molecular mechanism of isoquinolines, which will be helpful for rational design of new smooth muscle relaxants.

研制新型平滑肌松弛药对治疗高血压、哮喘及胃肠功能紊乱等疾病具有良好应用前景。前期我们从中药莲子心中分离得到单、双和三苄基异喹啉生物碱（后者为新结构类型化合物），证明它们具有松弛平滑肌作用；经研究还发现，该类化合物对平滑肌松弛的效应与分子中异喹啉环的数目密切相关，这种相关性可能是该类化合物与靶分子的亲合力不同引起的。据此认为：异喹啉环可能为异喹啉类化合物松弛平滑肌作用的活性中心，而对该部位构效关系的研究是新型平滑肌药物设计的关键。为了系统掌握该类物质松弛平滑肌的构效关系、分子靶点及其作用机制，我们将利用从莲子心中分离得到的多种类型异喹啉生物碱结合其他典型异喹啉类化合物，通过生理学和分子生物学等技术，综合分析其生物活性和构效关系；同时揭示药物靶点的分子本质，以探明松弛平滑肌作用的分子机制。本课题的完成，将阐明异喹啉类化合物作用的分子靶点，为药物分子合理设计提供依据。

为了系统掌握该类物质松弛平滑肌的构效关系、分子靶点及其作用机制，本项目利用从中药莲子心中分离得到的多种类型异喹啉生物碱结合来源于其他药用植物的典型异喹啉类化合物，通过生理学和分子生物学等技术，综合分析其生物活性和构效关系。主要研究工作包括：.(1) 莲子心脂溶性生物碱的再分离、鉴定：为进一步分离并鉴定莲子心中活性脂溶性生物碱，根据脂溶性成分和酚性生物碱的化学性质，先将莲子心脂溶性成分提取、分离酚性和非酚性二个部位；再运用多种柱色谱技术分别对这二个提取部位进行分离纯化，并对所得化合物的理化性质和光谱数据（UV，IR，MS，1H NMR、13C NMR及其2D-NMR）进行分析归纳，最终确定它们的化学结构。从莲子心脂溶性部位共获得13个单体化合物，经鉴定其中11个成分为生物碱。.(2) 四种莲子心生物碱对H2O2诱导血管内皮细胞损伤的保护作用：采用形态学观察和MTT法测定Lot、Lien、Iso和Nef 对正常和H2O2损伤ECV304活性的影响，并通过比色法测定一氧化氮（NO）及一氧化氮合酶（NOS）的水平。研究结果发现莲心季铵碱、莲心碱、异莲心碱和甲基莲心碱（特别是后三者）均对H2O2诱导内皮细胞损伤的有一定的保护作用，其作用机制可能是通过增加NOS生成而提高血管内皮细胞释放NO，从而发挥保护内皮的功能。.(3) 分离、鉴定莲子心新碱（Neo）的药物分子靶点：利用光化学技术建立了小分子化合物的钓蛋白技术，说明Neo密聚附着的目标蛋白带有两条，这两个蛋白带的分子量分别约为75 kD和128 kD，提示钓出的该两蛋白带中含有Neo松弛平滑肌作用的分子靶点，也说明我们所建立的光化学技术钓蛋白带技术可行。目前正在应用MALDI-TOF MS法测定二个蛋白带目标蛋白的结构，以期通过Swissprot数据库初步检索鉴定所得靶蛋白。.综上所述，本项研究工作初步证实了异喹啉类化合物药物靶点的分子本质，部分揭示了新莲心碱松弛平滑肌作用的分子机制，为下一步深入开展这类药物作用分子合理设计奠定了科学基础。