金粟兰属植物中乌药烷型二聚倍半萜胰岛素增敏活性、构效关系及初步作用机制研究

从天然产物中发现或者设计开发新型胰岛素增敏剂，以改善胰岛素抵抗状态，是目前2型糖尿病新药研究的重点方向之一。本研究组首次发现金粟兰属（Chloranthus）植物中特有的次生代谢产物乌药烷型二聚体具有显著的胰岛素增敏活性,其中化合物1 (shizukaol D)的体外胰岛素增敏活性为临床一线胰岛素增敏剂"罗格列酮"的11000-26000倍。本项目拟在前期研究基础上,借助已建立的二聚体快速识别分离方法，对金粟兰属4种富含二聚体且资源丰富的植物进行定向化学成分分离和富集克级化合物1并进行修饰修饰，获取化合物1的系列类似物及其前体倍半萜,深入开展该类化合物胰岛素增敏活性的构效关系研究，阐明这类二聚体胰岛素增敏活性必要的骨架和取代基团，为结构优化提供依据;并以胰岛素抵抗的受体后途经作为主要环节,对其作用机理进行初步研究,为后续优选出抗糖尿病新药候选化合物提供有力的科学依据。

在项目实施过程中按照《项目任务书》执行，从金粟兰属5种植物中分离鉴定了134个化合物，包括48个新化合物，其中银线草醇D (shizukaol D)的类似倍半萜二聚体40个（16个为新的）；倍半萜79个（新倍半萜31个）；其它类型化合物14个（1个新二萜）。对所分离得到的乌药烷型倍半萜二聚体和部分乌药烷倍半萜开展了AMPK激动活性评价，得到了初步构效关系，二聚体才具有AMPK激动活性，而乌药烷倍半萜无活性。线草醇D显示出较好的促进AMPK磷酸化活性（EC50 = 2.51μM）。完成了银线草醇D及类似物的C-1作用机制的初步研究，结果表明银线草醇D及其类似物C-1对HepG2细胞脂肪含量的调控作用依赖于AMPK-ACC信号通。首先，银线草醇D导致HepG2细胞的AMPK磷酸化，使得AMPK活性增加，进而引起其下游蛋白-乙酰辅酶A羧化酶(acetyl-CoA catboxylase，ACC) Ser 79位的磷酸化。ACC是脂肪酸合成的关键调控酶，被磷酸化后其活性降低，从而减少乙酰辅酶A到脂酰辅酶A的转化，导致了脂肪酸的合成减少；其次，当我们用siRNA或者AMPK专一抑制剂compound C抑制AMPK活性时，银线草醇D对HepG2细胞脂肪含量的调控作用会被抑制甚至完全消失。进一步研究表明，银线草醇D引起了线粒体功能的紊乱，包括线粒体膜电位的去极化和细胞内ATP生成的抑制。后者可能是AMPK被磷酸化的直接原因。类似于银线草醇D，二聚体C-1也导致了线粒体膜电位的去极化，并且引起了细胞能量的缺失；但不同于银线草醇D，后者更类似于罗格列酮和二甲双胍，它抑制了电子传递链复合体I的活性，导致细胞内ATP水平的下降，引起了AMPK的磷酸化激活。此外，部分二聚体具有显著的促进L6肌管细胞葡萄糖消耗活性，二聚体C-1能抑制了小鼠体内的葡萄糖异生作用。这些研究结果为后续开展此类化合物在治疗代谢性疾病中的应用打下了基础。.目前已经发表5篇论文，其中4篇被SCI收录；获得授权专利1项；共有7名硕士研究生直接参与了本项目，6名已经毕业，1名在读；项目组成员1人成为云南省中青年学术带头人，1人的学历得到了提升。