海洋来源土曲霉terremide类生物碱抗肥胖作用及机理研究

Obesity can induce diabetes, cardiovascular disease, cancer and other related diseases. Small molecular natural products with modulating lipogenesis and lipolysis activities have great potential of attenuate obesity and related diseases. In our previous investigation, an alkaloid terremide (TRM) was isolated from a pacific oyster-derived Aspergillus terreus ML-44, and firstly found that TRM could significantly inhibit the adipocyte differentiation of C3H10T1/2 mesenchymal stem cells, and could also alleviate the HFD-induced obesity of drosophila. To obtain abundant amount of TRM and its analogs, the secondary metabolism of strain ML-44 would be altered with DMSO-mediated DES mutation technique to screen mutants with high-yield and diversity of TRMs. Subsequently, this project will aim at the inhibitory activities of TRM on excessive lipid deposits and obesity in HFD-induced C57BL/6J mice, and the molecular mechanism of inhibiting the adipocyte differentiation of C3H10T1/2 cells by TRM via transcriptomic analysis, western blot and q-PCR test. The outcomes therefrom may provide certain research basis for the discovery of new type lead compound treating obesity.

肥胖与糖尿病、心血管疾病及癌症等一系列疾病的发生密切相关。从自然界中筛选具有抑制脂肪生成、抗肥胖及相关疾病潜力的小分子化合物，是目前抗肥胖领域研究的热点之一。前期研究中，申请者从牡蛎消化道分离的曲霉菌ML-44发酵产物中分离得到生物碱terremide（TRM），首次发现该化合物能够显著抑制间充质干细胞C3H10T1/2分化为脂肪细胞，且能够明显缓解高脂诱导的果蝇肥胖。鉴于此，本项目拟首先对菌株ML-44采用DMSO介导硫酸二乙酯诱变技术进行次级代谢功能改造，筛选获得TRM高产和新产TRM类似物突变株，进行富集纯化TRM及其类似物；在此基础上，采用C57BL/6J小鼠肥胖模型检测TRM在抑制脂质过度堆积、抗肥胖等方面的活性；应用转录组分析、western blot和q-PCR技术检测TRM抑制C3H10T1/2成脂分化作用机理。本项目的实施将为发现新型防治肥胖候选化合物奠定基础。

本项目对从牡蛎消化道来源曲霉菌ML-44发酵物中分离得到的生物碱terremide（TRM）抑制成脂分化和抗肥胖活性进行了研究，结果表明，在50 µM浓度下，TRM能够显著抑制C3H10T1/2细胞和3T3L1细胞成脂分化，降低细胞内脂质积聚和甘油三酯含量。Western blot和q-PCR检测结果表明，与对照组相比，TRM处理组C/EBPα、C/EBPβ、PPAR-γ、HSL、LPL、FAS、SREBP-1和FABP4等细胞脂肪分化相关关键转录因子和脂肪生成关键蛋白的表达显著降低。细胞转录组测序和生物信息学分析表明，与对照组相比，TRM处理组分别有39个和188个基因表达显著上调和下调，下调基因主要富集于PPAR信号通路。TRM（10mg/kg/d）显著抑制ob/ob小鼠和高脂饮食诱导C57BL/6J小鼠的体重增加和体脂率升高，显著降低CHOL, TG, LDL和游离脂肪酸含量，而提高HDL含量，有效改善血脂水平。TRM处理组小鼠皮下和内脏脂肪细胞大小显著低于对照小鼠，空腹血糖水平、葡萄糖耐受和灵敏度敏感性均显著改善，提示TRM可以改善肥胖小鼠的脂肪过度积累及其引起的糖代谢紊乱。另外，本项目开展了土曲霉ML-44突变株ASM-1次级代谢产物研究，后者发酵物中TRM含量较前者提高约2倍，并从中进一步分离鉴定了11个化合物，包括突变株新产、原始菌不生产的6个aspulvinones类化合物，其中3个为新化合物。化合物aspulvinones H和V可显著抑制α-葡萄糖苷酶的活性，IC50分别为4.6和2.2 μM，采用反应动力学、荧光猝灭分析、圆二色谱检测和虚拟分子对接考察了二者酶抑制活性的作用机制；口服寡糖耐受实验证明aspulvinone H可以显著抑制C57BL/6J小鼠餐后血糖升高。本项目研究阐明了TRM体内外抑制脂肪生成、抗肥胖，进而改善糖脂代谢紊乱的功能及作用机制，为抗肥胖及相关代谢性疾病药物研发提供了先导化合物；同时，发现了新结构aspulvinones类化合物及其抑制α-葡萄糖苷酶活性，拓展了该类化合物结构类型和潜在用途。