基于Pictet-Spengler反应调控川芎哚的结构多样性及其抗血小板聚集作用机制研究

Perlolyrine, an active ingredient from traditional Chinese herb Chuanxiong, had a pronounced inhibitory effect on platelet aggregation. Therefore, it would become a new drug with great prospects for studying and exploitation for prevention and treatment of cardiovascular and cerebrovascular diseases. However, there were disadvantages such as low bioavailability and short maintenance time. For these reasons, it was particularly important to search the perlolyrine analogues with sustained duration. We previous fortunately found that the fungus Paraconiothyrium brasiliense which was isolated from the gut of healthy Acrida cinerea, can produce natural perlolyrine. Furthermore, we obtained large quantities of perlolyrine and another four perlolyrine analogues by adding L-tryptophan in the culture medium. Accordingly, this project will be expected to obtain perlolyrine and novel perlolyrine analogues from the fungus in vivo fermentation or in vitro crude enzyme reaction based on the regulation of Pictet-Spengler reaction by adding various L-tryptophan or its analogues. Subsequently, the obtained compounds will be evaluated for their antiplatelet aggregation activities, and we will study their structure-activity relationships and the mechanism of action. Summarily, the project will obtain perlolyrine analogues with high potency, low toxicity, long action time, and easy access to large quantities of products, which provide active lead compounds for the development of new drugs for antiplatelet aggregation.

川芎哚是传统中药川芎的活性成分之一，对血小板聚集有较高的抑制作用，是具有研究和开发前景的新型心脑血管疾病防治药物。但它存在生物利用度低及药效维持时间较短等缺点，所以寻找作用时间长的川芎哚类似物显得尤为重要。我们前期发现分离自中华剑角蝗肠道体内的真菌Paraconiothyrium brasiliense，可生产天然的川芎哚，并且通过添加L-色氨酸得到大量的川芎哚及4个川芎哚类似物。本项目拟通过添加L-色氨酸或其衍生物作为前体，基于菌株的Pictet-Spengler反应调控，在真菌体内发酵或体外粗酶反应下，生产川芎哚及其类似物；对分离获得的川芎哚及其类似物进行体外抗血小板聚集活性评价，研究其构效关系和作用机制。通过该项目，有望获得高效、低毒、作用时间长、产品容易大量获得的川芎哚类似物，为研制抗血小板聚集的新型药物提供先导化合物。

随着人口老龄化和城镇化进程的加快，居民不健康生活方式流行，我国居民心血管病危险因素普遍暴露，在低龄化、低收入群体中呈现快速增长及个体聚集趋势。今后10年我国心血管病防治工作仍面临严峻挑战，心血管病患病率及死亡率仍处于上升阶段，而抑制血小板聚集是抗血栓治疗的主要手段。因此，新型抗血小板聚集靶点药物的发现和发展是一个热门领域，对于心血管疾病的治疗具有很好的研究价值。川芎哚是传统中药川芎的活性成分之一，对血小板聚集有较高的抑制作用，是具有研究和开发前景的新型心脑血管疾病防治先导化合物。但它存在生物利用度低及药效维持时间较短等缺点，所以寻找作用时间长的川芎哚类似物显得尤为重要。本项目的研究对象内壳小圆孢真菌Paraconiothyrium brasiliense，可生产少量的川芎哚，为真菌界首次发现。主要研究内容为：利用前体介导的方法对该菌进行代谢产物调控，使其在真菌体内通过生物合成生产川芎哚或其类似物，对调控后的发酵产物进行分离纯化和结构鉴定，测试所得化合物的抗血小板聚集活性，并初步研究其抗血小板聚集活性作用机制，筛选出比川芎哚活性更好的治疗心脑血管疾病的先导化合物。在本项目的资助下，已筛选出5种能产川芎哚或其类似物的有效添加前体，分离出120余个化合物，鉴定出其中109个化合物的结构，包括34个新化合物，首次获得了7个新化合物的单晶结构。测试了部分所得化合物的黄嘌呤氧化酶抑制活性和抗血小板聚集活性，进一步探讨了它们的构效关系，已筛选出比川芎哚活性更优的类似物，通过血小板聚集作用的下游信号分子cAMP和5-HT的浓度检测，初步阐明了强活性化合物可能的抗血小板聚集的作用机制。本项目的实施首次提供了一种不同于化学方法的川芎哚结构改造的另一种生物调控的有效途径，丰富了川芎哚的化学结构多样性，为活性先导化合物的筛选提供了更丰富的化合物库或更佳的生物活性。