达玛烷三萜结构修饰及其激动AMPK磷酸化的构效关系研究

Our previous research shows that dammarane-type triterpenoid Saponins are responsible for the observed beneficial effects on glucose and lipid metabolism of Gynostemma pentaphyllum and Gynostemma yixingense. Gynostemma pentaphyllum is mainly used for the preparation of drugs, and Gynostemma yixingense is mainly used for the preparation of functional food. G3 and SJ1, the main metabolite of Gynostemma pentaphyllum and Gynostemma yixingense, exhibit the potential effect on AMPK activation in AMPK heterotrimer α2β1γ1 and HepG2 cells. Moreover, 20(S)-protopanoxadiol (PPD), whose chemical structure resembles that of G3 and SJ1, also exhibits the potential effect on AMPK activation. In the diet-induced obesity (DIO) mouse model, G3 was found to possess hypoglycemic and antihyperlipidemic effects. G3, SJ1 and PPD can be preparated in high yield. Therefore, G3, SJ1 and PPD can be used as good lead compounds for further structural optimiazation. In this project, we will focus on exploring chemical properties of G3, SJ1 and PPD, preparing G3, SJ1 and PPD derivative libraries with structure-dirversity, synthesizing enough G3, SJ1 and PPD analogues in each type library, testing whether stimulation of AMPK activity, summing up the structure-activity relationship, selecting active comounds to evaluate their effects on glucose and lipid metabolism in vivo, and finding 1-2 drug candidates..

通过前期研究，我们发现被广泛应用的平利四倍体绞股蓝（主要用于制备绞股蓝总苷药物）和201甜味绞股蓝（主要用于制备功能食品）药材降血脂、降血糖作用的物质基础为达玛烷三萜皂苷。通过代谢产物研究发现它们的口服入血主要成分G3和SJ1都具有较好激活AMPK磷酸化作用，且与G3和SJ1结构类似的人参皂苷元PPD也具有类似的活性。G3在DIO糖尿病小鼠上显示了较好的降脂、降糖作用。进一步探索研究发现G3、SJ1和PPD可以高产率制备。因此，G3、SJ1和PPD是优良的激动AMPK磷酸化的先导结构。本申请我们将探索G3、SJ1和PPD的化学反应性质，制备结构多样性的系列化合物库；对每一类型化合物库尽可能多的合成类似物，并测试激动AMPK磷酸化活性，总结其构效关系，选取细胞水平上活性好的衍生物进行体内降血脂、降血糖活性评价，发现具有进一步开发价值的1-2药物候选物。

基于文献报道达玛烷三萜皂苷（人参皂苷和绞股蓝皂苷）具有较好的降血糖作用，我们在重组人源AMPK三亚基蛋白α2β1γ1分子模型上对甜味绞股蓝标准提取物和陕西绞股蓝标准提取物进行了评价，发现这两个提取物可以剂量依赖性地激活AMPKα2β1γ1的磷酸化。随后，对这两种标准提取物中主要化学成分进行了分离鉴定，并在AMPKα2β1γ1分子模型上进行活性评价，发现其主要成分（达玛烷三萜皂苷）具有较好的激活AMPKα2β1γ1磷酸化的活性。由于201甜味绞股蓝的成份相对比较简单，我们首先对其进行代谢研究。通过代谢产物研究发现它的口服入血主要成分GP2具有较好激活AMPK磷酸化作用。而且，GP2在DIO糖尿病小鼠上显示了较好的降脂、降糖作用。通过对含量丰富的GP2结构类似的天然产物进行了寻找，我们发现达玛烷三萜原人参二醇（PPD）、葫芦烷三萜罗汉果苷元（Mogrol）和雪胆甲素（XD）与GP2的结构非常类似，并对他们的活性进行了评价，发现都具有较好的激活AMPKα2β1γ1膦酸化的作用，进一步探索研究发现GP2、PPD、Mogrol和XD可以高产率制备。因此，它们是优良的激动AMPK磷酸化的先导结构。随后，我们对这4个先导化合物进行结构改造及构效关系研究。一共合成了93个化合物，并且发现了一系列具有较强直接激活AMPKα2β1γ1磷酸化的化合物（7，33，34，55，57，65-67，70和72-74）。