基于胰岛素增敏作用的两种巴豆属药用植物的活性物质(群)与初步作用机制

Insulin Resistance (IR) is a leading factor of type 2 diabetes (T2D). Increase insulin receptor sensitivity is effective in treating IR caused by the abnormalities due to target cell recognition of insulin receptor. Our previous investigation suggested the 90% ethanol extracts of the leaves of Croton yunnanensis and C. damayeshu possessed noticeable insulin sensitizing activity in IR model-3T3-L1 cell line, a subsequent bioassay-guided phytochemical investigation showed the neo-clerodane diterpenes might be the bioactive constituents. The structures of neo-clerodane diterpenes from C. yunnanensis contained two special fragments: (1) an acetal derived from C-19, C-12 and C-20 (or C-5), forming two high-oxygenated cycles; (2) α,β-unsaturated lactone oxygenated from the furan ring C, quite different from the diterpenes previously isolated from the Croton genus. The unique neo-clerodane diterpenes only found in C. yunnanensis could also well explain that only the Croton yunnanensis and C. damayeshu were found to be possessed insulin sensitizing activity. Another interesting find is that, under the guidance of bioassay, the compatibility and combination of chemical constituents could effectively improve the bioactivity, suggesting that the natural medicine research should not be limited to single chemical components. Although many scholars had carried out many investigations on the Croton plant, our preliminary study still have some new findings, and a further investigation on the active constituents in the above mentioned medicinal plants and their insulin sensitizing mechanism is necessary, which could provide the research basis for the development of new antidiabetic drugs.

胰岛素抵抗是2型糖尿病的重要发病机制，增加胰岛素受体对胰岛素的敏感性可有效治疗因靶细胞识别胰岛素受体异常引起的IR。前期研究显示云南巴豆、大麻叶巴豆具有显著的胰岛素增敏作用,随后基于生物活性指导下的初步化学成分研究表明，新克罗地烷型二萜可能为其中的有效成分。该类成分在结构上与文献报道有较大的差异，即分子中同时存在(1)C-19与C-12和C-20（或C-5）形成缩醛;(2)C环呋喃环被氧化成α，β-不饱和内酯环，在化学物质层面解释了为什么我们仅发现云南巴豆和大麻叶巴豆具有胰岛素增敏活性。本课题另一发现是，在生物活性指导下开展活性成分配伍、配比研究可有效提高药效物质群的生物活性，提示开展天然药物研究不能仅局限于单一化学成分。尽管国内外学者对巴豆属植物研究较多，本项目前期研究仍有上述新发现，故开展上述两种药用植物胰岛素增敏活性物质及作用机制研究，可为开发具有自主知识产权的降糖药物提供研究基础。

本项目开展了两种巴豆属药用植物的胰岛素增敏活性成分研究，从云南巴豆(C. yunnanensis)和大麻叶巴豆中(C. damayeshu)分离鉴定得到化合物131个，其中云南巴豆中分离鉴定得到化合物45个(新化合物16个)，大麻叶巴豆中分离鉴定化合物86个（新化合物15个）。涉及到的化合物类型包括新克罗地烷型二萜、对应-海松烷型二萜、巴豆烷型二萜、倍半萜、甾体、黄酮及小分子酚性成分等。通过生物活性的筛选，发现显著的活性成分(群)3个，具体为：发现其中的部分二萜类显示出较好的胰岛素增敏活性，提示巴豆属植物作为民间降糖药用植物，其主要活性成分应该为其中的二萜类成分。通过开展的关于两种巴豆中的部分成分的配伍和配比活性研究，发现云南巴豆中的新克罗地烷型二萜化合物1 （crotonine A）、2（crotonine B）和6（crotonine F）具有较好的胰岛素协同增强效应，提示云南巴豆中的neo-clerodane diterpenes可作为胰岛素增敏活性成分进行深入研究。初步作用机制研究显示，化合物6能提高IR 3T3-L1细胞的GLUT-4蛋白的表达。此外，考虑到巴豆属药用植物在抗菌方面的活性，我们还开展了其中部分化合物的抗菌及杀虫活性等拓展性研究。化合物6，正开展动物水平的活性研究，结果显示该类成分在大剂量组20mg/kg时仍安全性良好，餐后血糖显著下降。考虑到该类成分降糖活性良好，本研究将开展后期拓展性研究工作，如后续开展各剂量组动物各组织的代谢组学、蛋白组学和基因组学等研究，期待发现该类成分的作用靶点和机制。综上，本研究从两种药用巴豆属植物中分离鉴定了131个化合物，较大程度上丰富了巴豆属药用植物的化学成分研究，发现活性成分物质(群)3个,发现新克罗地烷型二萜作为主要降糖活性成分，正在进行的动物实验显示安全性良好，为后续该类成分的开发与利用提供了重要研究基础。