杉科植物中松香烷型二萜抗动脉粥样硬化活性的发现及构效关系研究

Lowering cholesterol levels in blood is the best effective treatment for atherosclerosis. In pursuing of the anti-hyperlipidemic constituents from natural products, it is the first time for us to find that abietane diterpenoids from Taxodiaceae family are significant effective to increase the uptake of blood cholesterol levels by HepG2 cell in vitro. Further investigation revealed that abietane diterpene named LSP-6-6 remarkably decreased the level of total cholesterol, total glycerides and LDL in the blood of high-fat fed golden hamster. Preliminary mechanism study suggested the anti-hyperlipidemic activity of LSP-6-6 was closely related to the up-regulation of LDLR level in cell. To explore the anti-atherosclerosis mechanism of abietane diterpenoids and structure-activity relationship (SAR), natural LSP-6-6 derivatives from Taxodiaceae family will be fully evaluated by HepG2 uptake assay and preliminary SAR will be concluded on the basis of screening results. The anti-hyperlipidemic mechanism of LSP-6-6 will be performed in-depth to check the changes of the lowering cholesterol targets inclduing HMGCoA,PSCK9, CEPT, CYP7A1 and ACAT in gene and protein level. Additionally, LSP-6-6 derivatives with functional groups at different sites of the skeleton, such as hydroxyl at C-3 and carboxyl at C-18 or C-20, will be synthesized to break through the limitation of natural products by using 2, 2-dimethyl-1, 3-cyclohexanedione, abietic acid and carnosic acid as starting materials, respectively. Consequently, modification of LSP-6-6 focused on functional groups will be carried out for systematic evaluation of structure-activity relationship of abietane diterpenoids. We expect that lead compounds with pretty bioavailability, high efficacy and low toxicity will be generated from SAR research and our study will supply scientific foundation for the development of anti-atherosclerosis drugs from abietane diterpenoids.

降血脂是针对动脉粥样硬化最有效的治疗手段。在天然产物体外降脂活性筛选中，我们首次发现杉科植物中的松香烷型二萜具有明显的降血脂活性，并通过动物实验证实了LSP-6-6的体内药效。初步研究表明LSP-6-6的降血脂活性与LDLR上调相关。在此基础上，本项目拟系统评价杉科植物中LSP-6-6天然衍生物的降血脂活性，深入研究LSP-6-6的降血脂作用机制，初步总结构效关系；通过化学沟通和全合成的方法，合成含不同官能团的LSP-6-6衍生物，解决活性天然产物资源限制；通过对LSP-6-6的结构改造与修饰，系统考察A、B、C环及环上取代基的变化、以及C-18、C-20位甲基的变化对降血脂活性的影响，以期通过系统的构效关系研究能够发现生物利用度高、活性好、安全性高的抗动脉粥样硬化的先导化合物，为从松香烷型二萜中开发出具有自主知识产权、结构新颖和作用机制明确的抗动脉粥样硬化的一类新药提供科学依据。

高脂血症是导致人类动脉粥样硬化性疾病的主要危险因素之一。降血脂被认为是针对动脉粥样硬化最有效的治疗手段。由于部分患者对他汀类反应不敏感，不能靠他汀类阻止其动脉粥样硬化的发展进程，因此临床上对新型的降脂药物的需求十分迫切。.本项目在前期从杉科植物柳杉中发现一系列松香烷型二萜并在体外发现部分松香烷型二萜能够明显促进肝细胞对LDL的摄取，其中化合物LSP-6-6在30 mg/kg的剂量下能够明显降低高脂金黄地鼠血浆中甘油酸酯（TG）、胆固醇（TC）、低密度脂蛋白（LDL）的水平。为探索松香烷型二萜结构与降血脂活性之间的关系，本项目首先对天然的松香烷型二萜类化合物进行研究，从杉科植物中的池杉果实中共分离得到47个化合物，其中新松香烷骨架化合物2个，新松香烷型二萜类化合物16个（包括10个松香烷型二萜的二聚体和8个松香烷型二萜的单体）。其中新骨架化合物的研究结果已经发表在2017年的Organic Letter上。初步的构效关系总结发现C环上两个酚羟基的存在对活性来说是十分必要的，其中C-11位酚羟基甲醚化，体外促肝细胞摄取LDL活性增加。.LSP-6-6在柳杉树皮中的含量低于万分之一，为解决活性天然产物资源限制，本项目利用天然产物骨架之间的相似性，分别以便宜易得的天然原料鼠尾草酸和松香酸为合成原料，合成C-18、C-20位为羧基取代的LSP-6-6及其衍生物共65个；其中以鼠尾草酸为原料，合成C-20位为羧基取代的22个，以松香酸为合成起始原料，通过9步反应完成C-18位羧基取代的LSP-6-6衍生物L的合成，总收率约22%，并在这个基础上，合成L结构衍生物32个。.通过体外活性筛选，发现14个化合物在5 μM的浓度下表现出了促进HepG2细胞对DiI-LDL的摄取作用，其中2个化合物CA-2和L17体外活性与LSP-6-6相当，且代谢性质优于LSP-6-6。体内药效学试验结果表明，CA-2在30 mg/kg剂量下对高脂诱导的金黄地鼠血脂水平（TC、TG和LDL）有明显的改善；L17在金黄地鼠体内血浆暴露量是LSP-6-6的200多倍，是一个非常值得期待的、可用于成药性评价的降血脂先导化合物。