基于AMPK靶点的糖脂代谢紊乱调节剂—新达玛烷T19及其衍生物的发现及机制研究

Modern medical research has shown that metabolic disorder of glucose and lipid are the inducement of many chronic diseases. ATP-activated protein kinase (AMPK) is an important metabolic stress protein kinase and has become an important target for improving the metabolic syndrome of glycolipids. In the previous research work, we found that the application of the new ginseng rare sapogenin 20 (R)-dammarane-3β,6α,12β,20,25-pentanol (T19) in STZ-induced diabetic mice and DB/ DB (type II diabetes) mice can increase AMPK in the skeletal muscle significantly, and also increase the phosphorylation levels of insulin signaling pathway proteins. By pathological observation and serum biochemical indicators can be seen that T19 can regulate blood glucose and lipids, alleviate diabetes mellitus and its complications. The aim of this study is to further study the AMPK signaling pathway and clarify the mechanism of T19 regulating glucose and lipid metabolism. At the same time, with the key pharmacophores and active sites as the guides, the targeted modification and optimization of T19 were carried out. By means of bioactivity test, reverse docking of biological macromolecules and virtual screening to study the structure-activity relationship of dammarane triterpenoids, and determine the mechanism and target. To find the ideal lead compounds for regulating glycolipid metabolism.

现代医学研究表明糖脂代谢紊乱是多种慢性疾病的诱因。腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）是重要的代谢应激蛋白激酶，已成为改善糖脂代谢综合征的重要靶标。申请人在前期研究工作中发现新人参稀有皂苷元20(R)-达玛烷-3β,6α,12β,20,25-五醇（T19）在STZ诱导的糖尿病小鼠及DB/DB（Ⅱ型糖尿病）小鼠中，对骨骼肌中AMPK有显著上调作用，能够提高胰岛素信号通路相关蛋白的磷酸化水平。病理观察、血清生化指标结果表明T19具有调节血糖血脂，明显缓解糖尿病及其并发症的作用。本项目拟以AMPK信号为切入点，对其通路上下游蛋白进行进一步研究，阐明T19调节糖脂代谢的作用机制。同时，以关键药效团及活性位点为指导，针对性的对T19进行结构修饰和优化。通过活性测试-生物大分子反相对接-虚拟筛选相结合的方法探讨达码烷型三萜类化合物的构效关系，确定其作用机理和靶点，进而发现理想的调节糖脂代谢的先导化合物。

随着社会经济的进步，因营养过剩和失调而产生的多种疾病，如肥胖症、糖尿病等糖脂代谢紊乱疾病开始严重威胁人类的健康。糖脂代谢紊乱，因其广泛性、致病性、易发性，已成为目前亟待解决的世界性问题。腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）是重要的代谢应激蛋白激酶，在增加胰岛素敏感性、调节血糖、脂肪贮存等代谢方面起着至关重要的作用。发现具有改善糖脂代谢紊乱的安全有效、机制清楚的药效物质具有重要的科学意义和应用前景。申请人在基金的资助下，首先对新型人参皂苷元T19的多晶型研究入手，通过多种晶型制备及表征方法获得了T19的晶型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，通过评价该三种晶型在体内的药动学特征和生物利用度差异，初步确定了具有药物粒径小，药物溶出速度快，生物利用度高等特征的晶型Ⅰ为优势稳定晶型。进而对T19的该优势晶型进行了对T2D小鼠糖脂代谢紊乱的药效作用及作用机制研究。研究发现T19显著改善T2D小鼠的高血糖、脂质代谢紊乱、葡萄糖耐量减弱、胰岛素敏感性降低等症状，其作用机制可能为激活AMPK/PI3K途径改善胰岛素抵抗、增加肠道微生物多样性及重塑肠道菌群群落结构而发挥调控糖脂代谢作用。为了使T19的工业化制备更绿色环保，研究使用柠檬酸替代盐酸，水饱和乙酸乙酯替代甲醇-乙酸乙酯作为洗脱液，进一步优化了T19的富集纯化工艺。同时，对T19进行结构修饰，分离鉴定了11个T19衍生物，通过体外降血糖活性评价，对其构效关系进行初步分析，结果表明，C-3位苯甲酰基取代衍生物能够提升T19的降血糖作用，尤其是苯环1位存在硝基时。通过本项目的实施，进一步为科学阐明人参皂苷元的药用价值提供依据，丰富了调节糖脂代谢紊乱的药物分子来源，有助于提供具有开发和应用价值的调节糖脂代谢紊乱的先导化合物的重要信息。