基于双重导向技术的辽东楤木中PTP1B抑制剂的快速发现及其降糖药效学机制研究

Protein tyrosine phosphatase 1b (PTP1B) effects on insulin signal transduction directly, plays a key role in the process of insulin resistance. It is a new and important target to find potential anti-diabetic drugs. The previous research had proved that the triterpenoids from Aralia elata had significant hypoglycemic effect for a variety of animal models of hyperglycemia, at the same time we found that part of the compounds had significant PTP1B inhibitory activity. It illustrated that the triterpenoids from Aralia elata can lower blood sugar levels probably by inhibiting PTP1B. This project separated the compounds with the double guide of Ligand Fishing and HPLC-MS, so we can find the hypoglycemic lead compounds in Aralia elata which target PTP1B high efficiency, rapidly and accurately. We will expound the hypoglycemic pharmacodynamics mechanism of Aralia elata clearly in vitro and in vivo by the diabetes spontaneous mutation mice and HepG2 insulin resistance cell model. It also combined the technology of computer aided drug design and the pharmacology research means, to elucidated the target and mechanisms of hypoglycemic, clear and definite the structure-activity relationship. In conclusion, this project will provide new clues and scientific basis for the research and development of new natural hypoglycemic drugs with minor toxic side effect.

蛋白酪氨酸磷酸酶1B (PTP1B)直接作用于胰岛素信号转导，在胰岛素抵抗发病过程中起关键作用，是寻找潜在抗糖尿病药物的新的也是重要的靶点。前期的活性研究工作中发现辽东楤木三萜类成分对多种糖尿病动物模型均具有显著的降糖作用，同时我们还发现部分单体化合物具有较好的PTP1B抑制活性，提示辽东楤木三萜的降糖活性很可能是通过抑制PTP1B而发挥作用的。本课题拟运用Ligand Fishing以及HPLC-MS双重导向技术高效、快速、准确的找到辽东楤木中靶向PTP1B的活性小分子化合物；利用HepG2胰岛素抵抗细胞模型和糖尿病自发突变小鼠从体外体内明确辽东楤木降糖的药效学机制；结合活性结果在分子对接技术的辅助下分析作用模式并阐明构效关系，为研究和开发天然的、毒副作用小的新型降糖药物提供新的线索和科学依据。

辽东楤木（Aralia elata (Miq.) Seem.）五加科楤木属植物，资源丰富，主要分布于我国的东北地区。本项目采用液质导向分离的方法对辽东楤木叶70%乙醇提取物进行了系统分离，共得到35个化合物，包括5个新化合物。对部分单体化合物的PTP1B抑制活性进行了初步筛选，发现了一些抑制活性较好的化合物。在进行深入的作用机制研究过程中多次尝试建立HepG2细胞胰岛素耐受模型，但未取得成功。在进行了一系列活性筛选后，发现辽东楤木中部分三萜皂苷类化合物具有显著的抗氧化活性，而氧化应激也是导致糖尿病发病的一个重要的原因，因此在后期研究中集中对其抗氧化的深入机制进行探讨，进而试着从该角度探索楤木皂苷可以发挥降糖作用的原因。. 本项目使用MTT法进行了体外双氧水诱导人神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞损伤的神经保护活性评价。实验结果显示，化合物EcI展现出了显著的神经细胞保护活性，根据活性筛选结果本文对EcI的神经保护活性的作用机制进行了深入的研究。结果提示EcI能够通过上调SH-SY5Y细胞抗氧化蛋白Nrf2和HO-1的表达，提高细胞内抗氧化酶的活力从而调节细胞内氧化还原系统，对抗H2O2诱导的氧化应激。在这个过程中，EcI激活线粒体自噬，促进EcI的神经保护作用。同时，EcI能够通过激活p38, ERK参与调节线粒体自噬和细胞内氧化还原系统，从而对抗H2O2诱导的氧化应激引起的细胞凋亡，而JNK在EcI的神经保护作用过程中不发挥显著的作用。本项目详细的研究了EcI神经保护作用的机制，为开发治疗氧化应激引起的神经退行性疾病药物提供了一个具有潜在价值的三萜皂苷类化合物，丰富了神经退行性疾病药物的研究。