海藻中新型PTP1B抑制剂对db/db糖尿病模型的改善与作用机制研究

Protein tyrosine phosphatase 1B (PTP1B) has become new target for treatment of T2DM because of its involvement in the insulin signaling cascade as a major negative regulator in recent years. 4 bromophenol derivatives isolated from red alga Rhodomela confervoides exhibited good inhibition activities against PTP1B. 187 bromophenol derivatives including 56 compounds with inhibitory activity were synthesized and 4 compound showed significant bioactivity against PTP1B with IC50 as 0.89、0.63、0.84、0.68μmol/L.In this project, 4 target compounds will be evaluated as PTP1B inhibitors in vivo on db/db mice. Selectivity will be tested towards PTP1B over various PTPs including T-cell PTP (TCPTP), SH2-containing PTP-1 (SHP-1), SHP-2 and leukocyte antigen-Related Tyrosine Phosphatase (LAR). Molecular docking will be used to study structure activity relationship (SAR).These preliminary results including blood biochemical index, histopathology, PTP1B expression level will be determined to discover of highly potent and selective PTP1B inhibitors for the treatments of T2DM.

蛋白酪氨酸磷酸酶1B在胰岛素信号转导中起负调控作用，成为T2DM的病因新靶点。前期研究表明，来源于红藻的溴化物具有良好的PTP1B抑制活性，为了寻找更强活性化合物，以上述化合物为先导，合成了187个溴化物，筛选出56个PTP1B抑制剂，确立了4个强活性目标化合物。目标化合物不仅结构新颖，而且生物活性（IC50分别为0.89、0.63、0.84、0.68μmol/L）也大大优于天然产物，本项目对4种强PTP1B抑制剂进行体内降血糖实验，以db/db鼠为模型，研究溴化物对高血糖症与肥胖症的改善作用，测定系列血生化指标；进行肾脏、肝脏、胰腺生化及组织病理学检查；Westernblot法测定胰腺组织PTP1B蛋白的表达水平；通过分子对接（docking）技术，开展构效关系（SAR）研究，从作用靶点和动物水平上进行药效学评价，探明溴化物对db/db糖尿病模型改善的作用机制。

蛋白酪氨酸磷酸酯酶（PTP1B）是胰岛素信号转导过程中的关键负调控因子，通过阻断胰岛素刺激的胰岛素受体IR的酪氨酸磷酸化，进而影响胰岛素受体IRS-1的磷酸化和其下游通路，从而降低葡萄糖的摄取。研究发现，能够增强大鼠的胰岛素敏感性，增加肌肉和肝组织中胰岛素受体的酪氨酸磷酸化水平。这些研究表明 PTP1B 是胰岛素信号传导的负调节因子。抑制PTP1B能显著改善胰岛素抵抗、激活胰岛素信号通路。鉴于调节胰岛素抵抗等信号通路的巨大潜力，PTP1B已经被公认为一种全新的用于治疗2型糖尿病和肥胖症的药物靶标。但目前还尚未有PTP1B抑制剂的药物上市。. 按照研究计划，本项目对4种强PTP1B抑制剂进行了放大制备，并合成了一系列衍生物，开展了构效关系研究；通过酶促反应动力学和计算机分子对接研究，确证溴酚化合物的抑制剂类型与酶促动力学参数，明晰其与PTP1B空间结合位点与活性域；以db/db鼠为模型进行了体内降血糖实验，测定系列血生化指标，研究溴化物对高血糖症与肥胖症的改善作用，并进行肾脏、肝脏、胰腺生化及组织病理学检查；通过胰岛素抵抗模型（细胞水平和动物水平），分别探明化合物在体外、体内如何完成胰岛素受体与胰岛素受体底物的去磷酸化，增强胰岛素敏感性，进而控制血糖的作用机制。通过本项目的实施，我们从作用靶点和动物水平上进行药效学评价，探明了溴酚化物对db/db糖尿病模型改善的作用机制，阐明了目标化合物抑制PTP1B所引起的体内与糖代谢相关的酶和蛋白的表达变化等机制。。体内药效学初步评价实验中，发现化合物4毒性较其他3个化合物大，因此未进行化合物4的作用机制研究。化合物2在体内、外实验中均表现出良好的降糖作用，是一个具有良好开发前景的化合物，我们将其作为候选化合物，进行了初步的药代动力学、急性毒性研究。. 在本项目实施期间，相关成果发表论文12篇，其中SCI论文11篇，授权PCT专利一项，授权国家发明专利4项，申请国家发明专利6项。相关成果获得山东省科技进步二等奖（2014），成果名称“海藻中抗糖尿病溴系化合物的优选、制备与评价技术”。