鄂药坎库拉改善胰岛素抵抗的活性成分及作用机制研究

Heracleum dissectum, a typical ethnic herb of Oroqen nationality, is eaten by local people as a naturally antihypertensive drug and delicious vegetable. The previous study revealed that H. dissectum significantly decreased the blood pressure in SHR rats mainly by inhibiting ACE activity and partly by dilating vessels. Meanwhile, it could potently inhibit the elevation of blood glucose in STZ-induced diabetic mice and greatly improve the glucose tolerance in mice. However, the antihypertensive and antidiabetic constituents and their mechanisms are unclear. In the present study, with the guide of TG accumulation assay in 3T3-L1 cells, OGTT in mice, ACE inhibition screening and vasorelaxant activity assay, the antihypertensive and antidiabetic principles of H. dissectum will be tracked down and purified by the various modern chromatographic techniques, and in vivo activities of the active constituents will be validated in high salt diet-induced GK rats. Most importantly, focusing on the common pathophysiological basis of diabetes and hypertension--insulin resistance, we will elucidate the detailed mechanisms underlying the insulin resistance improvement by investigating PI3K/AKT, AMPK, PPAR-γ, IKK/NF-κB and JNK/AP-1 signalling cascades in vitro and in vivo using the various cellular and molecular biological techniques. Furthermore, the mechanisms of relaxing the artery by the obtained vasodilators will be clarified by investigating the role of NO-cGMP in endothelium and K+ channel and the effects of calcium. This study will establish the solid research foundation for the development of H. dissectum potentially as a new drug and provide the new ideas for the discovery of the natural medicine both with the antihypertensive and antidiabetic activities.

鄂伦春族特色药材坎库拉民间作为降压药使用。前期研究发现，坎库拉不仅能降低SHR大鼠的血压，还能显著改善小鼠糖耐量，降低STZ诱导的糖尿病鼠血糖水平，初步研究表明其是通过改善胰岛素抵抗发挥作用，但药效物质基础和分子机制不清。在本研究中，拟在3T3-L1细胞、糖耐量、ACE抑制和离体血管环“双模式四通道”的活性指导下，采用各种色谱技术追踪分离坎库拉中的活性成分并鉴定其结构，基于糖尿病和高血压的共同病理基础—胰岛素抵抗，阐明活性成分是通过PI3K/AKT、AMPK、PPAR-γ还是IKK/NF-κB及JNK/AP-1信号通路而改善胰岛素抵抗，并利用高盐饮食诱导高血压的糖尿病GK大鼠验证其体内活性和作用模式，同时阐明活性成分是否通过依赖内皮的NO-cGMP通路及依赖Ca2+等途径舒张血管。本研究为坎库拉的成药性奠定坚实的研究基础，为研发同时具有抗糖尿病和抗高血压作用的中药新药提供新思路。

目前我国成人的糖尿病患病率超过10%，患者超过1亿，二型糖尿病患者占绝大多数（约93%），其中同时罹患糖尿病和高血压的患者也占了相当一部分。临床上应用的口服降糖药和降压药有多种，但一方面这些药物都有不同程度的副作用，另一方面，随着用药时间的延长，这些药物的疗效逐渐降低，即均存在继发性耐药现象，另外，这些化药对糖尿病并发症的疗效十分有限。.从天然药物中寻找抗糖尿病和降压药物是新药研发的重要源泉。我们从前期研究中发现鄂伦春族特色药材坎库拉具有显著的降糖和降压作用，因此本项目的主要任务是阐明其药效物质基础和作用机制。在本项目中我们利用各种色谱技术从坎库拉的甲醇提取物中分离鉴定了超过80个化合物，其中11个为新化合物，化合物的类型涉及多种，包括香豆素、木脂素、蒽醌、酚酸、生物碱及聚炔苷类等化合物，其中香豆素类化合物为其主要结构类型；利用口服糖耐量及STZ诱导糖尿病等动物模型筛选提取物、萃取部位及化合物，发现坎库拉甲醇提取物及石油醚层和乙酸乙酯层具有显著的抗糖尿病作用，两个香豆素类化合物具有显著的改善糖耐量作用；利用3T3-L1和HepG2细胞等模型筛选化合物，发现几个香豆素类化合物具有显著的改善胰岛素抵抗和降脂作用；利用血管环实验筛选各萃取部位和化合物，追踪发现了两个香豆素类化合物具有明显的血管舒张作用；利用RAW264.7细胞模型筛选到几个化合物具有明显的抑制NO产生作用；利用体外-葡萄糖苷酶实验发现无论是提取物、萃取部位还是化合物均不具有显著的抑制-糖苷酶作用；利用DPPH等体外实验发现坎库拉各部位具有一定的抗氧化作用，其中乙酸乙酯部位活性最强。鄂药坎库拉具有显著的抗糖尿病和降压作用，其主要活性成分是香豆素类化合物，主要作用机制是通过抗氧化、抗炎、改善胰岛素抵抗、促进组织对葡萄糖的吸收和利用以及舒张血管等作用。.本项目对继承和发扬我国的少数民族药具有重要的示范意义，对研发具有我国自主知识产权的抗糖尿病中药新药也具有一定的借鉴价值。