基于药代－药效模型的沙棘籽渣黄酮对糖-脂代谢影响及其机制的研究

我国沙棘资源十分丰富。沙棘不仅可保持水土、改善生态环境，还可开发成药品、保健品等，提高西部地区经济收入。从沙棘开发的副产品籽渣中获得的总黄酮（FSRH）具有明显的降糖调脂活性，但其有效组分及其配比尚不清楚。本课题拟借助计算模型开展"基于药代-药效模型的沙棘籽渣黄酮对糖-脂代谢影响及其机制的研究"，以明确FSRH的活性组分及其最佳配比，探讨FSRH的作用机制。首先基于生物统计方法从分组正交实验中筛选出FSRH中有效黄酮单体；其次根据有限的多水平多因素动物实验数据，采用贝叶斯网络建立复方黄酮PK-PD预测模型，虚拟药物筛选与动物试验相结合来寻找复方黄酮最佳效用配比，并研究FSRH规模化生产的质控指标；最后利用基因芯片技术阐明FSRH调节糖-脂代谢的作用机制。本课题研究将为定量的复方药物的PK-PD预测模型建模和寻找复方最佳药效配比提供一个新的研究方法，为沙棘籽渣功能保健品开发提供科学依据。

本课题研究通过信息技术和动物实验相结合发现沙棘籽渣黄酮（FSH）具有调节糖和脂质代谢紊乱的作用，可明显降低高脂饲喂小鼠、实验性2型糖尿病大鼠以及db/db小鼠异常升高的血糖、血脂、体重及肝脏脂肪积累，增加模型动物的胰岛素敏感性。. 在细胞和动物水平的机制研究显示：FSH的降血糖作用包括对肝脏糖代谢和外周组织摄取葡萄糖两方面的调控：一方面可能通过上调肝脏GK mRNA的表达，降低G-6-Pase mRNA的表达，减少肝糖输出；另一方面，FSH通过靶向胰岛素信号通路来提高胰岛素敏感性，提高脂肪组织中GLUT4，IR mRNA及PI3K、Akt蛋白的表达，促进脂肪组织对葡萄糖的转运利用；同时，FSH可降低巨噬细胞对肝脏和脂肪组织的浸润，改善2型糖尿病小鼠的慢性炎症状态，以此降低胰岛素抵抗。此外，FSH可能通过激活CAP/Cb1通路、AMPK通路，从而上调GLUT1的表达来促进脂肪细胞消耗葡萄糖；并可能通过抑制脂肪细胞因子瘦素、抵抗素、TNFα的生成来发挥降糖作用。对脂代谢的调控机制方面，FSH可通过降低脂肪组织中LPL活性，减少FFA在脂肪组织中的储存，从而减少脂质累积。FSH可明显影响脂代谢相关重要转录及调控因子的表达： FSH上调肝脏LDLR和PPARα mRNA的表达，下调PPARγ的mRNA和蛋白的表达，发挥抑制脂肪细胞分化促进其脂解、增强脂肪酸氧化的作用，达到减肥降脂功效。. 采用色谱技术和PK-PD模型，分析FSH中主要黄酮单体及其联合作用；以脂肪细胞模型为筛选模型，筛选出FSH中抑制脂肪形成以及促进细胞葡萄糖消耗的活性单体，并深入探究其调控糖及脂质代谢的机制。结果显示：槲皮素促进脂肪细胞葡萄糖消耗的作用一方面可能是通过上调GLUT1的表达来实现，另一方面，可能与促进脂联素以及抑制TNFα的表达有关；绿原酸促进脂肪细胞葡萄糖消耗的作用可能通过激活CAP/Cb1通路、PI3K通路和AMPK信号通路，上调PPARγ的表达有关。杨梅素、槲皮素、山奈酚和异鼠李素都可显著抑制3T3-L1前脂肪细胞的分化，抑制效果逐渐增强。异鼠李素、山奈酚、槲皮素和杨梅素均是通过下调PPAR γ和C/EBP α的表达达到抑制前脂肪细胞分化的效果，且在此过程中，四种黄酮单体均对MAPK信号通路具有不同程度的抑制作用。