文朵灵的结构修饰及其促进胰岛素分泌的构效关系研究

Hot water decoction of the leaves and/or the whole plant of Catharanthus roseus is used for treatment of diabetes in several countries.Recently,lots of reports indicated blood glucose lowering activity of its alcoholic extract in normal and type 2 diabetic animal models.In our privious studies, we have found vindoline, the main ingredient of this plant,indicated a significant antidiabetic activity; its mode of action is probably mediated through antagonizing of Kv2.1 ion channel, then enhancing secretion of insulin from the beta-cells of Langerhans; it showed high safety in the acute toxicity experiment; its content in the plant is about 0.1% of its dry weight, therefore, vidoline is a good anti-diabetic drug lead for further structural optimiazation.In this project, we will focus on exploring chemical properties of vindoline, and preparing vindoline derivative libraries with structure-dirversity; Synthesizing enough vindoline analogues in each type library, testing their insulin secretion activity, and summing up the structure-activity relationship; designing and synthesizing the combined derivative library with optimized substituents at different positions; evaluating their in vivo anti-diabetic activity, acute toxicity, and oral bioavailability, and find 1-2 anti-daibetic drug candidates.

在世界多地的民间用长春花叶或全草的水煎剂来治疗糖尿病，近年大量的动物试验证明其具有降血糖活性。我们的前期研究发现：长春花的主要成分文朵灵在多种2型糖尿病动物模型上都表现出显著的降血糖、降血脂及促进beta-胰岛细胞的胰岛素分泌活性；其作用分子机制是通过拮抗KV2.1通道，促进beta-胰岛细胞分泌胰岛素；急性毒性试验显示其具有较高的安全性；文朵灵在长春花全草中的含量高达0.1%，因此文朵灵是一个优良的抗2型糖尿病药物先导结构。本申请我们将探索文朵灵的化学反应性质，制备结构多样性的系列化合物库；对每一类型化合物库尽可能多的合成类似物，并测试促胰岛素分泌活性，总结其构效关系；结合已有的每一类衍生物的构效关系规律，设计、合成多个位置同时具有各自最佳取代基的组合衍生物库；经体内系统的药效学评价及急性毒性和口服生物利用度评价，争取发现1-2个药物候选物。

长春花的主要成分文朵灵在两种2型糖尿病动物模型上都表现出显著的口服降血糖、降血脂及促进胰岛细胞的胰岛素分泌活性，证明长春花的降血糖的药效物质基础为文多灵。通过实验研究我们发现文朵灵是通过抑制Kv2.1离子通道，从而促进胰岛素的分泌活性，一方面，抑制了Kv2.1离子通道，促进了细胞的去极化，导致钙离子通道开放，增加了胰岛素分泌；另一方面，抑制Kv2.1后，降低了细胞内的剪切体caspase 3的水平，减少了b细胞凋亡，保护了胰岛细胞，促进胰岛素的分泌水平。进一步合成了15类120余个文朵灵衍生物，评价其对促胰岛素分泌的活性，总结了构效关系，发现了多个化合物的IC50值较文朵灵提高了2.2-4.6倍。其中F-03在50 M浓度下，其促胰岛素分泌的活性是文朵灵的5.8倍，然而其体内抗2型糖尿病活性不如文多灵。体内口服生物利用度试验发现该类化合物口服生物利用度极低，F-03为1.2%，文朵灵为0.38%，达峰浓度远低于其促胰岛素分泌所需的血药浓度。因此推测文朵灵体内降血糖的活性形式可能不是其本身，而是其代谢产物；其抗2型糖尿病活性机制除促胰岛素分泌外，还有其它机制。