塞内加尔美登木降糖活性物质基础及作用机制研究

The extract of Maytenus senegalensis (Lam.) Excell, a native African herbal medicine, has been used for the clinical treatment of diabetes. However, the material basis of its efficacy and their mechanisms of action were undefined. In our previous study, bioactivity-guided isolation of M. senegalensis lead to the identification of hypoglycemic macrocyclic spermidine alkaloids and flavones. Their activities independently of the insulin-signaling pathway. Therefore, we put forward an in-depth study on the hypoglycemic components of M. senegalensis and their action mechanisms. In this research project, we plan to systematically investigate the chemical constituents and biological activities of the plant to clarify the hypoglycemic components of M. senegalensis, and propose their underlying mechanisms according to their effects on key protein/cell signaling of glucose metabolic pathways in the targeted tissue cells. This study is of great significance to the comprehensive understanding and application of M. senegalensis or plants with similar ingredients. Moreover, it will may also provide new clues for the discovery of new hypoglycemic molecules and strategies.

以塞内加尔美登木为主要成分的组方在非洲被用于糖尿病的治疗，但其药效物质基础及其作用机制目前尚不明确。在前期研究中，我们通过在糖代谢相关的细胞模型上对粗提物进行活性追踪及导向分离，发现其大环亚精胺类生物碱及部分黄酮类成分具备一定的降糖活性，其活性不依赖于胰岛素信号通路。因此我们提出对塞内加尔美登木进行深入研究，以阐明其降糖活性物质基础及作用机制。本项目拟在前期基础上，对该植物进行深入系统的化学成分及体内外药效评价，来阐明其药效物质基础，并根据活性化合物在体内外组织细胞的靶向性和对葡萄糖代谢途径关键蛋白/信号通路的影响来阐明其降糖作用机制。本项目的实施将为全面认识和应用塞内加尔美登木及具有相似成分的植物资源提供了理论基础，同时也为发现新型降糖活性分子和降糖策略提供新的线索。

基于塞内加尔美登木为主要成分的组方在非洲地区用于改善代谢综合征，但其药效物质基础及其作用机制尚不明确。本项目在前期基础上对其进行深入系统的化学成分及体内外药效评价来阐明其药效物质基础，并根据活性化合物在体内外组织细胞的靶向性和对糖/脂代谢途径关键蛋白/信号通路的影响来阐明其作用机制。本课题的基于体外L6肌管细胞葡萄糖消耗模型和C3H10间充质干细胞分化模型对植物的粗提物进行活性评价，并以活性为导向对其初步进行分离。基于体外L6肌管细胞葡萄糖消耗模型，我们分离鉴定了2个大环亚精胺类生物碱。化合物在体外可以剂量依赖地提高L6肌管细胞对葡萄糖的利用率和乳酸的生成。在高脂饮食诱导的糖尿病小鼠中，100 mg/kg（p.o.）17,18-didehydroloesenerine体现出较强葡萄糖清除能力。药理作用机制研究表明，这类化合物通过抑制线粒体呼吸，降低ATP生成效率，从而激活AMPK，并且促进糖摄取的活性依赖于AMPK信号通路；基于C3H10-T1/2间充质干细胞分化模型的筛选，我们鉴定了一类以山荷叶素为代表的芳基萘类化合物。对12个芳基萘类化合物在C3H10-T1/2分化模型上进行初步筛选，其中山荷叶素在体外能够显著促进分化marker基因ucp1, ap2, adiponectin的表达，促进C3H10-T1/2向棕色脂肪的分化。进一步小鼠（100 mg/kg，p.o.）体内活性评价表明化合物可改善高脂喂养小鼠的葡萄糖耐量和胰岛素敏感性，降低体重和脂肪含量比，此外给药组小鼠在冷刺激下的适应性产热和全身能量消耗增加。初步的机制研究表明该化合物可能通过抑制V-ATPase和减少细胞内自噬参与调节棕色和米色脂肪细胞。为了进一步拓展化合物的来源供构效关系分析，我们发展了一种快速、方便、无催化剂的合成方法，以芳香炔酸炔醇酯为原料制备天然的芳基萘类木脂素及其类似物，具有中等的产率和良好的区域选择性。利用连续光流反应可以突破天然产物分离的限制，为在短时间内制备多种结构多样的天然芳基萘类木脂素及其类似物提供可能。通过本研究，首次发现大环亚精胺生物碱类化合物的降糖作用以及芳基萘类化合物通过调控能量代谢改善高脂诱导小鼠代谢紊乱。阐明了该药用植物的药效奠定了物质基础，并拓展这两类化合物在开发新型治疗/改善代谢紊乱综合征中的应用。基于本项目的研究共发表2篇SCI论文，授权中国发明专利1项。