基于活性导向思路和代谢组学技术研究鞣花鞣质代谢物Urolithins的化学修饰及其代谢转运与调控

Tannins are plant polyphenolic secondary metabolites ,which are widely found in plants. With the gradual emergence of its biological activity, tannins have been paid more and more attention as a new class of active organic groups in recent years. Ellagitannin is an important type of hydrolyzable tannin，studies have shown that urolithins are the metabolites of ellagitannin under the action of intestinal flora in the body and are the material basis for the biological activity of ellagictannin in vivo. But it has not yet elucidated about urolithins in vivo absorption, distribution, excretion and metabolic transport regulation mechanism. This project is a continuous and in-depth study based on the previous research, using a combination of chemistry and metabonomics to carry out a comprehensive and systematic study of urolithins' metabolic transport laws and their biological activity regulation mechanisms.It also will illuminate the mechanism and metabolic pathway of ellagitannin and its metabolites urolithins. At the same time, based on the activity-oriented modification of urolithins, the viable compounds with high activity and low toxicity are selected by cell activity screening .These will provide scientific basis for the ellagitannin and its metabolites urolithins developed into a new, safe and effective natural medicine.

鞣质（Tannin）是广泛存在于植物中的一类植物多元醇（酚）类次生代谢产物，随着其生物活性的逐渐显现，近年来鞣质类化合物作为一类新的活性有机物群日益受到重视。鞣花鞣质（Ellagitannin）是可水解鞣质中的重要类型，研究证实Urolithins是鞣花鞣质在体内肠道菌群作用下的代谢物，是鞣花鞣质在体内发挥生物活性的物质基础，但Urolithins体内吸收、分布、排泄及代谢转运调控机制尚未阐明。本项目是在前期研究基础上的连续深入研究，采用化学和代谢组学相结合的方法对Urolithins及其衍生物的代谢转运规律和生物活性调控机制进行全面系统研究，阐明鞣花鞣质及Urolithins发挥药理活性的机制及代谢通路，同时基于活性导向对Urolithins进行适当结构修饰，通过细胞活性筛选寻找活性高、毒性小的先导化合物，为将鞣花鞣质及Urolithins开发成一种新的、安全有效的天然药物提供科学依据。

本项目是在前期研究基础上的连续深入研究，采用化学和代谢组学相结合的方法对鞣花鞣质代谢物Urolithins及其衍生物的代谢转运规律和生物活性调控机制进行全面系统研究，同时基于活性导向对Urolithins进行适当结构修饰，通过细胞活性筛选寻找活性高、毒性小的先导化合物。结果发现：（1）基于UHPLC-LTQ-Orbitrap HRMS技术的鞣质与尿石素的代谢特征和组织分布研究表明，地榆鞣质提取物在体内主要经历氧化、还原、水解等Ⅰ相代谢反应，以及与葡萄糖醛酸、硫酸、甲基等Ⅱ相结合反应，生成极性增高的尿石素系列代谢物从体内排泄，检测代谢产物在大鼠尿液、粪便、胆汁、血浆、组织器官分布情况。为下一步将活性代谢产物尿石素开发成一种新的天然的安全有效药物提供依据。（2）基于抗癌活性导向完成尿石素系列物的化学合成、结构修饰，合成得到了尿石素A、尿石素B、尿石素C、甲基化尿石素A、甲基化尿石素C等尿石素以及水溶性和抗癌活性都良好的尿石素衍生物。（3）尿石素衍生物抗癌活性筛选发现urolithin B-甲基哌嗪，urolithin B-吗啡啉和urolithin B-甲基哌啶发现对DU145和T24细胞有不同程度的抑制作用，其中哌啶衍生物表现出的活性更显著。（4）Urolinthin B对慢性肾脏疾病及HK-2细胞的作用及机制的研究表明urolithin B主要是通过调节TGF-β1/Smad和TLR4/NF-κb信号通路从而改善肾纤维化及UUO诱导的大鼠炎症。（5）体内外法研究urolithin A对肾纤维化的影响及作用机制研究表明urolithin A主要是通过调节TGF-β1/Smad和MAPK信号通路从而改善肾纤维化。该研究为慢性肾脏疾病的预防和治疗提供了新的膳食措施。（6）Urolithin A对D-半乳糖诱导的衰老的保护作用及深入具体机制的研究表明Urolithin A可通过减轻氧化应激、炎症反应和细胞凋亡来改善D-gal诱导的肝肾损伤。（7）使用体内外研究相结合的方法发现Urolithin A在体外内实验中能显著改善缺血再灌注导致的急性肾损伤。通过western blot及免疫荧光染色等方法证明了Urolithin A在急性肾损伤模型中激活P62-keap1-Nrf2信号通路，降低了细胞中的ROS水平，为Urolithin A在急性肾损伤的临床应用提供了进一步的实验证据