海洋真菌中Xyloketal衍生物的合成及对动脉粥样硬化发病氧化应激信号通路中NADPH氧化酶的抑制和分子机制探讨

本课题前期研究发现海洋真菌代谢产物Xyloketals，动物实验表明xyloketal B具有高效的抗动脉粥样硬化作用，与阳性药辛伐他汀相比作用更加明显，而且还发现在细胞水平和模式生物斑马鱼试验这类化合物均能够很好的抑制NADPH氧化酶的活性和NADPH氧化酶催化亚基gp91 phox mRNA的表达，另外发现其显著的抗氧化应激、损伤细胞保护作用，抗炎及促NO生成特性，均与其抑制NADPH氧化酶介导的动脉粥样硬化发病中活性氧的生成相关；鉴于该类天然产物结构骨架非常新颖。本项目基于上述成果进一步深化和发展，以此类化合物作为分子探针，结合化学、分子生物学和计算化学等多学科，研究其作用机制、构效关系，在氧化还原信号转导过程中的生物学意义，及相关信号通路和途径中各个重要环节的蛋白质之间的相互作用。这一研究具有重要的科学意义，同时将为先导化合物筛选到临床前药效学以及化学生物学研究提供技术平台。

本项目以海洋真菌来源的结构珍奇的次级代谢产物Xyloketals为先导化合物，设计合成并结构修饰了63个新型衍生物，并在成熟构建的心脑血管研究技术平台上，从分子水平、细胞水平、动物模型等各个层次阐明xyloketals对动脉粥样硬化发病相关的氧化还原通路的分子机制进行了探索，发现化合物可以抑制NADPH氧化酶活性，及其调控其参与的氧化还原相关通路的分子水平，显著的提高HO-1基因的表达和核因子相关因子Nrf-2的转录，相关PI3K/Akt和MAPK信号通路和Akt/eNOS信号通路的调控，保护线粒体等作用，证明其抗氧化应激可能的分子机制。为了更明确研究这类化合物抗氧化应激作用的机制，利用基因芯片技术研究了其产生药理作用的深入机制。并采用CoMSIA 建立的3D-QSAR模型用于研究这类化合物的构效关系，为进一步的活性探索提供重要的理论数据支持。体内实验进一步证明Xyloketal B化合物对ApoE基因敲除动脉粥样硬化小鼠调血脂、抗氧化和保护血管内皮的活性；明确了化合物在心脑血管高效、强效的药理作用；同时探查了Xyloketals衍生物的药动学性质，研究xyloketal B对老鼠肝微粒体细胞色素酶P450 (CYP3A)表达的活性和调控。申请发明专利3项；授权2项；发表论文12篇，培养博士生3名，硕士研究生4名。本研究表明Xyloketals 系列化合物是具备多种药理作用机制的药物先导化合物，又因其新颖的化学结构完全不同于临床已知的任何心血管药物，且化合物毒性很低，为进一步设计合成新的强效xyloketals类化合物和开发拥有自主知识产权的海洋微生物来源的高效低毒心脑血管药物奠定基础。