大籽獐牙菜抗糖尿病活性与物质基础研究

摘要

大籽獐牙菜(Swertia macrosperma）为龙胆科(Gentianaceae）獐牙菜属（Swertia）植物。主要分布于亚洲地区，国内主要分布在西藏、四川、云南、贵州、湖北等地，植物资源丰富。大籽獐牙菜是一种传统的民间用药，常作为“蒂达”和“藏茵陈”的替代品，具有清热解毒、疏肝利胆之功效。獐牙菜属植物印度獐牙菜、日本獐牙菜、紫红獐牙菜、贵州獐牙菜等都有抗糖尿病活性。而同属的植物大籽獐牙菜，在化学成分上与其他獐牙菜属植物很相近，且目前国内外尚无对大籽獐牙菜抗糖尿病活性及其活性成分的研究报道。因此，在国家自然科学基金的支持下，本课题对大籽獐牙菜抗糖尿病活性及其活性物质进行了研究。
　　为探究大籽獐牙菜是否具有抗糖尿病活性，本研究首先采用肝癌HepG2细胞葡萄糖消耗模型对大籽獐牙菜乙醇提取物及各萃取部位进行体外降糖实验研究。实验结果证明，大籽獐牙菜能够显著增加 HepG2细胞的葡萄糖消耗，其中以乙醇提取物及正丁醇部位活性较好。
　　根据体外筛选的实验结果，本研究选择乙醇提取物(EE)及正丁醇部位(BE)进行体内抗糖尿病活性的研究，采用高脂高糖饲料喂养+小剂量STZ诱导的2型糖尿病大鼠模型评价其降糖效果。经过28天的干预治疗，给药组糖尿病大鼠的血糖水平显著低于模型组大鼠。此外，大籽獐牙菜EE和BE还能改善口服糖耐量，改善胰岛素抵抗，调节血脂水平。
　　为了进一步阐明大籽獐牙菜EE和BE抗糖尿病的作用机理，本研究对肝脏、胰腺组织进行了病理学检查，检测了血清抗氧化因子的水平，测定了肝脏、肌肉组织的糖原含量，研究了其对肝脏葡萄糖代谢关键酶活性的影响，同时还采用蛋白免疫印迹法对肝脏胰岛素信号转导的PI3K/AKT通路进行了系统的研究。研究结果表明，大籽獐牙菜能够使体内抗氧化因子水平显著升高，使肝脏和肌肉组织糖原含量显著增加，改善PI3K/AKT通路信号转导。因此，大籽獐牙菜EE和BE的降糖作用可能与改善氧化/抗氧化平衡、促进糖原合成、激活PI3K/AKT通路有关。
　　为了研究大籽獐牙菜抗糖尿病活性的物质基础，本课题对大籽獐牙菜进行了成分研究。由于乙酸乙酯部位与正丁醇部位极性相近，而且HPLC图谱有相似之处，而正丁醇部位又为有效活性部位，故对乙酸乙酯和正丁醇两个部位进行了系统的化学成分研究。从乙酸乙酯部位分离得到(口山）酮苷元13个，分别为1-羟基-2,3,4,5-四甲氧基(口山）酮(1-hydroxy-2,3,4,5-tetramethoxyxanthone，7)，1,8-二羟基-3,5-二甲氧基(口山）酮(1,8-dihydroxy-3,5-dimethoxyxanthone,8)，1-羟基-3,5,8-三甲氧基(口山）酮(1-hydroxy-3,5,8-trimethoxyxanthone，9)，1,5,8-三羟基-3-甲氧基(口山）酮(bellidifolin,10)，1,7-二羟基-3,8-二甲氧基(口山）酮(1,7-dihydroxy-3,8-dimethoxyxanthone，11)，1,3,8-三羟基-5-甲氧基(口山）酮(isobellidifolin，12)，1,7-二羟基-3-甲氧基(口山）酮(Gentianin，13)，1,3,5,8-四羟基(口山）酮(1,3,5,8-tetrahydroxyxanthone，14)，1,3,7-三羟基(口山）酮(1,3,7-trihydroxyxanthone，15)，1,3-二羟基(口山）酮(1,3-dihydroxyxanthone，16)，1,3,5-三羟基(口山）酮(1,3,5-trihydroxyxanthone，17)，1,5-二羟基-3-甲氧基(口山）酮(1,5-dihydroxy-3-methoxyxanthone,18)，1,3,7,8-四羟基(口山）(口山）酮(1,3,7,8-tetrahydroxyxanthone，19)；(口山）酮苷3个，分别为8-O-[β-D-吡喃葡萄糖]-1,5-二羟基-3-甲氧基(口山）酮(swertianolin,20），5-O-[β-D-吡喃葡萄糖]-1,8-二羟基-3-甲氧基(口山）酮(isoswertianolin,21），7-O-[β-D-吡喃葡萄糖]-1-羟基-3-甲氧基(口山）酮(7-(β-D-glucopyranosyloxy)-1-hydroxy-3-methoxyxanthone，22）；三萜及甾醇2个，分别为齐墩果酸和β-谷甾醇。从正丁醇部位分离得到四氢(口山）酮苷元4个，分别为大籽獐牙菜四氢(口山）酮A-D(tetrahydromacrospersone A-D,1-4)；四氢(口山）酮苷1个，为8-O-(β-D-吡喃葡萄糖)-1,3,5-三羟基-5,6,7,8-四氢(口山）酮(campestroside,29)；(口山）酮苷6个，分别为8-O-[β-D-吡喃葡萄糖]-1,3,5-三羟基(口山）酮(norswertianolin,23），3-O-[β-D-吡喃葡萄糖]-1羟基-4,5-二甲氧基(口山）(口山）酮(3-(β-D-gluco-pyranosyloxy)-1-hydroxy-4,5-dimethoxyxanthone，24)，3-O-[β-D-吡喃葡萄糖]-1,8-二羟基-5-甲氧基(口山）(口山）酮(3-(β-D-glucopyranosyloxy)-1,8-dihydroxy-5-methoxyxanthone,25)，3-O-[β-D-吡喃葡萄糖]-1,8-二羟基-4,5-二甲氧基(口山）酮(3-(β-D-glucopyranosyloxy)-1,8-dihydroxy-4,5-dimethoxyxanthone，26)，2-[β-D-吡喃葡萄糖]-1,3,7-三羟基(口山）酮(neolancerin，27)，2-[β-D-吡喃葡萄糖]-1,3,6,7-四羟基(口山）酮(mangiferin，28)；黄(口山）酮苷3个，分别为3-O-[β-D-吡喃葡萄糖]-5,7,4‘-三羟基黄(口山）酮（3-O-(β-D-glucopyranosyl)-5,7,4‘-trihydroxy flavon, Astragaline,30)，3-O-[β-D-吡喃葡萄糖]-5,7,3‘,4‘-四羟基黄(口山）酮（3-O-(β-D-glucopyranosyl)-5,7,3‘,4‘-tetrahydroxy flavon，31)，6-[β-D-吡喃葡萄糖]-5,7,4‘-三羟基黄(口山）(口山）酮（6-(β-D-glucopyranosyl)-5,7,4‘-trihydroxy flavon，32)；裂环环烯醚萜及苷2个，分别为2'-间羟基苯甲酰獐牙菜苷(Deacetylcentapicrin，33)，獐牙菜苦苷（swertiamarin，34)；(口山）酮并裂环环烯醚萜类1个，为Swerpunilactones B(35)；木质素2个，分别为(7αH,8‘αH)-4,4‘,8α,9-tetrahydroxy-3,3‘-dimethoxy-7,9‘-epoxylignan(36)，Isolariciresinol（37)；其他类化合物5个，分别为3,4-二羟基苯甲酸（3,4-dihydroxy benzoic，38），1,2,3,4-四羟基苯（benzene-1,2,3,4-tetraol，39），4-羟基-3-甲氧基苯甲酸（4-hydroxy-3-methoxy benzoic acid，40），间羟基苯甲酸（3-hydroxy benzoic acid，41），顺3-(2,4,5-三羟基苯)-丙烯酸((Z)-3-(2,4,5-trihydroxyphenyl) acrylic acid，42)。其中化合物1-4为新化合物，28个化合物（7、9、12-13、15-19、21-22、24-27、30-33、35-42）为首次从该植物中分离得到。
　　采用HepG2细胞葡萄糖消耗模型对这些化合物的抗糖尿病活性进行评价，结果显示，化合物1,3,5,8-四羟基(口山）酮(1,3,5,8-tetrahydroxyxanthone，14)、1,3,7,8-四羟基(口山）酮(1,3,7,8-tetrahydroxyxanthone，19)、8-O-[β-D-吡喃葡萄糖]-1,5-二羟基-3-甲氧基(口山）酮(swertianolin,20）、5-O-[β-D-吡喃葡萄糖]-1,8-二羟基-3-甲氧基(口山）酮(isoswertianolin,21）、8-O-[β-D-吡喃葡萄糖]-1,3,5-三羟基(口山）酮(norswertianolin,23）、2-[β-D-吡喃葡萄糖]-1,3,6,7-四羟基(口山）酮(mangiferin，28)、Swerpunilactones B(35)活性较好，且化合物14、23、28量都较大（t;5g），可用于进一步研究体内抗糖尿病活性。

目录

封面

声明

目录

中文摘要

英文摘要

前言

第一章 大籽獐牙菜体外抗糖尿病活性筛选

1.实验材料和方法

2. 结果与讨论

3.本章小结

第二章 大籽獐牙菜体内抗2型糖尿病活性研究

1. 实验动物和材料

2.方法与步骤

3.结果与讨论

4.本章小结

第三章 大籽獐牙菜抗2型糖尿病作用机理初步研究

1.实验材料与仪器

2. 方法与步骤

2. 4 肝糖原和肌糖原的检测

3. 结果与讨论

4.本章小结

第四章 大籽獐牙菜抗2型糖尿病活性部位成分研究

1.前言

2. 实验仪器与材料

3. 分离过程及化合物结构

4. 化合物结构解析

5. 化合物对HepG2细胞葡萄糖消耗的影响

6. 本章小结

总结与展望

1. 全文总结

2. 特色与创新

3.今后工作的展望

参考文献

综述

1. 胰岛细胞功能相关靶点

2. 肝脏糖代谢相关靶酶

3. 葡萄糖吸收排泄相关靶点

4. 胰岛素通路相关靶点

5.其他

参考文献

致谢

附录Ⅰ：博士研究生期间发表论文情况

附录Ⅱ 新化合物红外、NMR谱及CD谱