该成果以“New iridoids from Patrinia scabiosaefolia and their hypoglycemic effects by activating PI3K/Akt signaling pathway”为题发表于中科院三区期刊Fitoterapia杂志(IF 3.204)。
黄花败酱（Patrinia scabiosaefolia Fisch）是败酱科败酱属的一种多年生草本植物，主要分布于亚洲东部和中部以及北美洲西北地区，是一种传统的药食两用资源。药理学研究表明黄花败酱具有镇静、镇痛、抗炎、抗病毒、保肝利胆和提高免疫力等药理作用，临床上用于治疗神经衰弱、产后瘀血腹痛、肝炎、肺炎等症。
黄花败酱是一种传统的药食两用资源，其嫩枝和嫩叶在东亚地区常被用作蔬菜食用，两千多年来也一直被用于治疗肝脏疾病。文献研究表明，黄花败酱中的氨基酸含量非常丰富，在干燥植物中高达15%，它包含人体营养所必需的八种氨基酸。因此，作为一种营养丰富的植物来源，黄花败酱因其具有促进健康的特性而被可以被用作功能性食品，并可进一步开发为促进健康和长寿等领域的靶向医疗食品。
本课题组前期研究发现环烯醚萜类化合物是黄花败酱中最具生物活性的植物化学物质之一，然而，对此方面的活性和相关机制尚未得到彻底研究。因此，我们选择对黄花败酱的化学成分进行系统研究，为寻找新的胰岛素抵抗活性成分提供基础。
1. 化合物结构鉴定
对黄花败酱的75％乙醇提取物进行了系统的分离，共发现了九种环烯醚萜及其苷类化合物（化合物1–9），其中包括两个新的环烯醚萜类化合物（2和6）。通过核磁共振（1D和2D）、HRMS、红外光谱和紫外光谱对9种环烯醚萜化合物的结构进行了系统的结构表征。其中化合物2是一个在C-1和C-3处断裂的五元裂环环烯醚萜，化合物6是典型的缬草单烯型环烯醚萜，但C-11位处连接的5-脱氧葡萄糖部分在本属中并不常见。
图1. 黄花败酱化合物结构图
2. 化合物1、2、3、8和9对3T3-L1前脂肪细胞活力的影响
采用MTT法检测不同浓度的化合物对3T3-L1前脂肪细胞的毒性作用。结果如图2所示，与空白组相比，化合物1、2、8和9在12.5～100 μM时对细胞活力没有显著性影响，化合物3在6.25～25 μM时对细胞活力没有显著性影响。因此，我们选择化合物1、2、8和9的浓度为12.5～100 μM，化合物3的浓度为6.25～25 μM时作为实验组的剂量，检测其对胰岛素抵抗脂肪细胞葡萄糖摄取的影响。
图2. 化合物1、2、3、8和9对3T3-L1脂肪细胞活力的影响
3. 化合物1、2、3、8和9对胰岛素抵抗脂肪细胞葡萄糖摄取的影响
采用GOD-POD法测定化合物1、2、3、8和9对胰岛素抵抗脂肪细胞葡萄糖摄取的影响。结果如图3所示，与空白组相比，模型组细胞上清液中葡萄糖含量明显升高，说明胰岛素抵抗模型成功。与模型组相比，化合物1在50～100 μM时，极显著地促进胰岛素抵抗脂肪细胞的葡萄糖摄取，化合物2和9在25～100 μM时，极显著地促进了葡萄糖的摄取，而化合物3和8在全部浓度下都对葡萄糖摄取没有影响，以上结果表明化合物1、2、9可以促进胰岛素抵抗脂肪细胞的葡萄糖摄取。
图3. 化合物1、2、3、8和9对胰岛素抵抗脂肪细胞上清葡萄糖含量的影响
4. 化合物1对胰岛素信号通路的影响
为了探究黄花败酱中的活性成分对胰岛素抵抗脂肪细胞葡萄糖摄取的机制，本文继续研究其对胰岛素信号通路中相关蛋白表达的影响。结合相关化合物的相对质量，选择相对质量最大且符合机制研究质量要求的化合物1进行机制研究，结果如图4所示，与空白组相比，Dex处理组显著抑制PI-3K/AKT通路，而化合物1在100 μmol/L时显著促进p-IRS、PI-3K、p-AKT和GLUT4蛋白的表达。此外，化合物1在50 μM时增加了IRS和GLUT4蛋白的表达。据此推测，化合物1可以通过上调PI-3K/Akt通路关键蛋白的表达，从而促进胰岛素信号传导。
图4. 化合物1对PI-3K/Akt胰岛素信号通路相关蛋白表达的影响
5. 化合物1对GLUT4 mRNA转录的影响
GLUT4是脂肪组织中最重要的葡萄糖转运体，因此我们研究化合物1对GLUT4 mRNA表达的影响。结果如图5所示，化合物1在100 μmol/L时对造模后细胞摄取葡萄糖能力的下降产生逆转效应。据此推测，化合物1通过上调GLUT4 mRNA及其蛋白表达的转录水平，促进胰岛素抵抗脂肪细胞对葡萄糖的摄取。
图5. 化合物1对GLUT4 mRNA的影响