Zampamide：一种从Caldora sp.海洋蓝细菌中分离出的脂肽

《Tetrahedron》：Zampamide: A lipopeptide isolated from Caldora sp. marine cyanobacterium

本研究从日本冲绳海域分离的Caldora属蓝细菌中鉴定出新型线性脂肽zampamide（1），通过核磁共振和质谱确证其化学结构，并证实其可剂量依赖性促进3T3-L1脂肪细胞释放游离甘油，抑制脂肪细胞肥大及相关炎症反应，为开发海洋来源脂解促进剂提供新资源。

　　

东条俊也（Tojo Shunya）| 小崎香织（Ozaki Kaori）| 夏目纪之（Natsume Noriyuki）| 楽泽直明（Kurisawa Naoaki）| 梅永清隆（Suenaga Kiyotake）| 寺谷敏明（Teruya Toshiaki）

琉球大学理学研究科，日本冲绳县西原市仙原1，邮编903-0213

摘要

超重和肥胖是一种以脂肪过度积累为特征的病理状态。由肥大的脂肪细胞分泌的脂联素（adipokines）被认为会增加多种疾病的风险。因此，识别能够促进脂肪细胞中脂肪分解（lipolysis）的化合物是预防这些细胞肥大的有效方法。尽管已从海洋蓝细菌中分离出许多具有生物活性的化合物，但关于具有此类活性的化合物的研究报告仍然有限。在本研究中，我们发现了一种名为zampamide（1）的线性脂肽，它能够刺激3T3-L1脂肪细胞中的脂肪分解。该化合物是从在日本冲绳采集的Caldora属海洋蓝细菌中分离得到的。zampamide的平面结构主要通过二维核磁共振（NMR）和质谱法确定。通过酸水解后对所得水解产物进行Marfey分析，确定了zampamide中氨基酸残基的绝对构型；此外，还通过衍生化方法确定了脂肪酸部分的绝对构型。zampamide（1）以剂量依赖的方式增加了游离甘油的数量，证明了其促进脂肪分解的活性。这些发现表明，海洋蓝细菌是开发针对肥胖和超重患者的新脂肪分解促进剂的重要来源。

引言

超重和肥胖的特点是脂肪过度积累，肥胖被认为是一种慢性且多因素引起的疾病，会对健康产生不利影响。[1] 根据世界卫生组织（WHO）的标准，成人的超重和肥胖分别对应于体质指数（BMI）≥25和≥30 kg/m²。2022年的数据显示，全球约有25亿18岁及以上的成年人被归类为超重，超过8.9亿人符合肥胖的标准。根据这些数据，全球43%的成年人超重，15.8%的人患有肥胖症。值得注意的是，1990年至2022年间，肥胖的全球患病率翻了一番多。[2]

肥胖与多种疾病的风险增加有关，这些疾病大致可分为两类：一类是由于脂肪组织过度积累引起的，另一类是由于肥大脂肪细胞异常分泌致病因子引起的。[3] 前者主要包括睡眠呼吸暂停和骨关节炎等机械性并发症；后者则包括2型糖尿病、胆囊疾病、高血压、心血管疾病以及各种与肥胖相关的癌症等代谢性和炎症性疾病。如今，脂肪组织不仅被视为储存多余甘油三酯的被动能量库，还被认为是一个活跃的内分泌器官，能够分泌多种生物活性分子，这些分子统称为脂联素。[4] 这些脂联素在脂肪组织与大脑、肝脏、胰腺和骨骼肌等多个中枢和外周器官之间介导复杂的信号传递，调节能量平衡、脂质和碳水化合物代谢、血压调节、凝血途径以及炎症反应等关键生理过程。[5] 在肥胖情况下，慢性营养过剩会导致脂肪细胞肥大，从而破坏脂联素的正常分泌平衡，导致包括脂联素、瘦素（leptin）、抵抗素（resistin）和视黄醇结合蛋白4（retinol-binding protein 4）在内的关键脂联素水平异常。此外，肥胖引起的巨噬细胞渗入脂肪组织会促进促炎细胞因子（如肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-6）的过度释放，进一步加剧全身炎症和代谢紊乱。这些脂联素和细胞因子的病理变化会对下丘脑、肝脏、骨骼肌、胰腺和血管等多个器官系统产生负面影响，导致食物摄入量增加、胰岛素抵抗以及代谢综合征和2型糖尿病的风险上升。鉴于这些病理机制，人们认为识别能够抑制脂肪细胞肥大的化合物（尤其是那些能够促进脂肪分解的化合物）是一种有前景的策略，有助于减少致病性脂联素的分泌，从而减轻肥胖和超重带来的健康风险。

已知海洋蓝细菌能产生结构多样的次级代谢产物。由于这些化合物具有广泛的药理活性，它们被认为是药物发现中的潜在候选物质。[6] 我们实验室之前的研究已经从海洋蓝细菌中分离出了多种生物活性次级代谢产物，例如：odookeanynes（具有强效的抗锥虫活性，并能促进小鼠3T3-L1前脂肪细胞的分化[7,8]；irijmasides（能抑制RANKL诱导的小鼠RAW264单核细胞中的破骨细胞形成[9]）；ypaoamide B（通过激活大鼠L6肌管中的AMPK通路促进葡萄糖摄取[10]）；以及hedopeptolide（具有抗炎活性，并能抑制脂多糖刺激的RAW264.7巨噬细胞中的一氧化氮生成[11]）。

基于这些研究背景，我们开始寻找能够促进脂肪细胞中脂肪分解的海洋蓝细菌来源化合物。

结果与讨论

从日本冲绳的Yomitan海岸采集了一株Caldora属细菌（湿重214.9克），并用甲醇进行提取。过滤和浓缩后，将粗提物分离为乙酸乙酯相和水相。随后使用90%甲醇水溶液对乙酸乙酯相进行进一步分离。90%甲醇水溶液部分通过反相柱色谱法（使用十八烷基硅烷（ODS）硅胶和甲醇-水混合物）进行纯化。

结论

从在日本冲绳采集的Caldora属细菌中分离出一种新型线性脂肽zampamide（1）。通过光谱分析确定了zampamide的平面结构，发现它是一种含有3-甲氧基己酸和八种氨基酸的脂肽。通过酸水解后进行Marfey分析，并将所得衍生物与苯酰溴化物（phenacyl bromide-derivatized Mha）在手性高效液相色谱（chiral HPLC）中的保留时间进行比较，确定了zampamide的绝对立体化学结构。

在肥胖个体中，

一般实验程序

旋光度测量使用JASCO P-1010旋光仪进行。紫外光谱使用JASCO V-660 UV可见光谱仪测量。红外光谱使用JASCO FT/IR-6100测量。所有核磁共振（NMR）数据均记录在Bruker AVANCE III 500仪上，分别对¹H（500 MHz）和¹³C（125 MHz）进行测量。化学位移以残留溶剂信号（CDCl₃）为基准报告（δ_H 7.26，δ_C 77.16）。质谱数据使用Waters Quattro micro API质谱仪获得。高分辨率质谱（HRESIMS）在Thermo Scientific Orbitrap上进行。

CRediT作者贡献声明

东条俊也（Tojo Shunya）： 草稿撰写、实验设计、数据分析。小崎香织（Ozaki Kaori）： 实验设计。夏目纪之（Natsume Noriyuki）： 草稿撰写、审稿与编辑、实验设计。乐泽直明（Kurisawa Naoaki）： 草稿撰写、审稿与编辑、实验设计。梅永清隆（Suenaga Kiyotake）： 草稿撰写、审稿与编辑。寺谷敏明（Teruya Toshiaki）： 草稿撰写、审稿与编辑、草稿撰写、项目监督、资金筹集、概念构思。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文所述的研究工作。

致谢

本项工作得到了JSPS KAKENHI（项目编号：18K05337和21K05291）的支持。