来自灵芝（Ganoderma lingzhi）子实体的羊毛甾烷三萜类化合物的降血糖作用

《Bioorganic Chemistry》：Hypoglycemic effects of lanostane triterpenoids from the fruiting bodies of Ganoderma lingzhi

从灵芝子实体中分离出47个三萜类化合物，含5个新化合物（ganoderenic acids J-N），其中化合物7对PTP1B和α-葡萄糖苷酶具有双重抑制作用，并能显著降低小鼠餐后血糖水平。

　　

Jiaocen Guo|Li Yang|Mingli Han|Luting Dai|Qingyun Ma|Qingyi Xie|Haofu Dai|Yougen Wu|Youxing Zhao

海南省李族民间医药天然产物研发重点实验室 & 中国热带农业科学院热带生物科学与生物技术研究所国家热带作物育种重点实验室，海口571101，中国

摘要

大型真菌灵芝在亚洲国家被誉为具有增强活力和促进长寿功效的药用和食用蘑菇。从灵芝的子实体中分离出了五种此前未描述的羊毛甾烷类三萜化合物——ganoderenic acids J–N (1–5)，以及已知的42种化合物（6–47）。通过综合光谱分析、核磁共振（NMR）化学位移和电子圆二色性（ECD）计算，阐明了这些新化合物的结构。其中，化合物7作为非竞争性抑制剂对蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）的抑制作用，其IC₅₀值为5.95 ± 0.41 μM。此外，化合物7、11、14–17和22对α-葡萄糖苷酶表现出良好的抑制活性，其IC₅₀值介于32.72至146.10 μM之间，与阿卡波糖相当。通过酶动力学研究、分子对接和动态模拟，揭示了化合物7对PTP1B和α-葡萄糖苷酶的双重抑制机制。在葡萄糖/蔗糖/麦芽糖耐受性测试中，化合物7能够显著降低正常小鼠的餐后血糖（PBG）水平。

引言

糖尿病是一种以高血糖为主要特征的慢性疾病，已成为21世纪最大的全球健康问题之一。2型糖尿病（T2D）占糖尿病病例的90%以上，其病理生理特征是由于胰岛素分泌逐渐下降导致的高血糖，这是对胰岛素抵抗的代偿机制的结果[1,2]。鉴于α-葡萄糖苷酶在胰岛素信号通路中的关键负调控作用[3]，抑制PTP1B以提高胰岛素敏感性成为治疗T2D的一种有前景的策略[4]。通过减缓碳水化合物的消化和吸收速度，从而有效降低餐后高血糖，α-葡萄糖苷酶已被证实是T2D治疗的重要靶点[5,6]。同时抑制α-葡萄糖苷酶和PTP1B不仅能够降低糖尿病患者的餐后高血糖，还能改善胰岛素敏感性[7]。因此，针对这两种酶的多靶点策略将成为抗糖尿病药物研究的关键方向。鉴于糖尿病发病机制的复杂性以及对更安全、更有效疗法的需求，人们越来越关注探索能够同时抑制α-葡萄糖苷酶和PTP1B的天然植物资源。

作为一种传统上既具有药用又具有食用价值的大型真菌，灵芝在传统医学中已有数千年的应用历史，并被誉为“长生草”[8]。由于其健康益处，灵芝被广泛用于中医，相关产品也得到了开发。因此，对灵芝的需求不断增长，导致其在中国的栽培面积显著扩大，体现了其巨大的经济价值。这种增长推动了诸如使用原木和基质袋进行原位栽培等栽培方法的发展[9]。如今，灵芝已成为栽培蘑菇中商业价值最高的物种之一。这些益处归因于其多种活性成分，包括多糖、三萜类、倍半萜类、甾醇和核苷酸[[10], [11], [12]]。其中，羊毛甾烷类三萜因其高度氧化的核心结构而被广泛认为是灵芝中的主要活性成分[13]。它们的碳骨架结构具有多样性，可以发生脱羧、过氧化、还原、重排和环化反应，从而使其化学结构复杂多样[14,15]。此外，灵芝中的羊毛甾烷类三萜具有多种药理作用，包括抑制α-葡萄糖苷酶、抗增殖、抗炎、抗衰老、保护肠道屏障、降血糖和降脂作用[[16], [17], [18]]。尽管先前研究在羊毛甾烷类三萜的降血糖效果方面取得了一些进展[19]，但其作用机制尚未完全阐明。

对中国海南省琼中县热带地区腐木上采集的灵芝野生子实体进行的化学分析，鉴定出了47种羊毛甾烷类三萜化合物。其中5种为新化合物，被命名为ganoderenic acids J-N (1–5)。还评估了这些化合物在体外对PTP1B和α-葡萄糖苷酶的抑制活性以及其在体内的降血糖效果。为了阐明活性化合物与这些酶的抑制类型、相互作用和结合模式，采用了动力学分析、分子对接和分子动力学（MD）模拟。PTP1B和α-葡萄糖苷酶的双重抑制作用凸显了灵芝三萜作为T2D治疗多靶点药物的独特价值。这些发现为开发天然来源的降血糖功能产品提供了思路。

一般实验程序

ECD和UV数据是在MOS-500圆二色仪（Biologic, Seyssinet Pariset, 法国）上获得的。1D和2D NMR光谱是在Bruker AV-500光谱仪（¹H和¹³C NMR分别为500和125 MHz）上使用TMS作为内标（Bremen, 德国）在甲醇?d₄溶液中测得的。光学旋转是在Anton Paar MCP 5100数字旋光仪（Anton Paar, Graz, 奥地利）上于22°C条件下记录的。红外光谱是在Nicolet380光谱仪（Thermo, 美国）上测得的。使用开放式柱子进行测量。

新化合物的结构鉴定

化合物1是一种白色无定形粉末，其分子式为C₃₀H₄₂O₆，根据HRESIMS数据（m/z 521.2861 [M?+?Na]⁺，计算值为521.2874），表明含有10个不饱和键。化合物1的红外光谱显示存在双键（1443 cm^?1）、羧基（1713 cm^?1）和羟基（3446 cm^?1）。1的¹H NMR光谱（表1）显示了七个甲基的共振峰，分别位于δ_H 0.81 (3H, s, H-18)、1.28 (3H, s, H-19)、1.80 (3H, s, H-27)、1.00 (3H, d, J = 6.9 Hz)。

结论

总结来说，从灵芝的子实体中分离出了五种此前未描述的羊毛甾烷类三萜化合物——ganoderenic acids J–N (1–5)，以及42种已知的类似物（6–47)。在所有分离出的化合物中，化合物7在体外表现出对α-葡萄糖苷酶和PTP1B的强双重抑制作用，显示出显著的抗糖尿病潜力。Lineweaver?Burk图分析显示，化合物7对这两种酶均为非竞争性抑制剂。分子对接结果显示其具有很强的结合亲和力。

CRediT作者贡献声明

Jiaocen Guo：撰写——原始草稿、软件应用、数据分析、概念构建。 Li Yang：软件应用、方法设计、数据分析、概念构建。 Mingli Han：数据可视化、实验研究、数据分析。 Luting Dai：软件应用、方法设计、数据分析。 Qingyun Ma：资源获取、实验研究。 Qingyi Xie：资源获取、实验研究。 Haofu Dai：撰写——审稿与编辑、监督、概念构建。 Yougen Wu：撰写——审稿与编辑、数据可视化。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了海南省重点研发计划（ZDYF2025SHFZ054）、农业部和农村地区专项财政项目（NFZX2024）、CARS?中国药材专项基金（CARS-21）以及中国热带农业科学院国家热带农业科学中心科技创新团队的支持（CATASCXTD202521）。