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本文聚焦类黄酮与 PPARγ 激动剂的构效关系。通过文献研究，对比不同研究结果，发现异黄酮是极具潜力的 PPARγ 激动剂，如 4’- 氟 - 7 - 羟基异黄酮。该综述为类黄酮的半合成修饰及相关药物研发提供了重要参考。
引言
过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）是一类转录因子，有 PPARα、PPARβ/δ 和 PPARγ 三种亚型。其中，PPARγ 在脂肪生成、葡萄糖稳态、炎症反应以及脂肪酸的摄取和储存等过程中发挥着关键作用。它的异常与多种严重疾病相关，如 2 型糖尿病、慢性炎症、心血管和神经退行性疾病以及癌症等，因此成为重要的治疗靶点。
传统的噻唑烷二酮类（TZDs）口服降糖药虽能有效激活 PPARγ，改善胰岛素敏感性，但因其存在液体潴留、体重增加、心脏肥大、心脏病发作和膀胱癌风险增加等副作用，临床应用受到限制。植物天然产物是药物研发的重要资源，类黄酮作为其中的重要成员，因其结构多样且具有潜在的生物活性，在 PPARγ 激动剂研究领域备受关注。
类黄酮是一类多酚类化合物，名称源于拉丁语 “flavus”，意为黄色，在自然界广泛存在于植物的各个部位，具有多种生物学功能，同时在营养、医药、化妆品等领域应用广泛。已有研究推测，许多类黄酮共有的 7 - 羟基苯并吡喃 - 4 - 酮结构与 TZDs 的核心结构相似，可能使其成为有潜力的 PPARγ/α 双激动剂。从结构上，类黄酮主要分为 3 - 苯基色满（包括异黄酮、异黄烷和异黄酮酮）和 2 - 苯基色满（包括黄烷、黄酮、黄烷酮、黄酮醇、花青素和黄酮醇）两大类。
构效关系研究
通过在 Google Scholar、Science Direct 和 SciFinder 数据库中，以 “类黄酮（‘黄烷’等）” 和 “PPARγ” 或 “PPAR gamma” 为关键词，检索 2000 - 2024 年的文献，共筛选出 53 项符合标准的科学研究。研究内容主要涵盖检测 PPARγ 激动作用的方法、不同类黄酮的 PPARγ 激动活性以及各类黄酮内部的构效关系。
由于不同研究采用的方法各异，为便于比较，将研究结果（折叠激活或EC50）换算为相对于阳性对照的百分比（% PC）。对于无法换算的结果，则以表格形式进行总结。同时，利用 IBM SPSS Statistics for Windows 26.0 软件，将各类黄酮的 % PC 值以散点图的形式呈现。
测量 PPARγ 激动作用的方法
- 基于细胞孵育后检测核提取物的方法：将测试化合物与细胞孵育，制备核提取物。其中 PPARγ 的含量与孵育过程中 PPARγ 的激活率相关，可通过 ELISA 法检测。原理是在微孔板上包被 PPRE 双链 DNA，PPARγ 与之结合后，再用特异性抗体进行检测。另外，也可采用电泳迁移率变动分析（EMSA），即标记 PPRE 双链 DNA，与核提取物孵育，经非变性聚丙烯酰胺凝胶分离、转移至尼龙膜，利用与辣根过氧化物酶结合的链霉亲和素和化学发光进行可视化检测。
- 基于细胞的转录激活或报告荧光素酶测定法：将质粒 DNA 转染到细胞培养物中，通常需转染三种质粒：包含完整 PPARγ 基因或仅配体结合域（LBD）与 Gal4 转录因子连接序列的表达质粒；含有 PPRE 序列或上游激活序列（UAS）（Gal4 结合位点）以及荧光素酶基因（PPARγ 或 Gal4 激活后产生）的报告质粒；还有作为对照的质粒，其通常表达海肾荧光素酶，也有部分研究使用表达 β - 半乳糖苷酶或绿色荧光蛋白（GFP）的对照质粒。部分研究未使用对照质粒，还有研究采用稳定转染 PPARγ2 CALUX 报告细胞系，并通过定量聚合酶链反应（qPCR）检测报告基因的表达。
- 无细胞竞争性配体结合测定法：该方法有多种变体。一种是基于 PPARγ 荧光偏振的测定法，测试化合物与荧光探针竞争结合 PPARγ 的 LBD，从而降低信号。另一种是时间分辨荧光能量转移（TR - FRET）法，使用荧光探针配体和铽标记的 LBD，配体结合会诱导铽向配体的荧光团能量转移，增强荧光发射，而测试化合物的结合则会降低信号。此外，还有研究使用放射性[3H] - 罗格列酮作为竞争剂，或基于 PPARγ 与转录介质 / 中间因子 2（TIF2）融合蛋白（融合有细菌碱性磷酸酶）的配体依赖性相互作用进行检测，通过特定底物检测酶活性；也有研究利用 ELISA 法，在 96 孔板上预包被类固醇受体共激活因子 - 1（SRC - 1），检测 PPARγ 与 SRC - 1 的结合量。
各类黄酮作为 PPARγ 激动剂的构效关系
- 不同类黄酮间的比较：多项研究表明，不同类黄酮对 PPARγ 的激动活性存在差异。Salam 等通过基于结构的虚拟筛选发现，异黄酮中的 ψ - 巴普蒂根苷、生物查尔酮 A、染料木黄酮等以及黄酮中的芹菜素、白杨素等具有一定的 PPARγ 激动活性。Mueller 等研究发现，牛至提取物中的成分对 PPARγ 的激活作用不同，其中异黄酮 2 的 % PC 为 0.65%，柚皮素为 0.26%，而部分黄酮和黄酮醇无活性。Quang 等从苦参根中分离的黄酮类化合物中，芒柄花素的作用最强（% PC = 45.0%）。Matin 等发现，7 - 羟基苯并吡喃 - 4 - 酮结构对 PPARγ 激动作用至关重要，部分异黄酮如 4’ - 氟 - 7 - 羟基异黄酮（% PC = 710.3%）的活性甚至高于罗格列酮。综合多项研究结果，以 % PC 值比较，异黄酮类在 PPARγ 激动作用方面表现最为突出，其次是黄酮类、黄酮醇类、黄烷酮类、黄烷醇类、黄酮醇类和花青素类。
- 各类黄酮内部的构效关系
- 异黄酮、异黄烷和异黄酮酮：多项研究总结出以下构效关系：A 环上 7 - 羟基异黄酮结构通常比 5,7 - 二羟基结构更有效；4’ - 氟 - 7 - 羟基异黄酮的活性最强；B 环上 C - 3’和 C - 4’位置的氢键受体对活性很重要；B 环的空间位阻增加会降低 PPARγ 活性；A 环 C - 7 位的游离羟基起着关键作用；在异黄烷中，仅 B 环 C - 4’位带有 β - D - 吡喃葡萄糖基的化合物具有活性。
- 黄烷醇：不同研究中黄烷醇的活性结果存在矛盾。Zoechling 等认为，没食子酸酯化作用于 C - 3 位羟基、B 环上 3,4,5 - 三羟基排列以及 C 环上 (2R,3R) 立体异构体更有利于 PPARγ 激动活性，活性顺序为 (-)- 表没食子儿茶素没食子酸酯（32） > (-)- 没食子儿茶素没食子酸酯（33） > (-)- 表儿茶素没食子酸酯（34） > (-)- 儿茶素没食子酸酯（35）。Mueller 和 Jungbauer 发现部分黄烷醇活性很低甚至无活性，而 An 等则检测到部分黄烷醇与 PPARγ 的结合活性。Mossine 等报道化合物 37 活性最高，且 (-)- 表没食子儿茶素没食子酸酯（32）比其对应混合物 43 活性更高。
- 黄酮：综合研究得出，黄酮类的构效关系为 C - 4’位（B 环）酯化和 C - 6 位（A 环）有异戊烯基是重要特征；一般来说，B 环上羟基数量增加，PPARγ 激动作用增强，但也有研究存在差异。如 Lim 等发现黄芩苷（65）可通过激活 PPARγ 抑制炎症；Hui 等研究的白杨素（52）、Feng 等研究的芹菜素（51）、Puhl 等研究的木犀草素（53）等均显示出不同程度的 PPARγ 激动活性。
- 黄烷酮：研究发现，黄烷酮的构效关系包括 C - 7 位甲氧基被羟基取代、A 环 C - 6 位异戊烯基移位或环化会降低化合物 117 的活性；C - 4’位羟基被苯甲酰氧基取代是关键因素；A 环 C - 7 位的游离羟基也很重要。如 Iio 等研究的橙皮素（111）、Liu 等研究的柚皮素（109）和橙皮素（111）、Ghorbani 等研究的橙皮苷（108）等在激活 PPARγ 方面均有一定作用。
- 黄酮醇：多数研究表明，黄酮醇 B 环上羟基数量与 PPARγ 激动活性呈正相关，但也有研究存在不同结果。Lee 等认为 A 环 C - 6 位的羟基是唯一重要的羟基。Fang 等研究的山奈酚（133）和槲皮素（131）、Beekman 等研究的山奈酚（133）和槲皮素（131）、Ko 等研究的高良姜素（145）及其衍生物等在激活 PPARγ 方面表现出不同活性。
- 花青素和花色素苷：不同研究对花青素的构效关系结论不一。Zoechling 等认为花青素（如化合物 161）是活性较高的一类黄酮；Gijsbers 等和 Mueller 与 Jungbauer 则发现部分花青素无活性；Mossine 等表明花色素苷（如 163）比相应的花青素（如 161）更有效。Jia 等发现花青素（161）是 PPARα、β/δ 和 γ 的激动性配体，可降低肝脏脂质；Scazzocchio 等研究的矢车菊素 - 3 - O - β - 葡萄糖苷（167）可通过上调 PPARγ 活性发挥胰岛素样作用。
- 黄酮醇：不同研究对黄酮醇的构效关系也存在分歧。Mossine 等发现化合物 177 活性最强，表明 B 环 C - 3’和 C - 4’位的两个羟基很重要；Pferschy - Wenzig 等证明化合物 172 有活性；Xu 等认为 C 环 C - 2 位和 A 环 C - 6 位同时存在两个异戊烯基对活性至关重要。
结论
不同类黄酮对 PPARγ 激动作用表现出高度可变但又充满潜力的效果。本研究首次对不同研究结果进行重新计算，为类黄酮的半合成修饰提供了参考，以进一步提高其对 PPARγ 的激动活性。后续应对活性化合物进行更多体外和体内实验。
总体而言，异黄酮尤其是 4’ - 氟 - 7 - 羟基异黄酮展现出最具前景的结果。在其他类黄酮中，黄酮类的白杨素、黄烷醇类的 (-)- 表没食子儿茶素没食子酸酯、黄烷酮类的橙皮素、黄酮醇类的高良姜素、花青素和花色素苷类的花青素、黄酮醇类的紫杉叶素等分别在各自类别中表现出较高活性。因此，7 - 羟基异黄酮是最有潜力的 PPARγ 激动剂结构。Matin 等通过虚拟筛选发现，所有活性类黄酮的 A 环 C - 7 位都有羟基，可与 PPARγ 的 Ser289、His323 和 Tyr479 残基形成氢键相互作用，分子另一侧的 B 环则通过 π - π 堆积与 Phe282、Phe363 和 Phe360 残基发生疏水相互作用。
