新型香豆素-噁二唑衍生物作为α-葡萄糖苷酶和PTP1B双靶点抑制剂的理性设计与机制研究

针对糖尿病治疗中α-葡萄糖苷酶抑制剂胃肠副作用明显和PTP1B靶点开发不足的问题，研究人员设计合成了一系列新型香豆素-噁二唑衍生物。其中化合物5j展现出双重抑制活性（α-glucosidase IC50=30.57±0.22 μM，PTP1B IC50=7.58±1.96 μM），通过构象改变、分子对接和体内降糖实验证实其多靶点协同作用，为开发高效低毒抗高血糖药物提供了新思路。

　　

糖尿病作为全球性健康威胁，其典型特征长期高血糖常导致心血管疾病、肾病等严重并发症。当前临床使用的α-葡萄糖苷酶抑制剂（如阿卡波糖）虽能控制餐后血糖，但存在腹胀、腹泻等胃肠不良反应。与此同时，蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）作为胰岛素信号通路的负调控因子，其抑制剂开发被视为改善胰岛素抵抗的新方向，但相关研究仍处于探索阶段。

贵州基础研究计划支持的研究团队创新性地将具有生物活性的香豆素骨架与噁二唑结构耦合，设计出19个新型化合物。通过紫外/红外光谱、圆二色谱等技术证实先导化合物5j能诱导α-glucosidase和PTP1B构象改变，分子对接显示其可嵌入两酶活性口袋。动物实验显示5j能显著降低餐后血糖（P<0.01），且对正常细胞毒性低。这项发表于《Bioorganic 》的研究首次实现通过单一分子同步调控碳水化合物吸收和胰岛素信号通路，为开发多靶点抗糖尿病药物提供了范例。

研究采用三步合成法构建化合物库，运用核磁共振（¹H/¹³C NMR）和高分辨质谱（HRMS）进行结构确证。通过酶动力学分析确定抑制类型，结合光谱学手段研究蛋白构象变化，并采用分子对接模拟相互作用。体内功效通过蔗糖负荷试验验证，细胞毒性采用MTT法评估。

【化学合成】通过多组分反应、环化反应和开环反应构建了5a-5s系列化合物，其中5j在7-位含氟取代基的结构表现出最优活性。

【活性评价】5j对α-glucosidase的抑制强度是阳性对照阿卡波糖的1.8倍，对PTP1B的抑制活性达7.58 μM，呈现剂量依赖性。

【作用机制】动力学分析表明5j属于混合型抑制剂，能同时结合酶的自由态和底物结合态。圆二色谱显示其使α-glucosidase的β-折叠含量降低12.3%，PTP1B的α-螺旋增加8.7%。

【体内外实验】5j在50 mg/kg剂量下使小鼠餐后血糖峰值降低34.6%，且对LO2正常肝细胞的存活率保持在92%以上。

该研究突破性地证实香豆素-噁二唑杂合分子可实现"一石二鸟"的治疗效果：通过延缓碳水化合物分解控制血糖来源，同时增强胰岛素信号传导改善代谢。分子水平上，5j通过π-π堆积和氢键与两酶活性中心结合，这种独特的相互作用模式为后续结构优化提供了明确方向。研究不仅填补了双靶点糖尿病药物开发的空白，其建立的光谱学-计算模拟-体内验证的研究范式也为其他多靶点药物研发提供了方法论参考。