Cornepalenins A–D，来自马桑花的picrotoxane型倍半萜及其对GABAB受体相关信号通路的调节作用

《Natural Products and Bioprospecting》：Cornepalenins A–D, picrotoxane-type sesquiterpenes from the flowers of Coriaria nepalensis associated with modulation of GABAB receptor–related signaling

　　

研究人员从马桑（*Coriaria nepalensis*）花中分离并鉴定了三个新的picrotoxane型倍半萜（PSTs）cornepalenins A–C（1–3），以及八个已知类似物（4–11）。此外，首次报道了已知化合物cornepalenin D（4）的光谱数据和绝对构型。生物评价结果显示，多个化合物在原代小脑颗粒神经元和过表达GABA_B受体的HEK 293 T细胞中对GABA_B受体介导的信号通路表现出一定的抑制效应。其中，化合物6在GABA和巴氯芬（baclofen）刺激下显示出相对更强的抑制活性，且效力优于阳性对照CGP54626。化合物6在GABA刺激下的IC₅₀值为1.41?±?0.86 μM，在巴氯芬刺激下为1.45?±?0.55 μM。此外，机制研究表明该化合物抑制了ERK1/2的磷酸化。总之，本研究证明PSTs能够调节GABA_B受体相关信号通路，并为其在中枢神经系统相关疾病中的进一步研究提供了实验证据。

**论文解读：Cornepalenins A–D的结构鉴定及其对GABA_B受体信号通路的调节作用**

**研究背景与问题**

γ-氨基丁酸（GABA）是哺乳动物中枢神经系统（CNS）中主要的抑制性神经递质，通过离子型（GABA_A、GABA_C）和代谢型（GABA_B）受体发挥作用。GABA能系统功能失调与阿尔茨海默病（AD）等精神疾病密切相关。已有研究表明，低剂量的GABA_A受体激动剂（如蝇蕈醇、地西泮）和拮抗剂（如四氢帕马丁、戊四氮）以及GABA_B受体激动剂（如巴氯芬）在AD小鼠模型中可改善记忆并发挥神经保护作用，但高剂量可能引起记忆损伤和癫痫等不良反应。在针对轻度认知障碍患者的II期双盲安慰剂对照研究中，每日口服600 mg CGP36742（一种GABA_B受体拮抗剂）持续8周可显著改善工作记忆和注意力。CGP36742是首个进入临床试验的GABA_B受体拮抗剂，且尚无证据表明高剂量会加速AD进展，提示GABA_B受体拮抗剂具有作为AD新型治疗靶点的潜力。然而，目前报道的具有GABA_B受体抑制功能的药物（如法氯芬、沙氯芬、CGP35348、COR758、CGP54626、SCH50911）在选择性、效力和药代动力学特性上存在差异，限制了其临床应用。因此，开发新型天然GABA_B受体拮抗剂具有重要研究价值。来源于印防己（*Anamirta cocculus*）的PTX（picrotoxinin:picrotin=1:1）和来自马桑科（Coriariaceae）植物的土荆芥酸（tutin）是典型的GABA_A受体拮抗剂，这些天然倍半萜毒素与中枢神经系统密切相关，但它们在GABA_B受体上的潜在调节机制尚未被系统研究。马桑（*Coriaria nepalensis* Wall.）广泛分布于中国西南部，其根长期用于治疗麻木、牙痛、创伤性损伤和精神分裂症等多种疾病。picrotoxane型倍半萜（PSTs）是马桑科植物的特征性活性成分，其中两种倍半萜（coriamytin和tutin）在中国已临床用于治疗精神分裂症，表明这些化合物在调节中枢神经系统方面具有重要潜力。基于此，研究人员对马桑不同部位（叶、花、根皮）进行了系统的化学分析，旨在分离更多倍半萜并进一步探索其对GABA_B受体的抑制效应。初期对马桑叶的化学研究仅分离到一个倍半萜，而在本研究中，共分离得到11个PSTs，包括3个新化合物。

**主要技术方法**

研究人员采用以下关键技术方法：(1) 植物化学分离：通过95%乙醇提取马桑花，经乙酸乙酯萃取，利用硅胶柱色谱、反相ODS柱色谱、Sephadex LH-20凝胶柱色谱及半制备高效液相色谱（HPLC）进行分离纯化；(2) 结构鉴定：结合高分辨质谱（HRESIMS）、一维和二维核磁共振（NMR）、电子圆二色光谱（ECD）计算及X射线单晶衍射确定化合物的平面结构和绝对构型；(3) 分子对接：使用GABA_A受体（PDB ID: 8VQY）和GABA_B受体（GABBR1: 4MQF, GABBR2: 4MR7）的晶体结构进行分子对接模拟；(4) 生物活性评价：在原代小脑颗粒神经元（来源于C57BL/6新生小鼠）和过表达GABA_B受体的HEK 293 T细胞中，通过荧光钙离子探针Fluo-4 AM测定细胞内钙离子释放水平，评价化合物对GABA_B受体信号通路的抑制效应；(5) 机制研究：采用Western blotting检测化合物对ERK1/2和AKT1磷酸化的影响；(6) 网络药理学分析：预测化合物6的靶点及其在神经系统疾病中的作用通路。

**研究结果**

**2.1 结构鉴定**
研究人员从马桑花中分离鉴定了11个PSTs，包括3个新化合物（cornepalenin A–C, 1–3）和8个已知类似物（4–11）。通过HRESIMS、NMR、ECD计算和X射线单晶衍射确定了新化合物的结构：化合物1（cornepalenin A）为无色针状晶体，分子式C₁₅H₂₀O₇，其结构特点为C-3位内酯环水解形成羟基，且C-11和C-12位的环氧基团开环；化合物2（cornepalenin B）为白色无定形粉末，分子式C₁₅H₂₀O₅，与已知物corilactone A相比，C-2位由亚甲基变为含氧次甲基；化合物3（cornepalenin C）为无色针状晶体，分子式C₁₅H₁₈O₇，与corianin相比，C-4位存在羟基；化合物4（cornepalenin D）为白色无定形粉末，分子式C₁₉H₂₂O₈，是tutin的C-2和C-6位羟基被乙酰基取代的衍生物。此外，首次报道了化合物4的光谱数据和绝对构型。

**2.2 分子对接分析**
分子对接研究显示，化合物1和6对GABA_A和GABA_B受体均表现出良好的结合亲和力。例如，化合物1与GABA_A受体（GABA_AR1）的残基ILE94和ASN28形成两个氢键，结合能为?5.8 kcal/mol；与GABA_B受体（GABBR1）的残基TRP65、GLY349和SER153形成三个氢键，结合能为?6.6 kcal/mol；化合物6与GABBR1的SER153形成两个氢键，与GABBR2的ASN180形成一个氢键，结合能分别为?6.5和?6.9 kcal/mol。结果表明，这些化合物可能作为GABA受体拮抗剂发挥作用。

**2.3 生物活性评价**
在原代小脑颗粒神经元中，所有化合物（1–11）在50 μM浓度下均显著降低细胞内钙离子通量信号，表明它们可抑制GABA_B受体激活引起的下游Ca²⁺信号。进一步浓度梯度实验显示，化合物1、5和6呈剂量依赖性抑制GABA_B受体激活。在过表达GABA_B受体的HEK 293 T细胞中，分别用内源性激动剂GABA（5 μM）和选择性激动剂巴氯芬（1 μM）刺激，化合物1–11均显著抑制细胞内钙离子释放。浓度梯度测试表明，化合物1、5、6和9呈剂量依赖性抑制GABA_B受体激活。IC₅₀值计算结果显示，化合物6在GABA和巴氯芬刺激下均表现出最强的抑制活性，IC₅₀分别为1.41±0.86 μM和1.45±0.55 μM，优于阳性对照CGP54626。机制研究进一步表明，化合物6显著抑制了由GABA和巴氯芬诱导的ERK1/2磷酸化，但对AKT1磷酸化无明显影响，提示其选择性干扰GABA_B受体下游的ERK1/2信号通路。

**2.4 网络药理学**
网络药理学预测了化合物6在神经系统疾病中的潜在靶点，发现其与AKT1、MAPK14、BACE1、GSK3β等多个靶点相关。PPI网络分析显示核心靶点包括AKT1、MAPK14、GSK3β和STAT3。GO富集分析表明化合物6可能影响信号转导、神经元凋亡等生物过程。KEGG通路分析提示其靶点可能通过VEGF、胰岛素信号和凋亡等通路发挥神经保护、抗神经炎症和代谢调节作用。

**讨论与结论**
研究表明，从马桑花中分离的11个PSTs，包括3个新化合物，对GABA_B受体信号通路具有抑制作用。分子对接和网络药理学分析支持了这些化合物与GABA_A和GABA_B受体的潜在相互作用。活性最强的化合物6通过抑制ERK1/2磷酸化发挥调节作用，且网络药理学预测的靶点富集于MAPK/ERK相关通路，与实验结果一致。本研究首次建立了PSTs与GABA_B受体的功能关联，为传统药用植物马桑的现代应用提供了科学依据，并为开发基于天然骨架的GABA_B受体拮抗剂提供了先导化合物。论文发表在《Natural Products and Bioprospecting》。