代谢综合症(metabolic syndrome)是西方社会乃至全球影响公众健康和死亡率的主要诱因,由糖类、脂质代谢紊乱等风险因素所致,包括动脉粥样硬化、高血压、糖尿病等代谢类疾病。过氧化物酶体增殖物活化受体(peroxisome proliferator-activated receptors,PPARs)属于核受体超家族的一员,有三个亚型(α,γ,β/8),分别存在于不同的组织,发挥不同的作用。当被配体(ligand),又称激动剂(agonist)激活时,其与维甲酸X受体α(retinoid X receptor α,RXRα)形成异源二聚体,特异性地结合到靶基因启动子中含有的过氧化物酶体增殖物反应元件(peroxisome proliferator response element,PPRE)上,促进一系列靶基因的表达,发挥多种生理功能。它们是调节糖类、脂质等代谢平衡的关键因子,已成为糖尿病、肥胖、高血压、血脂紊乱症等疾病治疗药物研发的理想靶点。目前已有PPARα和PPARγ受体激动剂被开发成为药物。天然产物对药物开发领域有着深刻的影响,是药物筛选先导化合物的重要来源。本研究根据配体激活核受体信号通路的原理设计实验,旨在通过筛选天然产物库中的提取液和化合物,鉴定出具有亚型选择性的PPARs激动剂,为PPARs激动剂类药物的开发提供候选。其圭要研究结果如下:构建了人PPARβ/δ的配体结合结构域与酵母转录因子(GAL4)的DNA结合结构域融合的表达质粒。将其与连有荧光素酶报告基因(luciferase)的GAL4-应答元件的质粒,共转染人肝癌细胞HepG2中,建立了哺乳动物细胞单杂交系统。运用该系统,从由臭椿(Ailanthus altissima)、鸦胆子(Picrasma javanica)、苦香木红豆杉(Simaba cuspidata)、苦木树(Quassia amara)、巴西白木(Simarouba ammara)、东革阿里(Eurycoma longifolia)、苦木(Picrasma quassioides)等天然产物的提取液及化合物组成的天然产物库中筛选具有激活人PPARβ/δ作用的激动剂。提取于苦木(Picrasma quassioides)根的二聚物生物碱化合物picrasidineN,被筛选出能够显著激活PPARβ/δ,促进PPARβ/δ介导的PPRE的转录活化,并对PPARβ/δ的选择性高于α和γ。运用定量逆转录聚合酶链式反应技术,发现picrasidine N对PPAR(β/8勒靶基因mRNA的表达具有选择性。Picrasidine N只诱导ANGPTL4的mRNA的表达,这一点与阳性对照GW0742不同。在人肝癌细胞HepG2和乳腺癌细胞MCF-7中发现此现象,而在人前列腺癌细胞PC-3中未发现此现象。以上结果表明,picrasidineN不同于已知的激动剂,不但具有PPARs亚型选择性,而且具有基因表达选择性,是一种新型的PPARβ/δ激动剂。构建了人PPARα的配体结合结构域与酵母转录因子(GAL4)的DNA结合结构域融合的表达质粒。将其与连有荧光素酶报告基因(luciferase)的GAL4-应答元件的质粒,共转染人肝癌细胞HepG2中,建立了哺乳动物细胞单杂交系统。运用该系统,从上述天然产物库中筛选具有激活人PPARα作用的激动剂。研究发现提取于苦木(Picrasma quassioides)根的二聚物生物碱picrasidine C,被筛选出能够显著激活PPARα,促进PPARα介导的PPRE的转录活化,并对PPARα的选择性高于β/δ和γ。运用分子对接技术,发现picrasidine C对PPARα具有更高的亲和性。运用定量逆转录聚合酶链式反应技术,发现picrasidine C可诱导与糖类和脂质代谢相关的PPARα靶基因mRNA的表达。但与阳性对照Wy 14643相比,诱导程度有所不同。以上结果表明,picrasidine C区别于已知的激动剂,是一个化学结构全新的具有亚型选择性的新型PPARα激动剂。综上所述,本研究的创新点在于,从结构新颖的天然产物库中筛选鉴定出分别激活PPARβ/δ和 PPARα的激动剂,picrasidine N 和 picrasidine C。他们不但具有 PPARs 亚型选择性,而且具有基因表达选择性的特点。自上世纪90年代这两个化合物的化学结构被鉴定以来,本研究是首个在细胞水平上对picrasidine N和picrasidine C生物学方面的研究,为进一步了解这两个化合物的药用价值提供重要的参考依据。