微生物来源的醛糖还原酶抑制剂的研究进展Word格式.docx

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1995年，世界卫生组织统计全世界糖尿病在成人中发病率为4%，估量在2025年将达到8%［1］。

尽管能够用胰岛素对糖尿病患者进行医治，但仍是会留下危及许多组织和器官的糖尿病并发症（diabeticcomplications），如糖尿病性白内障、动脉粥样硬化、周围神经疾病、肾脏病变和视网膜病变等［2］。

糖尿病并发症不仅要挟人类健康和生命平安，降低生活质量，而且带来繁重的经济负担。

1醛糖还原酶与糖尿病并发症

现有的大量研究说明，多元醇通路激活是继发性糖尿病并发症要紧缘故。

糖尿病并发症与糖代谢的多元醇通路（图1）激活有关。

多元醇通路由醛糖还原酶图1多元醇通路

，aldosereductase，AR）和山梨醇脱氢酶（SDH）一起调控。

AR是一种细胞溶质酶，普遍存在于哺乳动物组织中，如晶状体上皮细胞、视网膜、周围神经细胞、肾脏、胎盘、睾丸和胰腺细胞中等。

AR以还原型辅酶Ⅱ（NADPH）为辅酶，将葡萄糖还原为山梨醇；

山梨醇在氧化型辅酶I（NAD）的参与下，由山梨醇脱氢酶氧化为果糖［3，4］。

AR是多元醇通路的关键限速酶，在正常血糖浓度时AR并非被激活，活性不高，代谢率极低，但如血糖浓度超过正常生理水平，催化葡萄糖转化为6磷酸葡萄糖的己糖激酶被饱和，AR将被激活，葡萄糖的代谢速度增加2～4倍，促使体内的葡萄糖转化成山梨醇。

但山梨醇脱氢酶的活力并未呈比例地相应增加，山梨醇又由于自身极性大而不易通过细胞膜，因此在细胞内造成了山梨醇的蓄积，造成细胞渗透性水肿，改变细胞膜的通透性，同时细胞内山梨醇大量蓄积也可使Na+、K+ATP酶活性下降，细胞中肌醇流失，致使细胞代谢与功能的损害，显现糖尿病并发症等器官病变。

通过抑制AR的活性能减少山梨醇的生成，有效避免和改善糖尿病并发症，因此，通过以AR为靶点醛糖还原酶抑制剂（aldosereductaseinhibitors，ARIs）的挑选研究工作，成为糖尿病并发症医治药物开发烧点。

2ARIs挑选模型的研究

任何药物的开发都离不开一个有效的挑选模型。

针对AR为靶点的ARIs挑选，分为体内挑选和体外挑选，体内挑选是利用动物模型进行挑选，而体外挑选分为无细胞相水平挑选和细胞相水平挑选。

实验中的AR要紧来源于大鼠、牛、猪、人和兔。

1965年，Selma等第一次从小牛的晶状体中分离到AR，并对AR的制备、活性测定及性质作了详细的论述。

该法是取小牛晶状体，经匀浆、离心后，上清中加入不同浓度的硫酸铵溶液去杂质，最后加75%硫酸铵饱和溶液，取得粗酶制品，再经透析、DEAEcellulose柱层析取得纯品。

后来又制备了不同动物来源的AR，方式大多类似。

糖尿病动物模型是最先用来挑选ARIs的模型，目前普遍应用的是体外挑选模型。

体外挑选模型是先培育糖尿病动物模型即四氧嘧啶（alloxan）诱导模型和链脲佐菌素（streptozotocin，STZ）诱导模型，而后取血，体外测定AR的活性转变，作为评判ARIs的重要指标。

测定红细胞中AR活性的方式有分光光度法、荧光法和ELISA法。

利用无细胞相水平挑选ARIs是直接用纯化的AR在人工反映体系中测定化合物对AR活性的抑制作用。

应用96孔石英板成功成立的ARIs的微量高效挑选模型，较传统的石英比色皿法效率提高10倍之多，此模型简便易行、本钱低，能够挑选多来源的化合物，而且利用此模型开展了从生物产物中挑选ARIs的工作，已累计挑选真菌和稀有放线菌样品1500个，其中阳性样品6个，说明该模型有效［5］。

闫泉香等［6］利用体外细胞培育研究了黄酮类ARIs的活性，通过测定样品对红细胞山梨醇生成的阻碍来测定化合物的抑制作用。

通过组织贴块法培育大鼠主动脉滑腻肌细胞，高效液相色谱测定反映体系中反映后剩余的醛糖还原酶的辅酶NADPH的荧光强度，推算出反映体系中醛糖还原酶的活性，逆转录聚合酶链式反映（RTPCR）检测醛糖还原酶mRNA的表达，这种方式简便、靠得住，既能够用于高通量ARIs挑选，也可在此模型的基础上进行相关的药物挑选和药物作用机制的研究［7］。

刘英华等［8］从大鼠晶状体中提取AR，通过改变酶促反映条件最终确立整个反映体系的组成，成立了ARIs挑选模型，并利用此模型检测槲皮素对AR的抑制作用。

3微生物来源的ARIs

ARIs来源要紧有：

①由化学合成制备，要紧代表有托瑞司他（tolrestat）和依帕司他（epalresta）；

②从植物挑选取得，代表化合物槲皮素；

③从微生物挑选取得。

从微生物的代谢产物中寻觅有潜在医治价值的药物，一直是科研工作者的首选目标，ARIs也不例外，在这一方面，日本学者做了许多研究，取得了必然的成绩。

截止目前，已从微生物产物中挑选出20多种ARIs，而且有的ARIs的IC50值很小，要紧来源于真菌和放线菌，而细菌来源的目前尚没有相关报导。

微生物是化合物多样性的重要来源，它们中许多具有生物活性或药用特性。

微生物来源的潜在ARIs种类丰硕，成立ARIs化合物库，分析其构效关系，找到必需基团，可为ARIs化合物提供合成的前体；

从目前已分离到的微生物来源的ARIs动身，找出它们共有的特点，也可启发人们设计更高活性的ARIs。

以下就最近几年来从微生物来源中所取得的ARIs的种类及活性（体外测定）研究做一归纳的介绍。

最先从微生物中取得ARIs是Nishikawa等［9］报导的，他们在日本福岗地域土壤中挑选到真菌Chaetomellaraphigera，从其发酵液乙酸乙酯部份分离取得WF3681（2，图2）对兔晶状体AR具有抑制活性，其IC50为μmol/L，活性明显高于IC50为μmol/L的索比尼尔对照样品；

后来合成出WF3681的一系列衍生物，而且分析了构效关系，实验证明WF3681及其衍生物均能抑制糖尿病大鼠中的山梨醇积存，其中的一种衍生物（3，图2）成效最好。

从束丝放线菌Actinosynnemasp.和淡紫色拟青霉Paecilomyceslilacinus中都能分离取得苯并噻唑（4，图2），在μmol/L时对人胎盘AR有抑制作用。

后来，Ozasa等［10］从Actinosynnema304菌株的代谢产物中分离纯化取得两种新的物质——ThiazocinsA和B，这两种物质对人胎盘AR有很强的抑制作用，IC50别离为和μmol/L。

Aldostatin（5，图2）是从日本土壤中挑选到的真菌PseudeurotiumzonatumM4107代谢产物，对牛晶状体AR有抑制活性［11］。

后来从灰色腐质霉Humicolagrisea的代谢物中挑选到一种Aldostatin结构类似物WF2421（6，图2），这种类似物对兔晶状体AR有显著的抑制作用，其IC50为μmol/L［12］。

从Crucibulumsp.RF3817的发酵产物中分离取得对鼠晶状体醛糖还原酶（RLAR）显示较强抑制的活性物质SalfredinsA3、A4、A7、C一、C二、C3和B11等7种化合物，其中A4、B11（7、8，图2）活性较高，进一步研究发觉它们都含有一个甘氨酸基团，此基团与抑制活性有紧密相关［13］。

在青霉属的Penicilliumcitrinum发酵液中分离取得对RLAR有抑制作用的桔霉素（9，图2）；

另外，在另一种青霉属的也分离到对RLAR有抑制作用的化合物DHMI（10，图2），它们的IC50都在10μmol/L左右。

以这两种化合物为基础的衍生物已被合成和进一步研究，其中之一的dihydrocitrinin（11，图2）是对AR的一种不可逆抑制剂，而且有稳固有效的活性［14］。

最近Lu等［15］从海洋真菌Penicillium

图2微生物来源的部份ARIs化学结构式citrinumB57中也分离到桔霉素衍生物，对RLAR的IC50为μmol/L。

Yoshida等［16］从真菌属的Chaetomellacircinoseta代谢产物中分离取得了对RLAR有抑制作用的化合物（12，图2），其IC50为μmol/L，成效明显好于IC50为μmol/L的对照组托瑞司它。

从嗜碱棒状杆菌Corynebacteriumsp.发酵液中分离取得的YUA001（13，图2）对猪肾AR的抑制活性IC50为×

10-3mol/L［17］。

强翔等［18］应用ARIs微量高效挑选模型对数千株阳性菌株进行挑选，其中灰色链霉菌SIPI99807的代谢产物5，7二羟基3（4′羟基苯酚）4氢1苯并吡喃4酮（14，图2）对牛眼晶状体AR有抑制活性。

后来，任晓等［19］从云南挑选取得N99253菌株，发酵分离取得了结构类似物质异黄酮类化合物7（αL鼠李糖基）5羟基3（4′羟基苯酚）4氢1苯并吡喃4酮（N99253B）（15，图2），针对猪晶状体AR活性测定IC50为75μg/ml［19］。

2002年Rao等［20］从黑曲霉AspergillusnigerCFRW105菌株代谢产物中分离取得nigerloxin（16，图2），它对RLAR的IC50值为69μmol/L。

2003年Rao等［21］又从AspergillusnigerCFR1046菌株的发酵产物中分离取得asperaldin，对AR显示较强的抑制作用，IC50为27μmol/L。

Fujita等［22］从曲霉Aspergillus388的发酵液中分离出对人重组体AR（HRAR）呈抑制活性的黄酮类化合物8羟基黄豆苷元（8hydroxydaidzein）（17，图2），其IC50为μmol/L；

对照品为一种经常使用黄酮类物质槲皮素，其IC50为μmol/L，活性弱于槲皮素，8羟基黄豆苷元表现为非竞争性抑制。

研究发觉，与8羟基黄豆苷元结构类似的物质黄豆苷元在100μmol/L时对HRAR也不能表现出任何活性，从结构上发觉可能是在环上的邻二羟基决定其是不是有活性。

2005年Dong等［23］从云南土壤的Streptomycesdiannanensis中分离出了两种异黄酮鼠李吡喃糖苷类化合物N99596A和B（1八、19，图2），它们对AR的体外IC50别离为170和165μmol/L。

2006年任晓等［24］利用高通量ARIs挑选方式，从数千株放线菌和真菌中挑选取得阳性菌株邬氏黄丝曲霉（Talaromyceswortmannii），并从发酵产物中分离取得活性化合物F01195A（20，图2），其对猪晶状体有抑制作用，IC50为μmol/L。

Chidananda等从青霉属的Penicilliumfrequentans发酵液中分离取得一种有效的ARIs核丛青霉素（21，图2），对RLAR的IC50为μmol/L，其活性显著高于同一实验室的所发觉的ARIs——nigerloxin和asperaldin［20，21，25］。

最近，有从大型真菌的子实体中抽提分离取得ARIs的报导。

Sanghyun等［26］从灵芝Ganodermaapplanatum子实体提取液分离取得7种结构不同的RLAR，依次为D甘露醇、2甲基脂肪酸、单糖脑苷类化合物、胡萝卜甾醇、2，5二羟基苯乙酮、2，5二羟基苯甲酸和3，4二羟基苯甲醛，其中3，4二羟基苯甲醛活性最强（22，图2），IC50为μg/ml，可能成为一种较好的糖尿病并发症的抑制剂和医治剂。

Lee等［27］第一次从平盖灵芝的子实体中分离到一种麦角甾醇过氧化物化合物（ergosterolperoxide）（23，图2），通过测定发觉其对RLAR表现出较好的抑制活性，IC50为μg/ml。

4结语

目前已报导二十多种微生物来源的ARIs，尽管动物实验已证明许多ARIs有抗糖尿病并发症的作用，也挑选出了一些高效的ARIs，但由于此类药物大多项选择择性较差、毒性大，限制了其临床利用。

目前这是ARIs新药开发进程中存在的要紧难题，设计出合理高效的挑选模型对挑选高效低毒的ARIs是必不可少的，也是以后研究的一个重点。

我国是一个物种超级丰硕的国家，微生物资源专门丰硕，为ARIs来源提供了普遍而宝贵的条件；

微生物具有来源广、种类多的特点，目前人们只分离到自然界现有微生物的1%，未知微生物资源的开发具有广漠的前景。

为寻觅新型高效、平安的ARIs，咱们需要开拓视野，从植物内生菌、海洋微生物和极地微生物资源等多方面寻觅冲破口。

更多的天然产物中新的醛糖还原酶抑制剂的发觉，和ARIs化合物库的成立也将为通过化学改造取得高效低毒的ARIs提供思路。

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