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强效降血糖——药西瓜中的葫芦烷型三萜类化合物

发表时间:2026-04-03

近期成都普思生物根据2025年发表于《Phytochemistry》期刊(卷239,页码114600),Hypoglycemic cucurbitane-type triterpenoids from fruits of Citrullus colocynthis,利用UPLC-QTOF、全自动半制备系统和靶向分离技术获得多个具有强活性降血糖化合物。

 
图1 药西瓜液相色谱全成分总离子流图

 
图2 化合物结构式[1]

药西瓜(Citrullus colocynthis)作为传统药用植物,在我国新疆地区常用于糖尿病治疗,其核心活性成分为葫芦烷型三萜类化合物,已被证实具有降血糖潜力。现有研究仅明确药西瓜根提取物可降低糖尿病大鼠血糖,但果实中葫芦烷型三萜类化合物的具体降血糖活性、活性强度及作用途径尚未明确。

降血糖活性的核心靶点为胰高血糖素样肽-1(GLP-1)——该激素可直接刺激胰岛素分泌、改善2型糖尿病患者血糖控制,其分泌可通过肠道L细胞苦味受体信号激活触发。本研究前期关键发现:药西瓜果实乙醇提取物可显著促进Caco-2细胞(模拟肠道L细胞功能)分泌GLP-1,这一结果直接确立研究核心:分离鉴定果实中可促进GLP-1分泌的葫芦烷型三萜类化合物,系统验证其降血糖活性。

分离纯化环节全程以“降血糖活性”为筛选导向:8kg干燥药西瓜果实经提取、多溶剂萃取后,优先筛选出可促进Caco-2细胞分泌GLP-1的乙酸乙酯和正丁醇组分;通过分子网络聚类锁定葫芦烷型三萜类化合物为目标成分,最终分离得到12个衍生物(5个新化合物、7个已知化合物),所有分离过程均服务于后续降血糖活性筛选,确保筛选出的成分均具备潜在活性基础。

 

 
图3 基于串联质谱(MS/MS)构建的药西瓜提取物馏分分子网络[1]

结构鉴定的核心目的是为降血糖活性与结构的关联分析提供支撑:采用多种光谱技术及计算方法,明确12个化合物的具体结构(5个新化合物命名为Colocynin J至N,7个为已知化合物),精准解析化合物官能团、构型等关键结构特征,为后续分析“结构-降血糖活性”关联奠定基础。

结构鉴定的核心目的是为降血糖活性与结构的关联分析提供支撑:采用多种光谱技术及计算方法,明确12个化合物的具体结构(5个新化合物命名为Colocynin JN7个为已知化合物),精准解析化合物官能团、构型等关键结构特征,为后续分析结构-降血糖活性关联奠定基础。

Colocynin J1)(白色无定形粉末,分子式C30H44O7)作为新葫芦烷型三萜类化合物,核心活性结果:经GLP-1分泌实验验证,其能显著促进Caco-2细胞分泌GLP-1,活性表现稳定,是具有明确降血糖潜力的新型活性成分,为天然降血糖药物研发提供了新候选物。

Colocynin K2)(白色无定形粉末,分子式C32H50O8),结构上具有特异性官能团差异,核心活性结果:GLP-1分泌实验证实其可有效促进Caco-2细胞分泌GLP-1,降血糖活性显著,且其结构特征为后续分析结构-活性关联提供了重要参考。

Colocynin L3)(白色无定形粉末,分子式C30H44O5)作为新化合物,核心活性亮点:其GLP-1分泌促进活性显著,且活性强度优于部分已知化合物,是本次研究发现的核心降血糖活性新成分,进一步拓展了天然降血糖活性化合物的结构类型。

Colocynin M4)和Colocynin N5)(均为白色无定形粉末,分子式C39H58O14,C-24差向异构体),核心活性结果:两者均能显著促进Caco-2细胞分泌GLP-1,活性表现接近,且含β-D-吡喃葡萄糖糖基单元,推测该糖基结构可能与降血糖活性存在关联,为后续结构修饰提供了方向。

7个已知化合物(6-12)经鉴定确认,核心活性结果:其中化合物6-11均表现出显著的GLP-1分泌促进活性,且部分化合物(如化合物68)活性表现突出——化合物6在低浓度下即可发挥作用,化合物8则呈现剂量依赖性活性,这些结果进一步验证了葫芦烷型三萜类化合物的降血糖潜力,丰富了天然降血糖活性化合物库。

GLP-1分泌实验是本次降血糖活性检测的核心实验,详细活性结果如下:以Caco-2细胞为模型(模拟肠道L细胞分泌GLP-1功能),先通过MTT实验确定20μM为所有化合物的无毒浓度,再设置5μM10μM20μM三个浓度梯度,以奎宁(2mM)为阳性对照。实验证实,化合物13-46-11均能显著促进GLP-1分泌(P<0.01):化合物6在低浓度(5μM)时,GLP-1分泌量已达基础组的1.5倍;化合物71010μM浓度下活性显著;化合物8呈现明显剂量依赖性,20μM浓度时GLP-1分泌量为基础组的1.54倍,与阳性对照奎宁活性相当,是本次发现的强活性降血糖候选成分。

 

图4 化合物 1–12 对 Caco-2 细胞中 GLP-1 分泌的影响[1]

细胞毒性实验仅作为活性成分安全性的辅助验证,核心目的是为降血糖活性成分的应用提供安全参考:采用MTT法检测12个化合物对三种癌细胞系的毒性,结果显示化合物4和8仅对A-549肺癌细胞有轻微毒性,对其他细胞无显著毒性,说明多数降血糖活性化合物(尤其是1、3、6-7、9-11)安全性良好,为后续降血糖应用提供了安全支撑。

分子网络分析、酸水解实验和ECD计算等辅助方法,均服务于降血糖活性研究:分子网络分析高效锁定具有降血糖潜力的葫芦烷型三萜类化合物,减少无效分离;酸水解实验明确化合物4、5的糖基单元,为分析糖基与降血糖活性的关联提供依据;ECD计算精准确定化合物构型,为后续“结构-降血糖活性”关联分析提供支撑,确保活性研究的科学性。

核心研究结论聚焦降血糖活性相关结果:从药西瓜果实中分离鉴定的12个葫芦烷型三萜类衍生物中,化合物1、3-4及6-11均具有显著的GLP-1分泌促进作用,可通过激活苦味受体、促进GLP-1分泌发挥降血糖作用,具有明确的降血糖应用价值,可作为天然降血糖药物的核心候选成分;化合物4和8的轻微抗肿瘤活性仅为辅助发现,核心价值仍集中于降血糖领域。

研究创新点核心围绕降血糖活性:采用“活性导向+分子网络”的方法,高效锁定并分离出具有强降血糖活性的葫芦烷型三萜类化合物,明确了部分化合物的“结构-降血糖活性”关联,填补了药西瓜果实中该类化合物降血糖活性研究的空白。局限性主要体现在降血糖相关研究的深化不足:未深入探究活性化合物促进GLP-1分泌的具体分子机制,未开展体内降血糖活性及毒理学实验;未来研究将重点聚焦降血糖活性的深化验证,包括作用机制解析、体内药效评价及结构修饰,推动天然降血糖药物的研发进程。

普思生物依托自身技术优势,获得并优化了药西瓜中的葫芦烷型三萜类化合物的分离工艺,同时将研究成果转化为产品优势,为后续深入研究降血糖活性提供葫芦烷型三萜类化合物的实物样品,提升产品的学术认可度和市场影响力,同时依托其“四川省天然药物公共服务平台”的资源优势,拓展合作渠道,推动化合物产品的商业化落地,助力企业和研究机构在天然降血糖活性成分领域实现差异化竞争,抢占市场先机。

参考文献:

[1]Hua-Wei Lv, Yu Wan, Wen-Lin Fan et al; Hypoglycemic cucurbitane-type triterpenoids from fruits of Citrullus colocynthis [J]. Phytochemistry, 2025, 239, 114600

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