朱月霞，邵仲柏，吳小小,吳琦，金葉，劉順，李姣姣，吉敬，史大華，沈金陽，劉瑋煒

(1.江蘇海洋大學(xué)藥學(xué)院，江蘇 連云港 222005；2.江蘇省海洋生物資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 連云港 222005；3.江蘇省海洋生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 連云港 222005；4.連云港市食品藥品檢驗(yàn)檢測中心，江蘇 連云港 222000;5.揚(yáng)州市中醫(yī)院藥劑科，江蘇 揚(yáng)州 225001；6.南京醫(yī)科大學(xué)康達(dá)學(xué)院，江蘇 連云港 222000)

糖尿病是以高血糖為特征的一種慢性疾病。1999年WHO提出的糖尿病病因?qū)W分型體系將糖尿病分為4大類：1型糖尿病、2型糖尿病、特殊類型糖尿病和妊娠期糖尿病。其中2型糖尿病為臨床最常見，病因和發(fā)病機(jī)制尚不明確，其顯著的病理生理學(xué)特征為胰島素調(diào)控葡萄糖代謝能力下降和胰島β細(xì)胞功能缺陷所導(dǎo)致的胰島素分泌減少[1]。2型糖尿病可通過注射胰島素或口服藥物進(jìn)行治療，α-葡萄糖苷酶抑制劑(α-Glucosidase inhibitors，AGIs)是一類重要的口服降糖藥。AGIs通過抑制腸黏膜上的α-葡萄糖苷酶，使淀粉分解為葡萄糖的速度減慢，從而減少和延緩小腸對(duì)葡萄糖的吸收，改善糖尿病人血糖異常[2]。AGIs作為治療糖尿病的新途徑，可使血糖逐漸維持在一定水平，并可減少并發(fā)癥的發(fā)生[3]。

目前上市的AGIs數(shù)量較少，主要包括阿卡波糖、伏格列波糖和米格列醇，他們均有一定的副作用，主要不良反應(yīng)包括胃腸道紊亂、肝功能受損、皮膚過敏和心律失常等[4-7]。因此，開發(fā)新型安全的AGIs具有一定的臨床需求性。

海洋生態(tài)系統(tǒng)的高壓、高鹽、缺氧、低光照等特殊性使得海洋生物具有巨大的生物多樣性和獨(dú)特的化學(xué)多樣性。截至目前，基于海洋天然產(chǎn)物及其衍生物開發(fā)并成功上市的藥物有17種[8]。海洋生物資源作為一個(gè)巨大的寶庫，是尋找和開發(fā)更低副作用、更安全、含量更豐富的新型AGIs的重要方向。本文將從海洋動(dòng)物、藻類和微生物三個(gè)來源總結(jié)海洋產(chǎn)物中具有抑制α-葡萄糖苷酶活性的化合物的研究報(bào)道，為新型α-葡萄糖苷酶抑制劑類藥物的研究與開發(fā)提供參考。

1 海洋動(dòng)物來源

Nguyen等[9-10]從海參Stichopusjaponicus(韓國)的正己烷組分中分離純化出不飽和脂肪酸類化合物甘油二棕櫚油酸酯(1,3-Dipalmitolein，1)、順式-9-十八碳烯酸(Cis-9-Octadecenoic acid，2)、7Z-十八碳二烯酸(7Z-Octadecenoic acid，3)和7Z，10Z-十八碳二烯酸(7Z,10Z-Octadecadienoic acid，4)?；衔?～2可抑制來源于釀酒酵母Saccharomycescerevisiae的α-葡萄糖苷酶，IC50分別為4.45、14.87 μmol/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于IC50為3 872.3 μmol/L的阿卡波糖。化合物3～4可同時(shí)抑制來源于釀酒酵母Saccharomycescerevisiae的α-葡萄糖苷酶和來源于嗜熱脂肪芽孢桿菌Bacillusstearothermophilus的α-葡萄糖苷酶，化合物3對(duì)2種α-葡萄糖苷酶的IC50分別為0.51 μg/mL和0.67 μg/mL，化合物3對(duì)2種α-葡萄糖苷酶的IC50分別為0.49 μg/mL和0.60 μg/mL，而質(zhì)量濃度為100 μg/mL阿卡波糖無明顯活性。以上4個(gè)化合物對(duì)釀酒酵母α-葡萄糖苷酶均表現(xiàn)出混合競爭性抑制，抑制常數(shù)Ki分別為0.48、1.24、0.44、0.39 μg/mL。從海參Pearsonothuriagraeffei(中國)中提取得到海參皂苷(Sea cucumber saponins，SCS，5)，SCS主要是由羊毛甾醇型苷元與C-3位連接的糖基組成的三萜苷。在體外抑制α-葡萄糖苷酶的活性研究中[11]，與阿卡波糖(IC50=1.06 mg/mL)相比，對(duì)α-葡萄糖苷酶有明顯抑制作用，IC50為0.04 mg/mL，其對(duì)酵母α-葡萄糖苷酶的抑制作用為非競爭性抑制，Ki為0.04 mg/mL。

Nakao等[12]從海綿Penaressp.(日本)中提取得到含有脯氨酸的大環(huán)內(nèi)酯類硫酸戊內(nèi)酯A1(Penarolide sulfates A1，6)、硫酸戊內(nèi)酯A2(Penarolide sulfates A2，7)和脯氨酸被哌啶酸替換的鏈狀化合物硫代戊二酸甲酯A(Penasulfate A，8)，3種化合物對(duì)α-葡萄糖苷酶均表現(xiàn)出較強(qiáng)的抑制活性，IC50分別為1.2、1.5、0.14 μg/mL。Takada等[13]從海綿Penaresschulzei(日本)提取得到3種生物堿并命名為Schulzeines A～C(9～11)，對(duì)α-葡萄糖苷酶抑制活性非常強(qiáng)，IC50為48～170 nmol/L。Okamoto等[14]從海綿Ianthellasp.(澳大利亞)中提取得到四溴苯并呋喃衍生物Iantheran A(12)能對(duì)多種酶有抑制活性，其中抑制α-葡萄糖苷酶的IC50為0.37 μmol/L。Sakai等[15]從海綿Lendenfeldiachondrodes(密克羅尼西亞)中提取得到脫氧野尻霉素衍生物1-脫氧野尻霉素6-磷酸(1-Deoxynojirimycin-6-phosphate，13)和N-甲基-1-脫氧野尻霉素6-磷酸(N-Methyl-1-deoxynojirimycin-6-phosphate，14)，抑制常數(shù)Ki分別為0.83、6 600 μmol/L。多羥基吡咯烷衍生物1,4-二脫氧-1,4-亞氨基-D-阿拉伯糖醇(1,4-Dideoxy-1,4-imino-D-arabinitol，15)是從海綿Haliclonasp.93-111(澳大利亞)中提取得到的化合物[16]，抑制α-葡萄糖苷酶的IC50為0.16 μg/mL。多炔類化合物Callyspongynic acid(16)、Corticatic acid A(17)和Petrosynol(18)是從海綿Callyspongiatruncata(日本)中提取得到的化合物[17]，均具有較強(qiáng)的α-葡萄糖苷酶抑制活性，IC50分別為0.25、0.16、4.08 μg/mL。

Ravinder等[18]從海鞘Synoicummacroglossum(印度)中提取得到一種新的生物堿Tiruchanduramine(19)，IC50為78.2 μg/mL，是一種有效的α-葡萄糖苷酶抑制劑。

圖1 海參來源的AGIs化學(xué)結(jié)構(gòu)式

圖2 海綿、海鞘來源的AGIs化學(xué)結(jié)構(gòu)式

表1 海洋動(dòng)物來源的AGIs

2 海洋藻類來源

Methanolic extract ofE.stolonifera(MEE，20)是褐藻Eckloniastolonifera的甲醇提取物，提取物中含有較高的多酚類物質(zhì)，具有較強(qiáng)的α-葡萄糖苷酶抑制活性(IC50=0.022 mg/mL)和清除自由基活性，推測其活性成分可能是褐藻多酚(Phlorotannins)[19]。Heo等[20]從褐藻Ishigeokamurae(韓國)中分離得到酚類化合物二鄰羥基香豆酚(Diphlorethohydroxycarmalol，DPHC，21)，對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制作用(IC50=0.16 mmol/L)強(qiáng)于阿卡波糖(IC50=1.05 mmol/L)，且抑制作用呈劑量依賴性。Lee等[21]以褐藻Eckloniacava(韓國)為原料分離得到酚類化合物二鵝掌菜酚(Dieckol,22)，對(duì)α-葡萄糖苷酶具有劑量依賴性的抑制作用，IC50為0.24 mmol/L。此外，Dieckol可顯著減少糖尿病小鼠的曲線下面積(AUC)，并延遲膳食碳水化合物的吸收。Yasuko等[22]從褐藻Sargassumpatens(日本)中得到了一種新的間苯三酚衍生物2-(4-(3，5-二羥基苯氧基)-3，5-二羥基苯氧基)苯-1，3，5-三醇[2-(4-(3,5-Dihydroxyphenoxy)-3,5-dihydroxyphenoxy)benzene-1,3,5-triol，DDBT，23]，能抑制來源于鼠胰腺的α-葡萄糖苷酶，底物為麥芽糖和蔗糖時(shí)的IC50分別為114、25.4 μg/mL。DDBT是一種競爭性的α-淀粉酶抑制劑，其Ki值為1.8 μg/mL。有研究者利用配體對(duì)接程序?qū)?9種陸生植物黃酮類化合物與酶活性位點(diǎn)之間的相互作用進(jìn)行了計(jì)算模擬，同時(shí)測定了黃酮類化合物對(duì)α-淀粉酶的抑制活性[23]。結(jié)果發(fā)現(xiàn)抑制活性取決于黃酮類化合物的羥基能否與α-淀粉酶活性位點(diǎn)上Asp197和Glu233的羧基之間形成氫鍵，所以推測DDBT能對(duì)酶產(chǎn)生活性的原因是DDBT的羥基基團(tuán)與酶活性部位的側(cè)鏈結(jié)合，從而導(dǎo)致酶活性的抑制，更加證實(shí)DDBT擁有類黃酮構(gòu)象。Ali等[24]從褐藻Padinaboergesenii(阿曼)中分離出一種新的脂肪酸Padinolic acid(24)，該化合物對(duì)α-葡萄糖苷酶和脲酶分別表現(xiàn)出低到中度的抑制作用，并具有中等的抗脂質(zhì)過氧化活性。Apostolidis等[25]在80 ℃褐藻Ascophyllumnodosum的水提物中得到了最高含量的總酚，對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制作用與酚類物質(zhì)的含量呈正相關(guān)。此外Gabbia等[26]發(fā)現(xiàn)該提取物能降低非酒精性脂肪性肝炎(NASH)模型小鼠餐后血糖峰值和血糖AUC。Kim等[27]發(fā)現(xiàn)從褐藻Ascophyllumnodosum(加拿大)中提取的褐藻糖膠(Fucoidan，25)對(duì)α-葡萄糖苷酶呈劑量依賴的抑制作用，IC50為0.013～0.047 mg/mL并且抑制活性取決于提取糖膠的藻類、收獲藻類的時(shí)間以及目標(biāo)酶。4-羥基苯乙醇[4-(2-Hydroxyethyl)phenol，26]和4-二羥基苯乙醇[4-(1,2-Dihydroxyethyl)phenol，27]2種酚類化合物是從褐藻Macrocystisangustifolia(南非)分離得到，具有α-葡萄糖苷酶抑制活性，IC50分別為278.23、335.76 μg/mL[28]。Moon等[29]從可食用褐藻Eckloniastolonifera和Eiseniabicyclis(韓國)的混合物中分離得到的3種多酚是間苯三酚(Phloroglucinol，28)、二氧萘甲醚(Dioxinodehydroeckol，29)和鵝掌菜酚(Eckol，30)，對(duì)α-葡萄糖苷酶的IC50分別為141.2、34.6、22.8 μg/L，化合物29和30表現(xiàn)為競爭性抑制，Ki分別為2.86、1.43 mmol/L。

注：化合物20化學(xué)結(jié)構(gòu)式文獻(xiàn)未報(bào)道

Kim等[30]在紅藻Grateloupiaelliptica(朝鮮)中提取2，4，6-三溴苯酚(2,4,6-Tribromophenol，31)和2，4-二溴苯酚(2,4-Dibromophenol，32)2種溴酚，可同時(shí)抑制來源于釀酒酵母和嗜熱脂肪芽孢桿菌的α-葡萄糖苷酶，化合物31對(duì)這2種α-葡萄糖苷酶的IC50分別為60.3 μmol/L和110.4 μmol/L，化合物32對(duì)這2種α-葡萄糖苷酶的IC50分別為130.3 μmol/L和230.3 μmol/L?；衔?1～32對(duì)釀酒酵母α-葡萄糖苷酶表現(xiàn)出混合競爭性抑制，Ki分別為15.2、92.1 μmol/L。在紅藻Symphyocladialatiuscula(日本)中分離純化出一種溴苯酚化合物雙(2，3，6-三溴-4，5-二羥基芐基)醚[Bis(2,3,6-Tribromo-4,5-dihydroxybenzyl)ether，33]，該溴酚對(duì)釀酒酵母α-葡萄糖苷酶有競爭性抑制作用，IC50值為0.030 μmol/L，其Ki值為0.014 μmol/L[31]。Kurihara等[32]從紅藻Odonthaliacorymbifera(日本)中分離出2個(gè)新的溴代芳醚化合物4-溴-2,3-二羥基-6-羥甲基苯基2,5-二溴-6-羥基-3-羥甲基苯基醚(4-Bromo-2,3-dihydroxy-6-hydroxymethylphenyl-2,5-dibromo-6-hydroxy-3-hydroxymethylphenyl ether，34)、雙(2，3-二溴-4，5-二羥基芐基)醚[Bis(2,3-dibromo-4,5-dihydroxybenzyl)ether，35]和1個(gè)已知的溴酚類化合物2，3-二溴-4，5-二羥基芐醇(2,3-Dibromo-4,5-dihydroxybenzyl alcohol，36)，對(duì)α-葡萄糖苷酶表現(xiàn)出不可逆轉(zhuǎn)的抑制作用，IC50分別為25、0.098、89 μmol/L，化合物34和36表現(xiàn)為混合競爭性抑制，Ki為11.0、72.0 μmol/L，化合物35的Ki值為0.053 μmol/L。

圖4 紅藻來源的AGIs化學(xué)結(jié)構(gòu)式

Jia等[33]從綠藻Chlorellaellipsoidea(韓國)中分離純化出3種類胡蘿卜素，其中all-E-Lutein(37)和9Z-玉米黃質(zhì)(9Z-Zeaxanthin，38)具有較強(qiáng)的α-葡萄糖苷酶抑制活性，IC50為70、53.5 μmol/L，化合物37～38的抑制作用不受抑制劑濃度的影響，所以為非競爭性的抑制作用。采用熱水浸提法從綠藻滸苔Enteromorphalinza(中國)中提取粗多糖，其中ELP-3(39)對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制作用(IC50=0.36 mg/mL)明顯強(qiáng)于阿卡波糖(IC50=0.46 mg/mL)，而ELP-4(40)的抑制作用(IC50=0.58 mg/mL)與阿卡波糖相似，對(duì)α-葡萄糖苷酶均表現(xiàn)出濃度依賴性的抑制作用[34]。Ali等[35]對(duì)綠藻Codiumdwarkense(阿曼)進(jìn)行提取分離，得到1個(gè)新的三萜酸Dwarkenoic acid(41)和6個(gè)已知的甾醇Androst-5-en-3β-ol(42)、Stigmasta-5,25-dien-3β,7α-diol(43)、Ergosta-5,25-dien-3β-ol(44)、7-Hydroxystigmasta-4,25-dien-3-one-7-O-β-D-fucopy-ranoside(45)、8-7-Hydroxystigmasta-4,25-dien-3-one(46)和Stigmasta-5,25-dien-3β-ol(47)?；衔?1在所有濃度下對(duì)α-葡萄糖苷酶均表現(xiàn)出明顯的抑制作用，化合物42、43、45和47表現(xiàn)出劑量依賴性反應(yīng)，而化合物44～46表現(xiàn)為中度抑制，化合物41～47的IC50分別為3.47、5.32、3.9、9.09、16.89、20.12、3.31 μg/mL。張哲等[36]從鈍頂螺旋藻中分離得到一種α-葡萄糖苷酶抑制劑，進(jìn)一步通過紫外及紅外檢測表明，該樣品可能為帶有共軛體系的多羥基酯類化合物。

注：化合物39～40化學(xué)結(jié)構(gòu)式文獻(xiàn)未有報(bào)道。

表2 海洋藻類來源的AGIs

3 海洋微生物來源

Ingavat等[37]從來自海綿Xestospongiatestudinaria(泰國)的棘孢曲霉AspergillusaculeatusCRI32304中分離得到一種酪氨酸代謝物Aspergillusol A(48)，對(duì)來源于酒釀酵母和嗜熱脂肪芽孢桿菌的α-葡萄糖苷酶有抑制作用，IC50為465、1 060 μmol/L。來自秋茄Kandeliacandel(中國)的紅林樹內(nèi)生真菌Penicilliumchermesinum(ZH4-E2)中分離得到8種化合物，其中包括1個(gè)新的Azaphilones類衍生物Chermesinones A(49)以及3個(gè)三聯(lián)苯類化合物6'-O-去甲基三聯(lián)苯林(6'-O-Desmethylterphenyllin，50)、3-羥基-6'-O-去甲基三聯(lián)苯林(3-Hydroxy-6'-O-desmethylterphenyllin，51)和3,3''-二羥基-6'-O-去甲基三聯(lián)苯林(3,3''-Dihydroxy-6'-O-desmethylterphenyllin，52)，能夠抑制α-葡萄糖苷酶，IC50分別為24.5、0.9、4.9、2.5 μmol/L[38]。珊瑚Sarcophytonsp.(中國)來源的EurotiumrubrumSH-823中可分離到2個(gè)新的含硫苯并呋喃衍生物，即Eurothiocin A(53)和Eurothiocin B(54)，是α-葡萄糖苷酶的競爭性抑制劑，抑制作用強(qiáng)于阿卡波糖，IC50分別為17.1、42.6 μmol/L[39]。對(duì)來自老鼠簕Acanthusilicifolius(中國)的紅樹林真菌B60進(jìn)行提取，得到硝基苯糖苷化合物硝基苯基葡萄糖苷(Nitrophenyl glucoside，55)，采用紫外分光光度法發(fā)現(xiàn)其對(duì)α-葡萄糖苷酶有輕微抑制作用，IC50為160.3 μmol/L[40]。對(duì)來自老鼠簕Acanthusilicifolius(中國)的紅樹林真菌Xylariasp.BL321進(jìn)行提取，得到的倍半萜化合物07H239-A(56)，具有較好的抑制α-葡萄糖苷酶活性，抑制作用隨濃度的增加而增加，IC50為6.54 μmol/L[41-42]。Wailupemycins H(57)和Wailupemycins I(58)是由滸苔Enteromorphaprolifera(中國)的單胞菌Streptomycessp.OUCMDZ-3434提取得到的競爭性α-葡萄糖苷酶抑制劑，IC50分別為19.7、8.3 μmol/L，Ki分別為16.8、6.0 μmol/L[43]。Diorcinol J(59)是由真菌AspergillusversicolorOUCMDZ-2738提取得到，比阿卡波糖具有更好的α-葡萄糖苷酶(IC50=255.3 μmol/L)抑制活性，IC50分別為117.3 μmol/L[44]。

圖6 海洋微生物來源的AGIs化學(xué)結(jié)構(gòu)式

表3 海洋微生物來源的AGIs

4 討論

經(jīng)文獻(xiàn)查閱總結(jié)，目前共報(bào)道了59個(gè)來源于海洋產(chǎn)物的α-葡萄糖苷酶抑制劑，其中動(dòng)物來源的有19個(gè)、植物來源的有28個(gè)、微生物來源的有12個(gè)。化合物的種類涉及生物堿、多酚、多糖、脂肪酸和萜類。其中生物堿占最多數(shù)，且化合物9～11是目前報(bào)道的α-葡萄糖苷酶抑制活性最強(qiáng)的一類化合物；多酚類也占一定比重，多集中在海洋藻類。未來從海洋天然產(chǎn)物中篩選AGIs的研究，可多關(guān)注生物堿和多酚類的化合物。此外化合物5～12中引入硫酸鹽基團(tuán)，化合物16～18、37～38中引入雙鍵和三鍵，化合物31～36中引入了鹵素，增強(qiáng)了α-葡萄糖苷酶抑制活性。這些結(jié)構(gòu)特征為AGIs的分子研究提供了一定方向。

海洋中藥與傳統(tǒng)中藥最大的區(qū)別就是其海洋屬性。海洋中藥來源的區(qū)域不僅具有特殊性，而且海洋生物在長期的進(jìn)化過程中產(chǎn)生了一些結(jié)構(gòu)獨(dú)特而藥理毒理作用顯著的活性物質(zhì)，同時(shí)其性味、功效以及物質(zhì)基礎(chǔ)、藥理活性與傳統(tǒng)中藥比較具有鮮明特色。中醫(yī)認(rèn)為，糖尿病屬于“消渴病”范疇，屬陰虛燥熱型，因而治療多從補(bǔ)陰著手，清熱養(yǎng)陰。與傳統(tǒng)中藥相比，海洋中藥性味多寒、咸、甘為主，主要?dú)w肝、腎經(jīng)；《素問·臟氣法時(shí)論》提出“辛散、酸收、甘緩、苦堅(jiān)、咸軟，毒藥攻邪”[45]，咸能軟堅(jiān)散結(jié)，寒能清熱，甘能補(bǔ)虛，調(diào)和五臟[46]。在海洋中藥的研究中，發(fā)現(xiàn)許多海藻提取物具有一定的α-葡萄糖苷酶抑制活性，如松節(jié)藻、叉開網(wǎng)翼藻等脂溶性提取物以及條斑紫菜、鐵釘菜的藻多酚等，抑制率達(dá)到60%以上[47]；牡蠣的蛋白酶解液對(duì)α-葡萄糖苷酶具有抑制作用，抑制率最大為89.22%[48]；北沙參的多糖組分中存在α-葡萄糖苷酶抑制劑，隨著多糖濃度的增加抑制能力也不斷增強(qiáng)[49]。

目前AGIs已被亞太地區(qū)推薦為治療糖尿病的一線藥物，研究還發(fā)現(xiàn)AGIs具有調(diào)節(jié)腸道菌群及胃腸激素的作用機(jī)制，這都將使AGIs類藥物的臨床應(yīng)用更為廣闊。海洋天然產(chǎn)物來源的AGIs與陸生的相比，在立體化學(xué)方面?；閷?duì)映體，是對(duì)AGIs種類的補(bǔ)充，如在海藻的代謝產(chǎn)物中，萜類化合物與陸生的有關(guān)化合物互為對(duì)映體；柳珊瑚與陸生哺乳動(dòng)物中的一類脂肪酸(前列腺素)唯一的差別是C-15構(gòu)型的不同，前者為S構(gòu)型，后者為R構(gòu)型[50]。在IC50方面，陸生天然產(chǎn)物的AGIs通常是陽性對(duì)照藥阿卡波糖的2～18倍[51]，而海洋天然產(chǎn)物可達(dá)2～26倍，可見海洋來源的AGIs抑制能力更強(qiáng)。此外，在抑制類型方面，陸生天然產(chǎn)物的AGIs多為競爭性和非競爭性抑制，而海洋產(chǎn)物AGIs還存在混合競爭性抑制，酶抑制類型更加豐富。

海洋資源作為一座天然藥庫，隨著人們對(duì)海洋豐富資源的探索，來源于海洋的新型AGIs的開發(fā)成為可能。盡管目前從海洋天然產(chǎn)物中篩選得到了眾多新型的AGIs，但這些AGIs要么含量極低，難以大規(guī)模獲得；要么存在安全性問題；要么人工合成路線復(fù)雜，合成成本較高。上述問題使得這些AGIs的開發(fā)利用進(jìn)展緩慢。相信未來隨著研究的不斷深入，來源于海洋產(chǎn)物中的更加新穎、高效和安全的AGIs將會(huì)被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用。