糖尿病是一种由遗传因素和环境因素共同影响而导致的代谢性疾病,致病因素复杂,患病人数众多,是威胁人类健康的主要疾病之一。治疗手段主要包括口服降糖药和注射胰岛素等。虽然这些治疗药物可以起到一定降糖作用,但有时疗效并不明显,甚至会引起各种不良反应。因此,开发安全性高、降糖效果好、作用机制新颖的新型抗糖尿病药物具有重要意义。据报道,许多天然产物都有降血糖的作用,因此,对天然产物进行化学修饰和降糖活性筛选是开发新型抗糖尿病药物的合理策略。根据本实验室之前的研究,我们发现12N-对三氟甲基苯磺酰基苦参烷（化合物1）能够降低KK-Ay小鼠的空腹血糖（FBG）、糖基化血红蛋白（GHb）和晚期糖基化终末产物（AGE）水平,并且在改善葡萄糖耐量和胰岛素抵抗方面有很好的效果,同时具有较高的安全性等优点。因此,我们进一步选择了结构类型丰富多样的35个三环苦参类似物,并测定其促进L6大鼠骨骼肌细胞葡萄糖消耗的活性。其中,重点化合物9a促进L6细胞葡萄糖消耗的活性最好,甚至优于化合物1,因此我们对9a的药效和安全性以及作用机制进行了深入研究。首先,我们分别在HepG2细胞和昆明小鼠中探索了化合物9a的安全性。9a对HepG2细胞生长的半抑制浓度（IC50）的值为859 μM,昆明小鼠的半数致死量（LD50）超过1000 mg/kg,并且在剂量不高于1000 mg/kg时,对动物肝肾没有明显毒性,结果表明化合物9a具有较好的安全性。接下来,本研究探索了化合物9a在体内外的降糖效果。在体外实验中,我们以二甲双胍为阳性对照药,分别在葡萄糖代谢的三种主要细胞:L6肌管细胞、HepG2细胞和3T3-L1脂肪细胞中研究化合物9a促进细胞糖消耗的作用,结果表明9a能有效地刺激他们的葡萄糖消耗,在给药浓度为40 μM时的效果与5 mM的二甲双胍的效果相当。在体内实验中,我们以二甲双胍和罗格列酮为阳性对照药,选择了自发性糖尿病KK-Ay小鼠模型和HFD+STZ诱导的糖尿病小鼠模型。化合物9a在这两种动物模型中都能有效降低血糖、改善糖耐量,具有胰岛素增敏、胰岛修复、改善糖尿病肾病、改善脂代谢和减轻脂肪肝的作用,其抗糖尿病作用和抗糖尿病肾病作用与罗格列酮和二甲双胍相当。在此基础上,我们在L6肌管细胞中对化合物9a的可能降糖作用机制进行了探索。通过糖摄取、免疫荧光和western blot等实验,发现化合物9a是通过激活L6肌管细胞中的AMPK来刺激GLUT4膜转位和葡萄糖摄取。通过对AMPK上游激酶LKB1和CaMKK,以及ATP和AMP含量的检测,发现9a对AMPK的激活可能与AMP/ATP比值的增加以及LKB1和CaMKK的激活有关。进一步研究发现,化合物9a能抑制线粒体复合体Ⅰ的活性,降低细胞耗氧量,并通过增加糖酵解来促进L6肌管细胞的葡萄糖消耗。作为AMPK的下游蛋白,Src/Cbl通路对化合物9a刺激的GLUT4易位也至关重要。综上,化合物9a在细胞和动物模型中均有较好的降糖效果和较高的安全性,并显示出良好的抗糖尿病肾病和肾功能保护作用。化合物9a靶向线粒体复合物Ⅰ提高AMP/ATP比值,同时影响LKB1和CaMKK来激活AMPK,进而刺激GLUT4膜易位和葡萄糖摄取,并通过促进细胞糖消耗来发挥降糖作用。我们的研究结果表明,9a可能是未来新型抗糖尿病药物或抗糖尿病肾病药物研发的潜在候选化合物。