产品名称: 荞麦碱
英文名: Fagomine
中文别名:
英文别名:
Cas 号: 53185-12-9
产品编码:BP2176
分子式: C6H13NO3
分子量: 147.174
来源:
化合物类型:
纯度: 95%~99%
分析方法: HPLC-DAD or/and HPLC-ELSD
鉴定方法: 质谱（Mass）, 核磁（NMR）
包装: 棕色小玻璃瓶，按客户需求包装。
存储: 贮存在避光密闭容器中，冷藏或者冷冻长期保存。
样品溶液最好临用新配。如果需要提前配制的话，最好分成独立包装冷冻保存（-20℃以下），临用前再取出解冻，通常可以保存2周。
可以满足克级以上大量需求，详情请咨询。
提供相关图谱和分析方法指导，可以提供包括色谱柱，标准品和分析方法在内的含量测定整体服务包，价格优惠。
储存条件：短期保存 2~8℃，长期保存 -20 ~ -80℃
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糖尿病作为一种全球性的慢性代谢性疾病，其发病率持续攀升，已成为严重的公共卫生挑战。传统的降糖药物虽有效，但常伴随胃肠道不适、体重增加、低血糖风险等副作用，促使研究者不断从天然产物中探寻更安全、多靶点的治疗策略。在此背景下，一类源自天然植物的生物碱——糖苷酶抑制剂，因其能够延缓碳水化合物在肠道的消化吸收，平稳餐后血糖，而备受关注。荞麦碱（Fagomine），一种最初从荞麦（Fagopyrum esculentum Moench）种子中分离得到的哌啶类生物碱，正是这类化合物中的杰出代表。
自其被发现以来，荞麦碱因其温和而独特的糖苷酶抑制活性，以及在更广泛的抗糖尿病网络中的作用潜力，逐渐从众多天然产物中脱颖而出。与强效的糖苷酶抑制剂（如阿卡波糖）不同，荞麦碱的抑制作用相对温和，这或许能带来更好的胃肠道耐受性。更为重要的是，近年来的研究不断揭示，荞麦碱的抗糖尿病效应远不止于肠道内的酶抑制，它可能通过激活AMPK信号通路、改善胰岛素信号转导、调节葡萄糖转运蛋白等多种分子机制，从多维度干预糖代谢紊乱。
本文旨在对荞麦碱进行系统性的综述，从其化学本质、天然来源出发，深入探讨其药理活性，特别是围绕抗糖尿病作用的多靶点机制，并结合其成药性参数，综合评价其从天然化合物发展为潜在治疗药物的可能性与未来方向。
荞麦碱，化学名称为 (2R,3R,4R)-2-羟甲基-3,4-二羟基哌啶，其CAS号为53185-12-9。从结构上看，它是一个多羟基哌啶类生物碱，分子式为C6H13NO3，分子量为147.1740。其结构核心是一个六元哌啶环，环上连接有羟甲基和两个羟基，形成类似于糖类的多羟基结构单元。这种“拟糖”结构是其能够与多种糖苷酶的活性中心结合，竞争性抑制底物消化的化学基础。
在理化性质方面，荞麦碱表现出典型的亲水性特征。其计算脂水分配系数（LogP）为-2.0767，表明其具有高度的亲水性和较低的脂溶性。拓扑极性表面积（TPSA）高达72.72 Ų，这主要归因于其结构中的多个羟基和叔胺氮原子，这些基团是氢键的强给体和受体。高TPSA和负LogP值共同决定了荞麦碱优异的水溶性，计算值可达583.8 mg/L，这有利于其在水性介质（如胃肠道环境）中的溶解和吸收。
此外，初步的成药性风险评估显示，荞麦碱透过血脑屏障的能力较低，这降低了其中枢神经毒性的潜在风险。在hERG钾通道抑制试验中呈阴性，提示其诱发心脏QT间期延长的风险较小。Ames试验结果为0.6（通常认为比值小于2为阴性），初步表明其无明显的遗传毒性。这些理化与早期安全性质为其进一步的药物开发提供了有利的起点。
荞麦碱的名称直接揭示了其最主要的天然来源——荞麦（Fagopyrum esculentum Moench），尤其富集于其种子（即荞麦米）中。除了荞麦，后续研究也在桑树（Morus spp.）根皮、以及一些豆科植物和茄科植物中发现了荞麦碱或其衍生物的存在，但含量通常低于荞麦。
从植物材料中提取和纯化荞麦碱，通常遵循天然生物碱的通用流程，并针对其强亲水性进行优化。经典方法始于溶剂提取：常采用甲醇、乙醇或酸性水溶液（如稀盐酸）对粉碎的荞麦种子进行浸提或回流提取，以将生物碱成分充分溶出。随后，利用荞麦碱的碱性，可通过调节pH值进行液-液萃取纯化，例如在酸性水提液中碱化后，用正丁醇等有机溶剂进行萃取。
进一步的纯化依赖于色谱技术。离子交换色谱法非常有效，可利用其碱性氮原子进行吸附与洗脱。此外，反相高效液相色谱（RP-HPLC）和制备型薄层色谱也是常用的纯化手段。随着分析技术的发展，高效液相色谱-质谱联用（HPLC-MS）和核磁共振（NMR）已成为鉴定荞麦碱结构、纯度和含量的标准方法。为了满足药理学研究的需求，也有研究探索利用微生物转化或化学合成法制备荞麦碱，但天然提取仍是目前其主要来源。
荞麦碱的药理活性研究主要聚焦于其抗糖尿病效应，并延伸至与之相关的代谢综合征改善作用。
1. 核心活性：α-葡萄糖苷酶抑制
这是荞麦碱最早被识别且最明确的药理作用。它能可逆地、竞争性地抑制小肠刷状缘上的α-葡萄糖苷酶（如麦芽糖酶、蔗糖酶）和α-淀粉酶。其抑制强度具有选择性，例如对黑曲霉淀粉葡萄糖苷酶（Ki = 4.8 μM）的抑制强于对牛β-葡萄糖苷酶（Ki = 39 μM）和酵母异麦芽糖酶（Ki = 70 μM）。这种温和而广谱的抑制特性，使得荞麦碱能够有效延缓复合碳水化合物分解为单糖（葡萄糖）的进程，从而平缓餐后血糖的急剧升高，作用机制类似于临床药物阿卡波糖，但可能更温和。
2. 抗糖尿病与改善胰岛素抵抗
在多种糖尿病动物模型（如链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠、高脂饮食诱导的肥胖胰岛素抵抗小鼠）中，荞麦碱口服给药显示出明确的降血糖效果。其作用不仅在于降低餐后血糖峰值，长期给药还能显著降低空腹血糖和糖化血红蛋白（HbA1c）水平。更重要的是，研究证实荞麦碱能改善外周组织（如骨骼肌、脂肪组织）的胰岛素敏感性，表现为胰岛素耐量试验的改善和胰岛素信号通路关键蛋白磷酸化的增强。它还能部分促进胰岛β细胞的修复或功能保护。
3. 调节脂质代谢
荞麦碱对脂代谢紊乱也有调节作用。在动物实验中，它能降低高脂模型动物的血清总胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇水平，同时提升高密度脂蛋白胆固醇，有助于缓解糖尿病常伴随的脂代谢异常。
4. 其他潜在活性
一些初步研究还提示，荞麦碱可能具有抗氧化应激、抗炎等作用。糖尿病及其并发症的发生发展与氧化应激和慢性低度炎症密切相关，荞麦碱的这些辅助活性可能为其核心的抗糖作用提供协同效益。
荞麦碱的抗糖尿病作用是一个多靶点、多通路协同的过程，其机制已从单纯的酶抑制扩展到细胞信号通路的深度调控。
1. 直接靶点：肠道糖苷酶
作为经典的竞争性抑制剂，荞麦碱的“拟糖”结构使其能够与α-葡萄糖苷酶活性中心的催化部位结合，阻止饮食中多糖和二糖的正常水解，从源头上减少葡萄糖的吸收。这是其发挥即时性餐后血糖控制作用的基石。
2. 关键信号枢纽：AMPK通路激活
腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）是细胞能量代谢的核心调控器。研究表明，荞麦碱能够激活AMPK（包括其催化亚基PRKAA1）。AMPK的激活产生一系列下游效应：(a) 促进骨骼肌和肝脏中的葡萄糖摄取与利用；(b) 抑制肝脏糖异生，减少内源性葡萄糖输出；(c) 促进脂肪酸氧化，改善脂代谢。这是荞麦碱改善胰岛素抵抗和调节全身能量代谢的核心分子机制之一。
3. 胰岛素信号通路增强
荞麦碱能够增强胰岛素受体底物1（IRS1）的酪氨酸磷酸化，进而激活磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K，其调节亚基为PIK3R1）-蛋白激酶B（AKT1）这条经典的胰岛素信号通路。AKT1的激活导致：(a) 促进葡萄糖转运蛋白4（SLC2A4/GLUT4）向细胞膜转位，增加肌肉和脂肪细胞对葡萄糖的摄取；(b) 产生多种促进合成代谢、抑制分解代谢的效应。
4. 其他相关靶点的调节
- PPARγ：荞麦碱可能作为过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARG）的弱激动剂或调节剂，参与脂肪细胞分化、脂质储存和胰岛素增敏。
- GCK：可能对葡萄糖激酶（GCK）产生积极影响，调节肝脏和胰腺β细胞的葡萄糖感应。
- SGLT2与DPP4：虽然其直接抑制作用可能不强，但荞麦碱的整体代谢改善作用可能间接影响钠-葡萄糖协同转运蛋白2（SGLT2）和二肽基肽酶-4（DPP4）的活性或表达，这两者是当前重要降糖药物的靶点。
综上所述，荞麦碱通过“肠道酶抑制（治标）”与“外周AMPK/胰岛素信号通路激活（治本）”相结合的双重甚至多重机制，构成了其独特的抗糖尿病作用网络。
基于其理化性质与初步生物学数据，荞麦碱展现出一定的开发潜力，但其全面的成药性特征仍需深入探索。
药代动力学（预测与初步研究）
由于其高亲水性（低LogP）和较大的极性表面积，荞麦碱的口服生物利用度可能面临挑战。亲水性分子通常通过肠上皮细胞的旁路或主动转运体吸收。有限的动物药代动力学研究提示，荞麦碱口服后可被吸收进入血液循环，但吸收程度和速率可能中等。其在体内的分布可能集中于血流丰富的组织和细胞外液，由于血脑屏障透过性低，中枢分布有限。代谢途径尚不明确，可能涉及羟基的氧化或结合反应。其原型药物及代谢物预计主要通过肾脏排泄。系统性的ADME（吸收、分布、代谢、排泄）研究是将其推向临床前开发的关键步骤。
安全性初步评价
现有数据提供了积极的早期安全信号：无hERG抑制提示心脏安全性较好；Ames试验阴性降低了遗传毒性担忧；天然食物来源（荞麦）的长期食用历史也为其安全性提供了一定的佐证。然而，作为药物，仍需进行完整的临床前安全药理学、重复给药毒性、生殖毒性等GLP规范下的安全性评价。
制剂学考虑
为了提高其口服生物利用度，可能需要借助制剂学手段。例如，将其制备成包含渗透促进剂的固体分散体、脂质体或纳米粒，或与其它天然成分制成复方，以改善其跨膜吸收。由于其水溶性好，也适合开发成口服液、片剂或胶囊等剂型。
荞麦碱作为一种多靶点作用的天然抗糖尿病先导化合物，其临床应用前景广阔，但道路仍需扎实探索。
潜在应用方向
1. 糖尿病前期与2型糖尿病的早期干预：其温和的降糖特性和多靶点改善胰岛素抵抗的作用，非常适合用于糖尿病前期的干预，以延缓或预防疾病进展。
2. 2型糖尿病的辅助治疗：可作为一线或二线口服降糖药的补充，尤其适用于餐后血糖控制不佳且伴有代谢综合征的患者。其与二甲双胍等药物可能存在协同效应。
3. 功能性食品与保健食品开发：鉴于其来源于食品荞麦，开发富含或强化荞麦碱的特定健康食品，用于日常血糖管理，是一个更易实现的市场方向。
面临的挑战与未来研究方向
1. 作用机制深度解析：需要更精确地阐明其与AMPK、PPARγ等关键靶点的直接相互作用方式，确认其是直接激动剂还是上游调节剂。
2. 系统药代动力学与优化：必须完成全面的ADME研究，并在此基础上通过结构修饰（在保留药效团的前提下）或先进制剂技术，解决其生物利用度可能偏低的问题。
3. 临床前与临床研究：需要开展规范的动物长期药效学和毒理学研究，最终推进至人体临床试验，以确证其有效性和安全性。
4. 复方制剂探索：将荞麦碱与其他具有互补作用的天然产物（如黄酮类、多糖类）或现有药物组成复方，可能产生“多靶点、低剂量、高效益、减毒性”的协同治疗效果，是极具价值的研究方向。
荞麦碱从一种普通的粮食作物成分，逐渐成长为天然产物抗糖尿病研究领域的一颗明星分子。它不仅仅是一个温和的糖苷酶抑制剂，更是一个能够激活AMPK能量代谢枢纽、增强胰岛素信号通路的多元代谢调节剂。这种“源头控制”与“外周增敏”相结合的作用模式，契合了现代糖尿病治疗从单纯降糖向综合管理代谢紊乱转变的理念。
尽管在通往成熟药物的道路上，荞麦碱仍面临着生物利用度优化、系统药理毒理评价等科学挑战，但其明确的多种药理活性、良好的早期安全特性以及天然的食品来源背景，赋予了它巨大的开发潜力和独特的优势。未来，通过多学科交叉的深入研究，荞麦碱有望不仅作为阐明糖代谢复杂调控网络的探针，更可能最终发展成为预防和治疗2型糖尿病及其并发症的新型药物或功能性成分，为全球糖尿病防治提供一种源自天然、作用多元的新选择。
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