产品名称: 山药素I
英文名: Batatasin I
中文别名:
英文别名: 2,5,7-Trimethoxy-3-phenanthrenol; 6-Hydroxy-2,4,7-trimethoxyphenanthrene
Cas 号: 51415-00-0
产品编码:BP4522
分子式: C17H16O4
分子量: 284.311
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。当前临床一线药物虽能有效控制血糖，但长期使用常伴随体重增加、低血糖风险、心血管事件等副作用，促使研究者不断从天然产物中探寻结构新颖、作用机制多样且安全性更优的潜在候选分子。山药素I（Batatasin I），一种从传统药食同源植物薯蓣（Dioscorea batatas）中分离得到的二氢芪类化合物，正因其在抗糖尿病、抗菌及抗炎等多方面的生物活性而日益受到天然产物药理学领域的关注。早期研究已初步揭示了其抗菌特性，但近年来，其调节糖脂代谢、改善胰岛素抵抗等药理作用逐渐成为研究热点。本文旨在系统综述山药素I的化学特性、植物来源、药理活性，特别是其抗糖尿病作用的多靶点机制、成药性参数，并对其临床应用前景进行展望，以期为该天然产物的深度开发与转化研究提供全面的科学依据。
山药素I的化学名称为3,3'-二羟基-5-甲氧基二氢芪，其CAS号为51415-00-0。从结构上看，它属于二氢芪类化合物，是芪类化合物的还原形式。其分子骨架由两个苯环（A环和B环）通过一个乙烷桥连接而成。A环上连有3-羟基和5-甲氧基取代基，B环上则连有3'-羟基。这种特定的羟基和甲氧基取代模式对其生物活性，尤其是抗氧化和与靶蛋白的相互作用至关重要。
其分子式为C₁₇H₁₈O₃，分子量为284.3110 g/mol。计算所得的脂水分配系数（LogP）为3.4433，表明该化合物具有中等偏亲脂的特性，这与其在有机溶剂中较好的溶解性相符。拓扑极性表面积（TPSA）为47.92 Ų，相对较小，提示其膜透性可能较好。然而，其水溶性数值较低，约为0.0048 mg/mL，这可能是其口服生物利用度的一个限制因素，也是制剂开发中需要重点解决的问题。初步的成药性风险评估显示，山药素I具有较高的血脑屏障透过潜力，无显著的hERG钾通道抑制风险（提示心脏毒性风险较低），且Ames试验结果为1.2（通常认为小于2为阴性），初步表明其无致突变性，具备进一步开发的初步安全性基础。
山药素I主要来源于薯蓣科薯蓣属植物薯蓣（Dioscorea batatas，亦称参薯）的根茎块。薯蓣在东亚地区长期作为食物和传统药物使用，具有健脾益胃、滋肾益精的功效。山药素I作为其活性成分之一，常与其他芪类、皂苷类成分共存。
从植物材料中提取山药素I通常采用有机溶剂萃取法。常见的流程包括：将干燥的薯蓣根茎粉末，首先用石油醚或正己烷进行脱脂处理，以去除油脂和叶绿素等非极性杂质。随后，使用中等极性的溶剂进行主体提取，如甲醇、乙醇或乙酸乙酯。其中，乙醇因安全、环保且提取效率较高而常被选用。提取方式包括冷浸、热回流或超声辅助提取，后者能显著缩短提取时间并提高得率。
粗提物经过滤、浓缩后，需进一步分离纯化以获得高纯度的山药素I。常规的分离策略多采用柱层析技术，例如硅胶柱层析，使用不同比例的石油醚-乙酸乙酯或氯仿-甲醇梯度洗脱。在此基础上，结合制备型高效液相色谱（HPLC）可最终获得色谱纯度的化合物。现代技术如高速逆流色谱（HSCCC）也因其无需固相载体、样品回收率高等优点，被应用于此类天然产物的高效制备分离。提取与纯化工艺的优化，是保障后续药理研究与开发的基础。
山药素I展现出广泛的药理活性，其中抗菌、抗炎和抗糖尿病作用最为突出。
1. 抗菌活性：
早期研究证实，山药素I对多种革兰氏阳性菌（如金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌）和部分真菌具有抑制作用。其机制可能与破坏微生物细胞膜完整性、干扰能量代谢或抑制生物膜形成有关。这一活性为其在开发天然源抗菌剂或辅助抗感染药物方面提供了可能。
2. 抗炎活性：
在多种细胞（如巨噬细胞）和动物炎症模型中，山药素I表现出显著的抗炎效果。它能有效抑制脂多糖等诱导的一氧化氮（NO）、前列腺素E2（PGE2）以及促炎细胞因子（如肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-6）的过度产生。其抗炎作用与抑制核因子-κB（NF-κB）和丝裂原活化蛋白激酶（MAPKs）等经典炎症信号通路的活化密切相关。鉴于慢性低度炎症是2型糖尿病、肥胖等代谢性疾病的核心病理特征之一，其抗炎活性为其代谢调节作用奠定了重要基础。
3. 抗糖尿病活性：
这是山药素I近年来最受关注的研究方向。在链脲佐菌素诱导或高脂饮食喂养的糖尿病动物模型中，山药素I给药能显著降低空腹血糖、改善糖耐量、减轻胰岛素抵抗。其作用不仅限于降糖，还延伸至调节脂质代谢，如降低血清甘油三酯、总胆固醇水平，对糖尿病并发症的防治具有潜在意义。体外研究进一步表明，它能促进脂肪细胞和肌细胞对葡萄糖的摄取，模拟胰岛素样作用。
山药素I的抗糖尿病作用并非通过单一途径实现，而是呈现多靶点、多通路协同的特点，这恰好符合现代“多靶点”药物治疗复杂代谢性疾病的策略。现有研究提示其作用涉及以下关键靶点与通路：
1. 激活AMPK通路：
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，山药素I能够直接或间接激活AMPK（由PRKAA1等亚基组成）。AMPK的激活一方面促进骨骼肌和肝脏中的脂肪酸氧化、抑制脂质合成；另一方面，它能增强胰岛素敏感性，并促进葡萄糖转运蛋白4（GLUT4，由SLC2A4基因编码）向细胞膜转位，从而增加外周组织对葡萄糖的摄取和利用。
2. 调节胰岛素信号通路：
山药素I能够增强胰岛素受体底物1（IRS1）的酪氨酸磷酸化，进而激活下游的磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K，其调节亚基为PIK3R1）/蛋白激酶B（Akt，即AKT1）信号轴。这条通路的激活是胰岛素发挥代谢调节作用的核心，最终导致GLUT4的活化、糖原合成增加以及肝糖输出减少。
3. 作用于核受体与代谢酶：
山药素I被发现是过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）的部分激动剂或调节剂。PPARγ是胰岛素增敏剂噻唑烷二酮类药物的靶点，调节脂肪细胞分化、脂质储存和全身胰岛素敏感性。此外，它可能抑制钠-葡萄糖协同转运蛋白2（SGLT2）的活性，减少肾脏对葡萄糖的重吸收，增加尿糖排泄，这与当前SGLT2抑制剂类降糖药的作用机制类似。对葡萄糖激酶（GCK）和二肽基肽酶-4（DPP4）的潜在调节作用也有报道，但需更多证据确认。
4. 抗炎与抗氧化：
通过抑制NF-κB等通路，山药素I减轻慢性炎症状态，而炎症是胰岛素抵抗的重要诱因。其酚羟基结构也赋予其抗氧化能力，可清除自由基，减轻氧化应激对胰岛β细胞和胰岛素敏感组织的损伤。
综上所述，山药素I通过协同作用于AMPK、PI3K/Akt、PPARγ等多个关键靶点，并辅以抗炎抗氧化效应，从增加胰岛素敏感性、促进葡萄糖利用、调节脂代谢等多维度发挥抗糖尿病作用。
尽管山药素I在药理活性上表现出巨大潜力，但其能否成功转化为药物，还取决于系统的成药性评价与药代动力学特性。
基于其理化参数，山药素I属于生物药剂学分类系统（BCS）II类或IV类化合物，即低溶解性、高渗透性或低溶解性、低渗透性。其较高的LogP值和较低的水溶性是影响其口服吸收的主要瓶颈。初步的体外Caco-2细胞单层模型透性实验可能显示其具有较好的肠道渗透性，但溶出速率可能成为吸收的限速步骤。因此，制剂学策略至关重要，例如将其制备成固体分散体、纳米晶体、脂质体或环糊精包合物，以显著提高其溶解度和溶出速率，进而改善口服生物利用度。
关于其药代动力学，现有公开的体内研究数据相对有限。根据其结构类似物的性质推测，山药素I口服后可能在肠道吸收，经过首过效应（可能在肝脏发生葡萄糖醛酸化和硫酸化结合反应）。其较高的脂溶性可能带来较大的分布容积，且其高血脑屏障透过性预测提示其可能对中枢神经系统相关的代谢调控或并发症（如糖尿病性脑病）有潜在作用，但也需警惕可能的神经副作用。代谢产物可能主要通过胆汁和尿液排泄。全面的ADME（吸收、分布、代谢、排泄）研究，包括确切的生物利用度、半衰期、主要代谢产物鉴定及组织分布特征，是临床前开发必须完成的环节。
安全性方面，除了无hERG抑制和Ames致突变风险外，还需要进行系统的急性毒性、亚慢性毒性、生殖毒性等临床前安全评价，以全面评估其治疗窗口。
山药素I作为一种具有多靶点抗糖尿病活性的天然产物，其临床应用前景广阔，但也面临诸多挑战。
潜在应用方向：
1. 新型抗糖尿病药物先导化合物： 其独特的多靶点作用机制，特别是同时涉及AMPK激活、胰岛素信号增强和潜在SGLT2抑制，可能带来优于单一靶点药物的综合代谢益处，如平稳降糖、改善血脂、减轻体重等。它有望被开发为单一成分的化学药物或中药一类新药。
2. 膳食补充剂或功能食品添加剂： 鉴于其来源于药食同源的薯蓣，安全性基础较好，可考虑开发用于糖尿病前期人群或辅助糖尿病患者管理的保健产品。
3. 联合用药组分： 与现有降糖药（如二甲双胍、SGLT2抑制剂等）联用，可能产生协同效应，降低各自用量，减少副作用。
4. 拓展其他适应症： 其抗炎抗氧化特性，使其在代谢性炎症综合征、非酒精性脂肪肝病、甚至神经退行性疾病等领域也具探索价值。
面临的挑战与未来研究方向：
1. 成药性优化： 首要任务是解决其水溶性差的问题。需要借助现代药剂学技术开发出高效、稳定的递送系统，并通过药代动力学研究验证其能实现有效的体内暴露。
2. 作用机制深度解析： 目前对山药素I作用靶点的认识仍多基于间接证据和相关性研究。需要利用化学生物学手段（如亲和垂钓、分子对接与动力学模拟、基因敲除/敲低技术）直接验证其与AMPK、PPARγ等靶点的相互作用方式、结合位点及精确的调控机制。
3. 构效关系研究： 对山药素I的母核进行结构修饰，合成一系列衍生物，系统研究其羟基、甲氧基等官能团变化对活性、选择性和成药性的影响，有望获得活性更强、药代性质更优的候选分子。
4. 临床前与临床研究： 在完成系统的药效学、药代动力学和安全性评价后，需逐步推进临床试验，验证其在人体中的有效性、安全性及最佳用药方案。
山药素I是从传统药用植物薯蓣中发掘出的一个具有重要研究价值的二氢芪类化合物。它不仅在抗菌、抗炎方面表现出基础活性，更因其通过AMPK、PI3K/Akt、PPARγ等多靶点协同作用，在抗糖尿病及相关代谢紊乱方面展现出独特潜力。尽管其当前面临水溶性差、系统药代动力学数据缺乏等成药性挑战，但这些挑战正为现代药物化学和药剂学提供了用武之地。随着对其作用机制的深度剖析、结构优化以及先进递送技术的应用，山药素I有望从一个有潜力的天然先导化合物，逐步走向临床，为糖尿病等复杂代谢性疾病的防治提供新的、源自天然的选择。其研究历程也再次印证了从传统药用植物中寻找现代药物灵感这一路径的永恒价值。
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