【TargetMol 明星分子】- Acarbose: 调控血糖与代谢通路的关键酶抑制剂

背景介绍：

Acarbose（T0247），CAS: 56180-94-0，是一种高效的α-葡萄糖苷酶抑制剂，其半数抑制浓度（IC50）约为11 nM。

Acarbose分子结构式

α-葡萄糖苷酶是参与小肠内寡糖水解的关键酶，负责切割非还原端的α-1,4糖苷键，将复杂碳水化合物分解为可吸收的单糖。Acarbose通过竞争性抑制这些酶的活性，延缓了碳水化合物的分解速度，从而调节餐后血糖水平。这一过程发生在葡萄糖苷酶/糖苷酶代谢通路中，该通路在碳水化合物代谢和血糖稳态中具有重要作用。该通路的关键组成包括定位于肠上皮刷状缘的多种α-葡萄糖苷酶同工酶，它们催化麦芽糖、麦芽三糖等寡糖水解为葡萄糖。

在科研领域，Acarbose作为研究碳水化合物消化吸收机制的重要工具，因其高选择性和高效性，能够精确调控α-葡萄糖苷酶的活性，帮助研究者探讨葡萄糖流动、肠道酶动力学及其对胰岛素信号通路的影响。此外，Acarbose增强磺酰脲类药物或胰岛素的降血糖效应，表明其在研究葡萄糖调控网络中协同作用的潜力。通过减缓葡萄糖释放速率，Acarbose间接影响葡萄糖感应及胰岛素分泌相关的信号级联反应，为代谢调控及糖尿病相关病理机制的研究提供了重要线索。

Acarbose与葡萄糖苷酶通路的动态相互作用体现了靶向酶抑制对底物供应和代谢流的调节，这种调节可用于研究餐后血糖波动的时间动态及其对胰岛素受体底物、PI3K和AKT等下游效应分子介导的细胞信号通路的影响。此外，Acarbose在研究肠道微生物群对碳水化合物消化改变的响应中也具有重要价值，因为未被消化的寡糖进入结肠后会影响微生物组成及其代谢产物的生成。

综上所述，Acarbose（T0247）作为α-葡萄糖苷酶功能研究的关键化合物，促进了对葡萄糖苷酶/糖苷酶通路中酶学调控点及碳水化合物代谢与血糖调节机制复杂相互作用的深入理解。其在实验研究中的应用为揭示葡萄糖稳态及相关代谢疾病的分子机制提供了有力工具。[1,2]

文献分享：

2.1 Pleiotropic effects of acarbose on atherosclerosis development in rabbits are mediated via upregulating AMPK signals

Acarbose (T0247) 在本研究中通过多种机制抑制兔子动脉粥样硬化的发展。体内实验结果表明，Acarbose显著减轻了主动脉粥样斑块的严重程度，并降低了新内膜中与炎症、细胞增殖和衰老相关的α-肌动蛋白、增殖细胞核抗原（PCNA）、白细胞介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）、Ras及β-半乳糖苷酶的表达。同时，Acarbose显著增加了诱导型一氧化氮合酶（iNOS）和磷酸化AMP活化蛋白激酶（p-AMPK）的表达，这两者与血管稳态密切相关。

值得注意的是，Acarbose处理并未影响血清中葡萄糖、总胆固醇及低密度脂蛋白的水平。体外实验中，Acarbose对TNF-α处理的A7r5血管平滑肌细胞呈剂量依赖性降低β-半乳糖苷酶及Ras的表达，同时促进p-AMPK的表达。此外，Acarbose还能恢复受到AMPK和iNOS抑制剂处理的A7r5细胞中p-AMPK和iNOS的水平。综上所述，Acarbose通过上调AMPK信号通路，抑制炎症反应、细胞衰老及血管平滑肌细胞的增殖和迁移，从而抑制动脉粥样硬化的进展。[3]

Acarbose对预处理TNF-α 24小时后A7r5细胞中

iNOS和β-半乳糖苷酶表达的影响

2.2 Acarbose Reduces Blood Glucose by Activating miR-10a-5p and miR-664 in Diabetic Rats

Acarbose (T0247) 在糖尿病大鼠中经过8周治疗后，显著降低了空腹血糖水平。口服葡萄糖耐量试验显示，低剂量组和高剂量组在口服葡萄糖30分钟、60分钟和120分钟时血糖均明显降低。高剂量Acarbose组中，miR-151*、miR-10a-5p、miR-205、miR-17-5p、miR-145和miR-664表达上调，同时miR-541和miR-135b表达下调。通过qRT-PCR和免疫组化验证发现，这些miRNA的变化与回肠中促炎细胞因子IL6和TNF以及信号分子MAPK1的表达抑制相关。

具体而言，Acarbose激活miR-10a-5p和miR-664，导致IL6、TNF和MAPK1表达下调。免疫组化分析表明，高剂量Acarbose组回肠组织中TNF-a、IL-6和MAPK1的免疫反应显著降低。以上结果表明，Acarbose通过调节miRNA表达，降低血糖并抑制肠道促炎细胞因子及相关信号分子的表达。[4]

基因阵列中的差异性miRNA表达和Q-PCR

2.3 Discovery of TRPV4-Targeting Small Molecules with Anti-Influenza Effects Through Machine Learning and Experimental Validation

Acarbose (T0247) 在本研究中显示出显著的作用，能够减缓病毒感染小鼠的体重下降速度，体现出一定的保护作用。研究对多种药物候选进行了比较，明确指出Acarbose能够显著减缓感染动物的体重减轻，但未明确报道其对存活率提高、病毒载量降低或肺部病理改善的具体影响。综上所述，本研究中Acarbose主要表现为通过减缓感染小鼠的体重下降，发挥保护作用。[5]

感染致命H1N1病毒的小鼠的药物候选

结语：

Acarbose通过竞争性抑制α-葡萄糖苷酶活性，延缓复杂碳水化合物向可吸收葡萄糖的分解，从而调节餐后血糖水平。文献报道其多重生物学效应，包括通过上调AMPK信号抑制动脉粥样硬化、通过激活特定miRNA降低血糖及肠道炎症，以及在病毒感染模型中减缓体重下降表现出保护作用。

此外，Acarbose作为α-葡萄糖苷酶抑制剂的阳性对照药物被广泛应用于相关研究。未来研究可重点探讨其与其他降糖药物的协同机制、miRNA介导的抗炎效应的分子机制及其对肠道微生物群的影响，进一步拓展其代谢调控及免疫调节的潜在应用。

Q&A

Q1: Acarbose通过什么机制调节血糖水平？

A1: Acarbose通过竞争性抑制小肠内的α-葡萄糖苷酶，延缓复杂碳水化合物分解为葡萄糖的过程，从而调节餐后血糖水平。

Q2: 文献中Acarbose如何影响动脉粥样硬化的进展？

A2: Acarbose通过上调AMPK信号通路，抑制炎症反应、细胞衰老及血管平滑肌细胞的增殖和迁移，从而抑制动脉粥样硬化的发展。

Q3: miRNA在Acarbose降低糖尿病大鼠血糖中的作用是什么？

A3: Acarbose激活miR-10a-5p和miR-664，导致肠道中促炎细胞因子IL6和TNF及信号分子MAPK1表达下调，促进血糖降低。

参考文献

[1] Lenzen S. The mechanisms of alloxan- and streptozotocin-induced diabetes. Diabetologia. 2008;51(2):216-226.

[2] Kato Y, et al. Acarbose, an α-glucosidase inhibitor, enhances insulin secretion in pancreatic β-cells. J Pharmacol Sci. 2010;114(1):69-75.

[3] Chan K, Yu M, Lin M, Huang C, Chung D, Lee Y, et al.. Pleiotropic effects of acarbose on atherosclerosis development in rabbits are mediated via upregulating AMPK signals. Scientific Reports. 2016;6(1):.

[4] Zhang Q, Xiao X, Li M, Li W, Yu M, Zhang H, et al.. Acarbose Reduces Blood Glucose by Activating miR-10a-5p and miR-664 in Diabetic Rats. PLoS ONE. 2013;8(11):e79697.

[5] Sun Y, Wu J, Shen B, Yang H, Cui H, Han W, et al.. Discovery of TRPV4-Targeting Small Molecules with Anti-Influenza Effects Through Machine Learning and Experimental Validation. International Journal of Molecular Sciences. 2025;26(3):1381.