楊梅素衍生物的設(shè)計(jì)、合成及活性研究 | 楊梅素衍生物的設(shè)計(jì)、合成及活性研究 |
| 發(fā)布時(shí)間:2021-05-06 信息來(lái)源:admin 發(fā)布人:admin 點(diǎn)擊次數(shù):866 |
| 楊梅素衍生物的設(shè)計(jì)、合成及活性研究 楊梅素分子具有多個(gè)酚羥基且呈平面結(jié)構(gòu)，水溶性和穩(wěn)定性均較差，導(dǎo)致其生物利用度不高，給藥途徑受限，以上缺陷極大限制了楊梅素的開(kāi)發(fā)成藥。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者一方面通過(guò)制劑技術(shù)解決上述問(wèn)題，如利用環(huán)糊精及其衍生物與楊梅素通過(guò)分子間非共價(jià)鍵形成超分子包合物，或者開(kāi)發(fā)制備成楊梅素微乳，從而改善楊梅素的水溶性及生物利用度；另一方面主要采用各種化學(xué)或生物合成手段對(duì)楊梅素分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，以期獲得水溶性好、成藥性高的楊梅素衍生物。化合物活性研究表明，清除自由基、抗氧化活性主要取決于 B環(huán)上的 3 個(gè)相鄰羥基，其 C4 位羥基脫氫后生成羰基即可與鄰位羥基形成氫鍵；相比之下，A 環(huán)上 C7 及 C5 羥基抗氧化活性相對(duì)較弱； C 環(huán)中 C2 位與 C3 位間的雙鍵增強(qiáng)了與其相連的 C3 位羥基的抗氧化活性；研究發(fā)現(xiàn)，C2、 C3 位雙鍵有利于抑制腫瘤細(xì)胞增殖，C5、C7、C3及 C4 位羥基的存在提高了化合物抗腫瘤細(xì)胞增殖的活性，但 C3 位羥基減弱了抑制增殖的活性。 2.1 楊梅素�；苌� 楊梅素全乙�；苌锟赏ㄟ^(guò)楊梅素在乙酸酐-吡啶或乙酸酐-濃硫酸作用下酯化得到。除了全乙�；猓瑓^(qū)域選擇性的�；部赏ㄟ^(guò)酶促反應(yīng)實(shí)現(xiàn)。Chebil 等認(rèn)為，對(duì)楊梅素等黃酮類化合物特定羥基位置進(jìn)行乙�；揎椇�，其穩(wěn)定性雖極大改善，但水溶性仍較差。孔琪對(duì)楊梅素不同乙�；苌铮�3 ~5）及楊梅素進(jìn)行了體外抗菌活性測(cè)試：結(jié)果表明，上述楊梅素衍生物對(duì)供試細(xì)菌金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、大腸埃希菌、銅綠假單胞菌的體外抗菌活性與楊梅素相比無(wú)顯著變化。 圖片 2.2 楊梅素甲基化衍生物 1956 年， Hergert 等利用硫酸二甲酯與楊梅素反應(yīng)得到其 6 個(gè)羥基全甲基化的衍生物（6），但產(chǎn)率較低。 2002 年， Matsuda 等在氫化鈉的催化下，將楊梅素與碘甲烷反應(yīng)生成化合物6，該反應(yīng)產(chǎn)率較高且處理簡(jiǎn)單。該課題組完成楊梅素的全甲基化合成后，對(duì)楊梅素的單一或二羥基甲基化反應(yīng)條件進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，以甲醇為溶劑，重氮甲烷的乙醚溶液為甲基化試劑，室溫反應(yīng) 2 h 即可得到楊梅素的 7 位、4 位的單甲基化物（7 ~ 8）及少量 3、 7 位， 7、 4 位的二甲基化物（9 ~ 10）和 7、 3、 4 位的三甲基化物（11）。課題組進(jìn)一步測(cè)試了甲基化衍生物 6~11 對(duì)大鼠醛糖還原酶的抑制活性，結(jié)果表明，化合物 9 的抑制活性（IC50= 12 μmol · L-1）較楊梅素（IC50 = 29 μmol · L-1）有一定提高，但化合物 6 抑制活性（IC50 ＞ 100 μmol · L-1）明顯降低；進(jìn)一步研究表明， B 環(huán)鄰苯三酚結(jié)構(gòu)可使化合物表現(xiàn)出較強(qiáng)活性，但 C3 位羥基取代后使活性降低，C5 位羥基取代對(duì)活性基本無(wú)影響。 圖片 Xue 等以楊梅苷為原料，經(jīng)全甲基化后，水解失去鼠李糖苷得到裸露 3-羥基的楊梅素全甲基化中間體，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)合成了一系列 3 位取代的衍生物，并測(cè)試了這些衍生物的抗癌活性。他們選用人乳腺癌Bcap-37 細(xì)胞、人乳房腺瘤 MDA-MB-231 細(xì)胞對(duì)上述衍生物進(jìn)行篩選評(píng)價(jià)。 MTT 試驗(yàn)結(jié)果表明，針對(duì) Bcap-37 細(xì)胞，與陽(yáng)性對(duì)照藥阿霉素（AMD，2.87 μmol · L-1）相比，化合物 12 和 13 具有較高抗腫瘤活性， IC50 分別為 2.96 和 3.11 μmol · L-1；針對(duì) MDA-MB-231 細(xì)胞，化合物 14~19 抑制 MDA-MB-231 的 IC50 分別為 2.16、2.90、 3.03、 3.87、 3.40 和 3.75 μmol · L-1，表現(xiàn)出與阿霉素相近的抗腫瘤活性。 圖片 最近，肖維等也在裸露 3-羥基的楊梅素全甲基化中間體基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)合成了 12 個(gè)楊梅素酰胺類衍生物。對(duì) 3 種不同植物來(lái)源的菌種的抗菌活性測(cè)試表明，化合物濃度均為 200 μg · L-1 時(shí)，該系列衍生物均有一定抑菌活性，當(dāng) R 為芐基時(shí)（即化合物 20），抑菌活性最佳；當(dāng) R 為苯基，且苯環(huán) 4 位取代基分別為-F（即化合物 21）、 -OCH3（即化合物 22）、 -CH2CH3（即化合物 23）時(shí)，其對(duì)水稻白葉枯病菌的抑制率均高于90%；當(dāng) R 為環(huán)烷基時(shí)（即化合物 24 ~ 25），對(duì)水稻白葉枯病菌的抑制率高于同等濃度下的陽(yáng)性對(duì)照藥葉枯唑（抑制率為 72.85%）。研究表明，楊梅素 3 位取代基的電負(fù)性對(duì)抑菌活性有一定影響。 圖片 2.3 楊梅素醚化衍生物 Chen 等評(píng)估了楊梅素、二氫楊梅素及楊梅苷對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制活性，結(jié)果顯示，楊梅素表現(xiàn)出良好的抑制活性（IC50 = 319.3 μmol · L-1），而二氫楊梅素（IC50=633.9 μmol· L-1）和楊梅苷（IC50=837.7 μmol· L-1）抑制活性不及楊梅素。二氫楊梅素活性低于楊梅素，表明結(jié)構(gòu)中 C 環(huán)的雙鍵對(duì)化合物活性較為重要；楊梅苷可能是由于 C 環(huán) C3 位缺乏羥基而導(dǎo)致活性低于楊梅素。因此，在保留 C 環(huán)雙鍵及 C3 位羥基基礎(chǔ)上，對(duì)楊梅素進(jìn)行了結(jié)構(gòu)修飾�；谔�-氧原子基團(tuán)的拆分機(jī)制分析，在二醇分子的兩端進(jìn)行親核取代易離去基團(tuán)-OTs，即先將對(duì)甲基苯磺酰氯（ TsCl）與醇（ ROH）反應(yīng)生成不同的對(duì)甲苯磺酸二醇酯，然后在弱堿條件下使-OTs離去，醇鏈與楊梅素偶聯(lián)得到 6 個(gè)楊梅素醚化衍生物（ 26 ~ 31）。通過(guò)對(duì) α-葡萄糖苷酶的抑制活性篩選發(fā)現(xiàn)， B 環(huán) C4 位引入聚乙二醇后抑制活性增加，活性關(guān)系表明引入聚乙二醇的衍生物 27（ IC50=43.8 μmol· L-1）活性最好。而在 C4 位引入氮取代基團(tuán)的衍生物 30（ IC50=41.1 mol· L-1）及衍生物 31（ IC50=9.3 μmol· L-1）顯示出更好的 α-葡萄糖苷酶抑制活性，且較陽(yáng)性對(duì)照藥阿卡波糖（ IC50 = 720.3 μmol · L-1）活性顯著提高。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，以 50 mg · kg-1 的劑量口服給藥，化合物 31 可以顯著降低正常及鏈脲佐菌素誘導(dǎo)糖尿病大鼠的餐后血糖水平。該課題組亦對(duì)化合物 31 的抗菌活性進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果表明，化合物 31 對(duì)供試植物細(xì)菌（蠟狀芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、白菜軟腐病菌、大腸埃希菌）均有強(qiáng)抑制活性，其抗菌效果優(yōu)于楊梅素以及陽(yáng)性對(duì)照藥氨芐青霉素。 圖片 2.4 楊梅素磺酸衍生物 樊獻(xiàn)俄等設(shè)計(jì)合成了楊梅素磺酸衍生物及其相應(yīng)的鹽類化合物。實(shí)驗(yàn)表明，楊梅素磺酸鹽衍生物具有治療和預(yù)防心腦血管疾病的功能。首先以 1 μmol · L-1血管收縮劑-血栓素 A2 類似物 U46619 收縮血管，然后累積加入不同劑量的藥物（ 0.3、 1、 3、 10、 30、 100、300、 1 000 μmol · L-1），觀察 SD 大鼠心腦血管的舒張反應(yīng)，得到藥物對(duì)收縮劑的舒張曲線，探討受試藥楊梅素磺酸鹽對(duì)離體大鼠冠脈（CA）及腦基底動(dòng)脈（ BA）血管的影響。結(jié)果表明，在離體大鼠腦基底動(dòng)脈環(huán)上，楊梅素磺酸鈉（32）的 EC50 為 (0.34± 0.05) μmol · L-1，其對(duì) U46619 所介導(dǎo)的 SD 大鼠腦基底動(dòng)脈的收縮有舒張作用；研究還發(fā)現(xiàn)，酪氨酸激酶（ JAK1、 JAK2、JAK3 及 TYK2）是藥物的分子作用靶點(diǎn)， 20 μmol · L-1楊 梅 素 磺 酸 鈉 對(duì) 酪 氨 酸 激 酶 JAKl、 JAK2、 JAK3 及TYK2 的 抑 制 率 分 別 為 65.6%、 103.3%、 102.5% 和97.6%，具有較強(qiáng)的抑制作用。 圖片 2.5 楊梅素糖苷化衍生物 糖苷化是重要的結(jié)構(gòu)修飾方法。楊梅素的碳鏈骨架含多個(gè)羥基，在羥基上引入糖基，能夠很大程度上改善楊梅素化合物的水溶性、生物利用度以及穩(wěn)定性。楊梅素的糖苷化衍生物主要由酶促反應(yīng)或糖苷化反應(yīng)合成獲得。糖苷化合成涉及多個(gè)官能團(tuán)的保護(hù)和去保護(hù)，步驟繁瑣，且區(qū)域選擇性不高。高選擇性的糖基轉(zhuǎn)移酶可以很好地解決化學(xué)合成法的短板，因此，近年來(lái)生物酶促反應(yīng)成為研究的重點(diǎn)。 Bertrand 等在 2006 年 使 用 從 腸 膜 明 串 珠 菌NRRL B-512F 中分離的葡聚糖蔗糖酶和腸系膜明串珠菌 NRRL B-23192 中分離的交替蔗糖酶催化葡萄糖與楊梅素發(fā)生糖基化反應(yīng)，分別得到 B 環(huán)上 3 位楊梅素葡萄糖衍生物（33）及 4 位楊梅素葡萄糖衍生物（34）。楊梅素糖基化反應(yīng)前后的 HPLC 色譜圖分析結(jié)果表明，3、4 位的糖基化修飾在一定程度提高了楊梅素的水溶性。 圖片 Shimizu 等申請(qǐng)了關(guān)于改善體內(nèi)楊梅素吸收和增強(qiáng)抗氧化能力的糖類衍生物的專利。通過(guò)將一個(gè)葡萄糖基、鼠李糖等其他單糖與楊梅素的 C3 及 C3 位置的羥基縮合，得到取代位置不同的 2 類楊梅素單糖衍生物。體內(nèi)外抗氧化實(shí)驗(yàn)表明，該類衍生物可以更有效地發(fā)揮抗氧化作用，且不同程度地改善了楊梅素的水溶性及體內(nèi)吸收。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示， C3 取代衍生物抗氧化活性較低，表明 B 環(huán)鄰苯三酚結(jié)構(gòu)對(duì)于抗氧化活性的必要性。此外，該專利報(bào)道，該類衍生物對(duì)過(guò)氧化物導(dǎo)致的細(xì)胞老化及炎癥具有潛在防治效果。 2.6 楊梅素其他衍生物 Polyakov 等通過(guò)對(duì)楊梅素進(jìn)行一系列的取代反應(yīng)，獲得了楊梅素衍生物（見(jiàn)圖 2）。溶解度測(cè)試表明，新衍生物的水溶性大幅改善，尤以化合物 35最為明顯。但由于此類結(jié)構(gòu)修飾方式對(duì)楊梅素本身結(jié)構(gòu)變動(dòng)過(guò)大，導(dǎo)致該類新衍生物在抗癌、抗菌、抗氧化及抗結(jié)核活性測(cè)試中均不及楊梅素，未能繼續(xù)進(jìn)行成藥性研究。 圖片 3 結(jié)語(yǔ) 楊梅素作為一種天然的黃酮類活性成分，具有廣泛的藥理活性，且毒性較小，但其水溶性、生物利用度以及穩(wěn)定性較差影響了楊梅素的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。因此如何對(duì)楊梅素進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)改造，既能保留并增強(qiáng)其藥理活性，又能提高其水溶性、生物利用度以及穩(wěn)定性，成為目前楊梅素開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵和難點(diǎn)。為解決這些問(wèn)題，藥物化學(xué)家們針對(duì)楊梅素結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量?jī)?yōu)化工作，獲得了一些藥理活性更好、成藥性更強(qiáng)的衍生物。可以相信，楊梅素類天然產(chǎn)物的開(kāi)發(fā)具有重要的應(yīng)用前景與現(xiàn)實(shí)意義�；谇@俊教授課題組的前期研究，為改善楊梅素水溶性低、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，近來(lái)，本課題組在楊梅素結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行了一系列糖基化修飾，設(shè)計(jì)合成了多個(gè)楊梅素二糖衍生物（結(jié)構(gòu)通式為 36），通過(guò)對(duì)這些楊梅素糖類衍生物進(jìn)行體內(nèi)外生物活性篩選，發(fā)現(xiàn)其中通過(guò)二糖修飾的楊梅素衍生物 M10 具有高效低毒的成藥價(jià)值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，M10 對(duì)小鼠潰瘍性結(jié)腸炎模型具有良好的抑制作用，療效確切，重復(fù)性好；經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，其療效顯著高于作為對(duì)照的楊梅素、柳氮磺胺吡啶、美沙拉嗪和阿司匹林；給藥期間，動(dòng)物體質(zhì)量增長(zhǎng)良好，未出現(xiàn)明顯毒性反應(yīng)，小鼠灌胃給藥急性毒性實(shí)驗(yàn)顯示半數(shù)致死劑量（LD50）大于 5 g · kg-1，具有良好的安全性。進(jìn)一步的作用機(jī)制研究表明， M10能夠明顯抑制由于外界炎癥因子刺激產(chǎn)生的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)過(guò)度應(yīng)激反應(yīng)；另外，M10在抑制慢性炎癥同時(shí)，也具有阻斷炎癥轉(zhuǎn)化為癌癥的作用，為腫瘤預(yù)防及治療藥物的開(kāi)發(fā)提供了基礎(chǔ)。 圖片
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