紫萁化学成分及生物活性研究

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近年来,抗肿瘤药物的研发进展迅速。新的抗肿瘤药物不断出现,如,分子靶向药物等。抗肿瘤药物己从传统的细胞毒药物向多种作用机制的新型抗肿瘤药物方向发展。肿瘤治疗从单纯药物治疗向基因治疗和免疫治疗的方向发展。随着抗肿瘤药物研究的不断深入,天然药物,尤其是中草药在肿瘤预防和治疗中的作用越来越受到关注。从中草药中寻找具有抗肿瘤活性的先导化合物已经成为抗肿瘤药物研发的重要途径。
  本论文选择人宫颈癌细胞Hela、人肝癌细胞HepG2、人乳腺癌细胞MCF7、人结肠癌细胞SW480、人肺癌细胞A549和ABTS、DPPH自由基为活性筛选模型,采用MTT法、ABTS和DPPH法初步评价中草药提取物和化合物的体外生物活性。研究选择紫萁贯众、毛药花、杨树花、冬青叶、倒吊笔、银背藤和铁树叶共7种中草药的提取物进行体外抗肿瘤活性筛选。实验结果显示,紫萁贯众的95%乙醇提取物具有较好的体外抗肿瘤活性,其乙酸乙酯萃取物的活性优于醇提物。本论文对紫萁贯众95%乙醇提取物的乙酸乙酯和正丁醇部位进行了进一步地化学成分研究,对分离得到的大部分化合物进行了体外生物活性筛选及评价。此外,对不同产地、采收期的紫萁根茎和叶中总黄酮和多糖的体外生物活性进行研究,分析不同因素对总黄酮和多糖含量的影响,以及总黄酮和多糖的含量与其生物活性的关系。本研究将为阐明紫萁生物活性的物质基础、其药材质量的全面评价和其临床应用提供科学依据,为紫萁及紫萁属植物的深入研究与开发奠定基础。
  紫萁为紫萁科(Osmundaceae)紫萁属(Osmunda)植物紫萁(Osmunda japonica Thunb.),为温带多年陆生草本蕨类植物,国内主要分布于山东、江苏、浙江、四川和云南等地,国外分布于日本、朝鲜和印度等地。其带叶柄残基的根茎为中药紫萁贯众,味苦,性微寒,具有清热解毒、驱虫、止血的功效。临床常用于治疗流行性感冒、热毒泻痢、高热口渴、肿胀毒疮等疾病。其质量标准己收载于1977年、2010年和2015年版《中国药典》和山东、湖南、贵州、新疆、四川、广西等地方中药材标准。紫萁的孢子体嫩叶为“薇菜",具有较高的营养价值和经济价值。
  本课题采用AB-8大孔吸附树脂柱色谱、硅胶柱色谱、C18反相柱色谱、Sephadex LH-20柱色谱和PHPLC等柱色谱分离方法,从紫萁根茎中分离得到60个化合物,通过理化性质测定和波谱数据分析(包括MS、1D和2D NMR(1H1HCOSY、HSQC、HMBC、NOESY等),鉴定了其中41个化合物的结构,分别为:2β,1β,17,18四羟基-对映贝壳杉烷-19-羧酸(化合物1)、suavioside E(化合物2)、16p,17-二羟基-对映贝壳杉烷-19-羧酸(化合物3)、16α-氢,17-羟基-对映贝壳杉烷-19-羧酸(化合物4)、16α-氢-对映贝壳杉烷-17,19-二羧酸(化合物5)、inoscavin A(化合物6)、1,3-二羟基葸醌(化合物7)、大黄素(化合物8)、大黄素甲醚(化合物9)、8-羟基-1-甲氧基-3-乙氧基-6-甲基-9,10-蒽醌(化合物10)、2-甲基-1,3,6-三羟基-9,10-蒽醌(化合物11)、1-羟基-6,8-二甲氧基-3-基-9,10-蒽醌(化合物12)、去甲氧基荚果蕨素(化合物13)、荚果蕨素(化合物14)、杜鹃素(化合物15)、5,7,4’-三甲氧基-6,8-二甲基-二氢黄酮(化合物16)、7-ketocampesterol(化合物17)、7-ketositosterol(化合物18)、β-谷甾醇(化合物19)、β-胡萝卜苷(化合物20)、4’-羟基苄叉丙酮(化合物21)、紫萁酮(化合物22)、苯甲酸(化合物23)、原儿茶酸(化合物24)、3,4-二羟基苯甲醛(化合物25)、2,3,4-三羟基苯甲醛(化合物26)、原儿茶酸乙酯(化合物27)、6-羟基苯酞(化合物28)、3-羟基-4-(1H)-喹诺酮(化合物29)、japonica acid(化合物30)、10-酮硬脂酸甲酯(化合物31)、2-十九烷酮(化合物32)、棕榈酮(化合物33)、1-羟基-9-十八烷酮(化合物34)、二十六烷醇(化合物35)、1,2,3-三羟基三十烷醇(化合物36)、二十九烷-15-醇(化合物37)、正三十烷醇(化合物38)、2-乙基-1-十二烷醇(化合物39)、十九烷胺(化合物40)、二十八烷(化合物41)。其中,化合物1为新化合物,化合物2-18、23、26.34、40为首次从紫萁属植物中分离得到,化合物35.39、41为首次从紫其中分离得到。化合物1.5为首次从紫萁属中发现的对映贝壳杉烷型二萜类化合物。
  紫萁醇提物及化合物的生物活性评价结果显示,16α-氢,17-羟基-对映贝壳杉烷-19-羧酸(化合物4)对肿瘤细胞Hela和HepG2具有显著的体外抑制活性,其IC50值分别9.31和9.66μmol/L。荚果蕨素(化合物14)具有较好的体外抗氧化活性,其清除ABTS和DPPH自由基能力的TEAC值和IC50值分别为0.95mmol/L和18.63μmol/L。紫萁中总黄酮和多糖的生物活性研究结果表明,来源于湖北巴东的紫萁根茎总黄酮具有一定的体外抗肿瘤活性,对肿瘤细胞Hela、MCF7和SW480的IC50值分别为42.25、50.15和103.22μg/mL。来源于江西九江的紫萁根茎总黄酮具有一定的体外抗氧化活性,其DPPH和ABTS自由基清除活性的IC50值和TEAC值分别为21.35μg/mL和0.76mmol/g。在3个因素(包括产地、采收期和植物部位)中,产地对紫萁总黄酮和多糖的含量影响最大,其次为植物部位,采收期的影响最小。
  本课题发现一个具有体外抗肿瘤活性的化合物-16α-氢,17-羟基-对映贝壳杉烷-19-羧酸(化合物4)和一个体外抗氧化活性的化合物-荚果蕨素(化合物14)。化合物4具有进一步研究的价值,有希望作为抗肿瘤药物的前体化合物进一步开展体内药理学活性研究。另外,紫萁总黄酮具有一定的体外抗肿瘤活性和抗氧化活性。
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