商陆皂苷甲(Esculentoside A, EsA)系从中药商陆科(Radix Phytolaccae)植物商陆(Phytolacca acinosa Roxb.)或垂序商陆(Phytolacca americana L.)的干燥块根中提取分离得到的一种三萜皂苷。体内抗炎试验表明,Esculentoside A对多种急、慢性炎症的动物模型有显著的抗炎作用,且作用持久。细胞水平试验发现,Esculentoside A能抑制巨噬细胞释放血小板(PAF),以及白细胞介素-1(IL-1)、白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子(TNF)、前列腺素2(PGE2)等炎症介质的释放。最新的研究结果表明,Esculentoside A对环氧化酶-2(Cyclooxygenase-2,COX-2)具有选择性抑制作用。Esculentoside A显示了显著的抗炎活性,同时也具有较强的溶血活性和毒性。目前,Esculentoside A的药理活性及其作用机制的研究已有较多的报道,而未见有关Esculentoside A的结构修饰及构效关系的研究报道。为了提高Esculentoside A的抗炎活性,降低其溶血活性和毒性,探寻其构效关系,寻找高效低毒的抗炎活性物质和选择性COX-2抑制剂,本课题对Esculentoside A进行了结构修饰,合成了24个Esculentoside A的酰胺类及其酯类衍生物。同时,为了对比Esculentoside A与其苷元Phytolaccagenin的活性差异,合成了21个Phytolaccagenin的酰胺类及其酯类衍生物。所有化合物的结构均经NMR、MS等波谱方法得以确证,其中38个化合物为首次报道。花生四烯酸代谢的环氧酶途径可产生大量的活性氧自由基(ROS),因此ROS含量的高低可以反应COX-2活性的高低。本课题采用离体筛选COX-2选择性抑制剂的模型测试了所合成的部分化合物的抗炎活性(除化合物42~46外),即采用2’,7’-二氯二氢荧光素二乙酯(DCDHF-DA)来测定重组COX-2(hCOX-2)表达的昆虫sf-9细胞中ROS来反映化合物对COX-2的抑制活性。DCDHF-DA能够迅速地融入细胞中,并转化为2’,7’-二氯二氢荧光素(DCDHF)。DCDHF本身并不能够发射出荧光,但它能迅速地与细胞内的ROS发生反应而产生荧光,并以此来反映抑制剂对COX-2的抑制活性。溶血作用是Esculentoside A的主要毒副作用之一,降低其溶血活性是对Esculentoside A结构改造的主要任务之一。为了研究其抗炎活性和溶血之间的关系,考察其溶血活性与结构的关系,还测试了Esculentoside A衍生物的溶血活性。COX-2抑制剂模型筛选所测的Esculentoside A衍生物中除了化合物2和24为Esculentoside A的酯类衍生物外,其余化合物均为酰胺类衍生物。结果显示有18个化合物的活性要高于Esculentoside A,有15个化合物的活性要高于阳性对照药赛来昔布(Celecoxib?)。化合物3~17中,脂肪类的酰胺化合物4~9未能显示出抑制作用,而化合物3和连接有芳环基团的酰胺类化合物10~17均显示出了非常好的抑制COX-2的活性。其中,化合物12的IR% (10μM)为Celecoxib?的4倍,为Esculentoside A的7倍多;化合物14的IR%(10μM)为Celecoxib?的3倍,为Esculentoside A的6倍。化合物18~23为天然的L-构型的氨基酸甲酯类衍生物,除化合物23显示了一定的活性外(47.7%,10μM),其余化合物均未能显示出对COX-2的抑制作用。化合物的构效关系显示,C-28位连接有芳香性基团的酰胺类化合物能显著提高其抗炎活性,而且芳环与N原子之间的距离延长明显有利于活性的提高。取代的苄胺类衍生物活性优于无取代的苄胺衍生物,其中氯取代的苄胺类衍生物的活性较氟、甲氧基取代的活性要好。L-构型的氨基酸甲酯类衍生物中,只有化合物23显示了一定的活性,这提示只有体积较大的带有芳香类基团的氨基酸甲酯类衍生物才能有利于活性的提高。副产物3也显示出了较好的活性,这可能与其连有体积较大的基团有关。总之在C-28位连接体积较大的或者具有芳香性的氨基有利于抗炎活性的提高。Esculentoside A的活性酯中间体2也显示了异常良好的活性,这一结果也是值得我们关注的一个方向。Esculentoside A苷元Phytolaccagenin的衍生物中,除化合物27、28、37~39外均表现出了一定的抑制COX-2的活性,构效关系与Esculentoside A类似,如C-28位引入连有芳香性基团的胺有利于抗炎活性的提高,芳环与N原子之间的距离延长明显有利于活性的提高,带有芳香性基团的氨基酸甲酯类化合物才能显示出抑制COX-2活性,这说明其抗炎作用机制可能与Esculentoside A衍生物相同。值得注意的是对甲氧基苄胺和二甲氧基苄胺的衍生物(35、36)的活性最高(IR%:85.9%和57.9%,10μM),均高于Celecoxib?和Esculentoside A。Esculentoside A苷元Phytolaccagenin的衍生物虽然表现出了一定的抑制COX-2的活性,并且也显示了一定的构效关系,但同Esculentoside A衍生物相比,总体活性要差,说明Esculentoside A的糖链在抗炎活性上仍然起到了关键的作用。兔红细胞溶血试验发现,化合物24的溶血活性提高,这与文献报道的相似化合物的结果类似,同时,Esculentoside A的活性酯中间体溶血活性也大为提高。文献报道在皂苷苷元的C-28位羧基被酯化后,皂苷的溶血活性会增加,原因并不是引入了酯基,而是由于极性基团极性的消失而使溶血活性增加。Esculentoside A的酰胺类衍生物却表现了不同于酯类化合物的溶血特性:虽然酰胺类衍生物同样使得羧基的极性发生了变化,但并非所有的酰胺类衍生物的溶血活性都增强;而且其溶血活性同抗炎活性呈现一定的平行关系,抗炎活性越强的化合物其溶血作用也越强,特别是化合物12、14,其COX-2抑制活性最强,而它们的溶血活性也是最强的,这提示我们在Esculentoside A结构中,C-28位羧基对抗炎和溶血作用都起着至关重要的作用。虽然总体上Phytolaccagenin衍生物的抗炎活性要弱与Esculentoside A,但由于苷元不具有溶血作用,因此继续对Phytolaccagenin进行深入研究仍有较好的前景。本课题首次对Esculentoside A的抗炎及溶血活性的构效关系进行了较为系统的研究,合成了45个Esculentoside A的衍生物,发现了一批抗炎活性较好的化合物,其中化合物2、12、14具有良好的前景。其构效关系的研究为我们对Esculentoside A进行进一步结构改造、修饰和结构优化,寻找具有更高活性并且低毒的抗炎活性物质和新药开发提供了理论依据,为进一步开发中药商陆资源奠定了基础。