蜘蛛香次生代谢产物及其生物活性研究

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蜘蛛香(Valeriana jatamansi Jones),始载于《滇南本草图说》,因其主根粗大,须根布于周围,形似蜘蛛,而气味芳香,故而得名。以其根茎入药,具有镇静、催眠、抗惊厥、解痉、祛风和镇痛的作用。作为欧缬草的重要代用品,蜘蛛香已用于治疗各种疾病,如睡眠问题、神经紊乱、肥胖和癫痫等。文献调研发现从蜘蛛香中分离得到的部分环烯醚萜具有不同程度的抗肿瘤作用,并且《中华本草》和《云南中草药》称蜘蛛香可用于治疗感冒,从蜘蛛香中分离得到的valtrate,isovaltrate和isovaltrate acetoxyhydrin表现出一定的抗流感病毒活性。此外,本课题组前期对37种药用植物粗提物的227个极性部位进行了抗流感病毒活性筛选,发现蜘蛛香的乙酸乙酯相具有一定的抗甲型流感病毒活性;对60种药用植物的800个组分进行了抗胶质瘤干细胞活性筛选,发现蜘蛛香的两个组分具有选择性抑制胶质瘤干细胞的作用。基于此,本论文对蜘蛛香的化学成分和生物活性进行了系统的研究。通过多种色谱分离技术和手段,综合利用MS、HR-ESI-MS、1D-和2D-NMR等多种波谱学方法,并结合量子化学计算的方法,从蜘蛛香的根茎中分离鉴定了123个化合物,其中,新化合物63个,新天然产物2个。结构类型涉及环烯醚萜(95个)、倍半萜(5个)、木脂素(11个)、甾体(2个)和其它类型化合物(10个)。环烯醚萜为蜘蛛香的主要成分,包括环烯醚萜二聚体、3,8-环氧型、单烯型、双烯型和裂环环烯醚萜等;木脂素类化合物在蜘蛛香中也有较高的含量,以双四氢呋喃型木脂素为主。化合物1?5为环烯醚萜二聚体,首次从蜘蛛香中发现二聚体类化合物。化合物1由两个相同的3,8-环氧环烯醚萜单体聚合而成,化合物2和3均由两个不同的环烯醚萜单体聚合而成,而化合物4和5均由一分子的环烯醚萜和一分子的臭蚁二醛衍生物聚合而成。化合物34?41在C-11位形成醛基的同时,具有△4(5),8(9)共轭双键,并在C-7位有取代,这在蜘蛛香中尚属首次发现。化合物42的C-10位与C-1位相连,可能是环烯醚萜开环后又重新环合导致的,这在环烯醚萜中属首次发现。化合物62?64在C-4位和C-5位形成双键的同时,C-3、C-6和C-7位同时被含氧基团取代,这类环烯醚萜尚属首次发现。化合物65是首个同时具有1,10-环氧和6,7-环氧的环烯醚萜。化合物11,45?48和51的C-10羟基都与长链脂肪酸相连接,这在蜘蛛香中极为罕见。化合物86和87是首次发现的C-1位和C-3位开环,C-3位与C-6位重新环合的裂环环烯醚萜。化合物88?92是首次发现的在C-3~C-7之间存在共轭体系,而C-1与C-3开环的裂环环烯醚萜。化合物96和97为首次从缬草属植物中发现的降倍半萜类化合物。体外抗流感病毒活性结果表明化合物52,55,56和98?100对oseltamivir耐药的H1N1流感病毒株PR8具有显著的抑制作用,IC50分别为0.21,1.40,1.31,1.48,1.30和0.30μM(阳性药物nucleozine为0.30μM);同时,化合物52和55对oseltamivir敏感的H3N2流感病毒株VR1679具有明显的抑制作用,IC50分别为0.20和1.76μM(阳性药物oseltamivir为0.24μM)。另外,抗炎活性筛选表明,化合物17和21对LPS诱导的RAW264.7细胞中NO的生成表现出明显的抑制作用,其IC50分别为4.62和15.80μM(阳性药物L-NMMA为21.80μM)。因此,环烯醚萜和广藿香醇型倍半萜类化合物是蜘蛛香抗流感病毒活性的重要活性成分。抗胶质瘤干细胞活性筛选发现,化合物21,80,84和95具有选择性抑制三种人胶质瘤干细胞(GSC-3,GSC-12和GSC-18)的活性,IC50范围为12.76–61.76μM,而它们对正常细胞的抑制很弱,IC50范围为58.59–360.00μM。化合物17具有选择性抑制人胶质瘤干细胞GSC-18的作用。作用机理研究表明,化合物21能够通过抑制胶质瘤干细胞增殖和诱导其凋亡,并破坏胶质瘤干细胞克隆球形成来抑制胶质瘤干细胞。综上,从蜘蛛香中共得到123个化合物,其中63个为新化合物,2个为新天然产物。并发现具有显著抗流感活性的化合物6个,具有抑制一氧化氮产生的化合物3个,选择性抑制胶质瘤干细胞的化合物6个。本论文发现环烯醚萜和广藿香醇型倍半萜类化合物是蜘蛛香发挥抗流感病毒作用的重要活性成分,阐明蜘蛛香用于治疗感冒的物质基础;首次发现单烯型环烯醚萜类化合物具有抗耐药流感病毒的活性;首次发现环烯醚萜二聚体和3,8-环氧环烯醚萜具有选择性抑制胶质瘤干细胞的作用。本论文对蜘蛛香的化学成分和其生物活性的系统研究,特别是环烯醚萜和广藿香醇型倍半萜抗流感病毒活性化合物的发现,并分析了化合物的构效关系,对后续深入研究蜘蛛香中环烯醚萜和广藿香醇型倍半萜类成分的抗流感病毒活性,对活性化合物的结构修饰、构效关系分析和作用机理研究具有非常重要的意义。
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