刺木蓼和同齿樟味藜植物化学成分与活性的研究

发布时间：2020-09-15 12:06

　　刺木蓼(Atraphaxis spinosa)是蓼科木蓼属植物,属于小灌木,大约有25种,主要分布在非洲北部、欧洲西南部和亚洲。在中国地区存在11种木蓼属植物,其中大部分分布在我国新疆地区。根据以前的研究,该属植物中富含黄酮类化合物,并且有很多种黄酮类化合物已经从木蓼属植物中分离出。一些从该属植物中分离出的物质具有活性,例如N-反式香豆酰多巴胺,N-反式阿魏酰多巴胺对P388淋巴白血病细胞具有细胞毒活性。目前,对于刺木蓼化学成分分类学的研究尚无文献报道。本课题开展了刺木蓼化学成分和其化合物分类学的研究,实验采用硅胶、聚酰胺、大孔树脂、分析和制备型液相对该植物的整株甲醇提取物进行了系统分离,从正丁醇和二氯甲烷相中一共得到16个单体化合物,通过紫外光谱、高分辨质谱、一维和二维核磁共振谱鉴定了这16个化合物的结构,其中包括七种黄酮类化合物,三种苯丙烷酰胺,一种脂肪酸,一种酰基间苯二酚葡糖苷,一种单萜类化合物,一种芳基呋喃-2-酮衍生物和没食子酸及其甲酯。这16种化合物的名称分别为:槲皮苷(1),阿福豆苷(2),N-反式-对香豆酰多巴胺(3),N-反式阿魏酰多巴胺(4),槲皮素3-O-β-D-葡糖苷酸-6“-甲酯(5),杨梅苷(6),槲皮素-3-O-β-D-葡萄糖醛酸苷(7),2”-加花酰槲皮素-3-O-β-D-葡糖苷酸(8),2-(β-D-吡喃葡萄糖基氧基)-4-羟基-6-甲氧基苯乙酮(9),非瑟酮醇(10),没食子酸甲酯(11),没食子酸(12),α-亚麻酸(13),地芰普内酯(14),N-反式阿魏酰酪胺(15)和lucidulactone A(16)。在这个课题中,化合物1,2,5,7-9,11,13,14,16首次从木蓼属中分离。化合物5,8,9,14,16首次在蓼科中被分离出来。与此同时,该课题讨论了这些化合物的化学分类学意义。在这项研究中,七种黄酮类化合物(1,2,5-8,10)从Atraphaxis spinosa中得到分离和结构鉴定。并且在分离出来的黄酮类化合物中1,2,5,7和8在Atraphaxis属中首分。槲皮素3-O-β-D-吡喃葡糖苷糖醛酸(8)首次在蓼科中报道,而化合物6和10从A.frutescens(L.)K.Koch已经得到分离。根据以前的研究,在Atraphaxis中最常见的是棉酚素和山奈酚的3-O-鼠李糖苷。此研究结果也证实黄酮类化合物是A.spinosa的主要成分。黄酮类化合物的鉴别与结构测定现在多依赖于谱学的综合解析,而化学方法和色谱方法已降至辅助地位。未知黄酮类化合物的鉴定,多在测定分子式的基础上,利用薄层色谱得到的Rf值或hRf值与文献比较或分析对比样品在甲醇溶液中及加入各种诊断试剂后得到的紫外及可见光谱进行剖析。同时,对于化合物的颜色反应,以及在提取分离过程中所表现的行为(如溶解度、酸或碱中的溶解情况、铅盐沉淀等)也应注意分析。核磁共振氢谱的测定对分析天然黄酮类化合物的结构已经成为一种非常重要的手段,并且~(13)C-NMR技术在黄酮类化合物的结构鉴定中也发挥着越来越重要的作用。质谱(MS)技术,尤其场解析质谱(FD-MS)与快速原子轰击质谱(FAB-MS)及串联质谱(MS-MS)的出现与应用,使其成为黄酮类化合物结构鉴定的重要手段之一。通过这个课题的研究,掌握了如何运用液相色谱来寻找目标化合物,例如通过带有DAD检测器的HPLC来判断化合物的大致类型,这样有时可以避免浪费不必要的时间和资源,如果想分离一系列的黄酮类化合物,可以通过DAD检测器中的紫外吸收寻找相似波长的化合物进行初步定性。对反相HPLC的熟练应用也是本课题的重要意义之一。对于反相HPLC来说,最常用的流动相组合为甲醇/水,乙腈/水。在本课题的研究中,所有的化合物都用乙腈/水为流动相来进行分离,有两个原因:一是因为所分离的化合物在乙腈中的溶解度较好,所以色谱图中的峰型比较好看;二是因为乙腈的截止波长为190nm,甲醇的截止波长为210nm,所以甲醇对于化合物的紫外吸收会造成误差,若用紫外在低于此波长而使用该流动相就会导致较大的干扰。并且用乙腈做流动相,色谱图中的峰型会更好一些,基线也比较平稳。如果样品不溶于乙腈,这时可以考虑用甲醇和水作为流动相,但是在这种情况要考虑柱压和保留时间的变化,也要注意甲醇对于样品紫外吸收的干扰。在分析分离的最开始,尝试了很多种不同类型的色谱分析柱,包括C18,C4,aQ等。每一个色谱柱都有独特的性质,并且对不同种类的化合物具有选择性,例如aQ色谱柱非常适合用于分离极性大的化合物。这些知识和经验都对今后的研究有着重要的铺垫作用。在本研究中,三种苯丙素酰胺从A.spinosa中分离鉴定,包括N-反式香豆酰多巴胺(3),N-反式阿魏酰多巴胺(4),N-反式阿魏酰酪氨酸(15)。这里首次从蓼科中分离的化合物5,8,9,14,16可能扩大了我们对与该科植物中化学成分的理解。总之,目前的研究丰富了植物化学多样性,并支持刺木蓼的化学分类学研究的证据。尽管类黄酮和苯丙烷酰胺存在Atraphaxis种中是众所周知的,但从该植物中分离的化合物(5,8)扩大了我们对该属代谢物的理解。此外,酰基间苯二酚葡糖苷(9),单萜烯(14),芳基呋喃-2-酮衍生物(16)代表Atraphaxis中的新化学型。因此,这些成分对Aspinosa的鉴定具有化学分类学意义。同齿樟味藜是苋科樟味藜属植物,为耐盐中旱生铺散式略呈垫状的小半灌木。适宜于温暖干旱的气候,一年生营养枝较短并形成紧密的垫状。同齿樟味藜在我国新疆天山和准格尔盆地周围也有分布。樟味藜属包含约10种。在亚洲中部和南部的盐沼和石质斜坡上主要有四个物种,分别为:同齿樟味藜、樟味藜、C.annuum和C.soongoricum。哈萨克斯坦的植物群中,有三种物种是属于本土植物(C.lessingii,C.monspeliacum和C.soongoricum),而C.lessingii分布在中东,中亚和南欧。此外,樟味藜在民间医学中用于治疗肺病和风湿等各种疾病,并在中亚用于治疗真菌性皮肤病,并在内部用作利尿剂,发汗药,兴奋剂等。在以前的研究中,C.monspeliacum被认为是挥发油和生物碱的来源。挥发油也是C.lessingii的代表成分,如氨基酸、脂肪酸和单萜类化合物。据报道,C.lessingii的脂质化合物影响生物利用度和一般药物治疗效果,并且一些成分在有机生物体中起着不可或缺的作用。因此研究这类植物中的化学成分并寻找其新的活性靶点具有十分重要的意义。本课题进行了同齿樟味藜化学成分和生物活性的研究,在实验过程中,先使用大孔树脂对植物的甲醇提取物进行粗分,得到正己烷、二氯甲烷、正丁醇和水相。然后对这四相馏分进行活性初筛,以阴离子转运蛋白OAT1和OAT3为靶点来检测馏分对其的抑制作用。有机阴离子转运蛋白(OAT)在消除身体内的许多内源性和外源性有机阴离子方面发挥着重要作用。OAT有助于许多药物及其代谢物的排泄,这在临床医学研究中是非常重要的。最近已经通过分子克隆鉴定了多种多特异性有机阴离子和阳离子转运蛋白,包括OAT家族转运蛋白。OAT家族由六种亚型组成,它们全部可以在肾细胞上表达,而一些也在肝,脑和胎盘中表达。OAT家族主要作用于有机阴离子的肾分泌和再吸收途径,并且还参与有机阴离子在体内的分布,药物相互作用和阴离子物质如肾毒性药物和尿毒症毒素的毒性等,另外,OAT3被证明是甲型流感病毒复制所必需的,并且OAT3抑制剂被证明可有效限制甲型流感病毒感染。因此,OAT1和OAT3不仅是药物转运蛋白,还可能是高血压和甲型流感感染的治疗靶点。根据以前的研究,OAT1和OAT3已被公认为潜在的草药相互作用(HDIs)的目标。例如,包括紫草酸,迷迭香酸,丹酚酸A,丹酚酸B和丹参酚在内的草药丹参中的6种亲水化合物已被证明可抑制人OAT1和OAT3。除此之外,大黄中的五种蒽醌对hOAT1和hOAT3介导的底物摄取具有抑制作用。并且,大黄酸,大黄素和芦荟大黄素比丙磺舒对hOAT1和hOAT3表现出更强的抑制作用。初筛结果显示同齿樟味藜的二氯甲烷馏分对OAT1和OAT3有着很好的抑制作用,所以接下来采用硅胶柱和制备型液相对该株植物的二氯甲烷相进行了系统分离,一共得到12个单体化合物,通过紫外光谱、高分辨质谱、一维和二维核磁共振和圆二色谱对这13个化合物的结构进行了鉴定,包括四种新的异黄酮(1-4)和八种已知的化合物。这些化合物分别为:7,2'-二羟基-6,8-二甲氧基异黄酮(1),2'-羟基-6,7,8-三甲氧基异黄酮(2),6,2'-二羟基-7,8-二甲氧基异黄酮(3),2',6-二羟基-7-甲氧基异黄酮(4),7-甲氧基黄酮(5),7-甲氧基二氢黄酮(6),肉桂酸(7),咖啡酸甲酯(8),1-(2,4-二甲氧基苯基)-3-苯基丙-1-酮(9),2-甲氧基-4-羟基苯乙酮(10),乙酰丁香酮(11),丁香酸(12)。在这个课题中,化合物1-6,8-10首次从苋科中分离。在课题组间的合作帮助下,体外活性检测这些纯化合物对有机阴离子转运蛋白OAT1和OAT3的抑制作用。根据以前的研究,6-CF用作hOAT1和hOAT3的荧光底物。丙磺舒加载到每个96孔板的四个角落并用作阳性对照。每种化合物的初始浓度设定为50μmol/L并溶于甲醇中。在最初筛选研究中研究的13种纯化化合物中,4种化合物(1-3,5)显著抑制了OAT1介导的6-CF摄取,两种化合物(2,5)显著抑制了OAT3介导的6-CF摄取。对OAT1产生超过70%抑制作用的四种纯化化合物和对OAT3产生超过70%抑制作用的两种纯化化合物,将做进一步的浓度依赖性抑制研究。对于OAT3,四种化合物((1),(2),(3),(5))是强抑制剂,IC_(50)分别为5.636,8.706,17.94,5.794μmol/L)。化合物1是OAT3最强的抑制剂,IC_(50)值为5.636μmol/L。两种化合物((2),(5))是OAT1的强抑制剂,IC_(50)值分别为9.1443,3.581μmol/L。许多在干旱地区生长的植物由于其受资源有限不为人所知或缺乏商业应用而尚未作为生物活性分子的来源得到太多关注。哈萨克斯坦被认为是木蓼属和樟味藜属的原产地。木蓼属中的物种具有强大的生命力,主要生长在沙漠,沙地,干旱的山坡和戈壁,因此这种植物具有强大的抗旱性和防止水土流失的特点。因此木蓼属植物对沙漠土壤侵蚀和环境改善有积极的影响。目前对该属的研究很少涉及,并且主要集中于分类学和系统发生学研究,对其化学成分研究甚少。对于樟味藜属的物种,除了一些植物已被用于治疗真菌性皮肤病的传统草药,并用于中亚对外治疗真菌性皮肤病,还有一些被用作利尿剂等。因此,探索樟味藜属化合物的其他活性作用更为重要。刺木蓼和同齿樟味藜有许多特性,使它们近年来在一些国家被重点研究,在将来也许会有重要的商业或药用价值。这两种植物不仅价格实惠,而且分布广泛。在分布于中国西北部,近年来由于其独特的生长环境而也被国内许多研究人员研究。本文提供了刺木蓼和同齿樟味藜的化学成分、分类学意义及活性结果,为该类植物在今后的研究和进一步开发奠定了基础。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R284;R285

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