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牛蒡别名大力子、东洋人参、蝙蝠刺,为我国古老的药食两用食物蔬菜。牛蒡子（Arctium lappa L.）是牛蒡的干燥成熟果实,为历版中国药典收载,是常用中药、保健食品,具有疏散风热、宣肺透疹、解毒利咽的功能。牛蒡子苷元是牛蒡子中主要活性成分,具有显著的抗肿瘤、抗病毒、抗白血病及糖尿病等多种活性,但在临床应用方面还处于空白区,有研究表明牛蒡子苷元溶解性小,口服生物利用度低,是制约牛蒡子苷元开发利用的关键因素,同时也限制了牛蒡子作为药材和保健品的开发和利用。本论文采用化学手段对牛蒡子苷元进行结构修饰,合成了一系列牛蒡子苷元氨基酸酯衍生物,对其溶解性、体内外药理活性进行考察,并对筛选出得率高、水溶性好、药理活性强的化合物ARG13的药效学、药代动力学方面进行深入研究。通过研究确定氨基酸酯衍生化后,衍生物药理活性明显增强,口服生物利用度显著提高,并在体内代谢为原药发挥作用,为新药开发提供参考。本文采用二种方法制备牛蒡子苷元（ARG）。方法一:采用星点设计-效应面法对牛蒡子中牛蒡子苷（ARC）及牛蒡子苷元的提取工艺进行了优化,以乙醇浓度、溶媒比、提取时间为自变量,双指标提取率为因变量,经过多元线性回归和二项式拟合,利用岭嵴分析法优化双指标提取工艺。结果表明:ARC及ARG最佳提取工艺为:70%乙醇24倍量超声提取15min。按最佳工艺对牛蒡子化学成分进行超声提取,将提取液减压浓缩得浸膏,将浸膏在水中弥散,依次加入石油醚,氯仿进行萃取,萃取液减压浓缩,得石油醚部位及氯仿部位。氯仿部位经正相柱层析分离手段得到ARC,采用β-葡萄糖苷酶水解ARC得到ARG。方法二:采用星点设计-效应面法对牛蒡子中ARG的酶-超声辅助提取工艺进行了优化,以加酶量、超声时间、反应温度为响应因子,ARG的提取率为响应值,在单因素试验的基础上,利用星点设计模型进行二项式拟合,利用相应的三维曲面图直观分析最佳工艺。结果表明:ARG最佳提取工艺为:酶超声（加酶量1.4%,超声时间25min,反应温度45℃）辅助30%乙醇提取30min。按最佳工艺对牛蒡子进行提取,提取液减压浓缩得浸膏,经正相柱层析分离手段得到ARG。方法二在提取效率上较高,分离工艺简单,成本较低,适合工业化生产。本文建立了牛蒡子苷元氨基酸酯衍生物合成方法,以ARG和氨基上带有Boc保护的氨基酸为原料,在1-（3-二甲胺丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC·HCL）和4-二甲氨基吡啶（DMAP）的催化作用下合成目标衍生物,合成较优工艺为:反应物加入比例（ARG:BOC-L-氨基酸:EDC·HCL:DMAP=1:2:2:0.5）,反应物（g）与溶剂量（mL）为1:10,溶剂为乙腈,反应温度为冰水浴,反应时间为1-2h。经合成、反相柱层析法分离并鉴定得到10种牛蒡子苷元BOC-L-氨基酸酯衍生物,其中产率超过80%的化合物有5种。在脱保护基实验中采用冰水浴条件下向溶解有衍生物的乙酸乙酯溶液中通入HCl气体,经鉴定得到10种牛蒡子苷元氨基酸酯盐酸盐,其中产率达到70%左右的化合物有5个,分别为:牛蒡子苷元缬氨酸酯盐酸盐（ARG13）,牛蒡子苷元亮氨酸酯盐酸盐（ARG14）,牛蒡子苷元异亮氨酸酯盐酸盐（ARG15）,牛蒡子苷元蛋氨酸酯盐酸盐（ARG16）,牛蒡子苷元苯丙氨酸酯盐酸盐（ARG19）,并大量制备了这五种化合物。以上20种化合物都未见报道。上述方法具有工艺简单,产率较高,操作方便等特点,为酯化合成方向提供更为科学合理的参考意见。合成后的牛蒡子苷元氨基酸酯盐酸盐,水溶性大大增加,改善了ARG溶解度低的缺点。将得率较高的牛蒡子苷元氨基酸酯衍生物进行体外活性筛选:采用对氨基苯磺酸-盐酸萘乙二胺分光光度法测定ARG及牛蒡子苷元氨基酸酯衍生物对亚硝酸盐的清除率。在一定浓度范围内,亚硝酸盐的活性清除率对化合物呈浓度依赖性。牛蒡子苷元氨基酸酯盐酸盐清除亚硝酸盐的能力明显强于对应的带有BOC保护基的牛蒡子苷元氨基酸酯,远强于ARG。ARG13、ARG14、ARG16对亚硝酸盐清除的IC50值与VC接近,具有很大的开发潜力,可在防癌、抗癌方面进行深入研究。采用Ellman法评价牛蒡子苷元及其氨基酸酯衍生物的抗乙酰胆碱酯酶（ACh E）活性,在一定浓度范围内,AChE抑制率对化合物呈浓度依赖性。大多数衍生物抑制乙酰胆碱酯酶的能力比牛蒡子苷元强较多,个别化合物抑制能力接近公认的抗AD药物石杉碱甲。从构效方面分析出牛蒡子苷元氨基酸酯衍生物对AChE抑制活性高低受到化合物本身和氨基酸结构的影响,为寻找和发现新的AChE抑制剂奠定了很好的基础。选取衍生物得率高、水溶性较好、体外药理活性强的化合物进行体内抗肿瘤研究。通过建立H22荷瘤小鼠肿瘤模型,从实体瘤重、抑瘤率、胸腺指数、脾脏指数、谷草转氨酶（AST）、谷丙转氨酶（ALT）、尿素氮（BUN）、肌酐（Cr）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-2（IL-2）、血管内皮生长因子（VEGF）等方面指标来研究,考察ARG13、ARG15、ARG16、ARG19对小鼠肿瘤的抑制作用以及对免疫功能的影响。结果表明,牛蒡子苷元氨基酸酯盐酸盐有很好的抑瘤效果,且明显好于牛蒡子苷元,在有效剂量下无明显不良反应。同时,本实验揭示了牛蒡子苷元氨基酸酯盐酸盐在一定程度上可以保护机体的免疫器官,增强机体的免疫功能。实验中研究了ARG13低、中、高三个剂量对小鼠肿瘤的抑制作用及对免疫功能的影响,中剂量组抑瘤效果接近一线抗肿瘤药物环磷酰胺,三个剂量组都有增强机体免疫功能的作用,实验结果为牛蒡子苷元氨基酸酯盐酸盐的新药开发奠定基础。本文采用HPLC建立了大鼠血浆样品中ARG定量分析方法,该方法具有灵敏、特异、快速的特点,可应用于ARG临床前药代动力学研究。Wistar大鼠口服、静脉给药ARG13,血中只检测到ARG,检测不到ARG13,证明了给药在体内代谢为原药发挥作用。Wistar大鼠口服给药ARG和ARG13,血药浓度测定数据经“3P97”药代动力学程序拟合,通过AIC值表明其血药浓度-曲线时间符合一室模型特征,权重系数均为1/c2。大鼠口服三种不同剂量ARG及ARG13,其药时血线下面积（AUC）与剂量不成线性关系,说明口服吸收为非线性动力学过程,在体内的吸收可能存在饱和过程。静脉注射三种不同剂量ARG13,其血药浓度-时间曲线均呈二室模型,AUC与剂量成线性关系。三个剂量ARG13对ARG相对生物利用度为664.7%,741.5%,812.9%,ARG13绝对生物利用度为20.1%,15.1%,12.0%。通过药代动力学参数比较,与大鼠口服ARG相比,口服ARG13在大鼠体内吸收较快,消除较慢,生物利用度提高较多,这与ARG13体内药理活性增强相吻合,同时也证明了牛蒡子苷元氨基酸酯衍生物在大鼠体内转化为原药发挥作用。