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白藜芦醇(3,5,4’-trihydroxy-trans-stilbene)广泛存在于多种植物中,是植物为了抵抗紫外线、真菌、病毒感染和机械损伤等外界刺激而产生的一种植物抗毒素。研究发现,它具有多种生理作用,如：抗氧化,心血管保护,神经保护,抗骨质疏松以及抗肿瘤等。白藜芦醇常以低聚体尤其是二聚体的形式存在,并且某些低聚体显示出比白藜芦醇单体更强的活性。本课题组胡昌奇教授经多年研究发现,以pallidol (7)为代表的白藜芦醇二聚体具有弱的雌激素样和抗雌激素样作用。同时由于该类化合物在自然界中含量极少,分离提取困难,不易进行进一步的研究,课题组导师孙逊教授于博士期间对isopaucifloral F (4)等天然二苯乙烯二聚体进行了的全合成及方法学研究。本论文基于以上前期基础,开展了以下四个方面的研究工作。一、全新设计出天然产物isopaucifloral F (4), quadrangularin A (5), pallidol(7)以及quadrangularin A的双键内移异构体(25)的全合成路线。其中解决了孙逊教授全合成路线中Tebbe反应原料易烯醇化与产物结构不稳定,Swern氧化反应中操作复杂和产率低等一系列问题,创新性地通过Ramberg-Backlund重排构建了目标化合物的骨架。同时改进了锂萘偶联和Wittig-Hornor反应的操作,减少反应步骤,提高反应产率：isopaucifloral F(3步,产率19%),quadrangularinA(7步,产率5%),pallidol (8步,产率5%)及quadrangularin A的双键内移异构体(7步,产率5%)。二、在全合成工作的基础上,针对已合成得到的天然产物及具有活性骨架的中间体化合物进一步进行了低氧大鼠颏舌肌细胞的雌激素受体表达实验,结果发现这些天然产物对ERα和ERβ都具有较好的亲和性,尤其对ERα选择性较高,且成剂量依赖性；构效关系进一步论证了苯环上的羟基取代数量,取代位置和取代方式的改变直接影响配体和雌激素受体结合的强弱,进而增强其雌激素样作用。在此基础上,结合计算机药物辅助设计,全新设计并合成了四类共57个优势骨架衍生物,其中茚酮类12个,茚烯类31个,茚二聚体类7个以及硫取代茚类7个。并挑选其中17个多羟基衍生物进行了以pGADT7和pGBKT7为载体的酵母双杂交ER竞争结合性实验,结果显示茚酮、茚烯、茚二聚体三类衍生物均对ERp都有较弱的激动活性,并且羟基被推电子基团取代会使ERβ亲和力上升,与药物设计结果相吻合。基于雌激素受体亲和实验和构效关系结果,进一步选取了对ERα和ERβ均较强的茚酮类天然产物isopaucifloral F (4)进行去卵巢大鼠体内抗骨质疏松实验,结果表明长时间(18周)的口服isopaucifloral F(10μg/kg)可以显著地增加骨密度、骨小梁厚度以及骨体积分数(较假手术组骨密度恢复至88%,骨小梁厚度恢复至78%,骨体积分数恢复至78%),同时较好地降低骨小梁分离度,改善去卵巢雌性大鼠的骨质疏松症状,对大鼠的有效剂量仅为已上市治疗骨质疏松药物醋酸巴多昔芬有效剂量的1/30。三、根据白藜芦醇二聚体类化合物多种活性的文献报道,本课题针对四类优势骨架的化合物进一步拓展了神经保护和抗炎等雌激素相关活性以及构效关系和作用机制的研究,结果发现：(1)茚烯和茚二聚体两类结构具有较好的神经保护活性,且多酚结构的天然产物及其类似物活性更好,甲基保护的前体活性较差；挑选了细胞活性较好的茚烯类先导化合物25进行了进一步神经保护作用的机制研究。发现该化合物能减轻百草枯诱导的细胞核形态变化,显著降低百草枯诱导的SH-SY5Y细胞内活性氧簇(ROS)水平,以剂量依赖提升超氧化物歧化酶(SOD)和GPx表达。此外,该化合物还剂量依赖性地减少Bax蛋白水平,并通过增加Bcl-2蛋白表达来增加细胞存活的机会。(2)茚酮类具有较好的抗炎活性,可以显著抑制LPS诱导的NO释放,且甲基保护的前体比相应的天然产物活性更优；选取抑制NO释放效果最好的茚酮类先导化合物22a进行了进一步的抗炎作用信号通路的研究,发现其可以剂量依赖性地降低LPS诱导的RAW264.7细胞中iNOS和IL-1β的表达,同时这种抑制作用是通过p38MAPK和JNK1/2磷酸化通路进行的,且该化合物也被证明是通过抑制NF-κB的表达来影响MAPK磷酸化信号通路的。四、为拓展白藜芦醇二聚体类化合物的抗肿瘤活性,根据已上市非甾体SERMs (如他莫昔芬、雷洛昔芬等)构效关系的文献,选取酵母双杂交ER竞争结合性实验中对ERβ亲和力较强的茚酮类天然产物isopaucifloral F(4)为先导化合物,以雷洛昔芬为参照化合物,ERβ作为靶点,结合计算机辅助软件设计出9个与ERp的拮抗性结合增强的含不同胺烷基边链和苯环取代基的茚酮类衍生物,并对这些衍生物进行体外Hela细胞增殖影响的实验。实验结果印证了计算机辅助药物设计的推测：甲氧基取代的含胺烷基侧链茚酮衍生物具有与阳性对照相当的抑制Hela增殖的活性,且其活性随着甲氧基数量的减少而增强；甲基保护脱去的多酚类化合物对Hela的增殖几乎没有抑制作用,而且随着酚羟基的增多,抑制作用改为促进增殖作用。其中化合物43具有与阳性对照Tamoxifen相当的抑制Hela增殖的活性(IC50=7.77μM)。综上所述,本论文在前期研究基础上,对新型非甾体植物性雌激素—白藜芦醇二聚体进行了更为深入的化学及生物学研究,涵盖了全合成,计算机辅助药物设计,体外活性测试(包括低氧大鼠颏舌肌细胞的雌激素受体表达实验,酵母双杂交ER竞争结合性实验,Western Blot,抑制Hela细胞增殖实验),体内去卵巢大鼠抗骨质疏松实验,以及相关作用机制探讨等基础研究。相关研究内容共发表SCI论文5篇,会议论文2篇,申请专利5项；另有2篇SCI论文待发表。该项目已获得国家973项目、国家自然科学基金以及上海市科委基金的资助。