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乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)感染是危害人类健康的严重疾病,感染人口众多。现有抗HBV药物主要为乙肝疫苗、干扰素与核苷类似物,但不能满足临床需要,亟需开发高效低毒、作用机制新颖的抗HBV药物。龙胆科(Gentianaceae)獐牙菜属(Swertia)植物青叶胆(S.mileensis)为云南特有抗肝炎中药,临床治疗肝炎疗效确切,为了寻找青叶胆的抗HBV活性物质,本课题组前期已对其进行了系统的化学成分及抗HBV活性研究,发现了一系列新奇骨架环烯醚萜内酯和作用机制新颖的抗HBV活性化合物。
与青叶胆同属植物大籽獐牙菜(S.macrosperma)、紫红獐牙菜(S.punicea)、獐牙菜(S.bimaculata)在云南民间作为青叶胆习用品种用于治疗肝炎。椭圆叶花锚(Haleniaelliptica)是龙胆科(Gentianaceae)花锚属一年生草本植物,是“藏茵陈”类药用植物中的一种,也是云南青叶胆民间习用品的一种。本研究选择以上四种植物,以抗HBV活性为指导,对其进行了化学成分研究。
我们前期的活性筛选表明大籽獐牙菜的水提取物、紫红獐牙菜、獐牙菜和椭圆叶花锚的90%乙醇提取物具有抑制乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)和e抗原(HBeAg)的分泌活性。为了寻找抗HBV活性成分,利用各种色谱方法(常压柱层析:硅胶、葡聚糖凝胶LH-20;中压制备Rp-18; HPLC半制备)以及波谱分析方法(UV、IR、MS、1D-、2D-NMR),从以上四种植物中共分离鉴定了环烯醚萜及苷类、内酯烯胺酮类、木脂素类、(口山)酮类、三萜类和芳香类等177个化合物,发现新化合物19个。新化合物中5个为新颖的内酯烯胺酮类化合物獐牙菜烯胺酮A-E(gentiocrucines A-E),2个通过C-C键连接的(口山)酮和裂环烯醚萜杂合体新骨架结构紫红獐牙菜内酯A-B(swerpunilactones A-B)以及12个其他类型的新化合物。本研究首次从该4种植物中分离鉴定了120个化合物,其中从大籽獐牙菜中分离得到37个、从紫红獐牙菜中分离得到30个、从獐牙菜中分离得到28个化合物、从椭圆叶花锚中分离得到25个。
采用HepG2.2.15抗HBV细胞模型测定了37个化合物对乙肝病毒表面抗原(HBsAg)、e抗原(HBeAg)和HBV DNA的抑制作用,发现各种类型的抗HBV活性化合物19个,其中新化合物紫红獐牙菜内酯A-B(swerpunilactones A-B)对HBsAg(IC50=0.25和0.29 mM),HBeAg(IC50=0.86和0.31 mM)和HBV DNA复制(IC50=0.18和0.19 mM)显示较好的抑制作用。新化合物tetrahydronorbellidifolin对HBsAg和HBeAg具有一定的抑制作用,其IC50值分别为分别为4.02和2.23 mM。论文综述部分对40种药用獐牙菜属植物的分布与功效、化学成分(包括40个(口山)酮及其苷类,17个环烯醚萜苷类,8个三萜类化合物,9个黄酮类化合物以及14个其他类型的化合物)以及药理活性进行了文献总结。
本论文研究了三种青叶胆习用品种大籽獐牙菜、紫红獐牙菜、獐牙菜以及花锚属植物椭圆叶花锚的化学成分,丰富了其化学成分和结构类型,初步揭示了其抗HBV的活性成分,为其提供了化学和初步药理学依据。
第一章、大籽獐牙菜化学成分和抗HBV活性研究
大籽獐牙菜(Swertia macrosperma)是龙胆科(Gentianaceae)獐牙菜属植物,主要产于西藏、贵州、云南等省,具有清热、解毒和健胃之功效,民间以其全草入药,用于治疗肝炎。对大籽獐牙菜的化学成分及药理活性研究已有报道,其含有裂环烯醚萜类、三萜类、(口山)酮类等19个化合物,但未见其抗HBV的活性研究报道。
我们前期的活性筛选发现大籽獐牙菜的水提取物具有抑制乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)和e抗原(HBeAg)的分泌活性,其IC50分别为0.22 mg·mL-1和<0.14 mg·mL-1,选择指数SI分别为19.0和>30.0。利用各种色谱方法,从大籽獐牙菜全草的水提物中分离鉴定了环烯醚萜及苷类、内酯烯胺酮类、木脂素类、(口山)酮类、三萜及芳香类等54个化合物,包括8个新化合物和46个已知成分。首次从该种植物中分离得到37个化合物,包括8个裂环烯醚萜类化合物(9-11、13、15-18),5个(口山)酮类化合物(20、21、23、25、27),2个黄酮类化合物(28-29),8个木脂素类化合物(30-37),10个芳香类化合物(43-52)以及6个其他化合物(38-39、41-42、53-54)。对所分离得到的18个化合物进行了抗HBV活性研究,发现6个化合物对HBsAg和HBeAg具有一定的抑制作用,其IC50值为0.25~3.35 mM。
8个新化合物为:gentiocrucines A-E(1-5)和大籽獐牙菜内酯A-C(swermacrolactones A-C,6-8),包括新颖的内酯烯胺酮衍生物獐牙菜烯胺酮A-E(1-5)和三个裂环烯化合物(6-8)。已知化合物包括11个环烯醚萜及苷类,8个(口山)酮类化合物,2个黄酮类化合物,8个木脂素类化合物以及17个其他化合物。
11个已知的环烯醚萜及苷类化合物为:狭叶獐牙菜内酯B(swertianglactone B,9)、红白金花内酯(erythrocentaurin,10),龙胆内酯(gentiolactone,11),獐牙菜苦苷(swertiamarin,12)、表优士特莫苷(epi-eustomoside,13)、獐牙菜苷(sweroside,14)、断马钱子苷半缩醛内酯(vogeloside,15)、表马钱子苷半缩醛内酯(7-epi-vogeloside,16)、decentapicrinA(17)、 desacetylcentapicrin(18)、8-表番木鳖酸(8-epi-loganic acid,19)。
8个已知(口山)酮类化合物为1,3,5,6-四羟基(口山)酮(1,3,5,6-tetrahydroxyxanthone,20)、1,3,5,8-四羟基(口山)酮(norbellidifolin,21)、1-羟基-3,7,8-三甲氧基(口山)酮(1-hydroxy-3,7,8-trimethoxyanthone,22)、1,3,5,8-四羟基(口山)酮-8-O-β-D葡萄糖苷(norswertianolin,23)、1,5,8-三羟基-3-甲氧基(口山)酮-8-O-β-D葡萄糖苷(swertianolin,22)、1,3,7,8-四羟基(口山)酮-8-O-β-D-葡萄糖苷(1,3,7,8-tetrahydroxy-8-O-β-D-glucopyranoside,25)、1,5,8-三羟基-3-甲氧基(口山)酮(1,5,8-trihydroxy-3-methoxyxanthone,26)、 tetrahydronorbellidifolin(27)。
2个黄酮类以及8个木脂素类化合物为木犀草素(luteolin,28)、异牡荆苷(isovitexin,29)、 balanophonin(30)、3,5-benzofurandimethanol(31)、(7S,8R)-balanophonin4-O-β-D-glucopyranoside(32)、(-)-berchmol(33)、 erythro-guaiacylglycerol-β-coniferylaldehyde ether(34)、 hreo-guaiacylglycerol-β-coniferyl aldehyde ether(35),erythro-1,2-bis(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-1,3-propanediol(36)、 threo-1,2-bis(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-1,3-propanediol(37)。
17个其他化合物分别为:3-表蒲公英赛醇(epitaraxerol,38)、 swertanone(39)、齐墩果酸(oleanolic acid,40)、 gentiocrucine(41)、3-氧代-α-紫罗兰醇(3-oxo-α-ionol,42)、松柏醇(trans-coniferyl alcohol,43)、松柏醛(coniferl aldehyde,44)、芥子醛(sinapaldehyde,45)、阿魏酸(ferulic acid,46)、4-hydroxypridine-2-carboxylic acid methyl ester(47)、邻羟基苯甲酸(2-hydroxybenzoic acid,48)、对羟基苯甲酸(4-hydroxybenzoic acid,49)、对羟基苯甲醛(4-hydroxybenzaldehyde,50)、1,2,4-三羟基苯(1,2,4-trihydroxybenzene,51)、5-羟基-2-甲基色原酮(5-hydroxy-2-methylchromone,52)、二十四烷酸(tetracosanoic acid,53)、二十八烷醇(octadecyl alcohol,54)。
采用Hep G2.2.15抗HBV细胞模型,对所分离得到的17个化合物进行了抗HBV活性研究。黄酮类化合物木犀草素(luteolin,28)对HBsAg和HBeAg具有较好的抑制作用,其IC50值分别为0.02和0.02 mM。内酯烯胺酮类成分獐牙菜烯胺酮A,E(1,5)、1-羟基-3,7,8-三甲氧基(口山)酮(1-hydroxy-3,7,8-trimethoxyanthone,22)、 balanophonin(30)、松柏醇(trans-coniferyl alcohol,43)显示一定的抑制HBsAg和HBeAg的活性,IC50值为0.25~3.35 mM。
第二章、紫红獐牙菜化学成分和抗HBV活性研究
紫红獐牙菜(Swertia punicea),主要分布在云南、四川、贵州、湖北西部、湖南等地,用于治疗黄疸、非黄疸性肝炎,胆囊炎。文献报道从中分离得到30多个化合物,主要为(口山)酮,裂环烯醚萜苷,黄酮和三萜等。我们活性筛选发现紫红獐牙菜的90%乙醇提取物具有抑制乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)和e抗原(HBeAg)的分泌活性,其IC50分别为0.67 mg·mL-1和<0.15 mg·mL-1。本次研究从紫红獐牙菜全草的90%乙醇总提取物中分离鉴定了裂环烯醚萜及苷类、内酯烯胺酮类、木脂素类、(口山)酮类、三萜及芳香类等40个化合物,包括5个新化合物(1-5)和35个已知成分。首次从该种植物中分离得到30个化合物,包括10个环烯醚萜类化合物(6-11、14-15、18-19),4个(口山)酮类化合物(20-23),以及16个其他化合物(25-40)。采用Hep G2.2.15抗HBV细胞模型,对所分离得到的8个化合物进行了抗HBV活性研究,发现6个化合物对HBsAg、 HBeAg和HBV DNA复制具有一定的抑制作用,其IC50值为0.25~4.20 mM。
5个新化合物为:紫红獐牙菜内酯A-B(swerpunilactones A-B,1-2)、tetrahydronorbellidifolin(3)、8-O-β-D-glucopyranosyl-2-methylchromone(4)和5-aldehydeisochroman-1-one(5),已知化合物包括14个环烯醚萜及苷类,5个(口山)酮类化合物,2个木脂素类化合物,2个三萜类化合物,以及12个其他化合物。
14个已知环烯醚萜及苷类为:swermacrolactone A(6)、swerilactone V(7)、龙胆内酯(gentiolactone,8)、swerpalactone A(9)、swermacrolactone C(10)、红白金花内酯(erythrocentaurin,11)、表优士特莫苷(epi-eustomoside,12)、獐牙菜苷(sweroside,13)、断马钱子苷半缩醛内酯(vogeloside,14)、表马钱子苷半缩醛内酯(7-epi-vogeloside,15)、獐牙菜苦苷(swertiamarin,16)、龙胆苦苷(gentiopicroside,17)、swertiajaposide C(18)、8-表番木鳖酸(8-epi-loganic acid,19)。
5个已知(口山)酮类化合为:1-羟基-3,5-二甲氧基(口山)酮(1-hydroxy-3,5-dimethoxyxanthone,20)、1,3,5,8-四羟基(口山)酮(norbellidifolin,21)、1,3,7-三羟基-4-甲氧基(口山)酮(1,3,7-trihydroxy-4-methoxyxanthone,22)、1,7-二羟基-3,4-二甲氧基(口山)酮(1,7-dihydroxy-3,4-dimethoxyxanthone,23)、1,5,8-三羟基-3-甲氧基(口山)酮(1,5,8-trihydroxy-3-methoxyxanthone,24)。
2个木脂素类和2个三萜类化合物为:(-)-berchmol(25)、(+)-丁香脂素[(+)-syringaresinol,26)]、3-表蒲公英赛醇(epitaraxerol,27)、swertanone(28)。
12个其他化合物为:gentiocrucine(29)、gentiocrucine B(30)、3-羟基-β-紫罗兰酮(3-hydroxy-β-ionone,31)、5-羟基-2-甲基色原酮(5-hydroxy-2-methylchromone,32)、1,2,4-三羟基苯(1,2,4-trihydroxy-benzene,33)、松伯醛(coniferl aldehyde,34)、芥子醛(sinapaldehyde,35)、松柏醇(trans-coniferyl alcohol,36)、原儿茶酸甲酯(protocatechuicacid methyl ester,37)、龙胆酸甲酯(methyl gentisate,38)、龙胆酸乙酯(ethyl gentisate,39)、邻羟基苯甲酸(o-hydroxy-benzoic acid,40)。
对所分离得到8个化合物进行了抗HBV活性筛选,发现了6个化合物对乙肝表面抗原(HBsAg),e抗原(HBeAg)和HBV DNA复制具有抑制作用。紫红獐牙菜内酯A-B(swerpunilactones A-B)对HBsAg(IC50=0.25和0.29 mM),HBeAg(IC50=0.86和0.31mM)和HBV DNA复制(IC50=0.18和0.19 mM)显示较好的抑制作用。新化合物tetrahydronorbellidifolin(3)对HBsAg和HBeAg具有一定的抑制作用,其IC50值分别为分别为4.02和2.23 mM。
第三章、獐牙菜化学成分和抗HBV活性研究
獐牙菜(Swertia bimaculata),主要分布在安徽、云南、贵州、西藏等省,用于治急慢性肝炎、胆囊炎、牙痛。对该种植物的化学成分及药理活性研究已有报道,主要为(口山)酮、裂环烯醚萜苷、黄酮和三萜等20个化合物,但未见抗HBV活性成分报道。我们发现獐牙菜的90%乙醇提取物具有抑制乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)和e抗原(HBeAg)的分泌活性,其IC50分别为0.24 mg·mL-1和0.058 mg·mL-1。本次从獐牙菜全草的90%乙醇总提取物中分离鉴定了裂环烯醚萜及苷类、内酯烯胺酮类、木脂素类、(口山)酮类、三萜及芳香类等43个化合物,包括5个新化合物(1-5)和38个已知成分。首次从该种植物中分离得到28个化合物,包括7个环烯醚萜类化合物(6-12),3个内酯烯胺酮类化合物(22-24),3个木脂素类化合物(25-26、28)以及15个其他化合物(21、29、31-43)。采用HepG2.2.15抗HBV细胞模型,对所分离得到的6个化合物进行了抗HBV活性研究,发现3个化合物对HBsAg、HBeAg和HBV DNA复制具有一定的抑制作用,其IC50值为0.34~5.91 mM。
5个新化合物为:双斑獐牙菜内酯A-D(swerbimalactones A-D,1-4)和swerligan A(5),包括四个环烯醚萜化合物和一个三聚体的木脂素化合物。已知化合物包括10个环烯醚萜及苷类,6个(口山)酮类化合物,3个内酯烯胺酮类化合物,4个木脂素类化合物,2个三萜类化合物,以及15个其他化合物。
10个已知环烯醚萜及苷化合物为:swermacrolactone A(6)、swerilactone V(7)、龙胆内酯(gentiolactone,8)、斜茎獐牙菜内酯A(swerpalactone A,9)、大籽獐牙菜内酯C(swermacrolactone C,10)、红白金花内酯(erythrocentaurin,11)、swertiajaposide C(12)、獐牙菜苦苷(swertiamarin,13)、龙胆苦苷(gentiopicroside,14)、獐牙菜苷(sweroside,15)。
6个已知(口山)酮类化合物为:1-羟基-3,7,8-三甲氧基(口山)酮(1-hydroxy-3,7,8-trimethoxyanthone,16)、1,8-二羟基-3,5-二甲氧基(口山)酮(1,8-dihydroxy-3,5-dimethoxyanthone,17)、1,3,5,8-四羟基(口山)酮(norbellidifolin,18)、1-羟基-3,5-二甲氧基(口山)酮(1-hydroxy-3,5-dimethoxyxanthone,19)、1,7-二羟基-3,4-二甲氧基(口山)酮(1,7-dihydroxy-3,4-dimethoxyxanthone,20)、川东獐牙素A(daviditin A,21)。
3个已知内酯烯胺酮类及4个木脂素类化合物为:獐牙菜烯胺酮A(gentiocrucine A,22)、獐牙菜烯胺酮B(gentiocrucine B,23)、gentiocrucine(24)、thero-buddlenol B(25)、erthro-buddlenol B(26)、balanophonin(27)、(+)-丁香脂素[(+)-syringaresinol,28)]。
15个其他化合物:3-表蒲公英赛醇(epitaraxerol,29)、齐墩果酸(oleanolic acid,30)、松伯醛(coniferl aldehyde,31)、芥子醛(sinapaldehyde,32)、松柏醇(trans-coniferylalcohol,33)、3-氧代-α-紫罗兰醇(3-oxo-α-ionol,34)、3-羟基-β-紫罗兰酮(3-hydroxy-β-ionone,35)、(-)-loliolide(36)、8-hydroxy-2-methylchromone(37)、龙胆酸甲酯(methyl gentisate,38)、4-hydroxypridine-2-carboxylic acid methyl ester(39)、4-H-pyran-4-one(40)、2,7-octenoic acid(41)、2-octenoic acid(42)、十四烷酸(myristic acid,43)。
对所分离得到6个化合物进行了抗HBV活性研究。川东獐牙素A(daviditinA,21)、4-H-pyran-4-one(40)对HBsAg和HBeAg具有一定的抑制作用,其IC50值分别为1.48,5.58和1.45,3.49 mM;(-)-loliolide(36)对DNA复制具有一定的抑制作用,其IC50值为0.34 mM,SI值>9.71。
第四章、椭圆叶花锚化学成分和抗HBV活性研究
椭圆叶花锚(Halenia elliptica)是龙胆科(Gentianaceae)花锚属一年生草本植物,主要分布于我国西南、华北、西北各省区,迄今文献报道从该植物中分离得到(口山)酮及其苷、黄酮、裂环烯醚萜苷、倍半萜及三萜类化合物32个化合物,未见抗HBV活性成分报道。我们活性筛选发现椭圆叶花锚90%乙醇提取物具有抑制乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)和e抗原(HBeAg)的分泌活性,其IC50分别为0.12 mg·mL-1和0.74 mg·mL-1。本研究从椭圆叶花锚乙醇提物中分离得鉴定了40个化合物,包括1个新化合物(1)和39个已知成分。首次从该种植物中分离得到25个化合物,包括7个环烯醚萜类化合物(2-4、6-8),7个(口山)酮类化合物(9-12、15-16、18),以及12个其他化合物(19-40)。采用HepG2.2.15抗HBV细胞模型,对所分离得到的6个化合物进行了抗HBV活性研究,发现4个化合物对HBsAg、HBeAg和HBV DNA复制具有一定的抑制作用,其IC50值为1.06~4.90 mM。
8个环烯醚萜及苷类为:7-ethyl-vogeloside(1)、龙胆内酯(gentioactone,2)、獐牙菜苦苷(swertiamarin,3)、表优士特莫苷(epi-eustomoside,4)、獐牙菜苷(sweroside,5)、断马钱子苷半缩醛内酯(vogeloside,6)、表马钱子苷半缩醛内酯(7-epi-vogeloside,7)、8-表番木鳖酸(8-epi-loganic acid,8)。
11个(口山)酮类化合物:1-羟基-3,7,8-三甲氧基(口山)酮(1-hydroxyl-3,7,8 trimethoxyanthone,9)、1-羟基4,5-二甲氧基-(口山)酮-3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(1-hydroxy-4,5-dimethoxyxanthone-3-O-β-D-glucopyranoside,10)、1-羟基-3,5,7,8-四羟基(口山)酮(norbellidifolin,11)、1-羟基-2,3,4,6-四甲氧基(口山)酮(1-hydroxyl-2,3,4,6-tetramethoxyxanthone,12)、1-羟基-2,3,4,7-四甲氧基(口山)酮(1-hydroxyl-2,3,4,7-tetramethoxyxanthone,13)、1-羟基-2,3,5-三甲氧基(口山)酮(1-hydroxyl-2,3,5-trimethoxy xanthone,14)、1,5,8-三羟基-3-甲氧基(口山)酮-8-O-β-D葡萄糖苷(swertianolin,15)、1,3,7-三羟基-4-甲氧基(口山)酮(1,3,7-trihydroxy-4-methoxyxanthone,16)、1-羟基-2,3,4,5-四甲氧基(口山)酮(1-hydroxy-2,3,4,5-tetramethoxyxanthone,17)、1,7-二羟基-3,4-二甲氧基(口山)酮(1,7-dihydroxy-3,4-dimethoxyxanthone,18)。
3个三萜及5个木脂素类化合物:3-表蒲公英赛醇(epitaraxerol,19)、swertanone(20)、齐敦果酸(oleanolic acid,21)、8-hydroxypinoresinol(22)、(+)-丁香脂素[(+)-syringaresinol,23)]、5-methoxybalanophonin(24)、 balanophonin(25)、 threo(-)guaiacylglycerol-β-coniferyl aldehyde ether(26)、imeranene(27)、(-)-berchmol(28)。
13个其他化合物:木犀草素(luteolin,29)、8-羟基-2-甲基色原酮(8-hydroxy-2-methylchromone,30)、5-甲氧基-2-甲基色原酮(5-methoxy-2- methylchromone,31)、8-O-β-D-吡喃葡萄糖-2-甲基色原酮(8-O-β-D-glucopyranoside-2-methylchromone,32)、5-羟基-2-甲基色原酮(5-hydroxy-2-methylchromone,33)、龙胆酸甲酯(methyl gentisate,34)、龙胆酸乙酯(ethyl gentisate,35)、4-H-pyran-4-one(36)、芥子醛(sinapaldehyde,37)、松伯醛(coniferl aldehyde,38)、松柏醇(trans-coniferyl alcohol,39)、壬二酸(azelaic acid,40)。
对所分离得到6个化合物进行了抗HBV活性研究。断马钱子苷半缩醛内酯(vogeloside,6)、马钱子苷半缩醛内酯(7-epi-vogeloside,7)、1-羟基-2,3,4,7-四甲氧基(口山)酮(1-hydroxyl-2,3,4,7-tetramethoxyxanthone,13)、1-羟基-2,3,5-三甲氧基(口山)酮(1-hydroxyl-2,3,5-trimethoxyxanthone,14)显示出抗HBV活性,其抑制HBsAg和HBeAg分泌的IC50值在1.06~4.90 mM之间。
第五章、獐牙菜属植物的化学成分和药理活性研究进展
獐牙菜属(Swertia)植物是龙胆科Gentianaceae一年或多年生草本,在全世界约有170种,我国有79种,以西南地区最为集中,仅云南省就有35种,其化学成分主要有(口山)酮类及其苷类、环烯醚萜类及其苷类等,具有多种生理活性。本研究对40种药用獐牙菜属植物的分布与功效,獐牙菜属植物的化学成分(包括40个(口山)酮及其苷类,17个环烯醚萜苷类,8个三萜类化合物,9个黄酮类化合物以及14个其他类型的化合物)和药理活性进行了综述。