膏桐的化学成分和生物活性研究

	膏桐的化学成分和生物活性研究
	杨元凤
导师	邱明华
学位专业	药物化学
关键词	膏桐皱叶黑膏桐多花膏桐萜类细胞毒活性抗菌活性
摘要	膏桐（Jatropha curcas）多为栽培植物，植物资源丰富，是一种多用途的植物，不仅可以药用，还可以作为能源植物，因此多年来中外学者都对膏桐的化学成分及生物活性进行了大量的研究，但目前均未从膏桐中开发出具有应用价值的药用成分或药物制剂。为了寻找具有抗肿瘤作用的化学成分，本课题组刘接卿副研究员在博士后期间对产自云南元谋的膏桐根的化学成分和细胞毒活性进行系统研究，发现了结构较为新颖的A 环开环的curcusone 型二萜（jatrophalactone）和重排的rhamnofolane 型二萜（jatrophadiketone）。另外未见对膏桐栽培品种 [皱叶黑膏桐（J. curcas cv. nigroviensrugosus CY Yang）和多花膏桐（J. curcas cv.multiflorum CY Yang）]的化学成分和生物活性研究。为了进一步从膏桐植物中寻找到结构新颖、活性突出的抗肿瘤先导化合物；明确皱叶黑膏桐和多花膏桐的化学成分，在前人研究的工作基础上，本论文以采自云南西双版纳的膏桐、皱叶黑膏桐、多花膏桐的根以及采自云南元谋的膏桐种子为实验材料，对其甲醇提取液进行系统的化学成分及其生物活性的研究。利用多种分离技术（正相硅胶色谱柱，反相C18 柱，葡聚糖凝胶Sephadex LH-20 和半制备HPLC），根据化合物的理化性质和现代波谱学方法，以及X-Ray 单晶衍射等手段，从上述实验材料中共分离鉴定了117 个化合物，非重复化共有88 个化合物，包含31 个新化合物。化合物的结构类型涉及二萜、降二萜、倍半萜、香豆素和木脂素。其中二萜为其主要化学成分，结构类型涉及rhamnofolane、lathyrane、jatropholane 型二萜。首次从云南西双版纳产膏桐根中得到5 个结构较为新颖的seco-rhamnofolane型二萜，分别是：secocurcusone A（1），为1,2 位断裂：1,11 环化的rhamnofolane型二萜化合物；secocurcusone B（2），为4,5 位断裂：1,5 环化的rhamnofolane型八元内酯化合物；secocurcusone C（3），为4,5 位断裂的rhamnofolane 型甲酯化合物；secocurcusones D and E（4 和5），为5,6 位断裂：5,6 环化的rhamnofolane型八元内酯化合物。化合物6–11 是完整的rhamnofolane 型二萜，其C4/10 和 C6/7之间的两对双键发生还原抑或氧化，在分子中形成环氧或是氧桥的结构。化合物12 和13 为caniojane 类rhamnofolane 型二萜，其分子中有一个过氧桥的结构片段。同时，从膏桐的种子中分离得到了9 个化合物，其中有3 个新的桉烷型倍半萜类甲酯化合物（80–82），化合物83–85 是首次从该属植物中分离到的3 个吉马烷型倍半萜内酯。以上研究结果不仅进一步加深了对膏桐属植物的化学成分的认识，丰富了二萜化合物结构类型，也为进一步合理开发利用膏桐属植物资源提供了新的化学基础。首次对云南西双版纳产的两个膏桐栽培品种（皱叶黑膏桐和多花膏桐）进行了化学成分和生物活性研究。从皱叶黑膏桐干燥根中分离得到35 个化合物，其中新化合物10 个，包括6 个lathyrane-type 二萜（43–47）和4 个myrsinane-type二萜（48–51）。Lathyranlactone（42）是一个结构较为新颖的具有5/13/3 稠合的三环二萜。该化合物在在C-3 和C-15 之间形成了一个罕见的十三元大环，同时在其C-9 和C-11 位顺式骈合成一个环丙烷结构，且A 环形成了一个五元内酯环。Jatrocurcasenone A（43）中14 位碳形成了少见的缩酮单元，其与7 位碳形成过氧桥的同时与15 位碳形成三元氧环；Jatrophodiones B−E（48–51）是膏桐属植物中少见的具有5/7/6/3 稠合的四环结构的myrsinane-type 二萜。从多花膏桐根中分离鉴定了32 个化合物，其中有3 个新化合物，已知化合物74 是首次从自然界分到的天然产物。以上研究结果不仅为皱叶黑膏桐和多花膏桐化学成分研究积累资料，也为其植物分类学提供依据。以顺铂作为阳性对照，运用MTS体外测试法，对本实验中分离得到的大部分萜类化合物进行了细胞毒活性筛选，结果显示，rhamnofolane和lathyrane两种类型的二萜化合物对所测试的5种细胞株（A-549，HL-60，MCF-7，SMMC-7721和SW480）表现出较强的细胞毒活性，如：curcusones A-D（18-21），lathyraneB（30），curculathyrane B（31），其对所测试的5种肿瘤细胞株的半数抑制浓度（IC50）在1.36 至 4.70 mM之间。此外，吉马烷型的倍半萜内酯化合物也显示出很好的细胞毒活性，如pyrethrosin（83）和 8â-acetoxyanhydroverlotorin（84），其对所测试的5个肿瘤细胞株的IC50 值在0.50 至 3.30 mM之间。另外，化合物12，22，23，28，29具有一定体外抑制肿瘤生长活性。化合物36，37，81，82，85表现出的细胞毒活性有一定地选择性。我们对rhamnofolane和lathyrane两种类型的活性分子产生细胞毒活性的构效关系进行探讨，发现rhamnofolane型的活性位点可能是C5 位酮羰基和与之共轭的两对双键（ D4,10 和D6,7 ）[(-C4=C10-5(C=O)-C6=C7-)]；lathyrane型化合物的活性中心可能在C-4、C-5和C-6之间。另外对细胞毒活性表现显著的curcusone B（19）和 lathyrane B（30）两个化合物进行了Wnt信号和NF-êB信号转导通路的活性筛选研究。结果表明，curcusone B和lathyrane B对NF-êB信号转导通路具有微弱的抑制活性，IC50 值分别为14.93和17.77 mM。Lathyrane B对Wnt信号通路显示一定的抑制活性，IC50 为5.08 mM。以上研究结果为进一步开展膏桐属植物中在rhamnofolane和lathyrane型二萜在抗肿瘤活性方面的基础和应用研究提供了更多新的活性分子。同时，我们对本实验中分离得到的大量成分（化合物12、18、20、21、25、26、29、38、61、67、70、84、86）对五种实验菌（Staphylococcus aureus，Escherichia coli，Bacillus subtilis，Pseudomonas aeruginosa，Staphylococcus epidermidis）进行了抗菌活性筛选。实验结果表明，化合物12、18、20、21、25、29、61、67、70、84表现出一定的抑菌活性。为了深入了解膏桐属植物的化学成分和生物活性，启发我们今后对膏桐属植物的研究，作者对膏桐属植物的二萜类化学成分和生物活性进行了综述。到目前为止，从该属植物中分离鉴定了共84 个二萜类化合物，其中有些二萜类化合物还有很好的生物活性，主要有抗肿瘤、抗炎、杀虫等活性。
语种	中文
	2013-05
学位授予单位	中国科学院大学
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.kib.ac.cn/handle/151853/25559
专题	昆明植物所硕博研究生毕业学位论文
作者单位	中国科学院昆明植物研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	杨元凤. 膏桐的化学成分和生物活性研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2013.

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