青风藤、北豆根和防己的生物碱成分及生物活性

	青风藤、北豆根和防己的生物碱成分及生物活性
	毕冉
导师	赵勤实
关键词	防己科，青风藤，北豆根，防己，生物碱，生物活性，青藤碱 Menispermaceae, Sinomenii Caulis, Menispermi Rhizoma, Stephaniae Tetrandrae Radix, Alkaloids, Bioactivities, Sinomenine
摘要	天然产物是活性先导化合物与新药开发的重要来源，其中生物碱以其独特的生源合成途径与显著的药理活性受到植物化学、合成化学、药理学等领域研究者的广泛关注。防己科是著名的药用植物群，以富含高活性生物碱成分著称，其中的许多植物在我国民间作为传统中药和地方性常用药材治疗疾病已有悠久的历史。大量研究发现结构多样的生物碱成分是其发挥治疗作用的主要活性成分，其中多种单体生物碱具有显著的药理活性并被开发成临床用药，具有重要的医用价值与经济价值。目前，对防己科植物化学成分的研究主要集中在其中量大且活性显著的单体生物碱上，而对其中的微量生物碱成分以及已知化合物相关的药理活性关注较少。因此，本论文选取药典收录的有确切疗效的三种防己科植物药材饮片：青风藤、北豆根、防己为研究对象，分别对其进行了系统的生物碱成分研究并对部分化合物进行生物活性筛选。本研究运用现代分离分析手段从传统中药中发掘出结构新颖和活性显著的化合物，丰富了防己科植物中生物碱的种类与数量，同时也为其中生物碱的靶向药物分子设计提供科学参考，有助于深入开发防己科植物的新价值和新应用。利用各种色谱技术、波谱分析、单晶X射线衍射以及计算ECD等方法，从上述三种防己科植物的药材饮片中共分离鉴定出121个生物碱，其中新化合物28个，新天然产物1个，对于防己科植物中多种生物碱类型均有涉及。新化合物包括1个具有5/5/5/6/7环系的新颖莲花烷骨架生物碱。对所有新化合物及部分已知化合物分别进行了IDO1和TDO抑制活性、Kv1.5钾离子通道抑制活性、一氧化氮生成抑制活性筛选，从中发现了2个对IDO1/TDO具有明显的双选择性抑制作用的阿朴菲型生物碱；1个对Kv1.5钾离子通道具有中等抑制作用且抑制作用与青藤碱相当的吗啡烷型生物碱。青风藤为防己科风龙属植物青藤的干燥藤茎，对风湿病、关节肿胀等症有显著的治疗效果。青风藤中的单体化合物青藤碱具有突出的抗炎、免疫抑制和抗肿瘤等药理活性，是发挥治疗作用的主要活性成分。分别从10 kg和100 kg青风藤中鉴定出26个和51个生物碱，共得到不重复的生物碱60个，其中包括13个新化合物，1个新天然产物。通过在乙酸乙酯中反复重结晶，共得到青藤碱1.1 kg。新化合物包括一对形成旋转异构体的吗啡烷生物碱二聚体 (1-2) 以及两对对映异构体的外消旋体 [(±)-4和 (±)-5]。化合物4是以内盐形式存在的具有二苯并呋喃环母核的重排阿朴菲型衍生物，化合物5是具有复杂的6/6/6/6/6/6六环骨架的原小檗碱型生物碱。本研究为首次从青风藤中分离得到上述两种具有天然产物中少见骨架的化合物。通过手性拆分成功获得化合物 (±)-4和 (±)-5的单体并确定绝对构型。对所有分离得到的化合物进行活性筛选，结果显示lysicamine 44 (IC50 分别为6.22 μM、23.76 μM) 和liriodenine 43 (IC50 分别为31.65 μM、15.64 μM) 表现出显著的IDO1/TDO双选择性抑制活性。通过分子对接探索了化合物44与IDO和TDO之间可能的作用机制。化合物19 (IC50 31.09 μM) 对Kv1.5钾离子通道电流具有中等的抑制作用，与青藤碱 (IC50 32.23 μM) 相当。北豆根为防己科蝙蝠葛属植物蝙蝠葛的干燥根茎，常用于治疗咽痛、肠炎等。北豆根中以蝙蝠葛碱和蝙蝠葛苏林碱为主的酚性总碱均有较好的抗心律失常和治疗冠心病的作用，是蝙蝠葛中的主要药效成分。从100 kg北豆根中分离并鉴定了54个生物碱，其中包括15个新化合物，同时分离得到蝙蝠葛碱 (550 g) 和蝙蝠葛苏林碱 (380 g)。莲花烷类生物碱是一类植物中罕见的天然含卤素原子的生物碱类成分，menispermumine A (1) 是具有5/5/5/6/7新颖五环骨架的莲花烷型新化合物，通过单晶X射线衍射实验确定了化合物的绝对构型；menispermumine B (2) 和menispermumine C (3) 是2个重排的莲花烷型生物碱，具有相同的平面结构，由于分子内单键旋转受阻互为立体异构体。化合物menispermumine I (15) 是少见的氮杂荧蒽类生物碱，本研究首次从植物蝙蝠葛中分离得到此类化合物。对所有新化合物进行抗炎活性筛选发现，化合物11、15在50 μM浓度下分别对NO生成具有34.83 ± 1.26%、31.56 ± 1.01%的抑制率。防己为防己科千金藤属植物粉防己的干燥根，常用于治疗风湿痹痛、水肿脚气。防己中含有的高含量的双苄基异喹啉类生物碱具有突出的药理作用。从10 kg防己的95%乙醇提取物中分离出7个生物碱成分，包括3个双苄基异喹啉类二聚体。通过在丙酮中重结晶分别得到粉防己碱 (20 g) 及防己诺林碱 (9 g)。来自传统中药青风藤中的主要活性成分——青藤碱，具有广泛的已被实验证实的多种药理活性。一直以来，对青藤碱的研究持续深入，涉及领域也逐渐广泛，而近年来的研究成果分布较为分散。本论文对近20年来关于青藤碱药理活性、作用机制、衍生物的研究以及临床应用等方面的研究进行了全面的综述，为青藤碱的研究和开发提供更全面及更新的参考资料。; Natural products are important sources of active lead compounds and new drug development, among which alkaloids have received extensive attention from researchers in phytochemistry, synthetic chemistry, and pharmacology for their unique biosynthetic pathways and significant pharmacological activities. Menispermaceae is a well-known group of medicinal plants known for the high content of active alkaloids, and many of them have a long history of being used in folklore as traditional Chinese medicine and locally used medicine to treat diseases. Numerous studies have shown that alkaloids with diverse structures are the main active ingredients for treatment. Many monomeric alkaloids in Menispermaceae plants have notable pharmacological activities and have been developed into clinical drugs, which have vital medical and economic values. At present, studies on the Menispermaceae plants have mainly focused on the monomeric alkaloids with the large number and significant activities, while little attention has been paid to their trace alkaloids and the pharmacological activities of known compounds. Therefore, in this dissertation, Chinese medicines from three species of Menispermaceae with definite therapeutic effects included in the pharmacopeia, commonly called ‘Sinomenii Caulis’, ‘Menispermi Rhizoma’, and ‘Stephaniae Tetrandrae Radix’ were selected, and their chemical constituents were systematically investigated and the biological activities of some alkaloids were evaluated. By using modern isolation and analysis methods, the structurally novel and active compounds were obtained from traditional Chinese medicines, which not only enriched the types and numbers of alkaloids from Menispermaceae but also provided a scientific basis for the molecular design of targeted drugs from these alkaloids, helping to further in-depth exploration of the new values and applications of Menispermaceae plants. A total of 121 alkaloids, including 28 new compounds and one new natural product, were isolated and identified from these three plants using diverse chromatographic techniques, spectral analysis, single crystal X-ray diffraction, and calculated ECD, and the isolates involved a variety of structural types. The new compounds included a hasubanan-type alkaloid with an unprecedented 5/5/5/6/7 pentacyclic skeleton. All new compounds and some known compounds were evaluated for their IDO1 and TDO inhibitory activities, Kv1.5 channel inhibitory activity, and nitric oxide generation inhibitory activity. Two aporphine-type alkaloids with obvious dual-selective inhibition of IDO1/TDO were found; as well as one morphine-type alkaloid with moderate inhibitory effect on the Kv1.5 ion channel, which is comparable to that of sinomenine. Sinomenii Caulis is the dried rhizome of Sinomenium acutum (Thunb.) Rehd. et Wils.， a plant belongs to the genus Sinomenium (Menispermaceae), which has remarkable treating effects on rheumatism, dermatophytosis, and paralysis. Sinomenine, a monomeri
语种	中文
	2022-05
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/151853/75174
专题	昆明植物所硕博研究生毕业学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	毕冉. 青风藤、北豆根和防己的生物碱成分及生物活性[D]. 中国科学院大学,2022.

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毕冉-青风藤、北豆根和防己的生物碱成分及（9963KB）	学位论文		限制开放	CC BY-NC-SA	请求全文