雷公藤內(nèi)酯醇C14 位羥基結(jié)構(gòu)修飾及抗腫瘤活性研究進(jìn)展

黃曉威，林友文*，陳曉春

1福建醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院，福州 350004;2 福建醫(yī)科大學(xué)附屬協(xié)和醫(yī)院神經(jīng)科，福州 350001

雷公藤Tripterygium wilfordii Hook.f.，又名斷腸草、霹靂木等，是衛(wèi)矛科雷公藤屬木質(zhì)藤本植物，是我國資源豐富的一種著名中草藥，幾百年來廣泛用于治療各種臨床疾?。?］。雷公藤植物中化學(xué)成分復(fù)雜，從1936 年趙承嘏等［2］首次報(bào)道從雷公藤根部提取分離得到雷公藤紅素至今，已有上百種化合物從雷公藤屬植物中提取分離得到，這些化合物主要包括:二萜、三萜、倍半萜、生物堿、多糖等，其中二帖類化合物在實(shí)驗(yàn)中顯示良好的藥理活性［3］，雷公藤內(nèi)酯醇是雷公藤中最具代表的活性成分之一。

雷公藤內(nèi)酯醇(Triptolide，T1)，又名雷公藤甲素，Kupchan 等［4］于1972 年首次從臺灣產(chǎn)的雷公藤中分離得到。實(shí)驗(yàn)研究表明，T1 具有良好的抗炎、免疫抑制、抗雄性生育等多種活性，可用于類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、紅斑狼瘡、慢性腎炎、白血病等疾病的治療［5-8］。近年來，研究發(fā)現(xiàn)T1 還能抗血管生成，有效抑制多種癌細(xì)胞的增殖和遷移，具有良好的抗腫瘤活性［9-14］，有望成為新的抗腫瘤藥物。盡管T1 具有良好的藥理活性，但是又有水溶性差、毒副作用大等缺點(diǎn)，極大的限制了臨床上的應(yīng)用［15］。因此，為了降低雷公藤內(nèi)酯醇的毒性，提高臨床應(yīng)用的可行性，國內(nèi)外許多學(xué)者做了大量的研究，針對其化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同部位進(jìn)行修飾，合成了多種雷公藤內(nèi)酯醇的衍生物，通過藥理活性測試，得到了一些活性較好、毒性較低的化合物。雷公藤內(nèi)酯醇的結(jié)構(gòu)改造和修飾包括對C14-羥基、C12，C13-環(huán)氧、C7，C8-環(huán)氧、α，β-不飽和五元內(nèi)酯環(huán)、C5，C6 的修飾，以及三環(huán)氧環(huán)的開環(huán)改造等。其中α，β-不飽和五元內(nèi)酯環(huán)是生物活性必需基團(tuán)之一，對內(nèi)酯環(huán)的改造會顯著降低其抗腫瘤活性，環(huán)氧環(huán)及C5，C6 的修飾均不同程度降低毒性和活性［16］。由于C14 位羥基的修飾物多數(shù)具有良好的水溶性，并能在生物體中轉(zhuǎn)化為母體化合物，發(fā)揮前藥的作用，本文著重綜述了近十多年來國內(nèi)外學(xué)者在雷公藤內(nèi)酯醇的C14 位羥基結(jié)構(gòu)修飾改造及其抗腫瘤活性研究進(jìn)展。

1 酯化修飾

研究表明，雷公藤內(nèi)酯醇C14β 羥基的空間結(jié)構(gòu)是其發(fā)揮抗腫瘤活性的重要基團(tuán)之一。但由于T1 的水溶性差，影響了其在體內(nèi)的吸收代謝，限制了臨床的應(yīng)用。為了提高T1 的水溶性和抗腫瘤藥理活性，降低毒性，很多學(xué)者針對C14-羥基進(jìn)行了結(jié)構(gòu)修飾，合成了多種的酯化衍生物。

1997 年，在一篇美國專利中，Qi 等人［17］采用琥珀酸酐與雷公藤內(nèi)酯醇的C14-羥基在DCC/DMAP催化下反應(yīng)，合成一些具有高水溶性的衍生物(Scheme 1)。其中，化合物4(C14-琥珀酸雷公藤內(nèi)酯醇單酯鈉鹽，PG490-88)，不僅具有高度水溶性，且在多項(xiàng)研究中均表現(xiàn)良好的藥理活性和較低的毒副作用。Fidler 等［18］研究發(fā)現(xiàn)，PG490-88 單獨(dú)使用就能誘導(dǎo)肺癌、結(jié)腸癌細(xì)胞的凋亡，而與CTP-11 聯(lián)合應(yīng)用能產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡，且應(yīng)用PG490-88 后能提高實(shí)體瘤的化療敏感性。Krishna等［19］也發(fā)現(xiàn)PG490-88 能有效抑制博來霉素誘導(dǎo)的肺纖維化和炎癥反應(yīng)，表明它可能是一個可用于治療肺纖維化的藥物。目前，PG490-88 已通過美國FDA 和歐共體藥物主管機(jī)構(gòu)EMEA 批準(zhǔn)，在美國、法國等進(jìn)行I 期臨床試驗(yàn)。

圖1 化合物2～5 的合成步驟Fig.1 Synthesis procedure of compounds 2-5

Zhang 等［20-21］首先用琥珀酸酐與雷公藤內(nèi)酯醇反應(yīng)得到游離酸衍生物2，然后再與溶菌酶(LZM)反應(yīng)，得到C14-琥珀酸雷公藤內(nèi)酯醇溶菌酶偶聯(lián)衍生物TPS-LZM 6(Scheme 2)。最后，用異硫氰酸熒光素(FITC)標(biāo)記，進(jìn)行動物實(shí)驗(yàn)。他們發(fā)現(xiàn)，經(jīng)此改造后的衍生物不僅具有腎靶向作用，并且大大降低了雷公藤內(nèi)酯醇的肝毒性和生殖毒性。

圖2 TPS-LZM 偶聯(lián)物的合成步驟Fig.2 Synthesis procedure of TPS-LZM conjugate

2 環(huán)氧化修飾

Li 等［22］以雷公藤內(nèi)酯酮7 為初始物，分別用手性三元環(huán)氧基和五元環(huán)取代C14 位羰基，合成了2個系列新型的雷公藤內(nèi)酯醇衍生物8～12(Scheme 3)和13～16(Scheme 4)，使之不能形成分子內(nèi)氫鍵，然后測定其抗癌活性。發(fā)現(xiàn)化合物8～12 均表現(xiàn)出明顯的體外抗癌活性，尤以化合物8 的活性最高。體內(nèi)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)顯示，化合物8 不僅對多藥耐藥性癌細(xì)胞有效，還具有選擇性抗人卵巢癌(SKOV-3)和前列腺癌(PC-3)，且其毒性也明顯低于雷公藤內(nèi)酯醇。這些都表明，化合物8 或許是一個有前途的抗腫瘤候選藥物。

圖3 化合物8～12 的合成步驟Fig.3 Synthesis procedure of compounds 8-12

3 銨鹽取代乙?；揎?/h2>

圖4 化合物13～16 的合成步驟Fig.4 Synthesis procedure of compounds 13-16

Xu 等［23］采用氯乙酰氯對雷公藤內(nèi)酯醇進(jìn)行酯化，再用不同胺類化合物與氯乙酰化的雷公藤內(nèi)酯醇反應(yīng)，合成一系列具有良好水溶性的側(cè)鏈帶有銨鹽的雷公藤內(nèi)酯醇衍生物17～33(Scheme 5)，并進(jìn)行體內(nèi)外藥理活性測試。其研究表明，經(jīng)此修飾后，雖然各種衍生物的水溶性大大增加，但其抗腫瘤活性卻產(chǎn)生不同程度的降低。不過，值得一提的是，化合物19、20、23 和24 對耐伊馬替尼的CML 顯示出很好的抑制效果，有望成為克服伊馬替尼耐藥性的抗腫瘤候選藥物。

圖5 化合物17～33 的合成步驟Fig.5 Synthesis procedure of compounds 17-33

4 氟取代修飾

Aoyagi 等人［24］于2006 年報(bào)道了一些針對雷公藤內(nèi)酯醇中C12α，C13α-環(huán)氧-C14-羥基結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造的衍生物34～39(Scheme 6)，并用A549 肺癌細(xì)胞和HT29 大腸癌細(xì)胞進(jìn)行抗腫瘤活性研究。研究發(fā)現(xiàn)，衍生物34、35 能較好的保持抗腫瘤活性，而衍生物36～39 的活性均大大降低，特別是衍生物38，幾乎喪失了抗腫瘤活性。因此，認(rèn)為對C 環(huán)的改性將不同程度的降低T1 的抗腫瘤活性，C12α，C13α-環(huán)氧結(jié)構(gòu)和C14-羥基的空間構(gòu)型可能是雷公藤內(nèi)酯醇發(fā)揮細(xì)胞活性、毒性必不可少的重要結(jié)構(gòu)。

圖6 化合物34～39 的合成步驟Fig.6 Synthesis procedure of compounds 34-39

Aoyagi 等于2008 年［25］報(bào)道了用氟化劑二乙胺基三氟化硫(DAST)或［雙(2-甲氧基乙基)胺］-三氟化硫(Deoxo-Fluor)對雷公藤內(nèi)酯醇及其衍生物進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，合成C14-位氟取代的雷公藤內(nèi)酯醇及其類似物40～43(Scheme 7)，并采用A549 肺癌細(xì)胞和HT29 大腸癌細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞毒活性測試。他們發(fā)現(xiàn)，C14-F 取代羥基后的衍生物40b 在兩種細(xì)胞株中的活性均高于T1，但C14-F 構(gòu)型對活性有非常重要影響，其差向異構(gòu)體40a 活性明顯低于40b。除此之外，其他衍生物的細(xì)胞毒活性均遠(yuǎn)低于T1。

圖7 化合物40a～43b 的合成步驟Fig.7 Synthesis procedure of compounds 40a-43b

5 結(jié)論

多年來國內(nèi)外學(xué)者針對雷公藤內(nèi)酯醇水溶性差、毒副作用大等，進(jìn)行了許多結(jié)構(gòu)改造及構(gòu)效關(guān)系的研究，得到可喜的進(jìn)展。總結(jié)學(xué)者們對雷公藤內(nèi)酯醇C14 位結(jié)構(gòu)改造的研究成果，有如下規(guī)律:1)雷公藤內(nèi)酯醇C14 位基團(tuán)的構(gòu)型對其抗腫瘤活性有重要的影響，一般C14 位基團(tuán)β 構(gòu)型的活性高于α 構(gòu)型的活性;2)對雷公藤內(nèi)酯醇的C14 位羥基進(jìn)行酯化、乙?；揎椀?，雖然會不同程度的降低其抗腫瘤活性，但同時也能降低毒副作用，提高水溶性，并且進(jìn)入體內(nèi)后酯鍵水解釋放出雷公藤內(nèi)酯醇，可作前藥修飾;3)對雷公藤內(nèi)酯醇的C14 位羥基進(jìn)行氟代修飾有助于提高抗腫瘤活性。

圍繞雷公藤內(nèi)酯醇C14-羥基的結(jié)構(gòu)修飾研究，今后重點(diǎn)可進(jìn)一步研發(fā)C14-羥基的前藥化修飾，包括提高水溶性的前藥、高分子前藥修飾;聯(lián)合其它活性位點(diǎn)的修飾改造達(dá)到減毒增效的目的;對雷公藤內(nèi)酯醇進(jìn)行氟代修飾也將是一個很有前景的改造思路。圍繞克服T1 毒性大、治療窗窄的缺點(diǎn)，應(yīng)加大緩控釋制劑的研究開發(fā)。隨著學(xué)者們對雷公藤內(nèi)酯醇結(jié)構(gòu)修飾和藥理活性研究的不斷深入，相信終有一天，科學(xué)家們將能合成出高活性、低毒性、寬治療窗的雷公藤內(nèi)酯醇衍生物，造福人類。

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