松香酸及其衍生物的生物活性研究進(jìn)展

錢 珊，高 成，馬興梅，黃文澤，袁 欣

（西華大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，四川 成都 610039）

萜類天然產(chǎn)物具有新穎且多樣性的分子結(jié)構(gòu)與廣泛的生物活性[1-2]，是藥物研究開發(fā)的重要結(jié)構(gòu)來源，例如：長(zhǎng)春花生物堿、紫杉醇、喜樹堿等都是臨床一線的化療藥物[3-4]。松香是一種非常重要的天然資源，被譽(yù)為“長(zhǎng)在樹上的石油”。它由多種三環(huán)二萜樹脂酸組成：縱酸型樹脂酸、海松酸型樹脂酸、勞丹型樹脂酸等[5]，其主要成分是三環(huán)二萜類天然產(chǎn)物松香酸（abietic acid 縮寫AA）。松香酸等三環(huán)二萜類化合物在具有新穎多樣結(jié)構(gòu)的同時(shí)，又具有相對(duì)較小的分子量，有可能具有更好的生物利用度。雖然目前對(duì)松香酸在內(nèi)的各種松香活性成分的研究主要仍集中在工業(yè)領(lǐng)域，但其具有的廣泛生物活性已經(jīng)被證實(shí)，包括抗腫瘤、抗菌、抗病毒等[6-10]。因此本文綜述了松香酸及其衍生物的結(jié)構(gòu)與生物活性的研究進(jìn)展，為進(jìn)一步研究松香酸提供幫助，以期為三環(huán)二萜類天然活性物質(zhì)的藥用研究提供方向。

1 松香酸及其衍生物在抗腫瘤方面的研究進(jìn)展

松香酸(1)可作為治療抗癌藥物的輔助試劑，如乳腺癌、子宮癌、肝癌等癌癥[11]。松香酸(1)和脫氫松香酸（DHA 2）在上皮癌（A431）和肺腫瘤(A549)系中顯示出中等細(xì)胞毒性[12]，最近研究發(fā)現(xiàn)松香酸（1）能抑制B16F10黑色素瘤細(xì)胞在小鼠肺部的遷移潛力，提高與紫杉醇聯(lián)合用藥的療效[13]。在松香酸C18羧基位置進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，通過酯化、還原得到甲酯(3a)、甲基醛(3b)、伯醇(3c)等衍生物，評(píng)估其細(xì)胞毒性發(fā)現(xiàn)，甲酯活性＞醛＞羧酸＞醇，有趣的是母體共軛雙鍵的異構(gòu)化會(huì)導(dǎo)致喪失抗腫瘤活性[14]。類似的將脫氫松香酸C18位置進(jìn)行改造，得到化合物（4a—4c），其中脫氫松香醇（4c）顯示出比其他化合物高的抗Hela、Jurkat細(xì)胞活性，而松香酸甲酯衍生物的抗Hela細(xì)胞活性是衍生松香酸物中最高的。這就形成了鮮明對(duì)比，可能兩母體的抗癌機(jī)制并不一致。另外，7位引入含氧基團(tuán)會(huì)導(dǎo)致活性降低，脫氫松香酚乙酯具有更高的選擇性[15]。與氨基酸縮合的松香酸衍生物（5）對(duì)人白血?。℉L-60）細(xì)胞的IC50為3.6～37.3 μmol/L，對(duì)肺（A549）、乳腺（SK-BR-3）、胃（AZ-521）癌細(xì)胞具有中等細(xì)胞毒性，氨基酸的引入增加了母體松香酸的細(xì)胞毒性。其中與芳香族氨基酸（Phe、Tyr）縮合的松香酸能產(chǎn)生與順鉑相等的細(xì)胞毒性效力[16]。先與松香酸成酰胺后還原得到的仲胺化合物（6a—6c）針對(duì)黑色素瘤細(xì)胞的IC50能達(dá)到3 μmol/L以下，其中化合物通過氫鍵與靶點(diǎn)結(jié)合，氨基活性氫是活性必需的[17]。松香酸和脫氫松香酸C18進(jìn)行簡(jiǎn)單的衍生就有一定的抗癌活性，相信引入更多的活性基團(tuán)可能會(huì)有更好的抗癌活性?？鼓[瘤活性化合物如圖1所示。

有學(xué)者[18]合成了脫氫松香酸(2)的第一個(gè)手性三核鐵配合物，并將脫氫松香酸與之進(jìn)行細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)Fe（III）中心的參與能促進(jìn)DNA結(jié)合能力，并降低細(xì)胞毒性。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，脫氫松香酸的抗癌作用可能涉及多個(gè)靶點(diǎn)。近期研究[19]發(fā)現(xiàn)，在脫氫松香酸C18引入指示側(cè)鏈的新型松香酸衍生物具有一定的生物活性，通過硫脲鍵鏈接奎尼丁和脫氫松香酸（7）具有一定的抗癌活性，并降低脫氫松香酸對(duì)正常細(xì)胞的毒性，并且在C18引入不同的官能團(tuán)會(huì)產(chǎn)生不同的抗癌活性。?zsen等[20]使用28種不同微生物菌株進(jìn)行了樅酸的生物轉(zhuǎn)化，得到4種具有良好活性的化合物（1，8—10），其中松香酸能有效、有選擇性地抑制人肺癌細(xì)胞A549。化合物9能抑制肝癌細(xì)胞HepG2的增殖，起凋亡作用，并能抑制A549細(xì)胞DNA的合成。上述研究?jī)H僅引入了羥基，若還能衍生出其他基團(tuán)，對(duì)于其生物活性的提高和機(jī)制的研究將具有重要作用。采用孿藥或拼合等經(jīng)典藥物化學(xué)手段，也是一種很好的研究方向。

圖1 抗腫瘤活性化合物

2 松香酸及其衍生物在抗病毒、抗真菌方面的研究進(jìn)展

以脫氫松香酸為前體[21]，衍生合成的苯并咪唑（11）、喹喔啉（12）和吲哚（13）等雜環(huán)化合物（見圖2）對(duì)巨細(xì)胞病毒（CMV）、皰疹病毒（RSV、VZV）和DNA、RNA病毒均有活性。以脫氫松香酸衍生合成脫氫松香基氰基吡啶類化合物（14），用MTT比色法測(cè)試表明，這些化合物（見圖2）具有對(duì)人體單純皰疹病毒（HSV-1）的體外抗病毒活性[22]。這些結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步官能化、調(diào)節(jié)取代基，能開發(fā)出新型抗病毒藥物。以松香酸為前體[23]，合成了15-羥基去氫松香酸衍生物（15—20），這些化合物(見圖2)有抑制Epstein-Barr的早期抗原病毒活性，化合物18a有相對(duì)較強(qiáng)的抗真菌活性。WANG等[24]合成了24種松香基衍生物，并確定了抗真菌活性與N原子數(shù)和芳香鍵數(shù)等成正相關(guān)的定量構(gòu)效關(guān)系。通過計(jì)算分析進(jìn)一步設(shè)計(jì)合成了化合物21，其活性遠(yuǎn)高于其合成的24種化合物，符合模型預(yù)測(cè)結(jié)果。廖圣良等[25]在脫氫松香酸中引入噻唑酰胺結(jié)構(gòu)（22—23），發(fā)現(xiàn)：其對(duì)花生褐斑菌、蘋果輪紋病菌等5種病菌均有抑制活性；中間體22和化合物23a在50 μg/mL質(zhì)量濃度下對(duì)蘋果輪紋病菌的抑制率分別為92.4%和90.0%；其可作為農(nóng)藥進(jìn)一步研究。上述引入雜環(huán)和構(gòu)建其他環(huán)系的方法能產(chǎn)生很好的抗真菌和抗病毒活性，若還能引入更多的雜環(huán)，可能會(huì)找到具有更好活性的藥物。

圖2 抗病毒、抗真菌活性化合物

3 松香酸及其衍生物在抗菌方面的研究進(jìn)展

松香烷型二萜因其廣泛的抗菌活性而受到關(guān)注，包括抗MASR、VRE活性、抗革蘭氏菌等等活性。有學(xué)者[26]從非洲南部植物Plectranthusmadagascariensis中用甲醇提取出了4種主要成分，并首次分離得到2種松香烷型二萜（24—25）。這些二萜化合物（見圖3）對(duì)α-葡萄糖苷酶具有抑制作用，IC50為33～275 μmol/L，并顯示出有效的抗金黃色葡萄球菌和糞腸球菌活性。Saruul等[27]測(cè)定了分離得到的二萜化合物（26—28）的抗菌活性，發(fā)現(xiàn):松香烷型二萜類化合物能抑制4種革蘭氏陽(yáng)性菌;化合物25對(duì)MASR具有更強(qiáng)的抑制作用;醌的結(jié)構(gòu)是革蘭氏陽(yáng)性菌的抑制活性的結(jié)構(gòu)關(guān)鍵。近期有研究者[28]從藥用植物Isodon rubescens中分離出3種含有獨(dú)特γ-內(nèi)酯的松香烷型化合物（29—31）。在評(píng)估其抗變形鏈球菌活性中發(fā)現(xiàn)，化合物31在25 μg/mL時(shí)能夠抑制生物膜形成，而其MIC高達(dá)0.5 mg/mL。這說明其抗生物膜形成機(jī)制不同于抑制細(xì)胞生長(zhǎng)的機(jī)制，這或許能成為開發(fā)新型抗菌藥的途徑。Chen等[29]從Salvia prionitis中分離出幾種新型的松香酸二萜化合物（30—35），均對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌有抑制作用?；衔?4對(duì)拓?fù)洚悩?gòu)酶有抑制作用，化合物35有細(xì)胞霉素類作用。對(duì)松香酸母體引入各類不同數(shù)量的含氧基團(tuán)能產(chǎn)生很好的抗菌活性,但抗菌活性不太廣泛。若能找到更加廣譜或活性更好的化合物，對(duì)于植物源抗菌藥的研究會(huì)是個(gè)很好的補(bǔ)充。

圖3 抗菌活性化合物

4 松香酸及其衍生物在其他生物活性方面的研究進(jìn)展

云杉一直是一種重要的藥物來源，可是其富含松香酸、脫氫松香酸等萜烯和甾醇的樹皮一直被廢棄。研究者[30]用己烷提取云杉樹皮中主要成分松香酸和脫氫松香酸，顯示出強(qiáng)力的抗氧化作用，以及抗高膽固醇血癥、黏膜血管保護(hù)和抗腫瘤活性。糖尿病已成為世界第三大慢性疾病，在此背景下開發(fā)植物源性的治療糖尿病藥物受到人們的廣泛關(guān)注。目前的主要策略是抑制α-葡萄糖苷酶的活性。Bajpai等[31]研究發(fā)現(xiàn)，化合物21可以持續(xù)抑制α-葡萄糖苷酶活性，減少膳食后血糖水平，并具有一定的酪氨酸酶抑制活性。過氧化物酶體增殖激活受體（PPARs）控制著許多細(xì)胞內(nèi)的代謝過程，PPARs受體激動(dòng)劑能改善糖尿病、心血管疾病等代謝紊亂；植物源性的萜類PPARs受體激動(dòng)劑如：松香酸、脫氫松香酸等廣泛存在于蔬菜和水果中，有助于降低代謝風(fēng)險(xiǎn)綜合征[32]。近期有研究者[33]研究了松香酸、脫氫松香酸和角鯊烯對(duì)葡萄糖-6-磷酸酶（G6Pase）和糖原合成酶（GS）活性的影響以及對(duì)P-活化蛋白激酶（AMPK）、Akt和糖原合成酶激酶的磷酸化作用，結(jié)果表明脫氫松香酸有突出的抗糖尿病活性，它通過抑制G6Pase（減少葡萄糖的產(chǎn)生）和刺激GS的活性（增加葡萄糖儲(chǔ)存）雙重作用降血糖。松香酸及其衍生物能抑制各種代謝疾病相關(guān)激酶，若能開發(fā)出相應(yīng)的植物源性藥物更能被人們接受并能增加廢棄植物的利用度，減少環(huán)境污染。其他活性化合物如圖4所示。

在江河湖泊設(shè)置入河排污口的建設(shè)項(xiàng)目，建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)取得縣級(jí)以上地方人民政府水行政主管部門或者流域管理機(jī)構(gòu)出具的入河排污口設(shè)置同意文件。在進(jìn)行入河排污口設(shè)置審批時(shí)，應(yīng)結(jié)合廢污水產(chǎn)排分析及納污水域調(diào)查成果，分析判斷其是否符合清潔生產(chǎn)、達(dá)標(biāo)排放與總量控制、水功能區(qū)限排等方面要求。因保留區(qū)、緩沖區(qū)主要是采用現(xiàn)狀污染物入河量作為納污能力及限排總量，因此在進(jìn)行入河排污口設(shè)置審批時(shí)，需削減水功能區(qū)內(nèi)相應(yīng)的排污量，以滿足新增加入河排污量后不會(huì)超過限排總量；而開發(fā)利用區(qū)的納污能力及限排總量主要是采用模型法進(jìn)行計(jì)算，新增加入河排污量與現(xiàn)有入河排污量的總和不得超過該水功能區(qū)限排總量。

Li等[34]從鼠尾草地上部分提取了一系列4,5開環(huán)松香重排二萜化合物（33—35），測(cè)定了其對(duì)RAW 264.7細(xì)胞中脂多糖誘導(dǎo)產(chǎn)生NO機(jī)制的抑制作用，其中具有呋喃環(huán)的化合物34和35的IC50為14.56和15.11 μmol/L。由瘧原蟲引發(fā)的瘧疾雖然有青蒿素等一線藥物進(jìn)行治療，但是開發(fā)新型藥物也是不可忽視的。Sadashiva等[35]合成了一系列脫氫樅胺及其酰基化合物（36—40），其對(duì)瘧原蟲的IC50為0.36～2.6 μmol/L。有趣的是，N-脫氫樅基苯甲酰胺（37）顯示出有效的抗瘧活性（IC50=0.36 μmol/L）和對(duì)哺乳動(dòng)物忽略不計(jì)的細(xì)胞毒性（IC50＞100 μmol/L），可考慮作為新型抗瘧疾藥物。莫啟進(jìn)等[36-37]以脫氫松香酸為前體，合成一系列1，3，4-噻二唑衍生物（41—43），其中硫脲衍生物表現(xiàn)出對(duì)棉鈴蟲、玉米螟等有殺蟲活性，化合物41a、41c對(duì)棉鈴蟲有一定的殺蟲活性并且防治效率都不低于80%，化合物41b、41d、41e對(duì)玉米螟具有殺蟲活性并且防治效率不低于60%。其中取代酰胺基衍生物大部分只具有一定的殺菌活性，反而中間體42在質(zhì)量濃度為50 mg/L時(shí)對(duì)番茄早疫病菌抑制率達(dá)到88.9%，并對(duì)其他病菌也具有抑制活性。在之前的研究[38]中，該課題組合成了1，3，4-二噁唑系列衍生物（44a—44h）。上述研究發(fā)現(xiàn)，松香酸及其衍生物還有很好的殺蟲、殺菌、除雜草活性。但影響人類身體健康、正常生活秩序的害蟲還有很多，因此需要繼續(xù)對(duì)其衍生物進(jìn)行研究，以期能開發(fā)出更多的治療藥物或殺蟲農(nóng)藥。

圖4 其他活性化合物

5 結(jié)論與展望

本文綜述了近年來各個(gè)文獻(xiàn)報(bào)道的關(guān)于松香酸及其衍生物的生物活性研究進(jìn)展。松香酸和脫氫松香酸具有抗腫瘤活性、抗氧化、抗糖尿病等活性，主要對(duì)羧基C18位置結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾，能增強(qiáng)抗癌活性和靶點(diǎn)的選擇性，產(chǎn)生不同的抗癌活性和其他抗真菌、抗病毒活性、抗瘧疾活性等。對(duì)B環(huán)、C環(huán)的結(jié)構(gòu)修飾（例如：引入含氧基團(tuán)羥基或改造為醌等結(jié)構(gòu)）會(huì)增強(qiáng)其抗真菌、抗病毒、抗菌活性，雖然具體機(jī)制尚不明確，但是各類活性顯而易見且結(jié)構(gòu)修飾成果顯著。依照一定的構(gòu)效關(guān)系，加強(qiáng)對(duì)B環(huán)、C環(huán)和異丙基的結(jié)構(gòu)修飾研究，采取合適的制劑策略提高成藥性和生物利用度，相信未來能研發(fā)出具有良好活性且低毒低副作用的松香類三環(huán)二萜新藥。