雷公藤紅素藥理活性與結(jié)構(gòu)修飾研究進(jìn)展

陳海蘭，許少華，徐偉，沙玫

(福建中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，福建 福州 350122)

雷公藤紅素是福建特色藥材雷公藤(TripterygiumwilfordiiHook.f.)的主要活性成分之一，屬于木栓烷型五環(huán)三萜，具有廣泛的藥理活性[1]。2007年被國際頂級期刊《Cell》雜志列為最有可能發(fā)展為藥物的5種天然產(chǎn)物之一[2]。其中，2015年哈佛大學(xué)Umut Ozcan團(tuán)隊(duì)《Cell》報(bào)道研究發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素可以通過提升瘦素的敏感性，降低進(jìn)食量，顯著降低肥胖老鼠的體重，成為極具潛力的減肥新藥，使其備受關(guān)注[3]。另外雷公藤紅素還具有抗類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、抗腫瘤、抗氧化、神經(jīng)元保護(hù)、降血糖等藥理活性。

天然產(chǎn)物及其衍生物是新藥開發(fā)的重要來源，因此研究者們以雷公藤紅素為母核進(jìn)行大量化學(xué)結(jié)構(gòu)修飾研究，并結(jié)合活性篩選，以期發(fā)現(xiàn)活性更為突出的候選化合物，并對雷公藤紅素的化學(xué)修飾衍生物及其藥物用途進(jìn)行專利保護(hù)[4]。雷公藤紅素及其衍生物的藥理作用及結(jié)構(gòu)修飾研究成為目前關(guān)注的熱點(diǎn)。本文對此進(jìn)行綜述，為雷公藤紅素的深入研究提供參考。

1 雷公藤紅素的藥理活性研究

1.1 抗腫瘤活性 雷公藤紅素對胰腺癌、肺癌、卵巢癌、肝癌、胃癌、白血病、結(jié)腸癌、乳腺癌等多種癌細(xì)胞具有抑制作用。自2006年Yang等[5]首次報(bào)道了雷公藤紅素可以誘導(dǎo)前列腺癌細(xì)胞凋亡，引發(fā)了對雷公藤紅素抗癌機(jī)制的研究。

1.1.1 抗胰腺癌 雷公藤紅素能通過下調(diào)趨化因子受體CXCR4的表達(dá)來抑制結(jié)腸癌和胰腺癌細(xì)胞的侵襲，具有用于治療胰腺癌的潛在價(jià)值[6]。Chakravarthy 等[7]研究發(fā)現(xiàn)，4E-BP1在TRAIL和雷公藤紅素共同引起人胰腺腫瘤細(xì)胞凋亡的機(jī)制中起關(guān)鍵作用。Hao等[8]研究發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素可提高胰腺癌細(xì)胞自噬水平。3-MA具有增強(qiáng)雷公藤紅素誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和抑制腫瘤生長的作用。自噬抑制劑3-MA可提高雷公藤紅素的體內(nèi)外治療效果。

1.1.2 抗肺癌 雷公藤紅素可通過線粒體途徑增加A549人肺癌細(xì)胞的凋亡并抑制其增殖[9-10]。Nazim等[11]研究發(fā)現(xiàn)，雷公藤紅素通過其抗轉(zhuǎn)移特性，可能啟動肺癌細(xì)胞TRAIL介導(dǎo)的凋亡死亡。TRAIL與雷公藤紅素聯(lián)合應(yīng)用可能是治療TRAIL耐藥肺癌的一種安全有效的治療技術(shù)。Ying等[12]發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素聯(lián)合EGFR-TKIs通過抑制EGFR通路，可以顯著抑制T790M突變的肺癌細(xì)胞的侵襲。雷公藤紅素、EGFR-TKIs聯(lián)合治療可抑制體內(nèi)腫瘤生長，可能是治療肺癌的一種更有效的治療方法。

1.1.3 抗卵巢癌 Wang等[13]研究發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素在卵巢癌細(xì)胞中具有顯著的抗侵襲活性。這些功能可能通過NF-κB途徑阻斷介導(dǎo)。Li等[14]研究了雷公藤紅素在人卵巢癌細(xì)胞系A(chǔ)2780、OVCAR3、SKOV3中的抗癌作用及其機(jī)制。雷公藤紅素以劑量依賴的方式顯著抑制細(xì)胞的增殖和遷移，導(dǎo)致G2/M細(xì)胞周期阻滯，并伴有細(xì)胞周期蛋白D1、CDK2和CDK4的下調(diào)。雷公藤紅素主要通過上調(diào)caspase-3、caspase-8、Bax、下調(diào)Bcl-2來誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。報(bào)道雷公藤紅素特別抑制了Pin1的表達(dá)，從而抑制了Akt、STAT3、P38、JNK、P65和IL-6的表達(dá)。綜上所述，這些發(fā)現(xiàn)表明雷公藤紅素通過抑制Pin1的表達(dá)是一種潛在的治療人類卵巢癌的藥物。

1.1.4 抗肝癌 雷公藤紅素具有用于肝癌治療的潛力。許陽賢等[15]研究表明雷公藤紅素能顯著抑制SMMC-7721增殖并誘導(dǎo)其凋亡，并可以抑制裸鼠種植瘤的生長。雷公藤紅素可能通過激活caspase-3通路及抑制NF-κB通路誘導(dǎo)SMMC-7721細(xì)胞凋亡。Ma等[16]證實(shí)在mRNA和蛋白水平上，雷公藤紅素均以劑量和時(shí)間依賴的方式顯著下調(diào)E2F1并觸發(fā)HepG2細(xì)胞的凋亡。雷公藤紅素可以作為一種先導(dǎo)化合物，開發(fā)用于肝癌治療。

1.1.5 抗胃癌 Lee等[17]發(fā)現(xiàn)6種胃癌細(xì)胞系經(jīng)雷公藤紅素處理后，AGS和YCC-2細(xì)胞增殖均明顯下降。雷公藤紅素抑制了細(xì)胞遷移，增加G1周期的阻滯。Sha等[18]研究發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素通過miR-146a、miR-21抑制NF-κB、PI3K/Akt-NF-κB信號通路誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞凋亡。對胃癌細(xì)胞周期阻滯的作用是通過抑制miR-21-mTOR信號通路使p27蛋白水平升高。Yao等[19]發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素通過下調(diào)miR-21來抑制MKN45細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，使PTEN/PI3K/AKT和NF-κB信號通路失活。

1.1.6 抗白血病 Zhang等[20]代謝組學(xué)研究首次發(fā)現(xiàn)尿苷缺乏癥有助于APL細(xì)胞中雷公藤紅素誘導(dǎo)的線粒體凋亡。彭彬[21]在雷公藤紅素對不同白血病細(xì)胞增殖和抑制HSP90的影響研究中發(fā)現(xiàn)，雷公藤紅素對研究中常用到的6種白血病細(xì)胞株增殖均有抑制作用，且表現(xiàn)出劑量依賴性，但對每種白血病細(xì)胞株增殖的抑制程度有所不同。方金勇等[22]發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素通過調(diào)控Bcl-2家族蛋白，激活了caspase途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，并通過抑制病毒關(guān)鍵蛋白Tax的表達(dá)，從而有效抑制了成人T細(xì)胞白血病細(xì)胞的增殖。

1.1.7 抗結(jié)腸癌 張志強(qiáng)等[23]發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素可以通過活性氧誘導(dǎo)結(jié)腸癌SW620細(xì)胞凋亡。Bufu等[24]研究發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素通過PI3K/AKT信號通路抑制MMP3和MMP7，從而抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖和遷移。Barker等[25]發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素可有效抑制小鼠自發(fā)性結(jié)腸直腸癌和致癌性結(jié)腸直腸癌。Ni等[26]研究發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素可通過負(fù)調(diào)控miR-21和PI3K/AKT/GSK-3通路來抑制結(jié)腸癌細(xì)胞增殖。

1.1.8 抗乳腺癌 Mi等[27]發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素顯著降低了TNF-α刺激后MDA-MB-231人乳腺癌細(xì)胞的侵襲。雷公藤紅素劑量依賴性地抑制了tnf -alpha誘導(dǎo)的MDA-MB-231細(xì)胞中MMP-9基因的mRNA和蛋白表達(dá)。Zuo等[28]發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素通過上調(diào)microRNA-15a，滅活PI3K/AKT和JNK通路，抑制乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。綜上所述，表明雷公藤紅素可能是乳腺癌化療的潛在候選藥物。

1.2 抗炎 Yu等[29]證明雷公藤紅素在體內(nèi)外都能消除NLRP3炎性小體的激活，抑制caspase-1的激活和IL-1的分泌。體內(nèi)結(jié)果表明雷公藤紅素通過自噬相關(guān)途徑減弱NLRP3炎性小體依賴的炎癥疾病。Venkatesha等[30]研究發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素可逆轉(zhuǎn)多種少突膠質(zhì)細(xì)胞糖蛋白(MOG)誘導(dǎo)的炎癥和免疫病理相關(guān)基因的表達(dá)。Zhang等[31]研究發(fā)現(xiàn)在HRPE和ARPE-19細(xì)胞中，雷公藤紅素均能顯著抑制脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的蛋白表達(dá)和編碼促炎細(xì)胞因子IL-6、IL-8和MCP-1的mRNA表達(dá)水平。雷公藤紅素通過抑制NF-κB信號通路來改善LPS誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。雷公藤紅素是一種有效的視網(wǎng)膜色素上皮(RPE)細(xì)胞抗炎藥，在老年性黃斑變性的預(yù)防和治療中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。線粒體在細(xì)胞死亡、自噬、免疫和炎癥中起著不可或缺的作用。雷公藤紅素能靶向線粒體，通過Nur77靶點(diǎn)抑制炎癥反應(yīng)[32]。

1.3 抗氧化與神經(jīng)元保護(hù)作用 李鋒等[33]發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素可在體外有效抑制Cu2+誘導(dǎo)人低密度脂蛋白(LDL)氧化損傷，在無細(xì)胞毒安全劑量下可抑制AAPH所致的HAEC細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷。Jannuzzi等[34]研究發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素治療可以提高HepG2細(xì)胞的生存能力，增強(qiáng)細(xì)胞的抗氧化防御能力。結(jié)果顯示雷公藤紅素可能具有改善撲熱息痛(APAP)誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激和細(xì)胞毒性的潛力。鮑育華等[35]研究發(fā)現(xiàn)，雷公藤紅素具有神經(jīng)元保護(hù)作用，能夠改善手術(shù)創(chuàng)傷刺激引發(fā)的老年鼠認(rèn)知功能的降低。

1.4 抗肥胖作用 2015年哈佛大學(xué)Umut Ozcan團(tuán)隊(duì)《Cell》報(bào)道研究發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素可以通過提升瘦素的敏感性，降低進(jìn)食量，顯著降低肥胖老鼠的體重，使其備受關(guān)注[36]。2016年Weisberg等[37]研究發(fā)現(xiàn)，雷公藤紅素可逆轉(zhuǎn)高血糖的小鼠胰腺β細(xì)胞衰竭，增加胰島素產(chǎn)量和胰島素敏感性，從而起到抗肥胖作用。2018年Kyriakou等[38]證明在體內(nèi)雷公藤紅素誘導(dǎo)體重減輕在很大程度上與抑制瘦素負(fù)調(diào)節(jié)因子介導(dǎo)的下丘腦蛋白酪氨酸磷酸酶PTP1B和TCPTP有關(guān)。雷公藤紅素可逆地結(jié)合并抑制非競爭性PTP1B和TCPTP。結(jié)果表明，PTP1B和TCPTP對降低成年肥胖小鼠體重至關(guān)重要。

此前，一些研究認(rèn)為，雷公藤紅素通過改變小鼠的能量消耗過程來實(shí)現(xiàn)減重：實(shí)驗(yàn)小鼠皮下的白色脂肪向棕色脂肪轉(zhuǎn)化，而棕色脂肪的燃燒生熱過程也得以加速[39]。而亥姆霍茲慕尼黑中心的研究人員敲除相應(yīng)的基因后得出不同的結(jié)論：小鼠體重變化與能量的消耗無關(guān)，減重完全是通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)對進(jìn)食量的控制實(shí)現(xiàn)的。研究團(tuán)隊(duì)還首次在體型瘦弱的小鼠中觀察到，雷公藤紅素能安全地減輕其體重[40]。

2019年Umut Ozcan團(tuán)隊(duì)在2015年研究基礎(chǔ)上進(jìn)一步闡明其作用機(jī)制，在《Nature Medicine》報(bào)道雷公藤紅素可以通過白介素受體提升瘦素的敏感性從而起到抗肥胖作用[41]。Fang等[42]研究發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素抑制脂肪攝入量，并導(dǎo)致減肥通過抑制甘丙肽及其受體表達(dá)在高脂肪飲食的老鼠的下丘腦。更重要的是，除了這些直接的抗肥胖作用外，雷公藤紅素還通過激活A(yù)KT和P38 MAPK增加脂肪細(xì)胞和骨骼肌中PGC-1α和GLUT4的表達(dá)，從而增加葡萄糖的攝取。雷公藤紅素還通過CREB/PGC-1α途徑抑制葡萄糖異生活性。研究表明雷公藤紅素的減重作用是由降低甘丙肽誘導(dǎo)的食物消耗所驅(qū)動的，為臨床應(yīng)用雷公藤紅素治療肥胖提供了可能。

以上研究表明，雷公藤紅素能從多個方面治療肥胖疾病，是極具有開發(fā)潛力的減肥候選藥物。

1.5 抗類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎 類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis，RA)，是一種以關(guān)節(jié)滑膜炎為特征的慢性全身性自身免疫性疾病，以慢性、對稱性、多關(guān)節(jié)滑膜炎和關(guān)節(jié)外病變?yōu)橹饕R床表現(xiàn)[43]。馮小可等[44]研究表明雷公藤紅素能調(diào)節(jié)滑膜成纖維細(xì)胞中OPG/RANKL軸和抑制促炎因子、趨化因子的表達(dá)，可能在阻止類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎“炎癥”和“骨侵蝕”中發(fā)揮重要作用。Wong等[45]研究發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素觸發(fā)Ca2+信號誘導(dǎo)RASFs/RAFLS自噬性細(xì)胞死亡，改善AIA大鼠關(guān)節(jié)炎，促進(jìn)基于Ca2+信號調(diào)控的抗關(guān)節(jié)炎藥物的開發(fā)。

1.6 降血糖作用 黃明來[46]研究發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素對炎癥狀態(tài)下β-胰島細(xì)胞具有一定的保護(hù)作用，通過對鈉葡萄糖共轉(zhuǎn)運(yùn)體的抑制，減少了葡萄糖的重吸收，從而降低糖尿病小鼠的血糖。鄭月[47]首次探討了雷公藤紅素對db/db小鼠肝臟胰島素抵抗的改善作用以及可能的作用機(jī)制，結(jié)果表明該藥物通過減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力，減少了脂質(zhì)沉積，進(jìn)而增強(qiáng)肝臟胰島素敏感性，促進(jìn)肝對葡萄糖的攝取和糖原合成，從而有效降低db/db小鼠的血糖。研究發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素可以成為治療2型糖尿病的潛在藥物。

Zhang等[48]研究發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素和棕櫚酸(PA)均能與MD2結(jié)合，雷公藤紅素能將PA從細(xì)胞中驅(qū)逐出去。雷公藤紅素可以逆轉(zhuǎn)高脂飲食引起的高血糖和肥胖，以及肝臟NF-κB的激活。綜上所述，雷公藤紅素可以通過阻斷PA與MD2的結(jié)合來逆轉(zhuǎn)PA引起的TLR4-MD2激活依賴的胰島素抵抗。

糖尿病腎病(DN)是一種終末期腎病和腎臟功能障礙。Zhan等[49]研究發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素預(yù)處理可抑制高糖誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡、LDH釋放、ROS生成和足細(xì)胞耗竭。結(jié)果表明雷公藤紅素可能通過恢復(fù)HO-1介導(dǎo)的自噬途徑，保護(hù)機(jī)體免受高糖誘導(dǎo)的足細(xì)胞損傷、炎癥和胰島素抵抗，是一種很有前途的DN治療藥物。

1.7 肝腎等臟器保護(hù)作用 Zhang等[50]研究結(jié)果表明雷公藤紅素不僅可以降低血肌酐和尿素氮含量也降低糖尿病大鼠尿蛋白的排泄，改善腎臟的病理損傷，調(diào)節(jié)p38MAPK的表達(dá)和NF-κB p65?？傊?，雷公藤紅素可以保護(hù)糖尿病大鼠的腎臟調(diào)節(jié)MAPK信號通路/NF-κB抑制炎癥和延緩腎功能損傷。Zhao等[51]研究表明，雷公藤紅素通過調(diào)節(jié)SIRT1和FXR，在預(yù)防膽汁淤積性肝損傷方面發(fā)揮了新的作用。Ye等[52]研究表明，雷公藤紅素可靶向STAT3來抑制血管緊張素II誘導(dǎo)的心功能不全。

2 雷公藤紅素的結(jié)構(gòu)修飾

雷公藤紅素具有特殊的不飽和木栓烷型五環(huán)三萜結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)見圖1)，為紅色晶體或粉末固體，其活潑基團(tuán)包括A/B環(huán)的醌甲基、C-3位羥基和C-29位羧基。對雷公藤紅素的改造也主要集中在這三個部位。

2.1 A/B環(huán)的結(jié)構(gòu)改造及其抗癌活性 研究表明，A環(huán)C-2與C-6位易發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)，形成邁克爾加成產(chǎn)物[53]。C-3位的羥基易發(fā)生酯化反應(yīng)，可以與酰氯或酸酐合成一系列酯類衍生物。

2.1.1 A/B環(huán)的改造 Figueiredo等[54]對雷公藤紅素A/B環(huán)、C-29位羧基進(jìn)行改造，合成了衍生物2～5(結(jié)構(gòu)見圖2)，并初步研究了衍生物在A549和MIA PaCa-2中的抗癌活性。結(jié)果顯示化合物2的抗癌活性與雷公藤紅素相似，化合物3的抗癌活性下降，化合物4的抗癌活性大幅度降低。在A環(huán)引入兩個乙?；蠛铣傻幕衔?抗癌活性最好。

2.1.2 C-6位結(jié)構(gòu)改造 Tang等[55]對雷公藤紅素的C-6位以及A環(huán)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改造，主要有磺化、硫化、碳酸化反應(yīng)，合成了雷公藤紅素衍生物6～11(結(jié)構(gòu)見圖3)，并測定其對Bel7402、H4和BGC823的抗癌活性，結(jié)果顯示，C-6位磺化和C-6位硫化的衍生物的抗癌活性比雷公藤紅素好，其中化合物10的抗癌活性最好，而C-6位碳酸化則失去抗癌活性。

Tang等[56-57]更深入的研究了雷公藤紅素A/B環(huán)結(jié)構(gòu)的改造對抗腫瘤作用的影響，在C-6位引入了吲哚類基團(tuán)合成了10種衍生物12～21(結(jié)構(gòu)見圖3)，并測定其對H4和Bel7402細(xì)胞的抗癌活性，結(jié)果表明，6位引入吲哚基團(tuán)，其衍生物抗癌活性比雷公藤紅素差；引入溴、氯和氟取代吲哚基團(tuán)抗癌活性降低；引入6取代吲哚基團(tuán)比5取代、7取代的抗癌活性更好。由于合成的10種衍生物抗癌活性都降低，Tang等[56]又在C-2位、3位以及29位分別引入甲氧基，合成了衍生物22～30(結(jié)構(gòu)見圖3)，抗癌活性表明，化合物24、27、29對Bel7402細(xì)胞抑制作用優(yōu)于雷公藤紅素，其中化合物29對H4和Bel7402細(xì)胞的抗癌活性均優(yōu)于雷公藤紅素。

雷公藤紅素含有醌甲基結(jié)構(gòu)，該基團(tuán)可與許多靶蛋白和其他自由含巰基分子形成邁克爾加成產(chǎn)物，該類衍生物對Myc具有更強(qiáng)的特異性和效價(jià)。和其他Myc抑制劑一樣，這些類似物迅速減少了Myc蛋白的豐度，Myc蛋白引起全球能量危機(jī)，表現(xiàn)為ATP耗竭、中性脂質(zhì)積累、AMP蛋白激酶激活、細(xì)胞周期阻滯和凋亡。它們還抑制了許多已建立的人癌細(xì)胞株和原代骨髓瘤外植體的增殖，這些原代骨髓瘤外植體對強(qiáng)效的間接Myc抑制劑JQ1具有耐藥性。Wang等[58]對C-6位進(jìn)行改造，合成了衍生物31(結(jié)構(gòu)見圖3)。該衍生物對Myc和N-Myc具有更強(qiáng)的選擇性和效力。

2.1.3 C-3位羥基結(jié)構(gòu)改造 C-3位羥基主要通過酯化反應(yīng)對其進(jìn)行改造，孫紅莉等[59]將C-3位羥基與酰氯或酸酐反應(yīng)，引入水溶性基團(tuán)，合成了一系列雷公藤紅素衍生物32～37(結(jié)構(gòu)見圖4)，并進(jìn)行體外抗癌活性測試，結(jié)果表明，化合物33～36失去了抗癌活性，化合物37的抗癌活性優(yōu)于雷公藤紅素(化合物37對P12的IC50=2.37 μmol·L-1，雷公藤紅素對P12的IC50=3.15 μmol·L-1)。

2.2 C-29羧基的結(jié)構(gòu)修飾及其抗癌活性 雷公藤紅素的C-29位具有羧基，呈酸性，C-29位可以通過酯化、?；磻?yīng)引入不同基團(tuán)，合成一系列具有生物活性的酯類、脲類、酰胺類衍生物。

2.2.1 酰胺類 為了提高雷公藤紅素的水溶性，Tang等[60-61]在保持A/B環(huán)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，僅在29位羧基上進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，引入酰胺基團(tuán)，合成了一系列雷公藤紅素酰胺類衍生物38～42(結(jié)構(gòu)見圖5)，并且進(jìn)行了抗腫瘤活性測試，結(jié)果表明，合成的衍生物38、39對MGC-803、SGC-7901、HepG2和SMMC-7721細(xì)胞的抗癌活性均降低。其中化合物40、41對4種細(xì)胞的抗癌活性較好。

Fen等[62]同樣對C-29位進(jìn)行改造，引入酰胺基團(tuán)，合成了一系列雷公藤紅素酰胺類衍生物43～52(結(jié)構(gòu)見圖5)，衍生物43～49對A549、Panc-1、MCF-7細(xì)胞的抑制作用優(yōu)于雷公藤紅素。C-29位引入含氮基團(tuán)，對Hsp90-Cdc37細(xì)胞具有很強(qiáng)的抑制作用，這些衍生物提高了其水溶性。在這些衍生物中，化合物49的抗癌活性最好，對Hsp90-Cdc37細(xì)胞具有較強(qiáng)的抑制作用。

Pang等[63]在C-29位引入氨基酸取代物，合成了一系列雷公藤氨基酸酯類衍生物53～60(結(jié)構(gòu)見圖6)。衍生物對A549和HeLa細(xì)胞的抗癌活性明顯強(qiáng)于HepG2細(xì)胞，衍生物53-58對A549和HeLa細(xì)胞的抑制作用優(yōu)于雷公藤紅素。研究表明，引入芳香族氨基酸合成的衍生物59和60抗癌活性明顯降低。通過比較54和55、56和57、59和60的抗癌活性，發(fā)現(xiàn)具有乙酯基團(tuán)的衍生物比甲酯基團(tuán)的衍生物活性更好。

Zhang等[64]設(shè)計(jì)合成了一系列氨基酸酯類衍生物61～65(結(jié)構(gòu)見圖6)，并測試其在HCT-116、AGS、MGC-803、SGC-7901、Bel-7402、HepG-2、A549、HeLa細(xì)胞中的抗癌活性。研究表明，化合物61、63、64、65對AGS、HCT-116、HeLa和HepG-2細(xì)胞的抗癌活性優(yōu)于雷公藤紅素，其中化合物65的抗癌活性最佳。D型化合物的抗癌活性強(qiáng)于L型化合物的抗癌活性，說明抗癌活性與手性有一定的關(guān)系。

Klaic等[65]同樣以酰胺反應(yīng)為基礎(chǔ)，通過縮合劑(HATU)成功實(shí)現(xiàn)系列胺基化合物與雷公藤紅素29位上羧基鍵聯(lián)(結(jié)構(gòu)見圖6)。并以人宮頸癌細(xì)胞群(Hela)為研究對象，對雷公藤紅素及部分目標(biāo)衍生物進(jìn)行熱休克反應(yīng)活性及抗氧化活性測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，目標(biāo)產(chǎn)物66、67、69和70的誘導(dǎo)熱休克反應(yīng)活性及抗氧化作用均強(qiáng)于母體；同時(shí)以胰腺癌細(xì)胞(Panc-1)為研究對象，通過凝膠電泳(SDS-PAGE)，熒光酶促試驗(yàn)，蛋白質(zhì)印跡分析(Western Blot Analysis)及親核純化試驗(yàn)對雷公藤紅素及部分目標(biāo)衍生物進(jìn)行深入的構(gòu)效關(guān)系研究和探討，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)靶蛋白的初步識別，結(jié)果表明，雷公藤紅素衍生物68和70對Panc-1細(xì)胞中的Annexin Ⅱ，eEF1A和β-tubulin 3種蛋白具有靶向識別作用，為雷公藤紅素及其新型衍生物的合成設(shè)計(jì)及靶向研究開創(chuàng)了新局面。

Li等[66]合成了雷公藤紅素衍生物71～72(結(jié)構(gòu)見圖7)，其C-29與氨基連接，顯示出更有效的抗增殖活性。結(jié)果表明，氨基化胺連接可能更適合于雷公藤紅素的修飾。在所有目標(biāo)化合物中，衍生物72對A549、MCF-7、HOS和HepG 2細(xì)胞系的活性較強(qiáng)(IC50分別為0.48±0.06、0.78±0.08、0.51±0.09和1.41±0.18 μmol·L-1)。雷公藤紅素IC50分別為(1.57±0.15、1.56±0.16、0.93±0.03、1.62±0.19)μmol·L-1。

Hu等[67]設(shè)計(jì)和合成胺衍生物作為雷公藤紅素的潛在替代品。通過1-(2-氨基乙氧基)-2-氨基葡萄糖與雷公藤紅素的偶聯(lián)反應(yīng)，合成了該化合物73(結(jié)構(gòu)見圖7)。研究了該化合物對腎臟缺血再灌注損傷動物模型中的潛在療效。結(jié)果表明，與雷公藤紅素一樣，該化合物可以完全逆轉(zhuǎn)疾病的進(jìn)展。此外，還對該化合物在大鼠血液、肝臟、腎臟、心臟、脾臟、肺和生殖系統(tǒng)中的毒性進(jìn)行了全面評價(jià)。與雷公藤紅素對正常器官的性能比較，該化合物可顯著地維持高安全性并顯著減少副作用。因此，該化合物可以保持與雷公藤紅素相同的功效，同時(shí)在體內(nèi)處理較低的毒性。

You等[68]將三苯基膦(TPP)與雷公藤紅素結(jié)合形成一種合成衍生物74(結(jié)構(gòu)見圖7)，該衍生物可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞線粒體靶向藥物的傳遞，誘導(dǎo)ROS的積累，從而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。

2.2.2 酯類 國內(nèi)學(xué)者王家強(qiáng)等[69-70]在保留雷公藤紅素醌甲基結(jié)構(gòu)完整性的前提下通過對其C-29位羧基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合成系列的雷公藤紅素酯類衍生物75～82(結(jié)構(gòu)見圖8)，并采用MTT比色法以A549和HepG2細(xì)胞為研究對象測定目標(biāo)衍生物的抗癌活性。結(jié)果通過對比IC50值，發(fā)現(xiàn)衍生物76和80比母體雷公藤紅素的抗癌活性強(qiáng)，且具有良好的水溶性；而其他酯類衍生物均表現(xiàn)出與母體相當(dāng)或者小于母體的抗癌活性。

孫紅莉[59]以酯化反應(yīng)為主對C-29位進(jìn)行修飾，合成了一系列雷公藤紅素酯類衍生物83～88(結(jié)構(gòu)見圖8)，并做了相應(yīng)的構(gòu)效關(guān)系及藥理活性研究。再次證明雷公藤紅素結(jié)構(gòu)中的醌甲基部位為其抗癌活性的必要部位，改變其醌甲基結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致抗癌活性減弱?；衔?3、85、88對腫瘤細(xì)胞PC12和C6的抑制活性優(yōu)于雷公藤紅素，化合物84對PC12細(xì)胞的抑制活性降低，化合物86、87對兩種細(xì)胞的抗癌活性與雷公藤紅素基本相當(dāng)。

Zhang等[64]對C-29位羧酸進(jìn)行修飾，引入胺和三唑衍生物，合成了一系列新型雷公藤酰胺類衍生物89～100(結(jié)構(gòu)見圖9)，并研究了衍生物的抗癌活性，研究表明，部分化合物具有很好的抗癌活性。

化合物89～92引入酰胺基團(tuán)，抗癌活性有所提高，其中化合物90～92隨著氟原子、氯原子、甲氧基的引入，抗癌活性呈下降趨勢?；衔?3～95的R位引入不同取代的哌嗪衍生物，當(dāng)哌嗪上的氮原子和苯環(huán)直接相連時(shí)合成的化合物抗癌活性最好。結(jié)果顯示，抗癌活性與氮原子的引入有著重要關(guān)系，化合物96～98引入含氮雜環(huán)，抗癌活性顯著增強(qiáng)?；衔?7、98在Bel-7402、HCT-116、SGC-7901細(xì)胞中抗癌活性比雷公藤紅素提高3倍。三唑類衍生物99、100對抗癌活性無明顯影響。

Xu等[71]在天然產(chǎn)物雜交策略的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)、合成和評價(jià)了32種新型雷公藤紅素衍生物的抗腫瘤活性。與雷公藤紅素相比，這些衍生物中的大部分存在顯著的抗增殖活性，其中衍生物101(結(jié)構(gòu)見圖9)的抑制能力最強(qiáng)[IC50=0.15±0.03 μmol·L-1(A549)，0.17±0.03 μmol·L-1(MCF-7)，0.26±0.02 μmol·L-1(HepG2)]，具有較好的抗癌活性。藥理研究表明，衍生物101具有破壞Hsp90-Cdc37復(fù)合物的能力，與雷公藤紅素類似。此外，衍生物101還通過死亡受體途徑誘導(dǎo)A549細(xì)胞凋亡。

2.2.3 脲類 Figueiredo等[72]通過對C-29位進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，合成了一系列雷公藤紅素含脲衍生物(結(jié)構(gòu)見圖10)，并分析了它們對MIA PaCa-2和A549細(xì)胞的抗癌活性，結(jié)果表明，衍生物102、103、104表現(xiàn)出顯著的抗癌活性，且提高了腫瘤與非腫瘤細(xì)胞之間的選擇性。

2.3 雷公藤紅素多位點(diǎn)同時(shí)改造及其抗癌活性 Figueiredo等[54]對A環(huán)以及C-29位進(jìn)行改造，合成了一系列新型的雷公藤紅素C-29位氨基甲酸酯衍生物114～117(結(jié)構(gòu)見圖11)，衍生物通過A549和MIA PaCa-2細(xì)胞進(jìn)行活性評價(jià)。研究表明，化合物114具有較高的抗癌活性，且在惡性腫瘤細(xì)胞和非惡性成纖維細(xì)胞之間具有很好的選擇性。

Shan等[73]對C-3位和C-29位進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改造，合成了一系列雷公藤紅素酯類衍生物118～126(結(jié)構(gòu)見圖12)，衍生物118～122對HepG2、SGC7901、Hela細(xì)胞的抗癌活性優(yōu)于雷公藤紅素。A環(huán)的C-3位羥基對抗癌活性具有很大的影響，當(dāng)C-3位通過酯化反應(yīng)引入含氮雜環(huán)化合物后，合成的衍生物124～126抗癌活性明顯降低。

Wang等[74]對29位羧基和3位羥基進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，設(shè)計(jì)合成了兩個系列的雷公藤紅素衍生物(結(jié)構(gòu)見圖13)。通過4株人類癌細(xì)胞(SCG7901、HGC27、HepG2和Bel7402)和1株正常細(xì)胞LO2對所有化合物的抗增殖活性進(jìn)行了評價(jià)。其中衍生物133顯示出優(yōu)越的生物活性和較低的毒性。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明，衍生物133在G2/M時(shí)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和細(xì)胞阻滯，抑制人肝癌細(xì)胞的增殖和遷移。此外，還建立了一個高度準(zhǔn)確和可重現(xiàn)的高效液相色譜方案，以測定斑馬魚中的雷公藤紅素和衍生物133的吸收情況。結(jié)果表明，其濃度在4 h內(nèi)呈時(shí)間依賴性迅速升高，且衍生物133的濃度高于雷公藤紅素。此外，在12 h內(nèi)未檢測到衍生物133在體內(nèi)迅速代謝。這些發(fā)現(xiàn)對細(xì)胞和其他生物活性化合物的結(jié)構(gòu)修飾有很大的幫助，以提高它們的生物活性、毒性和吸收率。

Nur77又稱為神經(jīng)生長因子誘導(dǎo)的基因B是一種細(xì)胞核孤生受體轉(zhuǎn)錄因子蛋白，在調(diào)節(jié)炎癥過程中起著重要的作用。Chen等[75]研究發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素與Nur77結(jié)合，以一種Nur77依賴的方式抑制炎癥。雷公藤紅素與Nur77的結(jié)合促進(jìn)了Nur77從細(xì)胞核向細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)移，從而清除了發(fā)炎的線粒體，從而減輕了炎癥。得到24個雷公藤紅素衍生物，其中衍生物141(結(jié)構(gòu)見圖14)的Kd為0.87 μmol·L-1，其毒性比雷公藤紅素小，可以做進(jìn)一步研究。

綜上可知，目前雷公藤紅素的結(jié)構(gòu)改造主要在C-29位羧基，C-3位羥基以及B環(huán)C-6邁克爾加成，其中在C-29位進(jìn)行改造的較多，合成一系列具有生物活性的酯類、脲類、酰胺類衍生物，而且合成的大多數(shù)衍生物主要集中在抗腫瘤活性的篩選，對其他活性的篩選較少。構(gòu)效關(guān)系分析表明：

紅素A環(huán)結(jié)構(gòu)修飾大多會降低抗腫瘤活性，A環(huán)的C-3位羥基對抗癌活性具有很大的影響，當(dāng)C-3位通過酯化反應(yīng)引入含氮雜環(huán)化合物后，抗腫瘤活性明顯降低；

在E環(huán)增加含氮雜環(huán)或親水性基團(tuán)，例如酰胺基、氨基、羥基，抗腫瘤顯著增強(qiáng)，合成的衍生物，例如衍生物40、49、65、72、97、133，對A549、HepG2、Bel7402、HeLa等細(xì)胞株具有較好選擇性；

C-2與C-6位易發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)，C-6位磺化以及硫化會使抗腫瘤活性增強(qiáng)，合成的衍生物，例如衍生物9、10、11、31，對BGC823、H4等細(xì)胞株具有較好選擇性；

C-2、C-3、C-29位多位點(diǎn)改造引入甲氧基、乙酰基等也會使抗腫瘤活性增加，合成的衍生物(5、29、114)對A549、MIA PaCa-2等細(xì)胞株具有較好選擇性。

3 展望

通過綜述國內(nèi)外研究進(jìn)展發(fā)現(xiàn)，雷公藤紅素具有廣泛的藥理作用，包括抗類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、抗腫瘤、抗氧化、減肥、降血糖等，而相關(guān)機(jī)制研究表明雷公藤紅素在體內(nèi)可能通過多靶點(diǎn)發(fā)揮各種藥理作用，例如已初步證實(shí)的直接靶點(diǎn)就包括STAT3[52]和Nur77[32]，然而其復(fù)雜的作用機(jī)制仍有待進(jìn)一步闡明。

雷公藤紅素結(jié)構(gòu)修飾取得較大的成果，得到許多活性增強(qiáng)的候選化合物，然而目前針對A環(huán)的結(jié)構(gòu)修飾較少，不利于更為全面的構(gòu)效關(guān)系分析。另外，研究者大多只關(guān)注于雷公藤紅素衍生物的抗腫瘤活性篩選，而忽視雷公藤紅素衍生物作用于其他疾病的藥理活性價(jià)值，在新藥開發(fā)上具有局限性，因此有必要擴(kuò)大生物活性篩選的種類，例如抗類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等。

其次，生物轉(zhuǎn)化是指利用微生物或酶對小分子化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾[76]，作為化學(xué)合成的有利補(bǔ)充，能夠獲得與化學(xué)修飾不同的新型衍生物，但目前尚沒有雷公藤紅素的生物轉(zhuǎn)化研究報(bào)道，未來可以開展相關(guān)研究。

因此，未來需要對雷公藤紅素進(jìn)行更廣泛的結(jié)構(gòu)修飾和活性篩選研究，以滿足藥物開發(fā)的需要。同時(shí)，還應(yīng)對雷公藤紅素及其結(jié)構(gòu)類似物進(jìn)行更深入的臨床前研究，為基于雷公藤紅素的新藥開發(fā)奠定基礎(chǔ)。