紅樹林來源內(nèi)生真菌活性產(chǎn)物研究進(jìn)展

陳必婷，梁振益，溫珍昌，郭志凱，徐 靜*

（1.海南大學(xué) 化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院，海南 ?？?570228；2.海南省熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院海南熱帶農(nóng)業(yè)資源研究院，海南 ?？?571101；3.海南省熱帶微生物資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶生物技術(shù)研究所，海南 ?？?571101）

紅樹林主要由木本植物組成，在亞熱帶和熱帶氣候的沿海地區(qū)河口生長繁茂[1-3]。在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，由灌木、蕨類、棕櫚樹等構(gòu)成紅樹林的特殊生存環(huán)境系統(tǒng)，具有高鹽、高溫、強(qiáng)紫外輻射、缺氧、寡營養(yǎng)和頻繁潮汐等特征，其獨(dú)特的生境使得紅樹林成為最具適應(yīng)力和生產(chǎn)力的生態(tài)系統(tǒng)之一[4-9]。目前全球范圍內(nèi)紅樹林可以分為9目20科27屬，約70種，總面積約1700萬hm2[10-11]。盡管不同地理環(huán)境下的紅樹林種類和特征不盡相同，但都有大量植物組織和微生物藥用屬性的報(bào)道[12-13]。

內(nèi)生真菌是指寄生在植物組織內(nèi)，在植物系統(tǒng)中度過生命周期的一部分而不會引起任何明顯致病癥狀的真菌[14-17]。內(nèi)生真菌大多屬于子囊菌屬，是一個(gè)多種類的群體[18]。據(jù)報(bào)道，高等植物中可能存在一種或多種內(nèi)生真菌，宿主植物與內(nèi)生真菌的相互作用可能會產(chǎn)生多種生物活性代謝物。內(nèi)生真菌是一類重要的紅樹林真菌[19]，紅樹林內(nèi)生真菌作為海洋真菌第二大類群[27]，其次級代謝產(chǎn)物的研究是一個(gè)極具潛力的新領(lǐng)域。紅樹林內(nèi)生真菌與宿主植物共生而不斷進(jìn)化，形成了獨(dú)特的生物活性物質(zhì)合成途徑或代謝途徑，能夠從中代謝出豐富的新穎結(jié)構(gòu)和/或具有特殊功能的生物活性物質(zhì)，如抗腫瘤、抗生素、神經(jīng)保護(hù)、抗氧化、抗炎、抗病毒和免疫調(diào)節(jié)劑等[20-25]。

近年來，前人綜述了紅樹林內(nèi)生真菌產(chǎn)生的次級代謝化合物，如萜烯、色酮、香豆素、多酮、生物堿和多肽等[1,26,28]，顯示多種藥理活性，是值得進(jìn)一步研究的潛力藥物[29]?？蒲泄ぷ髡甙涯抗饧性诤Y選先導(dǎo)藥用化合物方面，并取得不少顯著的成果[30-31]。下面將對紅樹來源內(nèi)生真菌代謝的148個(gè)代表性活性的化合物按照不同生物活性分類，并從起源、化學(xué)結(jié)構(gòu)、生物活性（如抗氧化、抗菌、抗腫瘤活性、免疫抑制等）等進(jìn)行綜述，以期為紅樹林來源內(nèi)生真菌的進(jìn)一步研究提供合理可靠的理論依據(jù)。

1 細(xì)胞毒性類化合物

從紅樹林植物新鮮葉片（海南文昌東寨港）中的內(nèi)生真菌曲霉屬Aspergillussp.HN15-5D的次級代謝產(chǎn)物中分離鑒定出2個(gè)異香豆素衍生物aspergisocoumrins A-B（1～2）[32]，化合物1和化合物2對人乳腺癌細(xì)胞具有細(xì)胞毒性，其IC50值分別為（5.08±0.88）μmol/L和（4.98±0.74）μmol/L。Liu等從紅樹林植物Avicennia marina中分離得到的黑曲霉Aspergillus nigerMA-132中分離2個(gè)新α-吡喃衍生物（3～4），生物活性測試結(jié)果表明，化合物3對人胰腺癌細(xì)胞、人乳腺癌細(xì)胞和人肺癌細(xì)胞均有細(xì)胞毒性，IC50值分別為38、48和43μmol/L，均比陽性對照氟尿嘧啶的活性強(qiáng)，化合物4對HepG2細(xì)胞顯示選擇性活性，其IC50為62μmol/L[33]。Wang 等從海洋半紅樹林（廣東省雷州半島，中國）植物的根部來源的內(nèi)生真菌鏈格孢Alternariasp.R6.分離出3個(gè)新的白藜蘆醇衍生物（5～7），對所測試的3種人類癌癥細(xì)胞系均具有抑制活性，包括MDA-MB-435、HepG2和HCT-116（IC50＜50μmol/L），其中，化合物5 和6 都表現(xiàn)出對MDA-MB-435 和HCT-116 細(xì)胞系顯著的細(xì)胞毒性，IC50＜10μmol/L[34]。Huang 等從真菌Aspergillus tubingensis（GX1-5E）的乙酸乙酯粗提物中分離鑒定出1 個(gè)新的二聚萘吡喃化合物（10）以及3 個(gè)已知的化合物（8～9、11），在體外細(xì)胞毒性測試中結(jié)果表明，化合物8 對MCF-7、MDA-MB-435、Hep3B、Huh7、SNB19 和U87 MG 等腫瘤細(xì)胞系具有抑制活性，其IC50值在19.92～47.98μmol/L之間，化合物9、10和11同時(shí)也顯示出輕微的細(xì)胞毒性[35]。2個(gè)新的四羥基蒽酮二聚體（12～13）被Yu 等從紅樹內(nèi)生真菌Aspergillus versicolorHDN1009 中分離到，化合物12～13 對多種腫瘤細(xì)胞（HL-60、K562、H1975、MGC803 和HO-8910）表現(xiàn)出顯著的細(xì)胞毒性，其IC50值范圍為1.7～16.1μmol/L[36]。從蛇蘿木葉內(nèi)生真菌Cladosporiumsp.RSBE-3中分離2個(gè)具有細(xì)胞毒性的新化合物（14～15），Khan等通過對人白血病細(xì)胞（K-562）的WST-1測定，得到IC50值分別為3.97μg/mL和3.58μg/mL，可能是潛在開發(fā)細(xì)胞毒的先導(dǎo)化合物[37]。Meng 等從海洋紅樹林植物內(nèi)生真菌青霉菌Penicillium brocaeMA-231的提取物中分離鑒定出4個(gè)新disulfide-bridged二酮哌嗪衍生物（16～19），化合物16～19對多種腫瘤細(xì)胞（Hela、HepG2和SW480等）均有細(xì)胞毒性，IC50值范圍為0.89～9.0 μmol/L[38]。4 個(gè)新的大環(huán)內(nèi)酯是從紅樹林內(nèi)生真菌小孢子擬盤多毛孢Pestalotiopsis microsporaDL-F-3 中分離得到，即化合物（20～23）對小鼠淋巴瘤細(xì)胞株L5178Y 具有明顯的細(xì)胞毒性，其IC50值分別為0.7、5.6、3.4和3.9μmol/L；化合物22對癌細(xì)胞株A2780具有明顯的細(xì)胞毒性，IC50值為1.2μmol/L[39]。Chen 等從紅樹植物內(nèi)生真菌Fusariumsp.2ST2 的乙酸乙酯浸提物中分離出2 個(gè)新的化合物（24～25），均對人A549細(xì)胞系具有明顯的細(xì)胞毒性，IC50值分別為8.7和4.3μmol/L[40]。Wei等從紅樹來源的真菌Cytosporasp.JGM-9的發(fā)酵產(chǎn)物中分離出2個(gè)已知的化合物（26～27），它們對HepG2顯示出明顯的細(xì)胞毒活性，IC50值分別為(5.98±0.12)和(9.97±0.06)μmol/L，比陽性對照5-氟尿嘧啶[IC50值為(43.50±3.69)μmol/L]更強(qiáng)[41]。化合物1～27的結(jié)構(gòu)見圖1，其生物活性與產(chǎn)生菌的來源見表1。

表1 細(xì)胞毒性化合物1～27的生物活性與產(chǎn)生菌的來源Table 1 Biological activities of cytotoxic compounds 1～27 and sources of producing bacteria

圖1 細(xì)胞毒活性化合物1～27Figure 1 Cytotoxic compounds 1～27

2 抗菌活性類化合物

從紅樹林植物Myoporum bontioides根部來源的紅樹內(nèi)生真菌Aspergillus clavatusR7分離鑒定出1個(gè)新的香豆素衍生物（28）和2 種已知的香豆素（29～30）[42]，化合物28-30 對尖孢鐮刀菌有顯著抑制作用，其抑菌活性均高于陽性對照三唑酮，表明這些化合物可作為新型殺菌劑的先導(dǎo)。于紅樹林來源的內(nèi)生真菌Parengyodontium albumV-4-L-1 的浸提物中獲得2 個(gè)新化合物（31）和（33）和1 個(gè)已知化合物torrubiellin B（32），化合物31～33 顯示出對金黃色葡萄球菌和MRSA 具有顯著的抗菌活性，其MIC 值為0.39～3.12 mg/mL 之間[43]。Wang等從紅樹林植物（泰國）Xylocarpus葉子來源的內(nèi)生真菌曲霉Aspergillussp.xy02的次級代謝產(chǎn)物里分離出來4 種新型酚類化合物（34～37），均對金黃色葡萄球菌ATCC 25923 表現(xiàn)出中等抑制活性，IC50在31.5～41.9μmol/L之間[44]。從紅樹林真菌青霉Penicillium dipodomyicolaHN4-3A 的次級代謝產(chǎn)物中分離到2 個(gè)新的生物相關(guān)化合物（38-39）[45]，對MptpB具有較強(qiáng)的抑制活性，IC50值分別為(0.16±0.02)和(1.37±0.05)μmol/L。Chen等從紅樹林內(nèi)生真菌的子囊菌類Ascomycotasp.CYSK-4中分離得到1個(gè)新的異香豆素（40）以及2個(gè)已知的類似物（41～42）[46]，化合物40～42對金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、大腸桿菌、肺炎克雷伯菌和乙酸鈣不動桿菌均有一定的抑菌作用，MIC 值為25～50 mg/mL。同年Yang 等又從內(nèi)生真菌Aspergillus nidulansMA-143來源的乙酸乙酯提取物中得到1個(gè)新的化合物isoversicolorin C（43）和1個(gè)相關(guān)代謝物（44），化合物43和44對部分被測微生物（大腸桿菌、黃體分枝桿菌、創(chuàng)傷弧菌、鰻弧菌、溶藻弧菌、伊塔魯弧菌和副溶血性弧菌）具有較強(qiáng)的抗菌活性，其MIC值為1～64 mg/mL[47]。Chen等從紅樹林Acanthus ilicifolius健康葉片中內(nèi)生真菌Lasiodiplodia theobromaeZJ-HQ1 中分離得到2 個(gè)新的氯化前體素chloro-preussomerins A 和B（45～46），以及4個(gè)已知的前體素類似物（47～50），抗菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，化合物45～50對金黃色葡萄球菌具有明顯的抑菌活性，其MIC值在1.6～13 mg/mL之間[48]。化合物28～50的結(jié)構(gòu)見圖2，其生物活性與產(chǎn)生菌的來源見表2。

表2 抗菌活性化合物28～50的生物活性與產(chǎn)生菌的來源Table 2 Biological activities of antibacterial active compounds 28-50 and the source of producing bacteria

圖2 抗菌活性化合物28～50Figure 2 Antibacterial compounds 28～50

3 抗氧化活性類化合物

Yan等從內(nèi)生真菌Epicoccum nigrumSCNU-F0002中獲得了3個(gè)新的異苯并呋喃酮化合物（51～53），以及3個(gè)已知的相關(guān)二聚體（54～56），化合物（51～56）的抗氧化活性優(yōu)于陽性對照沒食子酸和維生素C，IC50值在10.2～15.3μmol/L之間[49]。2個(gè)新的芐基衍生物aspergentisyl A（57）和aspergentisyl B（58）以及7個(gè)已知的戊烯基苯甲醛衍生物（59～65）被Sun等從海洋源真菌Aspergillus glaucusHB1-19中分離得到，化合物57～65均表現(xiàn)出較強(qiáng)的自由基清除活性，IC50值在9.3～24.2μmol/L之間[50]。Zou等從紅樹植物鮮葉的內(nèi)生真菌Epicoccum nigrumMLY-3得到2個(gè)新代謝物（66～67）與3個(gè)已知化合物（68～70），化合物66～68、70顯示DPPH自由基清除活性，IC50值為14.7～29.3μmol/L，化合物66～70 可有效清除ABTS 自由基，IC50值在18～29.2μmol/L 濃度范圍內(nèi)，比抗壞血酸陽性對照[IC50=(33.6±0.8)μmol/L]的活性更高[51]。Guo等從紅樹植物Rhizophora stylosa根際土壤中獲得的Penicillium solitumGWQ-143 分離得到了化合物71和72，它們對DPPH具有較強(qiáng)的自由基清除活性，IC50值在4.7～15.0μmol/L之間[52]?；衔?1～72的結(jié)構(gòu)見圖3，其生物活性與產(chǎn)生菌的來源見表3。

表3 抗氧化活性化合物51～72的生物活性與產(chǎn)生菌的來源Table 3 Biological activities of antioxidant compounds 51-72 and the source of producing bacteria

圖3 抗氧化活性化合物51～72Figure 3 Antioxidant Compounds 51～72

4 抗炎活性類化合物

紅樹林內(nèi)生真菌可產(chǎn)生許多抗炎活性的次級代謝產(chǎn)物，研究者從紅樹內(nèi)生真菌Phomasp.SYSU-SK-7中分離鑒定出2 個(gè)新類固醇激素甾醇A-B（73～74）和1 個(gè)已知的類似物（75），化合物（73～75）抑制脂多糖（LPS）誘導(dǎo)RAW264.7細(xì)胞的毒性的IC50值分別為13.5、25.0和12.5μmol/L[53]。同年Chen等從紅樹林內(nèi)生真菌分離Phomopsissp.SYSUQYP-23得到1個(gè)新inomalein H（76）和1個(gè)新線性融合的戊烯基吲哚生物堿（77），連同4個(gè)已知化合物（78～82），化合物76～82有突出的抗炎活性，IC50值在4.5～25μmol/L濃度之間[54]。Cui等從紅樹來源的內(nèi)生真菌Diaporthesp.SYSU-HQ3的粗提取中分離獲得5個(gè)新化合物和2個(gè)已知物（83～89），7個(gè)化合物具有抗炎活性，IC50值在4.2～9.0μmol/L 濃度之間[55]。Qin等從紅樹林植物Acanthus ilicifolius葉片上的內(nèi)生真菌Aspergillussp.GXNU-Y45中分離得到3個(gè)未描述的化合物guhypoxylonols A-C（90～92）和1個(gè)先前報(bào)道的代謝物（93），它們對一氧化氮（NO）的產(chǎn)生具有抑制活性，其IC50值分別為(14.42±0.11)、(18.03±0.14)、(16.66±0.21)和(21.05±0.13)μmol/L[56]。3個(gè)未描述的氮芥菌素衍生物（94～96）被Jiang 等從1種紅樹林內(nèi)生真菌青霉Penicillium sclerotiorumZJHJJ-18 發(fā)酵培養(yǎng)基中分離，顯示明顯的抗炎活性，IC50的范圍值為6.30～9.45μmol/L[57]。Liu等從紅樹林真菌Aspergillussp.DM29中分離得到了2種新的麥角甾酸（97～98），化合物97～98在4.5～3.6μmol/L濃度范圍內(nèi)表現(xiàn)出較強(qiáng)的體外抗炎作用[58]。Liu等從紅樹林內(nèi)生真菌Talaromycessp.SK-S009的乙酸乙酯粗提物中分離鑒定出1個(gè)新的衍生物99和10個(gè)已知化合物（100～109），這些化合物的IC50值在1.7～49.7μmol/L之間[59]。化合物73～109的結(jié)構(gòu)見圖4，其生物活性與產(chǎn)生菌的來源見表4。

表4 抗炎活性化合物73～109的生物活性與產(chǎn)生菌的來源Table 4 Biological activities of anti-inflammatory active compounds 73-109 and sources of producing bacteria

圖4 抗炎活性化合物73～109Figure 4 Anti-inflammatory compounds 73-109

5 α-葡萄糖苷酶抑制活性類化合物

Zheng 等從紅樹真菌Dothiorellasp. ML002 中分離到2 個(gè)新的cytosporone 類衍生物dothiorelone K 和L（110～111）和1 個(gè)已知的dithiorelone I（112），化合物110～112 對α-葡萄糖苷酶具有抑制活性，IC50值分別為22.0、77.9 和5.4μg/mL，結(jié)果表明cytosporone 類衍生物可作為1 種有效的糖尿病控制藥物[60]。Cui 等從南海紅樹林植物海桑（Sonneratia ovata）的新鮮支系中內(nèi)生真菌Nectriasp.HN001的培養(yǎng)物中分離得到2個(gè)新聚酮類化合物（113～114），在α-葡糖苷酶抑制活性篩選后，化合物113 和114 具有較強(qiáng)的抑制活性，其IC50值為23.5μmol/L 和42.3μmol/L，分別比陽性具有更強(qiáng)有力的抑制作用（阿卡波糖，IC50為81.3μmol/L）[61]。Cai等又從紅樹林來源的內(nèi)生真菌Aspergillussp.ZJ-68的發(fā)酵培養(yǎng)基中分離到1個(gè)新的苯并丙烷類衍生物（115），其明顯抑制α-葡糖苷酶的活性，IC50為12.4μmol/L[62]。2015年Chen等從紅樹林植物秋茄（Kandelia obovata）內(nèi)生真菌Meyerozyma guilliermondii(HZ-Y2)中分離到3 個(gè)新的botryorhodines（116～118）以及3 個(gè)已知化合物（119～121），6個(gè)化合物均表現(xiàn)出較強(qiáng)的α-葡萄糖苷酶抑制率，IC50范圍值為2.1～13.3μmol/L[63]。Yang等從紅樹植物內(nèi)生真菌Talaromycessp.CY-3分離5個(gè)新化合物（122～126），抑制α-葡萄糖苷酶的活性優(yōu)于陽性對照1-deoxynojirimycin[IC50=(80.8±0.3)μmol/L]，其IC50值在(12.6±0.9)～(57.3±1.3)μmol/L 之間[64]。Chen 等從紅樹林內(nèi)生真菌Talaromyces amestolkiaeYX1中分離得到1個(gè)新的異香豆素類化合物以及3個(gè)已知的異香豆素類似物（127～130），化合物127～130 表現(xiàn)出α-葡萄糖苷酶抑制活性，IC50值分別為89.4、17.2、36.4 和38.1μmol/L[65]。Ye 等從紅樹林來源的真菌Aspergillussp. 16-5c 的發(fā)酵產(chǎn)物中分離到2 個(gè)新的生物堿aspergiamides A-B（131～132）和4個(gè)已知生物堿（133～136），化合物131和133顯示顯著的抑制α-葡萄糖苷酶活性，IC50值分別為18.2和7.6μmol/L；化合物132、134、135和136表現(xiàn)出中等程度的抑制α-葡萄糖苷酶活性，IC50值在40.7～83.9μmol/L 之間[66]。Chen 等從真菌青霉Penicillium steckiiSCSIO 41025 的粗提物中分離鑒定得到2 個(gè)已報(bào)道的化合物（137～138），具有α-葡萄糖苷酶抑制活性，IC50值分別為64.1 和91.4μmol/L[67]。化合物110～138的結(jié)構(gòu)見圖5。

圖5 α-葡萄糖苷酶抑制活性化合物110～138Figure 5 α-glucosidase inhibitory compounds 110-138

6 其他生物活性類化合物

An等從海洋紅樹林植物Rhizophora stylosa葉片中的內(nèi)生真菌Aspergillus nidulansMA-143中分離并鑒定出4 個(gè)新的喹唑啉酮類生物堿，即aniquinazolinone A～D（139～142），對分離得到的化合物139～142 進(jìn)行了鹽水對蝦毒性檢測，發(fā)現(xiàn)化合物對鹽水對蝦的IC50值分別為1.27、2.11、4.95和3.42μmol/L，均強(qiáng)于陽性對照秋水仙堿（IC50值為88.4μmol/L）[68]。同年An 等從海洋紅樹林植物Rhizophora stylosa新鮮葉片內(nèi)生真菌Aspergillus nidulansMA-143中分離并鑒定了2個(gè)新的4-苯基-3,4-二氫喹諾酮衍生物（143～144）和相關(guān)的黃曲喹諾酮A（145），在生物篩選實(shí)驗(yàn)中，化合物對鹵蝦的IC50值分別為7.1、4.5和5.5μmol/L[69]。Guo等在紅樹林植物Acrostichum specioum葉片中的煙曲霉Aspergillus fumigatusJRJ111048提取物中分離到1個(gè)新的酸酐衍生物aspergide（146），化合物146對斜紋假絲酵母初孵幼蟲有較強(qiáng)的殺蟲活性[5]。Meng 等從海洋紅樹林植物Avicennia marina新鮮組織中內(nèi)生真菌Penicillium brocaeMA-231分離到1種新的多氧二氫吡喃[2,3-c]pyrroles-4,5-dione衍生物pyranonigrin F（147）和一種相關(guān)的已知化合物pyranonigrin A（148）。化合物147～148具有廣泛的抗植物病原菌活性，MIC為0.5 mg/mL，強(qiáng)于陽性對照博萊霉素[70]?；衔?39～148的結(jié)構(gòu)見圖6。

圖6 其他生物活性化合物139～148Figure 6 Other active compounds 139-148

7 結(jié)論

紅樹林內(nèi)生真菌因其在獨(dú)特的生存環(huán)境決定了其新穎的結(jié)構(gòu)特征和廣泛的生物活性，與現(xiàn)代臨床藥物相比，有些化合物的生物活性更加顯著，是天然藥用分子的重要來源。本文總結(jié)了從紅樹林內(nèi)生真菌中分離得到148個(gè)活性產(chǎn)物，結(jié)構(gòu)類型為生物堿（31個(gè)，21%）、醌類（25個(gè)，17%）、酚類（22個(gè)，15%）；生物活性主要為細(xì)胞毒性活性（27個(gè)，18%）、抗菌活性（23個(gè)，16%）、抗氧化活性（22個(gè)，15%）、抗炎活性（37個(gè)，25%）、抗α-葡萄糖活性（29個(gè)，20%）。目前對紅樹林內(nèi)生真菌的研究主要集中在獨(dú)特結(jié)構(gòu)次級代謝產(chǎn)物的分離鑒定以及常見生物活性初步篩選評價(jià),對紅樹林內(nèi)生真菌的代謝物進(jìn)行了有限的化學(xué)研究；另一方面，研究中發(fā)現(xiàn)的具有不同作用模式的各類結(jié)構(gòu)骨架，可能在藥物發(fā)現(xiàn)中發(fā)揮重要作用。

目前對紅樹林內(nèi)生真菌其次級代謝產(chǎn)物的研究存在很大的創(chuàng)新研究空間，必須引導(dǎo)新的手段獲取結(jié)構(gòu)獨(dú)特活性顯著的代謝物，從而加快藥物發(fā)現(xiàn)的進(jìn)程。表觀遺傳學(xué)方法可以通過激活“沉默基因”進(jìn)一步幫助更大規(guī)模地轉(zhuǎn)化生物活性代謝物的生產(chǎn)。隨著對微生物天然產(chǎn)物生物合成基因簇的挖掘和隨之進(jìn)行的相關(guān)酶催化機(jī)制研究的進(jìn)一步深入，增加新化合物的可能性和多樣性，多模型篩選代謝產(chǎn)物中尋找新型活性物質(zhì)，對獲得的天然產(chǎn)物進(jìn)行深入的化學(xué)與生理活性和作用機(jī)制研究，以確定疾病的靶標(biāo),從而獲得更多藥物先導(dǎo)化合物。