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乙型病毒性肝炎是由乙肝病毒(Hepatitis B virus,HBV)感染的危害人类健康的严重疾病,感染人口众多并能引发多种严重的并发症。全球约有3.5亿HBV感染者,每年因HBV感染引起的死亡人数超过60万,中国是乙型肝炎高发区,HBV感染者超过1.2亿。目前临床上使用的抗HBV药物主要为乙肝疫苗、干扰素和核苷类似物,但这些药物远不能满足临床上的需要,寻找高效低毒和具有新作用机制的抗HBV药物是一个重要的研究课题。传统中药化学成分与生物活性多样,一些中药在临床长期用于治疗肝炎,具有明确疗效,但其活性成分不清。龙胆科(Gentianaceae)獐牙菜属(Swertia)植物中国有79种,其中30余种作为民间药物用来治疗肝胆类疾病,对病毒性乙型肝炎疗效确切。川西獐牙菜(Swertia mussotii)是著名藏药“藏茵陈”的原植物之一,云南獐牙菜(Swertiayunnanensis)和丽江獐牙菜(Swertia delavayi)是“青叶胆”的习用品,在云南西北部、四川西部、西藏和青海地区均被用来治疗肝炎,但未见其抗乙肝病毒活性成分的报道。前期我们对这三种獐牙菜的提取物进行了体外抗HBV活性测试,结果表明,其乙醇提取物均显示潜在的抗HBV活性。为了阐明獐牙菜属植物抗HBV活性的物质基础,通过HepG2.2.15抗乙肝体外模型活性追踪,利用各种色谱方法(常压柱层析:硅胶、SephadexLH-20;中压制备:MCI CHP20P、Rp C-18; HPLC)以及波谱分析方法(1D-、2D-NMR、UV、IR、MS)从这三种植物中共分离鉴定了包括(口山)酮类、裂环烯醚萜类、三萜类、酚类等109个单体化合物,其中新化合物15个,78个已知化合物为首次分离鉴定。所得到的化合物结构类型主要等。其中从川西獐牙菜中分离鉴定了71个化合物,发现新化合物11个,51个为首次从该种植物中分离得到;从云南獐牙菜中分离鉴定了24个化合物,发现4个新化合物,17个为首次从该种植物中分离得到;从丽江獐牙菜中分离鉴定了14个化合物,10个为首次从该种植物中分离得到。本文利用HepG2.2.15细胞模型,测定了78个化合物对乙型肝炎表面抗原(HBsAg)、e抗原(HBeAg)分泌和对乙型肝炎病毒DNA(HBV DNA)复制的抑制作用。结果显示,28个化合物具有潜在的抗HBV活性,其中8个(口山)酮类化合物对HBV DNA的复制具有明显的抑制作用,其IC50值在0.01-0.13 mM之间;3个(口山)酮类化合物对HBsAg和HBeAg的分泌也具有较好的抑制作用,其IC50值分别为0.77、>0.98、0.21 mM和<0.62、0.35、0.04 mM,还对(口山)酮类化合物与抗HBV活性的初步构效关系进行了探讨。8个酚类化合物也显示出抗HBV活性,对其初步构效关系也进行了分析。通过对川西獐牙菜、云南獐牙菜和丽江獐牙菜的化学成分及抗乙肝病毒活性进行研究,丰富了獐牙菜属植物的化学成分和结构类型,初步揭示了其抗HBV活性的物质基础,为其综合利用提供了一定的科学依据。本研究分为四个部分:
第一章:川西獐牙菜的化学成分及抗乙肝病毒活性研究。川西獐牙菜(Swertia mussotii)是著名藏药“藏茵陈”的原植物之一,主要分布于西藏、云南和四川西北部及青海西南部,全草主治黄疸型和病毒性肝炎、胆囊炎。迄今为止前人从川西獐牙菜中分离得到(口山)酮类和裂环烯醚萜类等40余个化合物,但未见其抗HBV活性的报道。我们前期体外抗HBV活性测试结果表明,川西獐牙菜90%乙醇提取物具有明显的抗HBV活性,其对HBsAg和HBeAg的分泌具有较好的抑制作用,IC50值分别为0.55 mg/mL(SI=2.1)和0.19 mg/mL(SI=6.2),同时也能明显的抑制HBVDNA的复制,其IC50值为0.04 mg/mL(SI>27.2)。为了寻找川西獐牙菜的抗HBV活性物质基础,利用各种色谱技术从其90%乙醇总提取物中分离得到(口山)酮类、裂环烯醚萜类、酚类、三萜类等71个单体化合物,应用波谱分析等手段对其结构进行了鉴定,其中11个(1-11)为新化合物,60个(12-71)为已知化合物。51个已知化合物(12、14-17、22-39、43-60和62-71)为首次从川西獐牙菜中分离得到。对其中56个化合物进行了体外抗HBV活性测试,其中18个化合物具有抗HBV活性,并对(口山)酮类和酚类化合物抗HBV活性的初步构效关系进行了讨论。11个新化合物结构分别为8-O-β-D-吡喃葡萄糖基-1-羟基-2,3,5-三甲氧基(口山)酮(8-O-β-D-glucopyranosyl-1-hydroxy-2,3,5-trimethoxyxanthone,1)、8-O-[β-D-吡喃木糖基-(1→6)-β-D-吡喃葡萄糖基]-1-羟基-2,3,5-三甲氧基(口山)酮[8-O-[β-D-xylopyranosyl-(1→6)-β-D-glucopyranosyl]-1-hydroxy-2,3,5-trimethoxyxanthone,2]、(2E,6E,4S)-4,8-二羟基-2,6-二甲基辛烷-2,6-二烯酸[(2E,6E,4S)-4,8-dihydroxy-2,6-dimethylocta-2,6-dienoic acid,3]、(2E,6E,4S)-8-甲酰基-4-羟基-2,6-二甲基辛烷-2,6-二烯酸[(2E,6E,4S)-8-formyloxy-4-hydroxy-2,6-dimethylocta-2,6-dienoic acid,4]、川西獐牙菜内酯A-C(swerimussolactonesA-C,5-7)、6-O-甲酰基獐牙菜苷(6-O-formylsweroside,8)、6-O-甲酰基龙胆苦苷(6-O-formyl-gentiopicroside,9)、6-O-乙酰基苦龙胆脂苷(6-O-acetylamarogentin,10)和6-O-acetylamaronitidin(11)。已知化合物中19个(口山)酮分别为norbellidifolin(12)、1,5,8-三羟基-3-甲氧基(口山)酮(1,5,8-trihydroxy-3-methoxyxanthone,13)、2-C-β-D-吡喃葡萄糖基-1,3,7-三羟基(口山)酮(2-C-β-D-glucopyranosyl-1,3,7-trihydroxyxanthone,14)、去甲基当药醇苷(norswertianolin,15)、1-O-β-D-吡喃葡萄糖基-3,7,8-三羟基(口山)酮(1-O-β-D-glucopyranosyl-3,7,8-trihydroxy-xanthone,16)、1,7-二羟基-3,8-二甲氧基(口山)酮(1,7-dihydroxy-3,8-dimethoxyxanthone,17)、7-O-[β-D-吡喃木糖基-(1→2)-β-D-吡喃木糖基]-1,8-二羟基-3-甲氧基(口山)酮(7-O-[β-D-xylopyranosyl-(1→2)-β-D-xylopyranosyl]-1,8-dihydroxy-3-methoxyxanthone,18)、7-O-[α-L-吡喃鼠李糖基-(1→2)-β-D-吡喃木糖基]-1,8-二羟基-3-甲氧基(口山)酮(7-O-[α-L-rhamnopy-ranosyl-(1→2)-β-D-xylopyranosyl]-1,8-dihydroxy-3-methoxyxanthone,19)、芒果苷(mangiferin,20)、1-羟基-3,7,8-三甲氧基(口山)酮(1-hydroxy-3,7,8-trimethoxyxanthone,21)、swertianolin(22)、1-O-β-D-吡喃葡萄糖基-3,8-二羟基-7-甲氧基(口山)酮(1-O-β-D-gluco-pyranosyl-3,8-dihydroxy-7-methoxyxanthone,23)、1-羟基-8-葡萄糖基-3,5-二甲氧基(口山)酮(1-hydroxy-8-glucosyloxy-3,5-dimethoxyxanthone,24)、1-O-β-D-吡喃葡萄糖基-8-羟基-3,7-二甲氧基(口山)酮(1-O-β-D-glucopyranosyl-8-hydroxy-3,7-dimethoxyxanthone,25)、1-O-β-D-吡喃葡萄糖基-3,7,8-三甲氧基(口山)酮(1-O-β-D-glucopyranosyl-3,7,8-trimethoxyxanthone,26)、1-O-[β-D-吡喃木糖基-(1→6)-β-D-吡喃葡萄糖基]-7,8-二羟基-3-甲氧基(口山)酮(1-O-[β-D-xylopyranosyl-(1→6)-β-D-glucopyranosyl]-7,8-dihydroxy-3-methoxyxanthone,27)、1-O-龙胆双糖基-3,7-二甲氧基-8-羟基(口山)酮(1-O-gentiobiosyl-3,7-dimethoxy-8-hydroxy-xanthone,28)、1-O-[β-D-吡喃木糖基-(1→6)-β-D-吡喃葡萄糖基]-3,7,8-三甲氧基(口山)酮(1-O-[β-D-xylopyranosyl-(1→6)-β-D-glucopyranosyl]-3,7,8-trimethoxyxanthone,29)和1,7-二羟基-3,4,8-三甲氧基(口山)酮(1,7-dihydroxy-3,4,8-trimethoxyxanthone,30)。20个已知环烯醚萜类化合物分别为龙胆内酯(gentiolactone,31)、 R-gentianol(32)、5-vinyl-3,4-dihydroiso-coumarin(33)、獐牙菜内酯R(swerilactone R,34)、獐牙菜内酯Q(swerilactone Q,35)、红白金花内酯(erythrocentaurin,36)、红白金花内酯酸(erythrocentauric acid,37)、swertiaside A(38)、3,4-dihydro-1H,6H,8H-naphtho-[1,2-c:4,5-c,d]dipyrano-1,8-dione(39)、獐牙菜苷(sweroside,40)、獐牙菜苦苷(swertiamarin,41)、龙胆苦苷(gentiopicroside,42)、马钱子酸(loganic acid,43)、7-表马钱子酸(7-epi-loganic acid,44)、五福花苷酸(adoxosidic acid,45)、8-羟基-10-氢獐牙菜苷(8-hydroxy-10-hydrosweroside,46)、苦龙胆脂苷(amarogentin,47)、3-O-β-D-吡喃葡萄糖基獐牙菜苷(3-O-β-D-glucopyranosylsweroside,48)、3-O-β-D-吡喃葡萄糖基龙胆苦苷(3-O-β-D-glucopyranosylgentiopicroside,49)、6-O-β-D-吡喃葡萄糖基龙胆苦苷(6-O-β-D-glucopyranosylgentiopicroside,50)。10个已知酚类化合物分别为间羟基苯甲酸(3-hydroxybenzoic acid,51)、对羟基苯甲酸(4-hydroxybenzoic acid,52)、间羟基苯甲醇(3-hydroxy benzenmethanol,53)、2,3-二羟基苯甲酸(2,3-dihydroxybenzoic acid,54)、3,4-二羟基苯甲酸(3,4-dihydroxybenzoic acid,55)、香草酸(vanillic acid,56)、3,4-二羟基苯甲酸乙酯(ethyl3,4-dihydroxybenzoate,57)、2,5-二羟基苯甲酸甲酯(methyl3,4-dihydroxybenzoate,58)、4-羟基-3,5-二甲氧基苯甲醛(4-hydroxy-3,5-dimethoxy-benaldehyde,59)、3,3,5-三羟基联苯(3,3,5-trihydroxydiphenyl,60)。其它11个已知化合物分别是齐墩果酸(oleanolic acid,61)、山楂酸(maslinic acid,62)、erythrodiol3-O-palmitate(63)、2-呋喃羧酸(furan-2-carboxylic acid64)、5-羟甲基-2-呋喃糠醛(5-hydroxymethyl-2-furancarboxaldehyde,65)、5-羟基吡啶-2-甲酸甲酯(methyl-5-hydroxy-2-pyridinecarboxylate,66)、D-甘露醇(D-mannitol,67)、(E)-6-hydroxy-2,6-dimethylocta-2,7-dienoic acid(68)、尿嘧啶(uracil,69)、尿嘧啶核苷(uridine,70)、异荭草素(isoorientin,71)。利用HepG2.2.15细胞模型测定了56个化合物对HBsAg.、 HBeAg分泌和HBVDNA复制的抑制作用以及细胞毒性。对所得到的(口山)酮类化合物进行了较为系统的体外抗HBV活性测试,结果显示化合物12-20对HBV DNA复制的具有明显的制作用,其IC50值在0.01-0.13 mM之间;化合物12-14对HBsAg和HBeAg的分泌也具有较好的抑制作用,其IC50值分别为0.77、>0.98、0.21 mM和<0.62、0.35、0.04 mM。对(口山)酮类化合物抗HBV活性的初步构效关系进行了分析,结果表明:(1)结构中含有2个或更多的羟基对其抑制HBV DNA的复制具有重要作用,羟基的甲基化使化合物的活性降低甚至丧失;(2)结构中存在3个或更多的羟基,对抑制HBsAg和HBeAg的分泌具有重要作用,羟基的甲基化或糖苷化使化合物抑制HBsAg和HBeAg分泌的活性降低甚至丧失;(3)羟基的位置对化合物抗HBV活性影响不大,羟基甲基化和糖苷化后化合物的细胞毒性降低甚至丧失。对所得到的10个酚类化合物进行了抗HBV活性测定,8个化合物显示出有一定的抗HBV活性,其中化合物54、55和57具有明显的抑制HBV DNA复制的作用,其IC50值分别为0.05、<0.06、0.22 mM。对其构效关系进行了初步探讨,结果表明:(1)酚类化合物的抗HBV活性与取代模式和取代基的数量有关,羟基可能是保持抗HBV活性的必须基团;(2)结构中含有一个羟基仅对抑制HBsAg分泌具有一定活性,而含有两个羟基不仅对抑制HBsAg和HBeAg分泌具有明显作用,而且对HBV DNA的复制有较好的抑制作用,但对细胞毒性大;(3)羟基被甲基化后,抗HBV活性丧失,羧基酯化后细胞毒性降低,仍保持明显的抗HBV活性。
第二章:云南獐牙菜的化学成分及抗乙肝病毒活性研究。云南獐牙菜(Swertiayunnanensis)为龙胆科(Gentianaceae)獐牙菜属植物,一年生草本,主要分布于云南、四川和贵州西部。全草入药,具有清热解毒、清肝利胆之功效,民间主要用于急性黄疸型肝炎、胆囊炎,为“青叶胆”的常用习用品种。目前对该种植物的化学成分及药理活性研究的报道较少,从中仅分离得到(口山)酮类化合物,环烯醚萜类、三萜类及甾体类等12个化合物,未见其抗HBV活性报道。前期我们利用HepG2.2.15细胞模型,对云南獐牙菜的水提取物和乙醇提取物进行了体外抗HBV活性筛选。结果表明云南獐牙菜的70%乙醇提取物具有明显的体外抗HBV活性,其对HBsAg、 HBsAg的分泌以及HBV DNA的复制具有较强的抑制作用,其IC50值分别为0.79 mg/mL(SI=2.41)和0.34 mg/mL(SI=5.36)和0.08 mg/mL(SI=18.9)。为了寻找云南獐牙菜抗乙肝病毒活性的物质,我们对其全草的70%乙醇提取物进行了化学成分研究,从中共分离鉴定了三萜类、(口山)酮类、黄酮类和裂环烯醚萜类等24个化合物,其中发现4个新三萜类化合物(1-4)和20个已知化合物(5-24)。17个已知化合物(5、7-10、13-24)为首次从云南獐牙菜中分离得到。对20个化合物进行了体外抗HBV活性测试,其中10个化合物具有抗HBV活性。4个新化合物分别为蒲公英赛-14-烯-3α,6β-二醇(taraxer-14-ene-3α,6β-diol,1)、云南獐牙菜皂苷A-C(sweriyunnanosides A-C,2-4)。5个已知三萜类化合物分别为3-表-蒲公英赛醇(3-ep i-taraxerol,5)、齐墩果酸(oleanolic acid,6)、2α,3β-二羟基齐墩果-12-烯-28-羧酸28-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(2α,3β-dihydroxy-olean-12-en-28-oic acid28-O-β-D-glucopyranoside,7)、2α,3β-二羟基齐墩果-12-烯-28-羧酸28-O-β-D-吡喃葡萄糖基-(1→2)-β-D-吡喃葡萄糖苷[2α,3β-dihydroxy-olean-12-en-28-oic acid28-O-β-D-glucopyranosyl-(1→2)-β-D-glucopyranoside,8]和獐牙菜皂苷(swerticinctonide,9)。6个已知(口山)酮类化合物分别为1-羟基-3,5-二甲氧基(口山)酮(1-hydroxy-3,5-dimethoxy-xanthone,10)、1,8-二羟基-3,5-二甲氧基(口山)酮(1,8-dihydroxy-3,5-dimethoxyxanthone,11)、当药醇甙(swertianolin,12)、去甲当药醇苷(norswertianolin,13)、1,3,7-三羟基(口山)酮-2-C-β-D-吡喃葡萄糖苷(neolancerin,14)、紫红獐牙菜内酯B(swerpunilactone B,15)。还分离到2个黄酮类化合物木犀草素(luteolin,16)和异牡荆素(isovitexin,17);4个环烯醚萜类化合物龙胆苦苷(gentiopicroside,18)、(Z)-5-ethylidene-3,4,5,6-tetrahydro-cis-6,8-dimethoxy-1H,8H-pyrano-[3,4-c]pyran-1-one(19)、红白金花内酯(erythrocentaurin,20)和双斑獐牙菜内酯A(swerbimalactone A,21);2个核苷类化合物腺嘌呤核苷(adenosine,22)和肌苷(inosine,23)以及3,4-二羟基苯甲酸甲酯(3,4-dihydroxybenzoicacid methyl ester,24)。对其中20个化合物进行了体外抗HBV活性测试,结果表明有10个化合物具有潜在的抗HBV活性。对测试结果进行分析,三萜类化合物中1、5和6具有抑制HBsAg分泌的活性,其IC50值分别为0.28、0.70和1.26 mM,同时对HBeAg的分泌也具有抑制活性,其IC50值分别为0.29、1.41和0.94 mM。(口山)酮化合物11、13和14及黄酮类化合物16和17均显示出明显的抗HBV活性。化合物14、16和17不但展示了较好的抑制HBsAg(IC50分别为0.21,0.10和1.51 mM)和HBeAg(IC50分别为0.04,<0.03和0.23mM)分泌的活性,而且对抑制HBV DNA的复制(IC50分别为0.09,<0.01和0.05 mM)也具有明显的的抑制活性。而化合物11和13仅对HBV DNA的复制具有明显的抑制作用,其IC50值分别为0.07 mM和0.01 mM。化合物11、13-14、16-17为(口山)酮和黄酮类化合物,其初步构效关系分析表明羟基可能是抗HBV的活性基团,羟基被甲基化或糖苷化,抗HBV活性下降甚至消失。所分离得到的环烯醚萜类化合物,只有红白金花内酯(20)具有抗HBV活性,其不但能抑制HBsAg(IC501.30 mM)和HBeAg(IC501.14mM)的分泌,还对HBV DNA的复制(IC500.76 mM)具有抑制活性。
第三章:丽江獐牙菜的化学成分及抗乙肝病毒活性研究。丽江獐牙菜(Swertia delavayi),为龙胆科(Gentianaceae)獐牙菜属植物,一年生草本,主要分布于云南西北部及四川南部。丽江獐牙菜全草入药,具有清肝利胆、清热除湿的功效,是藏族和纳西族广泛用于治疗黄疸型肝炎、胆囊炎等疾病的常用药物。文献报道从该种植物中共分离得到9个化合物,其中3个(口山)酮、2个黄酮、2个环烯醚萜以及齐墩果酸和胡萝卜苷,但未见抗HBV活性研究报道。我们前期体外抗HBV活性测试表明,丽江獐牙菜乙醇提取物具有抗HBV活性,其对HBsAg、HBsAg的分泌及HBV DNA的复制具有较好的抑制作用,IC50值分别为1.64 mg/mL(SI=2.27)和1.13 mg/mL(SI=3.58)和0.34 mg/mL(SI>7.26)。对丽江獐牙菜进行了化学成分研究,从中分离得到14个化合物,其中10个化合物(1-5,8-12)为首次从丽江獐牙菜中分离得到。对13个化合物进行了体外抗HBV活性测试,其中5个化合具有潜在的抗HBV活性。9个环烯醚萜类化合物分别为3-甲基獐牙菜内酯S(3-methylswerilactone S,1)、红白金花内酯(erythrocentaurin,2)、红白金花内酯缩二甲醇(erythrocentaurin dimethylacetal,3)、贵州獐牙菜苷(swertiakoside A,4)、獐牙菜苷(sweroside,5)、獐牙菜苦(swertiamarin,6)、龙胆苦苷(gentiopicroside,7)、2-O-乙酰基獐牙菜(2-O-acetylswertiamarin,8)、4-O-[(Z)-对香豆酰基]獐牙菜苦苷(4-O-[(Z)-coumaroyl]swertiamarin,9);3个(口山)酮分别是1,5,8-三羟基-3-甲氧基(口山)酮(1,5,8-trihydroxy-3-methoxyxanthone10)、8-O-β-D-吡喃葡萄糖-1-羟基-2,3,5-三甲基(口山)酮(8-O-β-D-glucopyranosyl-1-hydroxy-2,3,5-trimethoxy-xanthone,11)、8-O-[β-D-吡喃木糖-(1→6)-β-D-吡喃葡萄糖]-1-羟基-2,3,5-三甲氧基(口山)酮(8-O-[β-D-xylopyranosyl-(1→6)-β-D-glucopyranosyl]-1-hydroxy-2,3,5-methoxyxanthone,12)以及异牡荆素(isovitexin,13)、齐墩果酸(oleanolic acid,14)。体外抗HBV活性测试结果表明:环烯醚萜红白金花内酯(2)、红白金花内酯缩二甲醇(3)和4-O-[(Z)-对香豆酰基]獐牙菜苦苷(9)、1,5,8-三羟基-3-甲氧基(口山)酮(10)和异牡荆素(13)具有明显抑制HBV DNA复制的作用,其IC50值为0.05-1.46 mM。
第四章:中国獐牙菜属植物资源、分布、开发与利用研究进展。本部分综述了中国79种獐牙菜属植物的特征、起源及属下分类群的亲缘关系和分布区,以及该属植物在中国各省(区)的分布。分析和总结了30种主要用来治疗肝胆类疾病的药用獐牙菜属植物的功效。对獐牙菜属植物的可持续利用,包括种子萌发、引种和人工栽培、不同部位化学成分含量的变化以及生境对其化学成分含量的影响进行了文献总结。还对云南省33种和2个变种獐牙菜属植物以列表形式对其各区县的的资源分布进行了总结。