472-15-1 / 白樺脂酸的藥理作用

背景及概述^[1][2]

白樺脂酸(分子結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1, BA) 是一種五環(huán)三萜類化合物，在天然界中廣泛存在，最早分離于生長(zhǎng)在非洲東部的鼠李科常綠植物的樹皮，但主要來(lái)源是從白樺樹皮中提取純化。近年科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，BA是非常有價(jià)值的天然產(chǎn)物。BA 及其衍生物作為生物制劑在抗癌和 HIV治療等方面表現(xiàn)出了巨大的潛能，在機(jī)體的抗氧化損傷和免疫調(diào)節(jié)過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，是一類很有潛力的藥物先導(dǎo)化合物，對(duì)于新藥的研發(fā)具有重要價(jià)值，美國(guó)癌癥研究所NCI已將其列入快速研發(fā)規(guī)劃項(xiàng)目(RAID)。但該化合物在白樺樹皮中的含量很低，大約只含有0.025%，長(zhǎng)期采伐已導(dǎo)致白樺樹資源的嚴(yán)重短缺，更是嚴(yán)重影響著BA的開(kāi)發(fā)利用。

制備^[1]

1 天然提取法

BA不僅存在于白樺樹皮中，也存在于蒲桃樹、酸棗仁、懸鈴木、大棗等多種植物中。天然提取法即不經(jīng)過(guò)化學(xué)合成的過(guò)程，采用不同的溶劑將BA 從不同的植物中提取出來(lái)。Liu等優(yōu)化選擇綠色環(huán)保高產(chǎn)的亞臨界水萃取(SWE) 提取方法，得到了產(chǎn)率為2.803 mg /g 的BA。天然提取法雖然方法簡(jiǎn)單，但是BA 在植物中的含量很少，因此對(duì)原料的消耗極大，雜質(zhì)較多，產(chǎn)率低下，直接從植物中提取BA 還沒(méi)有潛在的工業(yè)化價(jià)值，往往只是作為提取樺木醇的一種副產(chǎn)物。

2 一步合成法

一步合成法是將樺木醇的提取和 BA 的制備同步進(jìn)行，采用二氯甲烷、 氯仿、丙酮、四氫呋喃、DMF等有機(jī)溶劑浸提植物，提取含量較高的樺木醇，同時(shí)將硝酸鋅、硝酸鉻等氧化劑附著在硅膠、 氧化鋁、 膠嶺石等固相載體上，將提取的樺木醇氧化，得到 BA。這種方法由于提取到的樺木醇沒(méi)有進(jìn)行分離純化就直接進(jìn)行氧化，得到的產(chǎn)物成分復(fù)雜，雜質(zhì)多，因此實(shí)際應(yīng)用價(jià)值不大。

3 半合成法

半合成法是從植物中先提取出樺木醇，然后由樺木醇經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)制得 BA。樺木醇在植物中的含量相對(duì)較高，目前其獲得途徑主要通過(guò)直接提取，且提取成本相對(duì)較低，因此以其為原料合成BA 能降低成本，具有良好的工業(yè)化前景。Melnikova N 等通過(guò)以氧化鋁為載體在水丙酮( 15～25℃)溶液中Cr(VI) 化合物的催化，樺木醇能夠選擇性的氧化為BA，不僅得到了93%～98%的收益率，也通過(guò)氧化鋁吸附去除了毒性的反應(yīng)混合物，提供了一個(gè)簡(jiǎn)單和友好環(huán)境的反應(yīng)。

4 微生物轉(zhuǎn)化法

微生物轉(zhuǎn)化法是利用生物在代謝過(guò)程中產(chǎn)生的酶對(duì)底物催化反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物。與化學(xué)合成方法相比，微生物轉(zhuǎn)化具有高立體選擇性、反應(yīng)條件溫和、污染小、費(fèi)用低，這種方法具有工業(yè)化的潛力。Feng 等通過(guò)培養(yǎng) Armillaria luteovirens ZJUQH100-6、Cunninghamella blakesleeana 細(xì)胞催化樺木醇直接微生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)生 BA。另外，有研究首次利用 Ocimum 物種愈傷組織誘導(dǎo)生產(chǎn) BA 的生物技術(shù)，提高了BA的產(chǎn)率，該研究為BA以及其他抗癌三萜烯等的制備提供了新的方法。近來(lái)，有研究報(bào)道將植物中BA的整個(gè)代謝通路代入酵母細(xì)胞， 成功地利用微生物合成了BA。研究發(fā)現(xiàn)脂肪酸和萜類前體合成途徑的代謝流平衡對(duì) BA 合成影響顯著，并通過(guò)協(xié)同表達(dá)這兩個(gè)代謝通路中的關(guān)鍵調(diào)控基因( HFA1、HMG1 和ERG9) 顯著提高BA產(chǎn)量，該工程菌每升培養(yǎng)基能合成毫克級(jí)的 BA，由此，BA 的制備合成上升到了一個(gè)新的高度。

藥理作用^[2]

1 抗腫瘤活性

最早的研究報(bào)道是BA對(duì)黑色素瘤細(xì)胞具有極強(qiáng)的選擇性細(xì)胞毒性，IC50 值為0.5～4.8mg /mL，更重要的是，這項(xiàng)研究也顯示BA的體內(nèi)療效，對(duì)裸鼠皮下注射黑色素瘤細(xì)胞株 MEL-2， 腹腔注射50、250 或500mg/kg BA 產(chǎn)生高效的腫瘤生長(zhǎng)抑制，宿主細(xì)胞沒(méi)有任何毒性的跡象。

Leopoldo C等對(duì)BA對(duì)腫瘤細(xì)胞的選擇性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)其對(duì)腫瘤細(xì)胞的選擇性毒性很高， 約是正常細(xì)胞的5～7 倍。近年來(lái)發(fā)現(xiàn) BA 對(duì)其它腫瘤細(xì)胞也有較為廣譜的活性作用，如對(duì)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤，神經(jīng)母細(xì)胞瘤，成神經(jīng)管細(xì)胞瘤，尤因腫瘤以及其他惡性腫瘤，結(jié)腸癌、乳腺癌、肺癌、肝癌、前列腺癌、腎細(xì)胞、卵巢或子宮頸癌和白血病等均有較強(qiáng)的抑制作用。除了其在各種癌癥細(xì)胞系強(qiáng)大的抗腫瘤活性，也有研究表明 BA 能抑制動(dòng)物體內(nèi)腫瘤生長(zhǎng)(表2)。

2抗 HIV 活性

BA 最突出的生物活性之一就是具有抗病毒活性，尤其是具有抗艾滋病毒(HIV) 活性。由于HIV耐藥株出現(xiàn)以及長(zhǎng)期藥物治療所帶來(lái)的副作用， 使得治療 AIDS 更加困難。目前，從天然產(chǎn)物中尋找和發(fā)現(xiàn)活性成分，并將其作為先導(dǎo)物，進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾改造，是新型抗 HIV 藥物研究與開(kāi)發(fā)的重要策略。對(duì) BA 進(jìn)行衍生化研究?jī)?yōu)化抗艾滋病活性，第一個(gè)被報(bào)道表現(xiàn)出極大抗艾滋病活性的 BA 衍生品為RPR103611，被認(rèn)為是融合抑制劑的第一個(gè)低分子量化合物，該化合物在對(duì)抗 HIV-1 的體外實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)IC50值介于 40 至 100 nmol/L之間， 能防止HIV-1感染的細(xì)胞和未感染的CD4細(xì)胞之間合胞體形成，通過(guò)抑制依賴外殼粘合的病毒感染達(dá)到抗HIV-1 作用。

目前公認(rèn)的抗艾滋病的作用機(jī)制是抑制 HIV-1逆轉(zhuǎn)錄酶或抑制蛋白酶的活性，由于BA 衍生物的結(jié)構(gòu)與己知抗逆轉(zhuǎn)錄藥物的結(jié)構(gòu)完全沒(méi)有聯(lián)系，其作用機(jī)理也不同于臨床現(xiàn)有的酶抑制劑?；诙辔稽c(diǎn)修飾改造及構(gòu)效關(guān)系研究，發(fā)現(xiàn)大量 BA 高活性衍生品比一些當(dāng)前臨床抗艾滋病藥物表現(xiàn)出更好的治療指數(shù)，更強(qiáng)大的抗 HIV 作用，可認(rèn)為它是一類很有前途的抗 HIV-l 候選化合物，但其作用機(jī)制尚未完全確定。

主要參考資料

[1]周亞敏,林麗美,夏伯候.白樺脂酸制備方法和藥理活性研究進(jìn)展[J].天然產(chǎn)物研究與開(kāi)發(fā),2016,28(06):978-985.