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药用植物不育红抗疟活性研究



全 文 :基金项目:国家自然科学基金资助项目(81460532) ;云南省“百名海外高层次人才引进计划”资助项目(2011)
作者简介:肖朝江,男,硕士 研究方向:天然药物化学 * 通讯作者:姜北,男,博士,教授 研究方向:药用植物与民族医药研究
Tel:(0872)2257316 E-mail:dalinorthjiang@ 163. com
·论 著·
药用植物不育红抗疟活性研究
肖朝江,董相,韩冰洋,黄振元,姜北* (大理大学药物研究所药学与化学学院,云南 大理 671000)
摘要:目的 研究不育红(Isodon yuennanensis)的抗疟活性,为发现植物来源的新型的抗疟天然产物或先导成分奠定基础。
方法 采用 β-羟高铁血红素形成抑制实验对不育红粗提物及其单体化合物进行抗疟活性筛选,以 IC50对其活性结果进行评
价。结果 所有不育红粗提物及其部分单体化合物具有不同程度的 β-羟高铁血红素形成抑制活性。结论 不育红提取物乙
酸乙酯部位及其中化合物 2、12 和 13 具有较好的抗疟活性,值得进一步深入研究。
关键词:不育红;抗疟潜力;β-羟高铁血红素形成抑制实验
doi:10. 11669 /cpj. 2016. 08. 003 中图分类号:R965 文献标志码:A 文章编号:1001 - 2494(2016)08 - 0612 - 04
Antimalarial Activity of Isodon yuennanensis
XIAO Chao-jiang,DONG Xiang,HAN Bing-yang,HUANG Zhen-yuan,JIANG Bei* (Institute of Materia Medica &
College of Pharmacy and Chemistry,Dali University,Dali 671000,China)
ABSTRACT:OBJECTIVE To evaluate the antimalarial activity of Isodon yuennanensis for the development of neo-style antimalarial
drugs or lead compounds from plants. METHODS The crude extract and compounds from I. yuennanensis were screened for antima-
larial activities by β-hematin formation inhibition assay,and the results were expressed as IC50 values. RESULTS The crude extract,
as well as some compounds,showed β-hematin formation inhibition activities in different degrees. CONCLUSION The ethyl acetate
fraction derived from the 70% acetone extract of I. yuennanensis and the compounds 2,12,and 13 obtained from the ethyl acetate frac-
tion are worthy of deeper research due to their significant antimalarial activities.
KEY WORDS:Isodon yuennanensis;antimalarial potential;β-hematin formation inhibition assay
疟疾是严重危害人类健康的疾病之一,据世界
卫生组织(WHO)统计,全世界每年发病人数多达
2 ~ 3 亿,年死亡人数近百万[1-2]。2010 年全世界
106 个疟疾流行国家和地区总共有 2. 19 亿疟疾病
例,其中 80%的疟疾病例和 91%的死亡病例发生在
撒哈拉以南非洲地区,86%的受害者是小于 5 岁的
儿童[1-2]。疟原虫种类繁多,目前间日疟原虫(Plas-
modium vivax)、恶性疟原虫(P. falciparum)、三日疟
原虫(P. malariae)、卵形疟原虫(P. ovale)和诺氏
疟原虫(P. knowlesi)5 种疟原虫以人类作为宿主,
分别引起间日疟、恶性疟、三日疟、卵形疟和诺氏
疟[1-2]。在我国主要有间日疟和恶性疟,三日疟少
见,卵形疟罕见[1-2]。建国前我国疟疾流行严重,近
几十年来随着抗疟工作进展,恶性疟流行范围逐渐
缩小,但目前安徽、海南、云南 3 省以及江淮流域地
区仍有恶性疟流行[3-4]。因此疟疾防治任务仍然十
分重要而艰巨。
不育红(Isodon yuennanensis)系唇形科香茶菜
属植物,又称九头狮子草、小铁牛等;为多年生草本,
高 30 ~ 70 cm,根茎木质,块茎状,具红色的芽眼,其
上生出一或多茎;分布于云南中部、西北部及东北
部,四川西南部;生于海拔 1 800 ~ 3 000 米的松林下
或草丛中[5]。不育红以根茎入药,为少数几个仅以
地下部分药用的香茶菜属植物之一,具有舒筋活血、
解毒消肿等功效,用于治疗痢疾、麻疹、妇女不育症
等[5-6]。近来本研究组对其化学成分、药理活性等进
行了一系列的研究工作,本实验报道不育红抗疟疾
活性研究。
1 材 料
氯高铁血红素、氯喹二磷酸盐(氯喹)、HEPES
(美国 Sigma公司) ;吡啶、冰乙酸、乙酸钠、二甲基亚
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砜(≥99. 0%)。
多功能酶标仪(美国 BioTek 仪器公司) ;MCO-
18AIC CO2培养箱(日本三洋公司) ;AL204 电子天
平[梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司];RE -
5205 旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂)。
本实验供试提取物及单体化合物均来源于不育
红地下块状根茎。植物样品于 2011 年采自云南省
大理市苍山西坡,由中国科学院昆明植物研究所向
春雷博士鉴定为不育红[I. yuennanensis (Hand. -
Mazz. )Hara],植物标本(20111022-2-A)存放于大
理大学药物研究所姜北教授研究组。
2 方 法
2. 1 不育红粗提物及其单体化合物的制备
不育红地下部分 3. 7 kg,粉碎后用 8. 7 L 体积
分数 70%丙酮冷浸提取,共提取 6 次。提取液减压
浓缩得总浸膏(514. 0 g,留样 31. 0 g),后用适量水
混悬,再依次用乙酸乙酯、正丁醇分配数次,得各相
应部位萃取物(乙酸乙酯萃取物 102. 0 g、正丁醇萃
取物 68. 0 g、萃余水相 313. 0 g)。乙酸乙酯部位浸
膏(92. 0 g),用 2 kg D101 大孔吸附树脂进行柱色谱
(乙醇-水梯度洗脱;0∶ 1、1∶ 1、3∶ 1、1∶ 0) ,在 TLC 的
检测下合并相同组分得 4 个组分(A ~ D)。上述 4
个组分再经一系列柱色谱后得供试化合物 1 ~ 15:
ar-abietatriene(1) ,柳杉酚(sugiol,2) ,19-羟基桃柘
酚(19-hydroxytotarol,3),3-hydroxysempervirol(4) ,
3,10-epoxy-9(10→20)-abeo-sempervirol(5) ,S-trans-
8(17) ,12E,14-labdatrien-20-oic acid(6) ,S-trans-
8→20-lactone-12E,14-labdadien(7) ,乌索酸(ursonic
acid,8),2,3-二羟基齐墩果-12-烯-28-酸(2,3-di-
hydroxyolean-12-en-28-oic acid,9) ,2 3,23-三羟基齐
墩果-12-烯-28-酸(2,3,23-trihydroxyolean-12-en-28-
oic acid,10),丹参素乙酯[ethyl 3-(3,4-dihydroxy-
phenyl)lactate,11],迷迭香酸乙酯(ethyl rosmari-
nate,12) ,(Z,E)-2-(3,4-dihydroxyphenyl)ethenyl
caffeic ester(13) ,迷迭香酸(rosmarinic acid,14) ,
trans,trans-1,7-diphenyl-4,6-heptadien-3-one(15)。
最后精密称取上述不育红粗提物(5. 0 mg)及其单
体化合物(约 1. 0 mg) ,以 1 mL 蒸馏水溶解得相应
溶液,之后用水按比例(1 ∶ 4)稀释成系列浓度溶液
备用。
2. 2 β-羟高铁血红素形成抑制实验
参照文献[7-8]方法,并进行适当改良。将 50
μL不同浓度的供试样品和 50 μL 氯高铁血红素储
备液(1. 0 mmol·L -1)混合于 96 孔板中,一式 3 份;
同时设置溶媒阴性对照和氯喹阳性对照。之后每孔
加入 80 μL的乙酸盐缓冲液(4 mol·L -1,pH 5. 0),
置于 50 ℃培养箱中孵育 5 h;取出待室温后,每孔加
入 100 μL 30% (V /V)的 吡 啶-HEPES (20
mmol·L -1,pH 7. 5)溶液使微孔板中固体混悬;室
温放置待未反应的羟高铁血红素溶解完全后,从每
孔中移取 50 μL上清液至另一 96 孔板中,之后均以
200 μL上述吡啶-HEPES溶液稀释,并于 405 nm 波
长处测定吸收值。由羟高铁血红素标准曲线得出未
反应的羟高铁血红素的浓度,从而计算出供试品对
β-羟高铁血红素形成的抑制浓度(以 IC50表示)。
2. 3 统计学分析
采用 SPSS19. 0 软件进行统计学处理。所有数
据以 珋x ± s 表示,组间比较采用单因素方差分析及
LSD-t 检验进行统计学处理,P < 0. 05 表示差异有显
著性意义。
3 结 果
按“2. 2”方法对不育红粗提物及其单体化合物
进行抗疟活性筛选,其结果见表 1,2。从表 1,2 中
可以看出,所有不育红粗提物和部分单体化合物具
有不同程度的 β-羟高铁血红素形成抑制活性;其
中,不育红乙酸乙酯部位及其中化合物 2、12 和 13
抗疟活性较好,IC50值分别为约 277. 8、(118. 1 ±
2. 9)、(171. 1 ± 6. 6)和(235. 3 ± 22. 7)μg·mL -1。
表 1 不育红粗提物抗疟活性筛选结果. n = 3,珋x ± s
Tab. 1 Antimalarial activities of crude extracts from I. yuennanensis. n = 3,珋x ± s
Samples
Rate (%)of β-hematin formation inhibition in screened samples with different concentration /μg·mL -1
1 388. 9 277. 8 55. 6 11. 1 2. 2
IC50
/μg·mL -1
Chloroquine 84. 7 ± 3. 6 88. 2 ± 3. 1 88. 4 ± 5. 3 1. 5 ± 3. 4 - 2. 1 ± 1. 1 34. 6 ± 1. 61)
Total extract of I. yuennanensis 73. 8 ± 1. 3 14. 4 ± 0. 4 2. 3 ± 0. 3 1. 0 ± 2. 3 1. 7 ± 1. 3 940. 9 ± 16. 61)
Ethyl acetate soluble portion 10. 3 ± 1. 9 45. 2 ± 2. 8 - 1. 3 ± 6. 6 4. 3 ± 3. 8 2. 2 ± 2. 7 ≈277. 81)
Butanol soluble portion 70. 6 ± 3. 7 6. 0 ± 1. 5 - 6. 9 ± 2. 1 - 4. 9 ± 3. 2 - 2. 7 ± 2. 3 1 028. 2 ± 38. 81)
Water soluble portion 82. 8 ± 5. 6 10. 7 ± 3. 1 1. 0 ± 1. 6 - 4. 7 ± 1. 5 2. 3 ± 3. 4 862. 9 ± 59. 21)
注:与氯喹相比,1)P <0. 05
Note:1)P <0. 05,vs chloroquine
·316·
中国药学杂志 2016 年 4 月第 51 卷第 8 期 Chin Pharm J,2016 April,Vol. 51 No. 8
表 2 不育红中单体化合物抗疟活性筛选结果. n = 3,珋x ± s
Tab. 2 Antimalarial activities of compounds from I. yuennanensis. n = 3,珋x ± s
Samples
Rate (%)of β-hematin formation inhibition in screened samples with different concentration /μg·mL -1
C1 C2 C3 C4 C5
IC50
/μg·mL -1
Chloroquine 84. 7 ± 3. 6 88. 2 ± 3. 1 88. 4 ± 5. 3 1. 5 ± 3. 4 - 2. 1 ± 1. 1 34. 6 ± 1. 61)
1 - 0. 2 ± 7. 4 - 1. 0 ± 2. 6 3. 0 ± 3. 0 - 0. 2 ± 3. 4 - 0. 5 ± 2. 6 no activity1)
2 83. 4 ± 2. 1 12. 0 ± 1. 8 7. 3 ± 4. 3 1. 0 ± 9. 3 - 3. 0 ± 1. 4 118. 1 ± 2. 91)
3 19. 7 ± 6. 1 0. 4 ± 2. 2 0. 3 ± 3. 5 - 0. 5 ± 1. 6 - 5. 7 ± 1. 7 > 194. 41)
4 - 5. 7 ± 1. 2 - 2. 2 ± 9. 3 - 6. 3 ± 0. 3 - 4. 8 ± 2. 1 - 6. 3 ± 2. 4 no activity1)
5 - 13. 3 ± 1. 4 1. 3 ± 2. 1 1. 6 ± 3. 4 0. 9 ± 0. 9 0. 1 ± 3. 7 no activity1)
6 13. 9 ± 7. 7 - 0. 7 ± 0. 9 - 1. 9 ± 5. 2 - 3. 1 ± 6. 8 - 5. 3 ± 1. 1 > 222. 21)
7 - 14. 9 ± 2. 5 - 7. 9 ± 2. 7 - 0. 7 ± 4. 5 - 7. 0 ± 2. 1 - 6. 6 ± 3. 2 no activity1)
8 - 2. 3 ± 6. 3 - 4. 9 ± 5. 9 2. 5 ± 3. 2 - 4. 4 ± 6. 6 - 7. 6 ± 0. 2 no activity1)
9 21. 4 ± 5. 1 - 1. 4 ± 7. 0 - 3. 0 ± 1. 7 - 6. 2 ± 6. 4 - 6. 4 ± 1. 8 > 222. 21)
10 38. 2 ± 0. 9 - 5. 3 ± 3. 0 - 6. 3 ± 2. 8 - 5. 4 ± 3. 5 - 6. 6 ± 3. 7 > 277. 81)
11 37. 3 ± 4. 7 9. 5 ± 4. 8 9. 1 ± 5. 8 6. 0 ± 3. 8 3. 8 ± 3. 6 > 333. 31)
12 80. 8 ± 1. 0 14. 2 ± 3. 7 0. 7 ± 1. 7 1. 9 ± 1. 0 1. 6 ± 3. 6 171. 1 ± 6. 61)
13 56. 8 ± 6. 3 23. 7 ± 5. 2 0. 1 ± 1. 1 - 2. 7 ± 1. 8 - 2. 2 ± 4. 1 235. 3 ± 22. 71)
14 - 2. 5 ± 2. 3 - 1. 7 ± 3. 1 - 5. 5 ± 0. 5 - 2. 1 ± 0. 9 - 3. 0 ± 3. 3 no activity1)
15 - 15. 3 ± 1. 4 - 11. 3 ± 1. 4 - 1. 5 ± 1. 6 0. 6 ± 1. 6 3. 0 ± 1. 3 no activity1)
注:与氯喹相比,1)P <0. 05
Note:1)P <0. 05,vs chloroquine
利用 SPSS统计软件(版本 19. 0)进行多样本均
数两两比较的单因素方差分析(α = 0. 05),结果为:
化合物 1、4、5、7、8、14 和 15 之间无统计学差异
(P > 0. 05) ;化合物 6 和 9 之间无统计学差异(P >
0. 05);这两组样品之间以及与其他样品之间均有
统计学差异(P < 0. 05)。
4 讨 论
实验结果显示,来源于不育红乙酸乙酯部位的
化合物 2、12 和 13 具有较好的抗疟活性,构效分析
表明:①具有 β-羟高铁血红素形成抑制活性的芳香
性三环二萜化合物 C 环均含有羟基、A 环无羟基取
代,初步推断芳香性三环二萜化合物 C 环上羟基为
活性必需基团,而 A 环上羟基则具有拮抗作用。
②具有β-羟高铁血红素形成抑制活性的苯丙酸类化
合物均含有羟基、无游离羧基,初步推断苯丙酸类化
合物上羟基为活性必需基团,而游离羧基具有活性
抑制作用。③具有 β-羟高铁血红素形成抑制活性
的半日花烷二萜类化合物 C-20 位有游离羧基存在,
提示 20 位游离羧基可能为活性基团。由于筛选化
合物数量有限,该推论有待进一步确证。
目前开发新的抗疟疾药物主要采用合成已知有
效化合物的衍生物或其他近似相关类型化合物并进
行活性筛选的方式进行[9]。这一方法虽然取得一
定效果,但由于人工合成的化合物往往具有较大的
毒副作用等因素,最终用于临床的成功例子却寥寥
无几。随着奎宁类和青蒿素类药物疟原虫抗药株的
出现[1,10],研发全新的抗疟疾药物已刻不容缓。近
些年来,抗疟疫苗虽也已问世,但要实现人用疫苗这
一目标还有很长一段距离[11]。与此同时,一些来源
于药用植物中的非奎宁、青蒿素类天然产物也先后
被发现具有抗疟疾活性[12-17]。因此,在进一步开发
化学药物或疫苗等抗疟药物一时难以奏效之际,选
择从天然产物中发现、寻找全新的抗疟药物或先导
成分不失为一条可行的、有效的途径。本实验为寻
找、发现植物来源的新型抗疟药物或先导成分提供
了参考模式。所采用的 β-羟高铁血红素形成抑制
实验已被证实是一种简便、快速、微量的抗疟药物筛
选方法[18],有望成为体外筛选和评价抗疟药物的基
本方法之一。
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(收稿日期:2015-07-27)
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doi:10. 11669 /cpj. 2016. 08. 004
[本刊讯]
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中国药学杂志 2016 年 4 月第 51 卷第 8 期 Chin Pharm J,2016 April,Vol. 51 No. 8