全 文 ：中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 44 卷 第 23 期 2013 年 12 月

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单四氢呋喃型番荔枝内酯类化合物对大鼠线粒体复合酶 I 活性的影响
苗筠杰 1，徐晓芳 1，2，陈 勇 1，陈建伟 1，李 祥 1*
1. 南京中医药大学药学院，江苏 南京 210046
2. 陕西中医学院，陕西 咸阳 712046
摘 要：目的 探讨单四氢呋喃型番荔枝内酯类（单 THF 型 ACGs）化合物对大鼠肝线粒体复合酶 I 活性的影响。方法 选
用 6 个结构不同的单 THF 型 ACGs，通过测定其对大鼠肝线粒体复合酶 I 的抑制活性，明确这些化合物结构中四氢呋喃环与
内酯环之间碳数、取代羟基个数以及四氢呋喃环的核心构型对大鼠肝线粒体复合酶 I活性的影响。 结果 6个单THF型ACGs
对大鼠肝线粒体复合酶 I 均有一定的抑制活性，构效关系分析可见，在单 THF 型 ACGs 中，四氢呋喃环与内酯环间碳链越
短，化合物活性越强，取代羟基个数并非是影响活性的决定性因素。结论 四氢呋喃环的核心构型为苏式/反式/赤式时比苏
式/反式/苏式构型的抑制线粒体复合酶 I 的活性强。
关键词：单四氢呋喃型番荔枝内酯类化合物；肝线粒体；线粒体复合酶 I；构效关系；核心构型
中图分类号：R285.5 文献标志码：A 文章编号：0253 - 2670(2013)23 - 3368 - 04
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2013.23.020
Effect of monotetrahydrofuran annonaceous acetogenins on mitochondrial
complex I of rats
MIAO Yun-jie1, XU Xiao-fang1,2, CHEN Yong1, CHEN Jian-wei1, LI Xiang1
1. Nanjing University of Chinese Medicine, pharmaceutical institute, Nanjing 210046, China；
2. Shanxi Unibersity of Chinese Mdecine, Xianyang 712046, China
Abstract: Objective To investigate the activity of mono-tetrahydrofuran (THF) annonaceous acetogenins (ACGs) against
mitochondrial complex I of rats. Methods The inhibitory activity of mono-THF ACGs with six different chemical structures against
mitochondrial complex I of rats was investigated to clarify the carbon number and substituted hydroxyl number between THF ring
and lactone ring as well as the effect of the core configuration in THF ring on mitochondrial complex I of rats. Results The results
show that mono-THF ACGs can inhibit the mitochondrial complex I of rats. With analysis of the results from the structure-activity
relationship between antitumoral activity and their chemical structure of mono-THF ACGs, the less the carbon number between the two
rings is, the better their inhibitory activities are; The number of substituted hydroxyl groups is not the decisive factor for influencing its
activity in mono-THF ACGs. Conclusion The inhibitory activity of compound’s configurations with th/t/er is better than that of the
compound’s configurations with th/t/th in mono-THF ACGs.
Key words: monotetrahydrofuran annonaceous acetogenins; hepatic mitochondrial; mitochondrial complex I; structure-activity
relationship; core configurations

番荔枝内酯（annonaceous acetogenins，ACGs）
是仅发现于番荔枝科植物中的末端具 γ-内酯环的天
然产物[1]，具有很强的抗癌活性，被誉为“明日抗
癌之星”。番荔枝科植物分布于热带、亚热带地区，
有 130 个属，2 300 多种，我国有 24 属 103 种[2]。
自 1982 年从紫玉盘属植物中分离出首个 ACGs 化
合物 uvaricin 以来，已经从番荔枝科 40 多个属 150
余种植物中获得近 500 个 ACGs 化合物[3-6]。
ACGs 与其他天然产物的结构类型有较大区
别，其基本化学结构为 35～37 个碳原子构成的化合
物骨架，分子中含 0～3 个四氢呋喃环（tetrahydrofu-
ran，THF），末端有 1 个甲基取代或经重排的 γ-内

收稿日期：2012-09-07
基金项目：国家自然科学基金资助项目（81274057）；国家教育部博士点专项基金资助项目（20113237110009）；2 江苏省高校优势学科建设工
程资助项目（ysxk-2010）；江苏省科技厅项目（BK2012853）； 011 年江苏省普通高校研究生科研创新计划项目（790）；2012 年江
苏省普通高校研究生科研创新计划项目（588）
作者简介：苗筠杰（1988—），男，博士在读，研究方向为中药活性成分的基础研究及应用。E-mail: yun_jie@139.com
*通信作者 李 祥 E-mail: lixiang_8182@163.com
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酯环和 2 条连接这些部分的长烷基直链，在碳链上
还常常带有一些立体化学多变的含氧官能团（羟基、
酮基、乙酰氧基、环氧结构等）或者双键。此外，
在番荔枝科植物中含四氢吡喃环（THP）和无 THF、
THP 环的化合物也已被发现[7-9]。根据 THF 的数目及
空间排列方式，ACGs 可划分为 6 种类型，即无 THF
型、单 THF 型、邻双 THF 型、非邻双 THF 型、邻
三 THF 型和非典型的 ACGs（如含 THP 型和环羟基
化的 THF 化合物）。这些化合物分子中通常有 5 个以
上手性碳原子，立体结构比较复杂，且多为蜡状物。
ACGs 的作用靶点为细胞或肿瘤细胞中的线粒
体，其在 G1 期与肿瘤细胞作用，诱导 Bax 蛋白表
达，增强 caspase-3 的活性，引起肿瘤细胞凋亡[10]。
ACGs 能通过降低细胞内环磷酸腺苷（cAMP）和环
磷酸鸟苷（cGMP）的水平而诱导肿瘤细胞凋亡[11]。
ACGs 通过抑制线粒体还原型辅酶（NADH）、线粒
体呼吸链的传递，使细胞产生的能量迅速减少，且
糖蛋白（P-gp）是依赖于能量的药物排出泵，因此
能量产生障碍则影响 P-gp 的功能，最终导致 P-gp
功能丧失，从而克服肿瘤的多药耐药性（MDR）[12]。
本实验选取 6 个具不同结构特征的单 THF 型
ACGs，通过检测其对肝细胞耗氧呼吸的影响，利
用计算机分子模拟技术研究单THF型ACGs对线粒
体复合酶 I 的影响及其机制，探讨其构效关系。
1 材料
1.1 药品与试剂
Annosquamin A（1）、annosquamin C（2）、annog-
laxin（3）、solamin（4）、annotemoyin 1（5）、annosqua-
min B（6）（见表 1、图 1）均由本实验室从番荔枝
科植物番荔枝 Annona squamosa Linn. 种子的氯仿
提取部位分得，经 HPLC-DAD 检测，质量分数均＞
98%，用 DMSO 溶解至 5 mg/mL，置 4 ℃冰箱备用。
磷酸盐缓冲液（PBS），索莱宝科技有限公司；NADH，
Sigma 公司；Tris-HCl，国药集团化学试剂有限公司；
乙二胺四乙酸（EDTA），南京宁试化学试剂有限公
司；蔗糖，上海化学试剂总厂；二甲基亚砜（DMSO），
分析纯，无锡海硕生物有限公司；BCA 蛋白测定试
剂盒，碧云天生物技术研究所。
1.2 动物
SD 大鼠，清洁级，体质量 180～250 g，由南
京医科大学实验动物中心提供，许可证号：SCXK
（TA）-2008-0004。
表 1 化合物 1～6 的结构特征
Table 1 Structure characteristics of compounds 1—6
化合物 -OH 位置 相对构型 THF 与内酯间碳数 分子式 相对分子质量
1 9，14 苏式/反式/赤式 7 C35H64O5 564
2 9，14 苏式/反式/苏式 7 C35H64O5 564
3 8，15，20，22 苏式/反式/苏式 13 C35H63O8 610
4 15，20 苏式/反式/苏式 13 C35H64O5 564
5 17，22 苏式/反式/苏式 15 C35H64O5 564
6 11，16 苏式/反式/赤式 9 C35H64O5 564

图 1 化合物 1～6 的结构
Fig. 1 Structure of compounds 1—6


O
O
O
O OH
OHOH OH


1 2
3 4
5 6
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 44 卷 第 23 期 2013 年 12 月

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1.3 仪器
X—22R 型台式高速大容量冷冻离心机，
Allegra 公司；AG285 型电子分析天平，瑞士 Mettler
Toledo 公司；Spectra Max M5 型酶标仪，Molecular
Devices 公司；T18 型匀浆机，IKA 公司；Forma—
86C ULT Freezer 超低温冰箱，美国 Thermoelectron
公司。
2 方法
取大鼠肝脏组织，用预冷生理盐水清洗 2 次，
滤纸拭干后置于冰上。称取 1 g 肝脏组织，置于预
冷的分离介质中，迅速进行线粒体样本的制备。
采用改良的文献方法[13]提取鼠肝的线粒体：于
4 ℃剪碎肝脏组织，置于 10 mL 离心管内，加入分
离介质 10 mg/g，制成匀浆，4 ℃、1 000×g 离心
10 min，收集上清，12 000×g 离心 15 min，弃上清，
收集沉淀得线粒体，用冻存介质悬浮，−70 ℃低温
保存待用。全部分离过程在 0～4 ℃下进行，线粒
体分离于 1 h 内完成。
参照文献方法[14]测定线粒体复合酶 I 的活性：
取出−70 ℃保存的肝线粒体悬浮液，在 37 ℃水浴
锅中冻融，加入一定量的反应介质稀释，使线粒体
蛋白终质量浓度约 200 μg/mL。线粒体在 37 ℃水浴
中孵育 5 min，取 100 μL 加入 96 孔板内，并迅速加
入 1.3 mmol/L NADH 10 μL，混匀，酶标仪检测 340
nm 处吸光度（A）值，每隔 2 min 检测 1 次。检测
6 min 后加入不同浓度梯度（0.05、0.5、5、50、500、
5 000 ng/ml）的化合物 1～6，于 340 nm 处连续检
测 30 min 内 A 值，线粒体复合酶 I 活性以每分钟每
毫克线粒体蛋白消耗 NADH 的量计算。
3 结果
3.1 对大鼠肝线粒体复合酶 I 的影响
化合物 1～6对大鼠肝线粒体复合酶 I均有抑制
作用，IC50 分别为 1.72、189、147、443、713、707
nmol/L，其中化合物 1 活性最强。
3.2 构型关系分析
根据化合物 1～6 对大鼠肝线粒体复合酶 I 的
IC50 值，将结构相似的化合物进行对比分析。
3.2.1 四氢呋喃环与内酯环间的碳数对化合物活性
的影响 化合物 1 和 2（7 个碳）抑制线粒体复合
酶 I 的活性大于化合物 5（15 个碳）、4（13 个碳）、
6（9 个碳）的活性。有研究表明，在单 THF 型 ACGs
中两环之间的碳数与活性的强弱关系是 11 个＞13
个＞15 个[10,15-17]。由此推测该类化合物结构中四氢
呋喃环与内酯环间的碳数越少活性越高。
3.2.2 取代羟基数对化合物化合物活性的影响 化
合物 4（2 个羟基）抑制线粒体复合酶 I 的活性大于
化合物 3（4 个羟基）。但有文献报道单 THF 型
ACGs，如 goniothalamicin（4 个羟基）、montalicin D
（4 个羟基）、montalicin C（4 个羟基）对线粒体复
合酶 I 的抑制活性强于 montalicin B（3 个羟基）[18]；
取代羟基数对线粒体复合酶 I 的抑制活性并无影
响[19-20]，故推测取代羟基个数并非是影响单 THF
型 ACGs 线粒体复合酶 I 抑制活性的决定性因素。
分析其原因，可能是由于化合物的构效关系是受各
因素综合影响的，而非某单一因素；也可能是取代
羟基较多使亲水性增强，而受体的靶点嵌于膜中，
取代羟基多反而影响药物分子靠近受体靶点。之前
的文献报道对取代羟基个数的构效关系研究也未表
现出一致的规律性，与本实验相互映证。
3.2.3 四氢呋喃环核心构型对活性的影响 化合物
1（构型为苏式/反式赤式）对线粒体复合酶 I 的抑
制活性大于化合物 2、4、5（构型为苏式/反式/苏
式），故推测构型为苏式/反式/赤式的单 THF 型
ACGs 抑制线粒体复合酶 I 的活性比具有苏式/反
式/苏式构型的该类化合物要强。
4 讨论
上述体外实验和计算机分子模拟中，除羟基个
数对化合物抑制活性的影响结果与文献报道相反
外，内酯环间碳数、四氢呋喃环构型均与文献报道
相符。综合以上体外实验结论以及已有的相关报道，
推测单 THF 型 ACGs 的抑制线粒体复合酶 I 的活性
主要受四氢呋喃环与内酯环间碳数、四氢呋喃环构
型等因素的影响，其中四氢呋喃环与内酯环间碳数
可能是影响该类化合物与受体结合的具体部位，类
似 Hiroko 等的四氢呋喃环是亲水的“锚”的假设[21]。
不同的四氢呋喃环与内酯环间碳数决定了单 THF
型 ACGs 与受体的不同结合位置，继而决定不同的
抑制活性；而四氢呋喃环的核心构型则可能影响单
THF 型 ACGs 与受体结合时氢键的形成及其强弱，
进而决定该类化合物抑制活性的强弱。由本实验结
果推测，在单 THF 型 ACGs 结构中，四氢呋喃环与
内酯环间碳数以 7 个为宜；取代羟基个数并非是影
响其活性的决定性因素；构型为苏式/反式/赤式的
抑制活性比具有苏式/反式/苏式更强。
本实验选取对构效关系研究较少且活性并不弱
的单 THF 型 ACGs 进行构效关系研究，补充了番荔
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枝内酯这一大类化合物的构效关系研究。单 THF 型
ACGs 的结构较双 THF 型 ACGs 结构简单，利于进
行结构比较，因此首先对单 THF 型 ACGs 进行构效
关系研究，以期找到 ACGs 类构效关系研究的切入
点，为今后的新药开发和合成奠定基础。然而由于
单 THF 型 ACGs 的四氢呋喃环核心构型有多种类
型，其他四氢呋喃环核心构型以及羟基个数与位置
是如何影响单 THF 型 ACGs 的粒体复合酶 I 抑制活
性，仍需进一步研究。
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