全 文 :土贝母中 1个活性皂苷的分离和鉴定
汤海峰1,张淑瑜2,易杨华2,文爱东1,赵越平1,王忠壮3
(1第四军医大学 西京医院,陕西 西安 710032;2第二军医大学 药学院,上海 200433;
3第二军医大学 长海医院,上海 200433)
[摘要] 目的:研究中药土贝母中的生物活性成分。方法:采用稻瘟霉模型生物活性追踪方法,应用多种色谱
技术进行分离,根据波谱解析和化学手段鉴定其结构。结果:分离并鉴定了1个具有诱导稻瘟霉菌丝变形活性的
双糖链皂苷:3OαL吡喃阿拉伯糖(1→2)βD吡喃葡萄糖贝萼皂苷元28OβD吡喃木糖(1→3)αL吡喃鼠李
糖(1→2)αL吡喃阿拉伯糖酯苷(Ⅰ)。结论:Ⅰ为新天然产物,对 K562和 BEL7402肿瘤细胞显示显著的细胞毒
性,但对1%兔红细胞无溶血作用。
[关键词] 土贝母;双糖链皂苷;稻瘟霉;细胞毒性;溶血作用
[中图分类号]R284.1 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2006)03021305
[收稿日期] 20050905
[通讯作者] 汤海峰,Tel:(029)847754758303,Fax:(029)
84775471,Email:tanghaifeng71@126.com.
土贝母系葫芦科植物土贝母 Bolbostemmapanicu
latum(Maxim)Franquet的干燥块茎,始载于清代《本
草纲目拾遗》[1],具有散结、消肿、解毒之功效。1986
年中国科学院上海药物研究所徐任生课题组[2]和日
本广岛大学田中治课题组[3,4]几乎同时从中分离鉴定
了3个罕见的皂苷tubeimosidesⅠ,Ⅱ和Ⅲ,是一类结构
非常新颖的以戊二酰基为桥的双糖链环形三萜皂苷,
引起天然药化界极大兴趣。近20年来的药理研究表
明这3个化合物是其主要活性成分,具有抗肿瘤、杀
精子、抗病毒、免疫抑制、抗炎、溶血、对抗蛇毒等多种
生物活性[59],但此后未再见分离到该类化合物的报
道,仅从中获得10余个药理活性较弱的四环三萜单
糖链皂苷及其他成分[1012]。为进一步寻找新的活性
成分,作者利用稻瘟霉模型生物活性追踪方法[13],采
用色谱和波谱等手段,对土贝母中的皂苷成分进行了
研究,前文报道了天然界第 4个环形双糖链苷
tubeimosideV[14]。经对极性较大部分的仔细分离,又
获得1个新的天然产物Ⅰ,为非环形双糖链五环三萜
皂苷,并具有显著生物活性。
1 仪器与材料
北京科仪电光仪器厂 XT-5熔点仪(温度未校
正);Perkin-Elmer341旋光仪;BrukerVector22IR光
谱仪;VarianInova-400核磁共振仪;MicromassQua
tro质谱仪;FinniganVoyagerGC-MS联用仪,配 DB
-5石英毛细管色谱柱(025mm×30m);Sephadex
LH20葡聚糖凝胶(Pharmacia公司);反相柱色谱硅
胶LichroprepRP18(Merck公司);色谱用硅胶和硅
胶预制板(青岛海洋化工集团公司);惠普公司 Agi
lent1100HPLC仪,配 RID检测器,Zorbax300SBC18
柱(94mm×250mm);糖标准品为 Supelco产品;所
用试剂均为分析纯。
稻瘟霉 PyriculariaoryzaeP2b菌株,日本东京大
学分子细胞生物学研究所提供。土贝母于 2002年
12月购自陕西省渭南市,为陕西省眉县当年采收的
药材生品,经王忠壮副教授鉴定为土贝母 Bpanic
ulatum的干燥块茎。
2 提取和分离
以稻瘟霉模型进行活性追踪[13,15],活性指标为
最小菌丝变形浓度(minimummorphologicaldeformation
concentration,MMDC),以MMDC≤512mg·L-1视为具
有生物活性,阳性对照 5FU的 MMDC值为 4mg·
L-1。土贝母药材18kg粉碎,95% EtOH回流提取
3次,减压蒸干后得浸膏 280g(MMDC=256mg·
L-1),分散于1L水中,石油醚脱脂后以正丁醇萃
取得正丁醇提取物31g(MMDC=32mg·L-1),经快
速硅胶柱色谱(氯仿水饱和 nBuOH甲醇梯度洗
脱,1∶1∶0下层~0∶1∶0~0∶20∶1~0∶6∶1)分部,得
到9个组分,其中组分Ⅵ(41g,MMDC=8mg·L-1)
和Ⅶ(30g,MMDC=16mg·L-1)对稻瘟霉显示活
性,其余部分无活性。组分Ⅵ经多种色谱手段分离
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Vol.31,Issue 3
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得到已知皂苷 tubeimosidesⅠ,Ⅱ,Ⅲ和新皂苷
tubeimosideⅤ[14]。组分Ⅶ经反复低压硅胶柱色谱
(氯仿甲醇水洗脱)、SephadexLH20凝胶过滤(甲
醇水2∶1)和反相硅胶柱色谱(甲醇水3∶2)分离,最
后经 RPHPLC制备,除得到已知的 tubeimosideⅢ
外,还得到化合物Ⅰ 105mg(流动相为68%甲醇,流
速20mL·min-1,tR=172min,MMDC=8mg·L-1)。
3 结构鉴定
化合物Ⅰ 为白色结晶性粉末,mp235~237
℃,[α]20D -72°(c020,MeOH),LiebermannBur
chard和 Molish反应阳性。IR中 1730cm-1吸收峰
示有酯羰基存在。由 ESIMS谱的准分子离子峰
m/z:1215[M+Na]+,1191[M-H]-推出相对分
子质量为1192,结合13CNMR,由 HRESIMS分析分
子式为 C57H92O26。1HNMR,13CNMR和 DEPT谱显
示Ⅰ为三萜皂苷类化合物,其苷元部分存在6个角
甲基,1个羟甲基,1个酯羰基,2个连氧次甲基,经
TOCSY,DQCOSY,HMQC和 HMBC解析归属了苷元
的核磁信号(见表1),与文献[16]对照确定其苷元
为贝萼皂苷元。经比较可观察到Ⅰ的13CNMR信
号存在如下苷化位移:C3(+96),C23(-25),
C28(-31),表明Ⅰ为双糖链皂苷,苷化位置分别
为3OH和28COOH。Ⅰ的 NMR谱显示 5个糖的
端基氢信号及相对应的端基碳信号,以及 1个 6
去氧糖的甲基信号。经酸水解和 GCMS分析证明
Ⅰ的糖基为1个 D葡萄糖(Glc),2个 L阿拉伯糖
(AraI和AraI),1个 L鼠李糖(Rha)和1个 D木糖
(Xyl),经碱水解及相应糖基分析表明 AraI,Rha和
Xyl组成的寡糖基连接于 28COOH,而 AraI和 Glc
组成的二糖基与苷元 3OH成苷。借助1H,13C
NMR,HMQC和 HMBC谱提供的信息,从 5个端基
氢和 Rha的甲基氢信号出发,通过 TOCSY和 DQ
COSY谱可归属所有糖基质子信号并经HMQC归属
相对应的碳信号(见表1)。与文献对比分析(端基
质子的裂分、偶合常数和13CNMR化学位移值),确
定5个糖基分别为αL吡喃鼠李糖、βD吡喃葡萄
糖、βD吡喃木糖和 2个αL吡喃阿拉伯糖,同时
GlcC2(δ833),AraIC2(δ755)和 RhaC3(δ
827)碳信号存在苷化位移,表明在相应位置与其
他糖基连接。经 HMBC谱解析(见图 1)可确定糖
基的连接顺序和位置,由以下为重要的碳氢远程
相关信号:GlcH1/C3,AraIH1/GlcC2,AraIH
1/C28,RhaH1/AraIC2,XylH1/RhaC3确定 2
条寡糖链分别为 Ara(1→2)Glc(1→3)aglycone
和 Xyl(1→3)Rha(1→2)Ara(1→28)aglycone。
综上所述,推定Ⅰ的结构为 3OαL吡喃阿拉伯
糖(1→2)βD吡喃葡萄糖贝萼皂苷元28OβD
吡喃木糖(1→3)αL吡喃鼠李糖(1→2)αL吡喃
阿拉伯糖酯苷,文献[24]曾采用 05% KOH水溶
液或 05mol·L-1 BaO的无水 MeOH溶液将
tubeimosideI温和碱水解获得过该化合物,但未见
从天然来源分离得到的报道。将波谱数据与文献
[24]对照,基本吻合,进一步确证了对化合物Ⅰ结
构的推断。
其主要波谱数据如下:IR(KBr)cm-1:3380
(OH),1730(COOR),1635(C=C),1365,1075(C
O)。ESIMS(positiveionmode)m/z:1215[M+
Na]+,921[M+Na-Ara-Glc]+,805[M+Na-Xyl
-Rha-Ara]+,771[921-Ara-H2O]+,433[Ara+
Xyl+Rha+Na]+,331[Glc+Ara+Na]+;ESIMS
(negativeionmode)m/z:1191[M-H]-,1059[M
-132-H]-,781[M-Xyl-Rha-Ara-H]-,631
[781-132-H2O]-。HRESIMS(positiveionmode)
m/z:12155767[M+Na]+(calcdforC57H92O26Na,
12155774)。1H,13CNMR数据和重要的 HMBC相
关信号见表1和图1。
表1 化合物Ⅰ的1HNMR(400MHz)和13CNMR(100MHz)数据(inC5D5N
)
编号 δH(J/Hz) δC(mult)1) 编号 δH(J/Hz) δ C
1 212brd(140), 104m 443t Glc
2 460m 706d 1 489d(76) 1037
3 396m 830d 2 388t(80) 833
4 430s 3 404m 779
5 153m 481d 4 392m 713
6 164m, 142m 184t 5 365m 776
7 160m,132m 333t 6 418m, 401m 625
8 404s AraI
9 155m 489d 1 497d(68) 1064
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续表
1
编号 δH(J/Hz) δC(mult)1) 编号 δH(J/Hz) δ C
10 372s 2 430m 737
11 190m, 180m 236t 3 395m 744
12 530m 1239d 4 411m 694
13 1447s 5 413d(120),357d(120) 674
14 428s AraI
15 189m,113m 286t 1 625d(40) 937
16 192m, 176m 244t 2 433m 755
17 478s 3 431m 703
18 306dd(132,32) 421d 4 426m 664
19 159m,107m 467t 5 424m,373d(104) 633
20 312s Rha
21 118m, 101m 345t 1 554s 1016
22 179m, 156m 330t 2 454brs 718
23 410m,345d(108) 651t 3 429m 827
24 115s 150q 4 419m 727
25 136s 176q 5 422m 704
26 096s 180q 6 148d(52) 187
27 108s 265q Xyl
28 1769s 1 495d(76) 1068
29 071s 335q 2 383m 753
30 080s 241q 3 390m 778
4 391m 710
5 397m,334t(100) 672
注:1)多重性由DEPT谱确定
图1 化合物I的结构和重要HMBC信号示意图
Ⅰ的酸水解和糖基分析:取 1mg样品溶于 2
mol·L-1CF3COOH1mL,封管,120℃反应2h,40℃
减压蒸干,残渣以 CH2Cl2H2O分配,水层蒸干,08
mL无水吡啶溶解,加入2mgNH2OH·HCl,90℃振荡
反应30min,冷却至室温后加入醋酐08mL,再于90
℃振荡反应1h,减压蒸干,溶于 CHCl303mL,取1
μL进行GCMS分析,并与单糖标准品按相同方法制
备的糖腈乙酸酯对照。GCMS条件:柱温 150℃保
持2min后升温至 300℃(15℃·min-1)并保持 10
min,汽化温度 250℃,载气(流量)为 N2(1mL·
min-1),分流比为30∶1,MS检测器为 EI电离源,电
离电压70eV,源温 200℃,MS标准库为 NBS,NIST
库。分析表明Ⅰ中存在 4种糖:L鼠李糖(tR=
6141min),L阿拉伯糖(tR=6266min),D木糖(tR
=6366min),D葡萄糖(tR=8022min),组成比约
为1∶2∶1∶1。
Ⅰ的碱水解和糖基分析:取样品3mg加入到1
mol·L-1NaOH溶液2mL中,100℃回流1h,以1mol
·L-1HCl中和后用水饱和 nBuOH萃取(2×2mL)。
水层减压蒸干,按与上述相似的方法用三氟醋酸酸
水解及制备相应的糖腈乙酸酯(但水解后不经
CH2Cl2萃取),GCMS分析糖的种类和比例,检测到
3种糖:Rha,Ara和 Xyl(1∶1∶1)。nBuOH层减压蒸
干,按与上述相同的方法进行三氟醋酸酸水解和制
备相应的糖腈乙酸酯,GCMS分析糖的种类和比例,
检测出2种糖:Ara和Glc(1∶1)。
对3批生药中化合物Ⅰ的检测:3批土贝母药
材于2004年12月分别购自陕西省西安市3家不同
中药店,均为陕西省当年采收的药材生品,并经王忠
壮副教授鉴定。各取 20g,分别用 95% EtOH回流
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提取3次,提取物采用硅胶预制板进行TLC制备,以
水饱和 nBuOH甲醇(6∶1)展开,晾干,刮取薄层板
上Rf03~05区域的硅胶,用甲醇回流提取 2次,
提取液浓缩至约 5mL作为供试品溶液,进行 HPLC
检测。色谱条件:DiamonsilC18柱(46mm×150mm,
5μm),流动相 36%乙腈,流速 05mL·min
-1,检测
波长206nm,柱温25℃,进样10μL。化合物Ⅰ对照
品溶液的 tR=176min。3批药材的供试品溶液在
tR=176min处均可检测到相应色谱峰,且与其他
色谱峰分离良好。
4 细胞毒和溶血活性测定
对人白血病 K562细胞和人肝癌 BEL7402细
胞的细胞毒性测定分别采用 MTT法[17]和 SRB
法[18],试验结果以 IC50值(3次试验的 x±s)表示。
结果表明,Ⅰ具有强效抑制 K562和 BEL7402细胞
生长作用,IC50值分别为(0045±0012),(044±
015)μmol·L
-1[阳性对照 10羟基喜树碱的 IC50值
分别为(017±004),(040±008)μmol·L
-1]。
溶血作用测定采用 1%兔红细胞悬液,按文献
方法操作[19],ED50值为样品作用1h后发生50%溶
血时的样品浓度。结果表明,Ⅰ对 1%兔红细胞基
本无溶血作用,ED50>40μg·mL
-1。
5 讨论
采用稻瘟霉模型生物活性追踪方法从中药土贝
母中分离并鉴定出1个具有诱导稻瘟霉菌丝变形活
性的双糖链皂苷,应用 2DNMR技术首次对其1H
NMR数据进行了全归属并对文献中13CNMR数据的
少量归属错误进行了纠正[24]。化合物Ⅰ可经由
tubeimosideⅠ温和碱水解获得,为确定其是否为提
取过程中产生的次生物质,作者对 3批生药样品进
行了HPLC检测,结果均可发现Ⅰ的存在,从而表明
Ⅰ确实为土贝母中的原生次级代谢产物,是 1个新
天然产物。
文献报道土贝母皂苷具有较强的溶血作用[9],
作者对分离获得的 4个环形双糖链皂苷单体
tubeimosidesⅠ,Ⅱ,Ⅲ和Ⅴ的溶血试验也证明了
这一点。化合物Ⅰ在保留对肿瘤细胞较强的抑制作
用同时,未发现有溶血作用,这对其进一步的开发
和临床应用具有重要意义。虽然其得率较低
(00058%),但今后开发中可考虑采用含量较高的
tubeimosideⅠ(一般 >1%)进行温和碱水解获得样
品。
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第31卷第3期
2006年2月
中 国 中 药 杂 志
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Vol.31,Issue 3
February,2006
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Bolbostemmapaniculatum
TANGHaifeng1,ZHANGShuyu2,YIYanghua2,WENAidong1,ZHAOYueping1,WANGZhongzhuang3
(1DepartmentofPharmacy,XijingHospital,FourthMilitaryMedicalUniversity,Xi’an710032,China;
2SchoolofPharmacy,SecondMilitaryMedicalUniversity,Shanghai200433,China;
3DepartmentofPharmacy,ChanghaiHospital,SecondMilitaryMedicalUniversity,Shanghai200433,China)
[Abstract] Objective:TostudythebioactiveconstituentsfromtubersofBolbostemmapaniculatumMethod:Compoundswereisolated
byextractionandpartitionaswelasseveralchromatographictechniquesguidedwithPyriculariaoryzaebioassaymethodTheirstructureswere
determinedonthebasisofspectralanalysisandchemicalevidenceResult:Bisdesmoside(I)wasisolatedasactivecompoundcausingmor
phologicalabnormalityofPyriculariaoryzaemyceliaandelucidatedas3OαLarabinopyranosyl(1→2)βDglucopyranosylbayogenin28O
βDxylopyranosyl(1→3)αLrhamnopyranosyl(1→2)αLarabinopyranosideConclusion:Iisanewnaturalproductandexhibitedsignif
icantcytotoxicityagainstcancercellinesK562andBEL7402,butnohemolyticactivitytorabbiterythrocytes
[Keywords] Bolbostemmapaniculatum;bisdesmoside;Pyriculariaoryzae;cytotoxicity;hemolyticactivity
[责任编辑 李 禾]
决明毛状根化学成分研究
杨世海1,郭洪祝2,果德安2,郑俊华2
(1吉林农业大学 中药材学院,吉林 长春 130118;2北京大学 药学院,北京 100083)
[摘要] 目的:研究决明毛状根的化学成分。方法:用发根农杆菌 Agrobacteriumrhizogenes9402菌株从决明子叶
外植体上诱导产生毛状根,在MS0液体培养基中大量培养获得。并采用色谱技术和波谱手段对毛状根的化学成分
进行分离鉴定。结果:从决明毛状根95%乙醇提取物的醋酸乙酯部分分离鉴定了8个化合物,分别是白桦酯酸、大
黄酚、大黄素甲醚、豆甾醇、1羟基7甲氧基3甲基蒽醌、大黄酚8甲醚、大黄酚1甲醚和芦荟大黄素。其中芦荟大
黄素是首次从决明毛状根中分得。结论:决明毛状根能合成与原植物相似的化学成分。
[关键词] 决明;毛状根;化学成分
[中图分类号]R284.1 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2006)03021703
[收稿日期] 20041215
[通讯作者] 杨世海,Tel:(0431)4533086,Fax:(0431)4512151,
Email:jlyangs@yahoocomcn
决明 CasiaobtusifoliaL种子为常用中药,主要
含蒽醌类化合物。现代医学证明,决明子具有保肝
作用,能显著地降低血浆胆固醇和甘油三脂的含量,
降血压,并能抑制血小板的凝聚。许多蒽醌类化合
物,如大黄素、大黄酸、大黄酚1甲醚、大黄酚8甲
醚等都具有上皮生长因子受体酪氨酸蛋白激酶抑制
剂活性[1]。
毛状根具有生长迅速,合成能力高和遗传性稳
定等优点。利用毛状根培养技术生产次生代谢物极
具工业生产潜力,已引起人们的广泛注意并得到飞
跃的发展[2]。本实验是在成功诱导决明毛状根的基
础上(另文发表),对决明毛状根中化学成分进行分
离和结构鉴定,可以从中获得有价值的活性成分,为
进一步工业化生产提供科学依据。
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