免费文献传递   相关文献

A new antiviral alkaloid from the hypocotyl of Bruguiera gymnorrhiza

木榄胚轴中一个新生物碱及其抗乙肝病毒活性研究



全 文 :Guihaia Feb. 2016,36 (2): 236-239
DOI: 10.11931/guihaia.gxzw201507009
陈志勇,曲彩红,卢静,等. 木榄胚轴中一个新生物碱及其抗乙肝病毒活性研究[J]. 广西植物,2016,36(2):236-239
CHEN ZY,QU CH, LU J,et al. A new antiviral alkaloid from the hypocotyl of Bruguiera gymnorrhiza[J]. Guihaia,2016,36(2):236-239
木榄胚轴中一个新生物碱及其抗乙肝病毒活性研究
陈志勇1,曲彩红 1,卢 静 1,程 刚 1,高程海 2*
(1. 空军大连通信士官学校,辽宁 大连 116600;2. 广西科学院 广西近海海洋科学重点实验室,南宁 530007)
摘 要:木榄为红树科木榄属植物,其在广西沿海地区有用作食物的传统,同时有消炎、治疟疾和清热
解毒等功效。该研究以采自广西北仑河口国家级自然保护区的红树木榄(Bruguiera gymnorrhiza)胚轴
为对象,应用现代色谱方法(硅胶柱色谱、制备液相及制备薄层色谱等),从中分离获得 1个生物碱类
单体化合物。运用光谱分析技术(HRMS、1H NMR、13C NMR、DEPT、1H-1H COSY、HSQC、HMBC)
鉴定其化学结构,发现为新化合物,命名为 Gymnorrhizin A。运用 MTT 法,发现该化合物在对乙肝病
毒表面抗原(HbsAg)和乙型肝炎 e抗原(HbeAg)的 50%抑制浓度(IC50)分别为 4.37 mmol·L-1和
4.89 mmol·L-1,治疗指数(TI)分别为 2.68和 2.40。通过对红树木榄胚轴化学成分进行深入研究,阐
明其中抗乙肝病毒活性物质基础,为相关新药研发提供了科学依据。
关键词:天然产物研究,生物碱,乙肝病毒表面抗原,乙型肝炎 e抗原,治疗指数
中图分类号: Q946.88,R914.4 文献标识码: A 文章编号: 10000-3142(2016)02-0236-04
Anew antiviral alkaloid from the hypocotyl of
Bruguiera gymnorrhiza
CHENZhi-Yong1,QUCai-Hong1,LU Jing1,CHENGGang1,GAOCheng-Hai2*
(1. Dalian Air Force Sergeant School of Communication,Dalian 116600,China; 2. Guangxi Key Laboratory
of Marine Environmental Science,Guangxi Academy of Sciences,Nanning 530007,China )
Abstract: Bruguiera gymnorrhiza is a common buttressed tree found in the mangrove forests. The hypocotyl of a
mangrove B. gymnorrhiza are traditionally used as food and herbal medicine in Guangxi. A new alkaloid (1) was isolated
from the hypocotyl of a mangrove B. gymnorrhiza and purified by repeated column chromatography on silica and HPLC.
The structure of Compound 1 was elucidated on the basis of extensive spectroscopic analysis (HRMS,1H NMR,13C
NMR,DEPT, 1H-1H COSY,HSQC and HMBC). Compound 1 was a new compound by the method of SciFinder
scholar,and it showed that anti-Hepatitis B virus (HBV) activity against HbsAg and HbeAg with IC50 values of 4.37
mmol· L-1 and 4.89 mmol· L-1, and TI values of 2.68 and 2.40, respectively. The hypocotyl of a mangrove
B. gymnorrhiza has been commonly used as crude material of herbal medicine for a long time,and this study would
accumulate data for chemical constituents research of the genus.
Key words: natural product research,alkaloid,HbsAg,HbeAg,therapeutic index
收稿日期: 2015-07-11 修回日期: 2015-11-30
基金项目:广西自然科学基金(2014GXNSFAA118048,2015GXNSFBA139195);广西近海海洋环境科学重点实验室开放基金(GXKLHY13-06)
[Supported by the Natural Science Foundation of Guangxi(2014GXNSFAA118048; 2015GXNSFBA139195); Guangxi Open Fund For Key Laboratory of
Marine Environmental Science(GXKLHY13-06)]。
作者简介: 陈志勇(1969-),男,江苏丹阳人,主治医师,主要从事肿瘤和病毒疾病及相关药物的研究,(E-mail)czyyy-1@126.com。
*通讯作者: 高程海,博士,研究员,主要从事海洋药物研究,(E-mail)gaochenghai@gxas.cn。
木榄(Bruguiera gymnorrhiza)为红树科木榄属
植物,主要分布于非洲、东南亚、美洲加勒比海的
海岸线沿岸,在中国主要分布于广东、广西、海南、
福建和台湾等地(高程海等,2011)。广西沿海城市
http://journal.gxzw.gxib.cn
http://www.guihaia-journal.com
2期 陈志勇等:木榄胚轴中一个新生物碱及其抗乙肝病毒活性研究 237
防城港、北海和钦州都分布有木榄,其在广西沿海
地区有用作食物的传统,同时也有消炎、治疟疾和
清热解毒的功效(邵长伦等,2009)。虽然对红树木
榄根茎叶的化学成分已有研究,但文献调查发现仅
有对木榄属植物B. parviflora的胚轴粗提物进行抗氧
化活性评价(Bunyapraphatsara et al,2003)。
笔者之前报道了木榄胚轴含有苯丙素类化合
物、醇苷类化合物(易湘茜等,2013,2015)。本文
承接以上研究,继续深入研究红树木榄中次生代谢
产物,从中获得1个新生物碱类化合物,并测试了其
抗乙肝病毒活性,为相关新药研发提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 仪器与材料
Brucker Avance 600 型核磁共振波谱仪(德国
Bruker 公司),Waters e2695 Alliance分析半制备高效
液相色谱仪,N-1100V-W旋转蒸发仪(日本东京理
化株式会社),LCQDECAXP ESI质谱仪(美国 Finnigan
公司),SIM-F140AY65型制冰机(日本 Sanyo公司),
CO2恒温细胞培养箱(HERA,German),Olympus
倒置相差显微镜(Japan CK-40-P200),MS3型振荡
器(德国 IKA 公司),IKA MS3 basic圆周振荡器(广
州艾卡仪器设备有限公司)。
柱层析正相硅胶(200~300目,青岛海洋化工
厂),高效薄层色谱预制板(烟台化学工业研究所),
HepG2.2.15细胞株(上海研域生物科技有限公司),
胎牛血清(杭州四季青生物公司),1640 培养液
(gibco,USA),胰蛋白酶(北京索莱宝生物),拉
米夫定(葛兰素史克制药有限公司)。
2011年 6月在广西北仑河口红树林自然保护区
采集研究样品,经王新助理研究员(广西红树林研
究中心)鉴别为红树科(Rhizophoraceae)木榄属
(Bruguiera)木榄(B. gymnorrhiza)的胚轴。木榄
胚轴标本保藏于广西科学院广西北部湾海洋研究中
心(编号:2011-GXAS-018)。
1.2 提取与分离
将新鲜的木榄胚轴(湿重约 12.0 kg)粉碎后使
用有机溶剂(VCH2Cl2:VC2H5OH=1:2)在室温下浸泡 7 d,
重复 3次,每次获得的浸出液经减压浓缩得总提取
物(915 g)。分别用氯仿、乙酸乙酯、正丁醇等溶剂
对总提取物萃取,减压回收溶剂,依次得到氯仿萃
取物(干重 59.0 g)、乙酸乙酯萃取物(干重 52.0 g)
和正丁醇萃取物(干重 171.0 g)和水相剩余物。
取适量硅胶粉至乙酸乙酯萃取物(52.0 g),充
分搅拌干燥和研磨后装入正相硅胶柱。依次用氯仿-
丙酮洗脱系统(CHCl3:Me2CO=10:0-5:4/V:V)和氯
仿-甲醇洗脱系统(CHCl3:MeOH=10:1-0:10/V:V)进
行梯度洗脱,流分经薄层层析色谱检测后合并为12
个分离部位(Y1-Y12)。组份Y7用半制备型高效液
相色谱HPLC分离纯化,在梯度MeOH:H2O=5:95/V:V
处,获得化合物1(1.2 mg,t=19.02 min)。
1.3 化合物 1的结构鉴定
运用1H NMR、13C NMR、1H-1H COSY、HSQC、
HMBC、1H-1H COSY、HRMS等分析方法,对分离
得到的化合物1进行结构鉴定。
1.4 化合物 1抗乙肝病毒活性筛选测试
采用孙静等(2014)的方法,用二甲基亚砜
(DMSO)溶解化合物 1为母液,临用前用细胞培养
液将母液依次稀释成 10、 5、 2.5、 1.25、 0.625
mmol·L-1等 5个浓度梯度。阳性对照为拉米夫定,
浓度 0.1 mmol·L-1。
肝癌细胞 HepG2.2.15复苏后,再传代,以每升
1×107个接种于 96 孔培养板。培养 2 d以等待细胞
贴壁,然后加入上述所配不同浓度梯度的含药培养
液,同时设仅加正常培养液的阴性对照组和含 1
mmol·L-1拉米夫定的阳性对照组,每组设 3个平行
样,继续培养 6 d,分离上清液的低温保存待用,剩
余部分加 5 g·L-1 MTT 20 μL,在 37℃孵育 4 h,震
荡 10 min,在吸收波长为 490 nm处测试其吸光度值,
计算得到细胞抑制率和 TC50。用 ELISA 法对低温保
存的上清液中 HbsAg和 HbeAg进行检测,出现显色
反应后,用酶标仪读取在 A450 nm的吸收值。利用
公式计算获得抗原抑制率和半数有效浓度(IC50)。治
疗指数 (TI)=TC50(半数毒性浓度 )/IC50(半数有效浓
度)。(其中 TI≤1为毒性作用,1TI≥2为有效低毒)
2 结构鉴定和抗乙肝病毒活性测试
2.1 结构鉴定
化合物 1为墨绿色晶体,易溶于甲醇。三氯化
铁溶液显色为紫色。比旋光度([α] 20 D)为–57.2 (c
0.54,MeOH)。IR谱显示有羟基 (3 428 cm-1),酰胺
238 广 西 植 物 36卷
基 (1 667 cm-1)和芳香环 (1 604 cm-1)等官能团。
HR-ESI-MS(m/z: 269.155 8 [M+H]+)提示分子量为
268. 156 9,再结合 1H NMR和 13C NMR谱确定化合
物 1分子式为 C14H23NO4,具有 4个不饱和度。结合
1H-NMR 和 13C-NMR谱,提示有 3个不饱和度为三
个碳碳双键,因此,该化合物存在 1个苯环。UV谱
在  max 237和 348 nm处有最大吸收。1H NMR谱在
展示存在 3个氧甲基H 3.82 (3H,s,3-OCH3),3.82
(3H,s,5-OCH3),3.73 (3H,s,4-OCH3)和 2个氮
甲基 3.35(3H,s,NCH3),3.35(3H,s,NCH3),
2个亚甲基 2.78 (1H,dd,5.4,13.8,Hb-1ʹ),2.62(1H,
dd,7.8,13.8,Hb-1ʹ),3.50 (2H,m,H-3ʹ),3个次
甲基 6.56 (1H,s,H-2),6.56 (1H,s,H-6),3.80(1H,
m,H-2ʹ)。13C NMR 和 DEPT 谱表明了五个甲基C
49.9(N-CH3),49.9(N-CH3),56.5 (OCH3),56.5
(OCH3),61.1 (OCH3),二个亚甲基(C 41.2,66.6),
三个次甲基(C 74.4,107.7,107.7)和四个季碳的存
在(C 136.4,137.4,154.2,154.2)。
以上这些数据类似于化合物 elemicin(Jayasinghe
et al,2003)和 3,4,5-trimethoxy-α- aminomethylbenzyl
alcohol (Heacock & Hutzinger,1962),以上信息提示
该分子具有四取代的芳香环母核。
在 HMBC谱中,从H 3.82 (3H,s,OCH3)到C
154.2 (C-3),H 3.73 (3H,s,OCH3)到C 137.4 (C-4),
H 3.82 (3H,s,OCH3)到C 154.2 (C-5)之间的相关
性表明了 3个甲氧基分别与苯环上的 C-3、C-4 和
C-5相连。从H 3.35 (2×NCH3)与C 66.6 (C-3ʹ)相关
表明,氮甲基结构单元与 C-3ʹ相连。从 1H-1H COSY
可知,存在 H-2ʹ和 Ha-1ʹ /Hb-1ʹ /H2-3ʹ相关,表明存在
-CH2-CH(OH)-CH2-结构片段。从 Ha-1ʹ (2.78,dd,
5.4,13.8)和 Hb-1ʹ (2.62,dd,7.8,13.8)与C 136.4 (C-1)
相关表明,揭示结构片段-CH2-CH(OH)-CH2-位于苯
环骨架的 C-1位置上。另外,2×NCH3和C 66.6(C-3ʹ)
确定 2×NCH3接连在 C-3ʹ。基于以上数据,最终确
定了化合物 1 的结构(图 1)。化合物 1 的 1H 和
13C NMR谱的数据归属通过 HSQC和 HMBC谱确定
(见表 1),命名为 Gymnorrhizin A。
2.2 抗乙肝病毒活性测试
MTT法作为一种检测细胞存活和生长的方法,
已经广泛应用于生物因子的活性检测、抗肿瘤药物
筛选、细胞毒性试验及肿瘤放射敏感性测试。本实
验应用该方法观察化合物 1 在具有抗 HBV 活性
图 1 化合物 1的结构
Fig. 1 Structure of Compound 1
图 2 化合物 1的关键 HMBC和 1H-1H COSY相关
Fig. 2 Key HMBC correlation and 1H-1H
COSY of Compound 1
表 1 化合物 1的 1H (600 MHz)和 13C (150 MHz)
NMR核磁数据(氘代甲醇)
Table 1 1H (600 MHz) and 13C (150 MHz) NMR
data of Compound 1 (CD3OD,δ in ppm)
编号
Code
H信号化学位移和
耦合常数
δH
C信号
化学位移
δC
H的异核多量
子相关
HMBC(H→C)
H 136.4
2 6.56 (1H,s) 107.7 C-1ʹ,C-4,C-6
3 154.2
4 137.4
5 154.2
6 6.56 (1H,s) 107.7 C-1ʹ,C-2,C-4
1ʹ 2.78(dd,5.4,13.8)
2.62(dd,7.8,13.8)
41.2 C-1,C-2,C-6,
C-2ʹ,C-3ʹ2ʹ 3.80(m 1H CH) 74.4 C-3ʹ
3ʹ 3.50(m,2H,CH2) 66.6 C-1ʹ,C-2ʹ
3-OCH3 3.82(3H,s,OCH3) 56.5 C-3
4- OCH3 3.73(3H,s,OCH3) 61.1 C-4
5- OCH3 3.82(3H,s,OCH3) 56.5 C-5
NCH3 3.35(6H,s,2×NCH3) 49.9 C-3ʹ
的同时对 HepG2.2.15 细胞本身的生长是否有影响。
结果显示,0.625 mmol·L-1时化合物 1对细胞的抑
制与阴性对照组差异无统计学意义(P>0.05)。说明此
浓度下的化合物 1对 HepG2.2.15细胞本身的生长没
有影响,即对细胞本身没有毒性作用。其他浓度下
均对 HepG2.2.15细胞正常生长有不同程度的抑制作
用,即对细胞本身有毒性作用。但 10 mmol·L-1时,
2期 陈志勇等:木榄胚轴中一个新生物碱及其抗乙肝病毒活性研究 239
表 2 化合物 1对 HepG 2.2.15的细胞毒活性及其分泌 HbsAg和 HbeAg的抑制作用
Table 2 Inhibition rate of Compound 1 on HbsAg and HbeAg secretion of HepG 2.2.15 cells ( ±s,n=3)
浓度
Concentration
(mmol·L-1)
细胞毒性
Cytotoxicity
乙肝表面抗原
HbsAg
乙型肝炎 E抗原
HbeAg
抑制率
Inhibiton ratio (%)
半数毒性浓度
TC50
抑制率
Inhibiton ratio (%)
半数有效浓度
IC50 ( mmol·L-1)
抑制率
Inhibiton ratio (%)
半数有效浓度
IC50 ( mmol·L-1)
Normal 0.00 0.00 0.00
3TC 42.4 72.1 62.5
10 37.8
11.75
72.5
4.37
68.4
4.89
5 31.7 59.3 57.6
2.5 28.2 48.5 46.9
1.25 19.7 34.1 34.1
0.625 11.2 22.3 20.2
化合物 1和 0.1 mmol·L-1拉米夫定组在细胞毒性上
差异无统计学意义(P>0.05)。
乙肝表面抗原(HBsAg)和乙型肝炎E抗原
(HBeAg)是肝癌细胞株HepG2.2.15分泌到培养上
清液中特异性的可溶性蛋白质,能够间接反映病毒
复制状况。因此,通过检测用药后细胞上清液中
HBsAg和HbeAg的活性,观察化合物1对HepG2.2.15
细胞分泌HBsAg和HbeAg的抑制作用,能够确定其体
外抗乙型肝炎病毒的活性。结果显示,相对于阴性
对照组,各浓度实验组所测A450 nm值均降低,且随
着浓度的增加,降低愈明显。培养6 d后,化合物1
对HBsAg的IC50为4.37 mmol·L-1,TI为2.68;H12对
HBeAg的IC50为4.89 mmol·L-1,TI为2.40。
3 结论
通过现代分离技术和结构鉴定方法,从广西北
仑河口采集从红树木榄(B. gymnorrhiza)胚轴中获
得新的 1个生物碱类单体化合物 gymnorrhizin A。活
性测试发现,化合物 gymnorrhizin A具有抗 HBV活
性,对 HbsAg和 HBeAg的 IC50分别为 4.37 mmol·L-1
(TI=2.68)和 4.89 mmol·L-1(TI=2.40)。
参考文献:
BUNYAPRAPHATSARAN,JUTIVIBOONSUKA,SORNLEK
P,et al,2003. Pharmacological studies of plants in the mangrove
forest [J]. Thai J Phytopharm,10(2): 1-12.
HEACOCK RA,HUTZINGER O,1962. Synthesis of potentially
physiologically active β-phenylethylamines: Part Ⅰ. 3,4,5-
trimethoxy-α-aminomethylenzyl alcohol and 4-acetoxy-3, 5-
dimethoxy-α-aminomethylenzyl alcohol derivatives [J]. C J
Chem,40:128-132.
GAOCH,YI XX,HEBJ,et al,2011. Chemical compounds and their
bioactivities of mangrove plant in Guangxi [J]. J GuangxiAcad Sci,
27(3):251-256. [高程海,易湘茜,何碧娟,等,2011. 广西红树
植物化学成分及生物活性研究进展[J]. 广西科学院学报,27(3):
251-256 .]
JAYASINGHE L , KUMARIHAMY BMM , JAYARATHNA
KHRN,et al,2003.Antifungal constituents of the stem bark of
Bridelia retusa [J]. Phytochemistry,62(4): 637-641.
SHAO CL,FU XM,WANGCY,et al,2009. Investigation on the
status of mangrove resources and medicinal research in China Ⅲ.
Status of folk medicinal usage and medicinal research [J]. Period
OceanUniv Chin,39(4): 712-718. [绍长伦,傅秀梅,王长云,等,
2009. 中国红树林资源状况及其药用调查Ⅲ.民间药用与药物研
究状况[J].中国海洋大学学报,39(4):712-718. ]
SUN J,ZHENGXL,CUI XJ,et al,2014. A study of inhibition effects
on hepatitis B virus of semi-cathayensis in vitro [J]. Lishizhen Med
MatMed Res,25(4): 2 391-2 393. [孙静,郑雪凌,崔向珍,等,
2014.半枫荷抗乙型肝炎病毒的药理活性研究[J]. 时珍国医国
药,25(4):2 391-2 393.]
YI XX,GAO CH,HE BJ,et al,2013. Study on phenylpropanoids
from hypocotyls of the mangrove plant Bruguiera gymnorrhiza [J].
Guihaia,33(2):191-194. [易湘茜,高程海,何碧娟,等,2013. 红
树植物木榄胚轴中苯丙素类化学成分研究[J]. 广西植物,33
(2):191-194. ]
YI XX,GAO CH,LONG B,et al,2015. Study on chemical
constituents from hypocotyls of mangrove Bruguiera gymnorrhiza
[J]. J ChinMedMat,38(1):86-89. [易湘茜,高程海,龙彬,等,
2015. 红树木榄胚轴中化学成分研究[J]. 中药材,38(1):86-89.]