全 文 :书石上柏抗肿瘤活性部位及其化学成分研究
黄建勇1,2,李少光1,李宇翔1,赵美凤1,姚 宏1,林新华1
摘要: 目的 研究石上柏提取物、各萃取部位抗肿瘤活性及石上柏的抗肿瘤作用物质基础。 方法 采用
MTT法以人癌细胞评估石上柏乙醇总提取物及其石油醚、二氯甲烷、乙酸乙酯萃取部位和溶剂萃取后剩余水部位
的体外抗肿瘤活性,筛选出抗肿瘤活性较好的部位,并采用制备型液相色谱分离纯化及波谱技术鉴定其主要化学
成分结构。 结果 石上柏二氯甲烷和乙酸乙酯萃取部位具有较好的体外抗肿瘤活性,从乙酸乙酯萃取部位中分
离鉴定出4个化合物:穗花杉双黄酮(Ⅰ)、罗伯斯特双黄酮(Ⅱ)、2″,3″-二氢-3′,3′′′-双芹菜素(Ⅲ)及3′,3′′′-双柚皮
素(Ⅳ),其中Ⅲ和Ⅳ为首次从该植物中分离得到。 结论 石上柏抗肿瘤活性成分可能集中在二氯甲烷和乙酸乙
酯萃取部位,化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ及Ⅳ可能是其发挥抗肿瘤作用的物质基础。
关键词: 石上柏;化学,分析;抗肿瘤药;肿瘤
中图分类号: R282.71;R916.4;R979.1 文献标识码: A 文章编号: 1672-4194(2013)01-0001-05
收稿日期:2013-01-07
基金项目:国家自然科学基金(81202987,21275028);福建省自然科
学基金(2012J01131)
作者单位:福建医科大学 1.药学院 药物分析系 福州 350004;
2.附属协和医院 药学部 福州 350001
作者简介:黄建勇(1976-),男,主管药师
通讯作者:林新华.Email:xhlin1963@sina.com
石上柏(Selaginella doederleinii Hieron)为蕨
类植物门卷柏科卷柏属植物深绿卷柏的全草,又名
大叶菜、地侧柏、水柏枝等,主产于贵州、云南、广
东、广西、福建、浙江及台湾等地,其性味甘、微苦、
涩、性凉,有清热解毒,祛风除湿、抗癌止血等功
效[1]。临床上用于治疗咽喉肿痛、风湿痹痛、鼻咽
癌、绒毛膜上皮癌、肺癌、宫颈癌及外伤出血等各种
疾病[2-3]。笔者对石上柏进行初步提取和分离,并研
究其乙醇总提取物、不同极性有机溶剂萃取部位及
溶剂萃取后剩余水部位的体外抗肿瘤活性,以体外
筛选结果为导向,采用制备型液相色谱进行分离纯
化合物及鉴定其结构,探讨石上柏抗肿瘤作用的物
质基础。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 试剂和仪器 RPMI 1640培养基(批号:
785914,美国Gibco公司),胎牛血清(批号:110629,
杭州四季青生物工程材料有限公司),胰蛋白酶(批
号:0793,美国Difco公司),注射用多柔比星(规格:
10mg,批号:2011306,深圳万乐医药股份有限公
司),四甲基偶氮唑盐(MTT,批号:Amresco-0793,
美国Biosharp公司),乙腈(色谱纯,国药试剂),水
(双蒸水,本实验室制备),其余试剂均为国产分
析纯。
CO2培养箱 (BB16UV/BB5060UV 型,德国
Heraeus公 司),全 自 动 酶 标 仪 (MULTISKAN
MK3,美国Thermo公司),制备液相色谱仪(LC-6A
型,日本SHIMADZU公司),电喷雾离子化质谱仪
器(Finnign LCQ Deca XP MAX,美国 Thermo公
司),核磁共振波谱仪(400MHz,德国Karlsruhe公
司)。
1.1.2 药材 石上柏购自福州西洋药店,经福建
医科大学药学院姚宏副教授鉴定为蕨类植物门卷
柏科卷柏属植物深绿卷柏的全草。
1.1.3 肿瘤细胞 人大细胞肺癌细胞株 H460、人
食管癌细胞株 Eca-109和人乳腺癌细胞株 MDA-
MB-231,均由福建医科大学药理教研室冻存提供。
1.2 方法
1.2.1 抗肿瘤活性试验
1.2.1.1 样品制备 取石上柏药材200g,粉碎成
粗粉,用70%乙醇于85 ℃回流提取3次,每次
1 600mL、回流2h,合并提取液,浓缩回收乙醇,得
到醇浸膏20.8g。取醇浸膏20g,用水200mL复
溶,依次用石油醚、二氯甲烷和乙酸乙酯萃取,每种
萃取溶剂各萃取3次,200mL,分别得到各萃取液,
浓缩回收溶剂,得到各个萃取部位浸膏0.74,2.56
和0.89g,剩余水相经浓缩得到水部位浸膏
14.53g。分别称取乙醇总提取物20mg、石油醚萃
取部位4mg、二氯甲烷萃取部位4mg、乙酸乙酯萃
取部位4mg和萃取后剩余水部位4mg,用20μL
二甲基亚砜(DMSO)溶解,4℃保存。给药前乙醇
总提取物样品准备液以RPMI 1640培养液依次稀
释 成 终 浓 度 为 5 000,2 500,1 250,625,
312.5μg/mL的5个浓度的供试液,石油醚、二氯甲
烷、乙酸乙酯萃取部位、萃取后剩余水部位样品准备
液以RPMI 1640培养液分别依次稀释成终浓度为
1
福建医科大学学报
J Fujian Med Univ 2013February
,Vol 47No 1
1 000,500,250,125,62.5μg/mL的5个浓度供试液。
1.2.1.2 细胞培养 取人大细胞肺癌细胞株
H460、人食管癌细胞株Eca-109和人乳腺癌细胞株
MDA-MB-231细胞株,接种于含8%胎牛血清、青
霉素100IU/mL及链霉素100μg/mL的 RPMI
1640培养基培养,置于37℃、饱和湿度、体积分数
为0.05的CO2培养箱中培养。
1.2.1.3 种板及给药 取对数生长期 H460、Eca-
109和 MDA-MB-231,用0.25%胰酶(含EDTA)充
分消化后,以 RPMI 1640培养基稀释成2×104
mL-1单细胞悬液,分别接种于96孔细胞培养板,每
孔100μL。种板后继续置于CO2 培养箱培养24h,
更换新的培养液后给药,药物组每孔加药10μL,每
个浓度设3个平行孔;用等体积的RPMI 1640培养
液代替受试药物作为阴性对照组;阳性对照组注射
用多柔比星配成5,2.5,1.25μmol/L 3个浓度,每
个浓度设3个平行孔,每孔10μL。
1.2.1.4 抗肿瘤活性测定 给药后继续培养48h,
每孔加入5mg/mL MTT溶液20μL,继续培养4h
后,吸尽上清液,每孔加入DMSO 150μL,置于酶标
仪上振荡5min,充分溶解 MTT 还原产物。在
492nm波长处测定各孔吸光值(OD),计算得到药
物对肿瘤细胞生长的抑制率(IR)以及半数抑制浓
度(IC50),并对药效进行初步评价。IC50用origin
7.5软件计算。
IR/%=[1-(加药组平均OD值-空白孔OD值)/(阴
性组平均OD值-空白孔OD值)]×100%。
1.2.2 化合物分离制备 样品准备:石上柏乙酸
乙酯部位600mg,用乙醇2mL溶解,12 000r/min
离心后,0.45μm滤膜滤过,进样。制备条件:制备
柱Ultimate C18柱(250mm×21.2mm,7μm);流
动相:水-乙腈(55∶45,v/v),流速:7mL/min;检测
波长:203,254nm;进样量:200μL。
2 结 果
2.1 石上柏提取物对三种肿瘤细胞的抑制作用
乙醇总提取物、石油醚、二氯甲烷、乙酸乙酯及萃取
后剩余水部位对 H460、Eca-109和 MDA-MB-231
细胞的抑制作用,呈浓度依赖关系(图1),半数抑制
率结果见表1。
2.2 化合物分离纯化 石上柏二氯甲烷和乙酸乙
酯萃取部位抗肿瘤活性较好,表明该萃取部位可能
含有较好抗肿瘤作用的化合物。采用制备型液相
色谱对乙酸乙酯萃取部位化学成分进行进一步分离
纯化研究。如制备色谱图(图2)所示,4个成分峰达
A:乙醇总提取物;B:石油醚萃取部位;C:二氯甲烷萃取部
位;D:乙酸乙酯萃取部位;E:萃取后剩余水部位.
图1 石上柏乙醇总提取物和石油醚、二氯甲烷、乙酸乙
酯萃取部位及其萃取后剩余水部位对三种肿瘤细
胞的抑制作用
Fig 1 Inhibition effect of ethanol,petroleum ether,di-
chloromethane,ethyl acetate and the water solu-
ble materials extract fromS.doederleinii on the
proliferation of three human cancer cel lines in
vitro
到较好分离。分别将收集所得的制备溶液,旋转蒸
发后冷冻干燥得到4个化合物Ⅰ(12.8mg)、Ⅱ
(7.8mg)、Ⅲ(7.2mg)和Ⅳ(8.9mg);经高效液相
色谱分析,用峰面积归一化计算各化合物纯度分别
为95%,92%,99%及98%。
2 福建医科大学学报 2013年2月 第47卷第1期
表1 石上柏乙醇总提取物、不同极性有机溶剂萃取部位及萃取后剩余水部位对3种细胞的IC50值
Tab 1 The IC50values of total extract and different fractions fromS.doederleinii on three human cancer cel lines invitro
肿瘤细胞株
IC50/(μg·mL-1)
乙醇总提取物 石油醚萃取部位 二氯甲烷萃取部位 乙酸乙酯萃取部位 萃取后剩余水部位
H460 471.6±3.4 >100 >100 39.23±5.4 >100
Eca-109 382.1±12.1 >100 95.87±9.6 56.33±2.9 >100
MDA-MB-231 268.9±2.1 >100 38.12±11.2 33.25±3.2 >100
1:化合物Ⅰ;2:化合物Ⅱ;3:化合物Ⅲ;4:化合物Ⅳ.
图2 石上柏乙酸乙酯部位制备液相色谱图
Fig 2 Preparative HPLC analysis of acetic ether ex-
tracts of S.doederleinii
2.3 化合物结构鉴定 化合物(Ⅰ)为淡黄色粉
末。其质谱数据为:(-)ESI-MS m/z 537.2[M-
H]–,说明其分子量为538。1 H NMR (DMSO-d6,
TMS)δppm:8.01(1H,dd,J=8.4,1.6Hz,
6′′′-H),8.0 (1H,d,J=1.6,2′′′-H),7.57
(2H,d,J=8.8Hz,2′-H,6′-H),7.15(1H,d,
J=8.4Hz,5′′′-H),6.84(1H,s,3-H),6.80
(1H,s,3′′-H),6.72(2H,d,J=8.8Hz,3′-H,
5′-H),6.47(1H,d,J=1.6Hz,8-H′′),6.41
(1H,s,5-H),6.19(1H,d,J=1.6Hz,6-H′′);
13C NMR(DMSO-d6,TMS)δppm:182.6(C-4),
182.2 (C-4′′),164.6 (C-7′′),164.3 (C-2′′),
164.2(C-2),162.3(C-7),161.9(C-5′′),161.5
(C-5),161.0(C-4′′′),160.0(C-4′),157.8(C-
9′′),155.0(C-9),131.9(C-2′′′),128.7(C-2′,
C-6′),128.3(C-6′′′),121.9(C-1′′′),121.4(C-
1′),120.4(C-3′′′),116.6(C-5′′′),116.2(C-3′,
C-5′),104.4 (C-3′′),104.2 (C-3),104.1 (C-
10′′),103.4(C-8),103.0(C-10),99.3(C-6),
99.1(C-6′′),94.5(C-8′′)。
上述波谱数据与文献报道的穗花杉双黄酮数
据一致[4],因此,鉴定化合物(Ⅰ)为穗花杉双黄酮
(结构式见图3)。
化合物(Ⅱ)为淡黄色粉末。其质谱数据为:
(–)ESI-MS m/z 537.2[M-H]–,说明其分子量
为538。1 H NMR(DMSO-d6,TMS)δppm:8.245
(1H,J=1.6Hz,2′′′-H),7.886(2H,d,J=8.8
Hz,2′-H,6′-H),7.705(1H,dd,J=8.8,1.6
Hz,6′′′-H),7.28(1H,d,J=8.8Hz,5′′′-H),
6.92 (2H,d,J=8.8Hz,3′-H,5′-H),6.79
(2H,s,3-H,3′′-H),6.56(1H,s,8′′-H),5.79
(1H,s,6′′-H);13C NMR (DMSO-d6,TMS)
δppm:182.3 (C-4),182.2 (C-4′′),164.4 (C-
7′′),164.5(C-2′′),164.5(C-2),164.0(C-7),
161.9 (C-5′′),160.4 (C-4′),159.5 (C-4′′′),
161.5(C-5),157.7(C-9′′),156.7(C-9),127.8
(C-6′′′),131.2(C-2′′′),128.8(C-2′,6′),121.4
(C-1′′′),121.1(C-3′′′),121.6(C-1′),116.4(C-
3′,5′),116.7(C-5′′′),104.1(C-10′′),94.04
(C-8),103.8(C-10),103.2(C-3′′),103.2(C-
3),99.25(C-6′′),109.5(C-6),94.48(C-8′′)。
上述波谱数据与文献报道的罗伯斯特双黄酮
数据一致[5],因此,鉴定化合物(Ⅱ)为罗伯斯特双黄
酮(结构式见图3)。
化合物(Ⅲ)为淡黄色粉末。其质谱数据为:
(-)ESI-MS m/z539.1[M-H]-,说明其分子量为
540。1 H NMR (DMSO-d6,TMS)δppm:7.86
(1H,d,J=1.6Hz,2′-H),7.683(1H,dd,J=
8.0,1.6Hz,6′-H),7.48(1H,d,J=1.6Hz,
2′′′-H),7.21(1H,dd,J=8.0,1.6Hz,6′′′-
H),6.67(1H,d,J=8.0Hz,5′-H),6.63(1H,
s,3-H),6.57(1H,d,J=8.0Hz,5′′′-H),6.45
(1H,d,J=1.6Hz,8-H),6.11(1H,d,J=1.6
Hz,6-H),5.87(1H,d,J=1.6Hz,8′′-H),
5.81(1H,d,J=1.6Hz,6′′-H),5.50(1H,dd,
J=2.8,2.8Hz,2′-H),2.75(1H,dd,J=16.4,
2.8Hz,3′′-Ha);13C NMR (DMSO-d6,TMS)
δppm:197.1(C-4′′),182.0(C-4),168.0(C-7),
167.2 (C-7′′),165.2 (C-5′′),164.4 (C-9′′),
163.9(C-2),163.6(C-5),162(C-5′′),161.9
(C-9),157.8(C-4′′′),151.3(C-4′),132.0(C-
2′),130.7(C-3′),130.16(C-1′′′),129.8 (C-
3黄建勇等:石上柏抗肿瘤活性部位及其化学成分研究
2′′),128.6 (C-6′),128.2 (C-3′′′),127.4 (C-
6′′′),127.3(C-1′),127.2(C-5′′′),117.5(C-
5′),104.0(C-3),102.2(C-10),102.0(C-10′′),
99.1(C-6),96.2(C-6′′),95.5(C-8),94.4(C-
8′′),79.3(C-2′′),42.6(C-3′′)。上述波谱数据
与文献报道的2′′,3′′-二氢-3′,3′′′-双芹菜素数据
一致[6],因此,鉴定化合物(Ⅲ)为2′′,3′′-二氢-3′,
3′′′-双芹菜素(结构式见图3),属首次从该植物中
发现该化合物。
化合物(Ⅳ)为淡黄色粉末。其质谱数据为:
(-)ESI-MS m/z 541.2[M-H]–,说明其分子量
为542。1 H NMR (DMSO-d6,TMS)δppm:7.3
(2H,d,J=1.6Hz,2′,2′′′-H),7.27(2H,dd,
J=8.0,1.6Hz,6′,6′′′-H),6.85(2H,d,J=
8.0Hz,5′,5′′′-H),5.89(2H,dd,J=8.0,1.6
Hz,8,8′′-H),5.87(2H,dd,J=8.0,1.6Hz,
6,6′′-H),5.50(2H,dd,J=2.4,2.4Hz,2-H,
2′′-H),2.75(2H,dd,J=16.8,2.4Hz,3′′-
Ha);13C NMR (DMSO-d6,TMS)δppm:196.9
(C-4,C-4′′),167.3(C-7,C-7′′),164.0(C-5,C-
5′′),163.5(C-8,C-8′′),130.5(C-1′,C-1′′′),
128.2(C-2′,C-2′′′),127.3(C-3′,3′′′),126.8
(C-6′,C-6′′′),116.8(C-5′,5′′′),102.2(C-10,
C-10′′′),96.3(C-6,C-6′′′),95.5(C-8,C-8′′′),
79.2(C-2),42.5(C-3)。上述波谱数据与文献报
道的3′,3′′′-双柚皮素数据一致[7],因此,鉴定化合
物(Ⅳ)为3′,3′′′-双柚皮素数(结构式见图3),属首
次从该植物中发现该化合物。
A:穗花杉双黄酮(化合物Ⅰ);B:罗伯斯特双黄酮(化合物Ⅱ);C:2′′,3′′-二氢-3′,3′′′-双芹
菜素(化合物Ⅲ);D:3′,3′′′-双柚皮素(化物Ⅳ).
图3 化合物结构式
Fig 3 Chemical structures of amentoflavone(CompoundⅠ),robustaflavone(Com-
poundⅡ),2″,3″-dihydro-3′,3′″-biapigenin(CompoundⅢ),3′,3′″-binarin-
genin(CompoundⅣ)
3 讨 论
本研究采用 MTT法对石上柏的乙醇总提取
物、不同极性有机溶剂萃取部位和萃取后剩余水部
位进行体外抗肿瘤活性筛选。结果表明,乙醇总提
取物、石油醚、二氯甲烷、乙酸乙酯萃取部位和萃取
后剩余水部对三种癌细胞有不同程度的抑制作用,
石上柏二氯甲烷和乙酸乙酯萃取部位具有较好的
体外抗肿瘤活性,尤其是乙酸乙酯萃取物抗肿瘤活
性最强,说明石上柏抗肿瘤作用化合物可能集中在
二氯甲烷和乙酸乙酯萃取部位。
以体外筛选结果为依据(活性为导向),对乙酸
乙酯萃取部位进行化学成分制备性分离,得到四个
双黄酮成分。其中,穗花杉双黄酮、罗伯斯特双黄
酮和3′,3′′′-双柚皮素文献已报道其具有显著的抗
肿瘤活性[8-11]。因此,本文分离得到的四个双黄酮
4 福建医科大学学报 2013年2月 第47卷第1期
成分可能是石上柏发挥抗肿瘤作用的主要物质基
础,这为石上柏药材后续的研究开发(质量控制、药
理作用机制等研究)提供了基础。
参考文献:
[1] 中国科学院中国植物志编委会.中国植物志[M].北京:科学
出版社,2004:87.
[2] 全国中草药汇编编写组.全国中草药汇编(上册)[M].北京:
人民卫生出版社,1975:240,339,340,903.
[3] 杨今详.抗癌中草药制剂[M].北京:人民卫生出版社,1981:
107,335,336.
[4] Markham K R,Franke A,Moloy B P J,et al.Flavonoid pro-
files of New Zealand Libocedrus and related genera[J].Phyto-
chem,1990,29(2):501-507.
[5] He K,Timmermann B N,Aladesanmi A J,et al.A bifla-
vonoid from Dysoxylum lenticellare gilespie[J].Phytochem,
1996,42(4):1199-1201.
[6] Silva G L,Chai H,Gupta M P,et al.Cytotoxic biflavonoids
fromSelaginella willdenowii[J].Phytochem,1995,40(1):
129-134.
[7] Seeger T,Geiger H,Zinsmeister H D,et al.Biflavonoids
from the moss Homalothecium lutescens[J].Phytochem,
1993,34(1):295-296.
[8] Lee N Y,Min H Y,Lee J,et al.Identification of a new cyto-
toxic biflavanone from Selaginella doederleinii[J].Chem
Pharm Bull(Tokyo),2008,56(9):1360-1361.
[9] Silva G L,Chai H,Gupta M P,et al.Cytotoxic biflavonoids
fromSelaginella willdenowii[J].Phytochem,1995,1(40):
129-134.
[10]Guruvayoorappan C,Kuttan G.Amentoflavone,a biflavonoid
from Biophytum sensitivum augments lymphocyte prolifera-
tion,natural kiler cel and antibody dependent celular cyto-
toxicity through enhanced production of IL-2and IFN-gamma
and restrains serum sialic acid and gamma glutamyl transpepti-
dase production in tumor-bearing animals[J].Journal of Ex-
perimental Therapeutics &Oncology,2007,6(4):285-295.
[11]Lee J S,Lee M S,Oh W K,et al.Fatty acid synthase inhibi-
tion by amentoflavone induces apoptosis and antiproliferation
in human breast cancer cels[J].Biological &Pharmaceutical
Bulletin,2009,32(8):1427-1432.
Study on Anticancer Extractions and Components
from Selaginela Doederleini Hieron
HUANG Jianyong1,2,LI Shaoguang1,LI Yuxiang1,ZHAO Meifeng1,YAO Hong1,LIN Xinhua1
1.Department of Pharmaceutical Analysis,Faculty of Pharmacy,Fujian Medical University,Fuzhou 350004,China;
2.Department of Pharmaceutical,Fujian Medical University Union Hospital,Fuzhou 350001,China
ABSTRACT: Objective To investigate the anticancer effect of extracts and reveal the active compo-
nents in S.doederleinii. Methods Anticancer effect of the four extracts of ethanol,petroleum ether,di-
chloromethane,ethyl acetate fromS.doederleinii and the residual water portion on human tumor cel lines
cultured in vitro was tested by MTT assay. The active components were separated from the screened ex-
tract by preparative-HPLC and identified by MS and NMR. Results Dichloromethane and ethyl acetate
extracts were found to be the effective fractions fromS.doederleinii. Four compounds were separated
from ethyl acetate extract and identified as amentoflavone(Ⅰ),robustflavone(Ⅱ),2″,3″-dihydro-3′,
3″′-biapigenin(Ⅲ)and 3′,3″′-binaringenin(Ⅳ). CompoundsⅢandⅣ were identified from this plant
for the first time. Conclusions Anticancer components of S.doederleinii may concentrated in the ex-
tracts of dichloromethane and ethyl acetate,and compoundsⅠ,Ⅱ,ⅢandⅣseparated from ethyl acetate
extract may have the most antitumor activities.
KEY WORDS: selaginela doederleini;chemistry,analytical;antineoplastic agents;neoplasms
(编辑:张慧茹)
5黄建勇等:石上柏抗肿瘤活性部位及其化学成分研究