免费文献传递   相关文献

罗氏海盘车(Asterias rollestoni)中2种生物碱的分离纯化及其抗肿瘤活性研究



全 文 :第35卷第1期
2016年2月
中 国 海 洋 药 物
CHINESE JOURNAL OF MARINE DRUGS
Vol.35 No.1
February,2016
罗氏海盘车(Asterias rollestoni)中2种
生物碱的分离纯化及其抗肿瘤活性研究△

宋龙,吕律,王远红,姜廷福,吕志华*
(中国海洋大学海洋药物教育部重点实验室,医药学院,山东 青岛266003)
摘 要:目的 从罗氏海盘车(Asterias rollestoni)中分离鉴定生物碱类天然产物,并进行体外抗肿瘤活性评价。
方法 利用凝胶吸附树脂柱层析、硅胶薄层层析、硅胶柱层析、凝胶Sephadex LH-20柱层析和高效液相色谱等
手段对化合物进行了分离纯化;运用 NMR、MS等波谱方法并结合文献鉴定化合物的结构;采用SRB、MTT
法评价化合物的体外抗肿瘤活性。结果 从罗氏海盘车的乙醇提取物中分离鉴定了1个吲哚生物碱 N-(2-苯
乙基)-1H-吲哚-3-乙胺(1)和1个环二肽生物碱类化合物Felutanine A(2)。化合物2对 MGC803细胞的抑
制率为53.99%,具有一定的抗肿瘤活性。结论2个生物碱类化合物均为首次从罗氏海盘车中分离获得;化
合物1为首次分离到的天然产物,其核磁数据为首次报道;化合物2具有一定的抗肿瘤活性。
关键词:罗氏海盘车;生物碱;抗肿瘤活性;非核糖体肽
中图分类号:R931   文献标志码:A   文章编号:1002-3461(2016)01-050-05
The preparation and purification of two alkaloids derived from
Asterias rollestoni and studies on their antitumor activities
SONG Long,LV Lv,WANG Yuan-hong,JIANG Ting-fu,LV Zhi-hua*
(Key Laboratory of Marine Drugs,Ministry of Education,School of Medicine and Pharmacy,
Ocean University of China,Qingdao 266003,China)
Abstract:Objective To isolate and identify alkaloids from Asterias rollestoni and evaluate their antitu-
mor activities.Methods Isolation and purification were performed by MCI GEL CHP20gel adsorption
resin,TLC,silica gel column chromatography,Sephadex LH-20column chromatography,and HPLC.
Structural characterization was established by spectroscopic analysis(NMR,MS)and comparison with
literature data.Antitumor activities were evaluated by SRB and MTT methods.Results Two alkaloids
were isolated and identified as N-(2-phenylethyl)-1H-Indole-3-ethanamine(1)and Felutanine A (2).
Compound 2 exhibited potent cytotoxic activity against MGC803with the inhibition rate of 53.99%.
ConclusionIt's the first report for both alkaloids isolated fromAsterias rollestoni.Compound1 was first
isolated as natural product and its NMR spectroscopic data was first reported.Compound 2 exhibited
potent cytotoxic activity against cancer cel.
Key words:Asterias rollestoni;alkaloid;antitumor activity;NRPSs
* △基金项目:山东省海洋经济创新发展区域示范项目(鲁财建指[2013]361号)资助
 作者简介:宋龙(1987-),男,硕士研究生,研究方向:药物分析。E-mail:13964831583@163.com
*通讯作者:吕志华,女,教授。Tel:(0532)82032096,E-mail:lvzhihua@ouc.edu.cn
  收稿日期:2015-05-21
DOI:10.13400/j.cnki.cjmd.2016.01.007
1期 宋龙,等:罗氏海盘车(Asterias rollestoni)中2种生物碱的分离纯化及其抗肿瘤活性研究 51 
  罗氏海盘车(Asterias rollestoni)属棘皮动物
门海星纲钳棘目海盘车科,在中国北方海域有大
量分布,为海洋常见大型无脊椎动物之一。罗氏
海盘车具有解毒散结、和胃止痛、治疗甲状腺肿大
等药效,《本草纲目》对其有较为详尽的描述,具有
较高药用价值[1]。近年来,罗氏海盘车中化学成
分及其生物活性日益引起国内外海洋天然产物研
究的关注,相关报道逐渐增多。研究表明,罗氏海
盘车的水溶性海星皂苷成分具有抗真菌[2]和抗肿
瘤活性[3];罗氏海盘车中极性脑苷脂具有体内外
抗肿瘤作用和调节非酒精性脂肪肝和肝损伤的作
用[4-5];利用罗氏海盘车制备的明胶代血浆在临床
上有一定的应用[6];罗氏海盘车粗提物正丁醇部
位具有较强的α-葡萄糖苷酶抑制活性[7]。因而,
全面解析罗氏海盘车的化学组成、明确其发挥药
效的物质基础、深入挖掘其药用价值具有重要的
现实意义。本文首次从罗氏海盘车中分离得到1
个吲哚生物碱类化合物和1个环二肽生物碱类化
合物,分别鉴定为 N-(2-苯乙基)-1H-吲哚-3-乙胺
(1)和Felutanine A(2)。并对其体外抗肿瘤活性
进行了初步研究。
1 材料与仪器
罗氏海盘车购自青岛市南山海鲜市场,经中
国海洋大学水产学院孔令峰老师鉴定为罗氏海盘
车(Asterias rollestoni),标本保存于中国海洋大学
医药学院药物分析实验室;MCI GEL CHP20P凝
胶吸附树脂(日本三菱化学株式会社);硅胶 H
(200~400目)(青岛海洋化工厂产品);Sephadex
LH-20凝胶(通用电气医疗集团);薄层色谱硅胶
预制板 (烟台市化学工业研究所);ZONRAN
Bondysil C18柱(250mm×10mm,10μm)(淮安
智润科技有限公司)。
活性 测 试 采 用 Hele 细 胞、A-549 细 胞、
MGC803细胞、K562细胞(中国科学院上海生科
院细胞资源中心);三氯乙酸(阿拉丁试剂上海有
限公司);胎牛血清(FBS)(Hy-clone公司);RP-
MI-1640培养基(Gibcobrl公司);磺酰罗丹明 B
(SRB)(Sigma公司);MTT细胞增殖及细胞毒性
检测试剂盒(上海博谷生物科技有限公司);DM-
SO(国药集团化学试剂有限公司);醋酸(阿拉丁试
剂上海有限公司);Rris(阿拉丁试剂上海有限公
司);双蒸水(自制)。提取分离用乙醇、乙酸乙酯、
石油醚、正丁醇、甲醇、二氯甲烷、甲醇均为化学纯
产品,重蒸后使用,液相色谱甲醇为色谱纯。
Waters 1525高效液相色谱仪(美国 Waters
公司);LC-6AD 高效液相色谱仪(日本Shimadzu
公司);EYELA旋转蒸发仪(日本东京理化公司);
离心机GL-21M(湘仪离心机仪器有限公司);KQ-
250E型超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公
司);LTQ Orbitrap XL质谱仪(美国Thermo Sci-
entific公司);Jeol JNM-ECP 500超导核磁共振波
谱仪(日本电子株式会社);二氧化碳培养箱
(MCO175SANYO公司);Multiskan FC型酶标
仪(赛默飞世尔上海仪器有限公司)。
2 实验方法
2.1 提取、分离和纯化
鲜罗氏海盘车(0.56kg)洗净后剪碎,匀浆机
破碎后,用95%乙醇超声提取5次,每次30min。
提取液经纱布过滤,滤液经8 000r/min离心,低温
减压浓缩得粗浸膏38.76g。取粗浸膏,用水分散
得悬浮液,依次用等量石油醚、乙酸乙酯、正丁醇
萃取,分别获得相应的萃取物。取正丁醇萃取物
7.6g,经凝胶吸附树脂柱层析、正相硅胶柱层析、
Sephadex LH-20凝胶柱层析制得样品Ⅰ(1.354g)和
样品Ⅱ(1.422g)。样品Ⅰ经半制备高效液相色谱
(甲醇∶水=40∶60,2mL·min-1,检测波长
310nm)制得化合物1(2.8mg,tR15.0min);样品
Ⅱ经半制备高效液相色谱(甲醇∶水=47∶53,2
mL·min-1,检测波长为210nm)制得化合物2
(2.4mg,tR18.25min)。
2.2 核磁共振波谱分析
将样品用氘代 DMSO 溶解,进行1 H (500
MHz)谱和13C(125MHz)谱分析。
2.3 质谱分析
质谱条件:电喷雾(ESI)正离子模式;喷雾电
压:3KV;管状透镜电压:80V;鞘气压力:8bar;
毛细管温度:275℃;毛细管电压:43V;扫描模
式:一级质谱在Orbitrap里扫描,扫描范围200~
2000Da,质量分辨率 R=30 000;二级质谱在
LTQ里用CID碰撞模式完成,标准化碰撞能量为
30%,质量分辨率R=7500。
2.4 体外抗肿瘤活性测定
52  中 国 海 洋 药 物 35卷
用SRB法测定化合物1和2对 Hela细胞、
A-549细胞和 MGC803细胞的抗肿瘤活性,用
MTT法测定化合物1和2对K562细胞的抗肿瘤
活性[8]。
3 实验结果
3.1 化合物的结构鉴定
化合物1:白色无定型粉末,ESI-MS在m/z
265处给出[M+H]+分子离子峰,结合1 H-NMR、
13C-NMR及 DEPT谱推测分子式为 C18H20N2。
13C NMR、DEPT 和 HSQC谱给出4个亚甲基
(δC/H23.5/2.99、33.4/2.88、39.8/3.00、40.6/
3.02),10个芳香次甲基(δC112.0、118.5、118.9、
121.6、123.8、127.1、129.0×2、129.1×2),4个芳
香季炭(δ109.0、127.2、136.7、137.9)和1个活泼
的吲哚氮氢信号(δH11.0)。1 H-1 H COSY谱中H-
4/H-5/H-6/H-7和 H2-10/H2-11之间的相关以
及 HMBC谱中 H-2(δH7.22)到C-8,C-9,C-10和
C-3的相关确定了吲哚乙胺的结构片段。H-16/
H-17/H-18/H-19/H-20 和 H2-13/H2-14 的 1 H-
1 H COSY相关以及 H2-14(δH2.88)到C-15和C-
16/20的 HMBC相关确定了苯乙基片段。HMBC
谱中 H2-13(δH3.02)和C-11(δC39.8)以及 H2-11
(δH3.00)和C-13(δC40.6)的相关确定了吲哚乙
胺-苯乙基的连接关系。因此,化合物1被鉴定为
N-(2-苯乙基)-1H-吲哚-3-乙胺,这是1个新天然
产物,其核磁数据为首次报道。其 NMR数据如
下:1 H-NMR (500 MHz,DMSO-d6):δ11.0
(1H,br s,1-NH),7.54(1H,d,J=7.8,H-
7),7.30(1H,d,J=7.8,H-4),7.22(1H,
brs,H-2),7.06(1H,dd,J=7.8,H-5),6.98
(1H,dd,J=7.8,H-6),7.18-7.26(1H,m,
H-16/20),7.18-7.26(1H,m,H-17/19),7.18-
7.26(1H,m,H-18),3.02(2H,t,J=7.8,H-
13),3.00(2H,t,J=7.4,H-11),2.99(2H,
t,J=7.4,H-10),2.88(2H,t,J=7.8,H-
14).13C-NMR(125MHz,DMSO-d6):δ137.9
(qC,C-15),136.7(qC,C-9),129.1(CH,C-
17/19),129.0(CH,C-16/20),127.2(qC,C-8),
127.1(CH,C-18),123.8(CH,C-2),121.6(CH,
C-5),118.9(CH,C-6),118.5(CH,C-7),112.0
(CH,C-4),109.0(qC,C-3),40.6(CH2,C-
13),39.8(CH2,C-11),33.4(CH2,C-14),23.5
(CH2,C-10)。
化合物2:白色无定型粉末,ESI-MS在m/z
373 处 给 出 [M + H]+ 分 子 离 子 峰,结 合
1 H-NMR、13 C-NMR 及 DEPT 谱推测分子式为
C22H20N4O2。1 H-NMR、13C NMR 、DEPT 和
HSQC谱中显示有11个碳信号和9个氢信号,其
中包括5个芳香次甲基(δC/H111.8/7.04、118.7/
7.55、118.8/7.04、121.3/6.95、124.5/7.20)、3个
芳香季碳(δC108.2、127.7、136.8)以及1个活泼
的氢 (δH 10.95),H-4/H-5/H-6/H-7 之 间 的
1 H-1 H COSY相关信号以及 H-4(δH7.32)到C-9
(δC136.8)和C-3(δC108.2)、H-7到C-8和 H-2
(δH7.20)到C-8和C-9间 HMBC相关信号确定
了3/3'位取代的吲哚环片段。剩余的碳氢信号包
括1个sp3杂化的次甲基(δC/H55.2/3.44)、1个亚
甲基(δC/H27.6/2.96,3.28)和1个酰胺羰基(δC
163.4)。H2-10(δH3.28)和 H-11(δH3.44)之间
的1 H-1 H COSY 相关信号和 H2-10到 C-12(δC
163.4)、C-3(δC108.2)和 C-8(δC127.7)的关键
HMBC信号给出吲哚环-亚甲基-次甲基-酰胺羰基
的连接关系。根据分子式以及将波谱数据与文献
仔细对比[9],鉴定化合物2为(3R,6S)-3,6-二
((1H-吲哚-3-基)甲基)?-2,5-哌嗪二酮(Feluta-
nine A)。其 NMR 数据如下:1 H-NMR (500
MHz,DMSO-d6):δ10.95 (1H,brs,1/1′-
NH),7.55 (1H,d,J=8.0,H-7/7′),7.32
(1H,d,J=8.0,H-4/4′),7.20(1H,brs,2/
2′),7.04(1H,dd,J=8.0,8.0,H-6/6′),6.95
(1H,dd,J=8.0,8.0,H-5/5′),3.44(1H,
dd,J=3.6,7.8,H-11/11′),3.28(1H,dd,J
=14.4,3.6,H-10/10′b),2.96(1H,dd,J=
14.4,7.8,H-10/10′a).13C-NMR (125MHz,
DMSO-d6):δ163.4 (qC,C-12/12′),136.8
(qC,C-9/9′),127.7(qC,C-8/8′),124.5(CH,
C-2/2′),121.3(CH,C-5/5′),118.8(CH,C-6/
6′),118.7(CH,C-7/7′),111.8(CH,C-4/4′),
108.2(qC,C-3/3′),55.2(CH,C-11/11′),27.6
(CH2,C-10/10′)。
化合物1和2的结构见图1。
1期 宋龙,等:罗氏海盘车(Asterias rollestoni)中2种生物碱的分离纯化及其抗肿瘤活性研究 53 
图1 化合物1和2的化学结构
Fig.1 The chemical structures of compounds 1 and 2
3.2 体外抗肿瘤活性
化合物2在浓度为50μmol·L
-1对 MGC803
细胞的抑制率为53.99%,具有一定的抗肿瘤活
性;化合物1对 MGC803细胞无明显抑制活性。
化合物1和2对A-549细胞、Hela细胞、K562细
胞无明显抑制活性(见表1)。
表1 化合物1、2对 MGC803、A-549、Hela、K562细胞的抑制作用
Table 1 Inhibitory effect of compounds 1 and 2 on MGC803,A-549,HeLa and K562cels
化合物 浓度/μmol·L
-1
抑制率/%
MGC803细胞 A-549细胞 Hela细胞 K562细胞
阿霉素 0.5  82.88  51.56  70.71  47.60
1  50  8.67 -1.08 -1.71  4.02
2  50  53.99  5.63 -5.13 -4.20
4 讨论
多棘罗氏海盘车在中国海域分布广泛,产量
丰富,作为一味传统中药却尚未得到深入开发。
特别是2006年以来,中国北方沿海地区罗氏海盘
车数量急剧增多。罗氏海盘车主要集中在崂山、
胶州湾、唐岛湾和胶南海域,大量的摄食鲍鱼、菲
律宾蛤仔、扇贝等养殖经济贝类,给贝类养殖业造
成巨大的经济损失[10],尤其是在进行贝类增殖放
流时,渔民常因为受到来自罗氏海盘车的危害而
损失惨重[11]。在民间,罗氏海盘车被用来治疗胃
溃疡、癫痫、腹泻、中耳炎等疾病,说明其具有较高
的药用价值。本实验从多棘罗氏海盘车中首次得
到2个生物碱类化合物,分别鉴定为 N-(2-苯乙
基)-1H-吲哚-3-乙胺(1)和Felutanine A(2)。
化合物1为首次分离到的天然产物,其核磁数
据为首次报道;Felutanine A对 MGC803细胞具
有一定的抑制活性,为罗氏海盘车的开发利用提
供了参考。Felutanine A 是 1 种非核糖体肽
(NPRS),文献报导其具有抗菌活性[12],在生物体
内经非核糖体肽酶催化合成[13],而已发现的非核
糖体肽多存在于细菌[14]、蓝细菌[15]、放线菌[16]和
真菌[17]等微生物中,非核糖体肽在无脊椎动物和
脊椎动物中极少被发现。有文献报道在果蝇[18]和
小鼠[19]中也发现了非核糖体肽。本文首次从罗氏
海盘车中分离提取得到非核糖体肽 Felutanine
A,为进一步从罗氏海盘车中分离尚未被发现的具
有生物活性的结构复杂、种类繁多的天然产物具
有指导意义。
参考文献
[1] 汤海峰,易杨华,张淑瑜,等.海星皂苷的研究进展[J].中国
海洋药物,2004,23(6):48-57.
[2] 樊廷俊,张铮,袁文鹏,等.水溶性海星皂苷的分离纯化及其
抗真菌活性研究[J].山东大学学报(理学版),2008,43(9):
1-5.
[3] 赵君,赵晶,樊廷俊,等.水溶性海星皂苷的分离纯化及其抗
肿瘤活性研究[J].山东大学学报(理学版),2013,38(1):30-
35.
[4] 杜磊,李辉,张蓓,等.海星极性脂脂质体的体内外抗肿瘤活
性研究[C].2010年中国水产学会学术会论文摘要集,2011.
[5] 张蓓.海洋棘皮动物脑苷脂对动物肝疾患的改善作用[D].
青岛:中国海洋大学,2011.
[6] 方子季,袁锦华,梁东升.罗氏海盘车明胶代血浆临床应用
小结[J].海军医学,1987,5(3):45-48.
[7] 张改云,范林,侯忠海,等.4种海星的α-葡萄糖苷酶抑制活
性研究[J].药学实践杂志,2014,32(4):284-287.
54  中 国 海 洋 药 物 35卷
[8] 谭卫东,金红,罗弟祥,等.抗肿瘤药物筛选中 MTT法和
SRB法的比较[J].天然产物研究与开发,1999,11(3):17-
22.
[9] Kozlovsky A G,Vinokurova N G,Adanin V M,et al.New
diketopiperazine alkaloids from Penicilium felutanum[J].J
Natural Prod,2000,63(5):698-700.
[10] 徐均望,张天民,郭占明,等.海星综合利用的研究[J].齐
鲁渔业,1995,12(1):38-41.
[11] 孙光.海星类的生态及其在贝类增养殖中的危害和防除方
法的研究[J].国外水产,1983,4:16-20.
[12] 徐飞,邓子新,林双君.色氨酸,天然产物生物合成中的重
要结构单元[J].微生物学通报,2013,40(10):1796-1809.
[13] Pohle S,Appelt C,Roux M,et al.Biosynthetic Gene Clus-
ter of the Non-ribosomaly Synthesized Cyclodepsipeptide
Skylamycin:Deciphering Unprecedented Ways of Unusual
Hydroxylation Reactions[J].J Am Chem Soc,2011,133
(16):6194-6205.
[14] Crosa J H,Walsh C T.Genetics and assembly line enzymology
of siderophore biosynthesis in bacteria[J].Microbiol Mol Biol
Rev,2002,66(2):223-249.
[15] Welker M,von Dohren H.Cyanobacterial peptides -Na-
ture's own combinatorial biosynthesis[J].FEMS microbiol-
ogy reviews,2006,30(4):530-563.
[16] Miao V,Coeffet-Legal M F,Brian P,et al.Daptomycin bi-
osynthesis in Streptomyces roseosporus:cloning and analy-
sis of the gene cluster and revision of peptide stereochemis-
try[J].Microbiology,2005,151(5):1507-1523.
[17] Schwecke T,Gottling K,Durek P,et al.Nonribosomal
peptide synthesis in Schizosaccharomyces pombe and the
Architectures of ferrichrome-type siderophore synthetases
in fungi[J].Chembiochem,2006,7(4):612-622.
[18] Richardt A,Kemme T,Wagner S,et al.Ebony,a novel
nonribosomal peptide synthetase for beta-alanine conjuga-
tion with biogenic amines in Drosophila[J].J Biol Chem,
2003,278(42):41160-41166.
[19] Kasahara T,Kato T.A new redox-cofactor vitamin for
mammals[J].Nature,2003,422(6934):832-832.