白藜芦醇的药理作用机理和合成途径_王征

天然产物研究与开发　 NATURAL PRODUCT RESEARCH AND DEV ELOPMEN T 2003　Vo1115　No 12 收稿日期:2002205228 修回日期:2002208201白藜芦醇的药理作用机理和合成途径王　征　罗泽民　邓林伟(湖南农业大学理学院生物技术系　长沙　410128)摘　要　白藜芦醇具有多种药理作用,其合成的化学途径与生物途径研究有新的进展。

关键词　白藜芦醇;药理作用;生物合成 1989年,世界卫生组织(WHO )主持的世界心血管疾病控制系统的流行病学调查证实,法国人冠心病的发病率和死亡率比其他西方国家,尤其是比美国人和英国人要低得多。

尽管法国人使用的饱和脂肪酸几乎四倍于美国人和英国人,但法国人罹患心脏病的危险却只是后者的三分之一,发病率为每10万人中61位。

这一现象被为“法国悖论”。

研究表明,此现象与法国是全球最大的葡萄酒生产和消费国密切相关。

因为在优质的葡萄酒中存在一种称为白藜芦醇的物质,它对人体具有重要的保健功能。

白藜芦醇的化学全称为3,5,4′2三羟基2芪,简称三羟基芪。

它有顺式与反式两种构型,后者是白藜芦醇的稳定结构,而且生物活性更加广泛。

其结构式为(图1)图1　3,5,4′2三羟基反式芪Fig 11　t rans 23,5,4′2trihydroxystilbene这种多羟基芪物质是在外来病菌侵入、紫外线照射等不利因素影响下,由植物产生的一种植物抗毒素。

具有明显抗菌、抗炎、抗癌、抗高血脂症、抗脂质过氧化等多方面的活性。

1　白藜芦醇的药理作用及其机理的研究 白藜芦醇的保健功能,引起欧美科学家的普遍兴趣,近几年来,对其药理作用进行了有价值的探索,得出了一些令人鼓舞的结论。

白藜芦醇的保健功能主要表现在以下几个方面:111　白藜芦醇对癌症的起始、增殖、发展三个主要阶段均有抑制乃至逆转作用1997年,美国的科学家[1]以老鼠为对象,由人工方法使老鼠患上皮肤癌,2周后让其服用白藜芦醇,18周后发现,癌症细胞最多可减少98%,最少可减少68%。

1998年,新加坡国立大学科学家研究发现[2],白藜芦醇可诱导人类HL60白血病细胞DNA 的裂解,并致使膜磷脂丧失其不对称性。

表明它可诱导人类HL60白血病细胞的程序性死亡。

白藜芦醇作用48小时后,肿瘤细胞死亡率超过80%。

研究还发现,癌细胞死亡依赖于CD952CD95L 的相互作用,而白藜芦醇增加HL60细胞和T47D 乳房癌细胞中CD95L 的表达,它通过对肿瘤细胞的CD95和免疫细胞的CD95L 表达平衡达到致癌细胞于死地的目的,一旦触发,CD95受体将激活胞内一系列级联反应。

科学家又用白藜芦醇对乳房癌细胞进行同样的处理,结果CD952CD95L 系统达到一个新的平衡,18小时后,可导致63%的T47D 乳房癌细胞死亡。

以上结果表明,白藜芦抑制癌细胞的生长作用并不只限于某一类型的癌症。

值得一提的是,当用白藜芦醇处理健康人正常外周血液淋巴细胞时,作用72小时后,与植物细胞凝集素单独激活外周淋巴细胞相比,没有测到白藜芦醇可杀死正常细胞的数据。

白藜芦醇这种对癌细胞选择性的杀伤力,使我们相信它是一种极有前途的治癌新药。

白藜芦醇抑制肿瘤的起始、发展的作用的另一种解释是[3]:白藜芦醇很可能是蛋白质底物的一种竞争性抑制剂,不论顺式还是反式结构都具有明显的酪氨酸蛋白激酶(PT KS )抑制活性[3]。

酪氨酸蛋白激酶(PT KS )以可催化A TP 末端的磷酸传递到底物蛋白质的酪氨酸残基,这些信号传递途径在许多871人类恶性肿瘤中起到关键作用,多种肿瘤的出现都发现与某种特殊的PT KS被激活或过分表达有关。

有研究表明[4],白藜芦醇可抑制环加氧酶的催化活性。

环加氧酶有两种类型,环加氧酶21(COX2 1)和加氧酶22(COX22),前者为组成型基因产物,它可催化花生四烯酸转化为前列腺素。

后者的基因是调节型的,在有丝分裂期或炎症的刺激下,可以高度表达。

它可显著增加前列腺素的合成量。

而前列腺素(P Gs)的大量合成可引起多种肿瘤的发生,使恶性细胞增值,血管紧张,免疫力下降。

白藜芦醇作为一种强抗氧化剂不但可直接阻碍COX21和COX22的催化活性,还可通过阻止P KC信号传递途径阻止COX22的基因表达。

这些研究结果为白藜芦醇的抗癌消炎的药理作用提供了又一的分子机理解释。

实际上,北京中医药大学夏开元教授也发现,白藜芦醇也是源于植物的雌性激素,它对激素依赖性肿瘤(包括乳腺癌、前列腺癌、子宫内膜癌和卵巢癌等)有明显的预防作用,还可弥补绝经前后妇女体内雌性激素分泌不足,从而使患骨质疏松的危险随之减少。

另外,丹麦科学家[5]对年龄在20～98岁的15117名男性和13063名女性进行调查结果显示,在饮用葡萄酒与同量啤酒或白酒的人们当中,前者患食道癌的几率低于后两者。

112　对造成动脉粥样硬化和血栓形成的各种氧化反应起抑制作用,从而显著改善人体内皮细胞功能在民间,早已用富含白藜芦醇的中药如虎杖、首乌治疗和预防高血脂症、动脉硬化。

有饮用红葡萄酒习惯的人患心血管疾病的几率大大降低[6]。

因为葡萄酒中的白藜芦醇能降低人血清脂质水平。

有研究发现白藜芦醇能降低大鼠肝脏的脂质水平[7],减少小鼠肝脏中的甘油三酯的合成[8]。

美国威斯康星州大学医学院完成的一项研究对此说法提供了最新佐证。

接受该项研究的15位患有冠状动脉病的男女受试者,每天饮用红葡萄酒350～450克,研究人员测定了血流管道的血管舒张。

这种舒张实际上是在通过血管扩张向全身各处输送更多的氧分,显示出血管对血流增加的反应能力。

研究者发现,在饮酒14天后,患者对血流增加的反应能力几乎增加了两倍。

同时,受试者低密度脂蛋白胆固醇在接触某种氧化剂时,氧化所需时间改善了30%,平均延伸时间从开始时的87分钟,改善为结束时的117分钟。

113　白藜芦醇抗氧化、抗自由基作用,可预防老年痴呆症多羟基芪类物质大都具有抗氧化、抗自由基作用。

当白藜芦醇在113ug/ml时,能明显抑制大鼠红细胞的自氧化溶血和由H2O2引起的氧化溶血,对小鼠心、肝、脑、肾的体内外过氧化脂质的产生有明显的抑制作用[3]。

Y ong Nam等发现白藜芦醇能强烈地竞争性抑制大鼠脑的单胺氧化酶A活性。

冯永红等[7]也证明了白藜芦醇对Fenton反应产生的OH-和黄嘌呤2黄嘌呤氧化酶自由基发生系统产生的・O-2有显著的抑制作用。

瑞典与英国科学家的科学试验表明[8],白藜芦醇可保护老鼠胚胎脑细胞,含有脑磷脂细胞的神经元可因为它的保护避免叔丁基过氧化物自由基的损伤。

2　白藜芦醇的存在及分布目前至少已经在21个科、31个属的72种植物中发现了白藜芦醇,如:葡萄属、蛇葡萄属,豆科的落花生属、决明属、槐属,百合科的藜属,姚金娘科的桉属,蓼科的蓼属等。

存在白藜芦醇的许多植物是常见的药用植物,如决明、藜芦、虎杖等,有的甚至就是食物,如葡萄和花生。

白藜芦醇在葡萄中含量会因品种的不同而有差异[9],另外在葡萄不同部位中含量也不同,葡萄皮是合成白藜芦醇的主要合成部位,白藜芦醇含量很高。

也有报道,葡萄果肉中的白藜芦醇含量超过了其在果皮中的含量。

美国花生研究院学者发现,花生中也富含白藜芦醇,平均每克花生含216毫克的量。

在各组织中,白藜芦醇含量大致趋势为壳多于红衣多于花生仁。

高含量白藜芦醇的葡萄皮渣和花生壳为生物资源的综合利用提供了科学依据。

3　白藜芦醇的合成311　化学合成白藜芦醇的化学合成包括Wittig反应、顺反异构化和去保护基三步(见图2),此合成总产率约75%[10]。

近年来,由于白藜芦醇对心血管病和肿瘤的预防和保健作用已在国际上引起广泛的关注,国外已对之开始了全合成工作[11]。

9712003　Vo1115　No12王　征等:白藜芦醇的药理作用机理和合成途径 图2　白藜芦醇的化学合成Fig 12　The chemical synthesis of resveratrol312　白藜芦醇的生物合成(STS )二苯乙烯(芪)合成酶是合成白藜芦醇的关键酶[12],与查尔酮合成酶(CHS ,黄酮类化合物合成关键酶)同属聚酮化合物合成酶家族,都是均二聚体。

都可将三个二碳单位缩合成线状四(甲)酮化合物,后者又分别在这两种酶作用下环化生成白藜芦醇和查尔酮[13]。

(图3)图3　白藜芦醇的生物合成Fig 13　The biosythesis of resveratrol由于白藜芦醇的生物合成比化学合成更有前景,其合成关键酶的分子生物学研究成了另一个热点。

A Schoppner 等[14]从花生细胞悬浮培养液中得到了二苯乙烯合成酶,分子量为90,000道尔顿,每个亚基约45,000道尔顿。

等点电为418。

酶对香豆醛CoA 有高度的选择性,二羟基香豆醛或肉桂酸CoA与酶的结合效应只有前者的十分之一,乙酰CoA 不能替代丙二酸单酰CoA 。

G Schroder 等[15]从花生悬浮培养细胞中的cDNA 文库中调出这两个酶的cDNA 克隆子,序列分析表明:两个克隆子有很大一部分是重叠一致的。

内含子位置相同且保守一致。

所表达的两个酶作用底物相同,产物各异相同的支架结构负责结合相同的底物,不同的结构部分催化不同的产物生成。

T Lanz 等[16]随即对STS 和CHS的6个保守Cys 进行定点突变分析,发现只有169位的Cys 对两者是必需的。

抑制子实验表明,它是浅兰菌素的主要靶位。

其它Cys 的变化都会降低酶的活性。

Cys 135和Cys 195可能与两种酶的专一性有关,生成不同的产物。

必需氨基酸Cys 195周围的氨基酸序列与其它聚酮合成酶和脂肪酸生物合成酶的活性位点没有相似之处。

表明STS 和CTS 代表了一组不同于其他缩合酶的酶类。

4　结语基于白藜芦醇的药理活性,其生物合成途径的研究会更加深入,如何利用细胞工程与酶工程,利用生物细胞本身来大量合成白藜芦对生物科学者、药物科学者提出了新的课题。

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