伞形科两种植物化学成分和药理活性研究

伞形科两种植物化学成分和药理活性研究

伞形科(Apiaceae)植物化学成分丰富,主要有香豆素类、精油、黄酮类、酚类、生物碱等。伞形科植物具有多种应用价值,可作为药材、蔬菜、香料、农药等。

现已发现其多种化学成分具有很强的药理活性,其中抗菌活性成分备受关注。多伞阿魏(Ferula ferulaeoides)是伞形科阿魏属植物。

该属药用植物作为传统中药被用于治疗神经障碍、炎症、消化紊乱、风湿症和关节炎等多种疾病。现代药理研究表明,阿魏具有抗病毒、抗炎、杀虫、抗癌和抗菌等多种药理活性。

目前文献共报道多伞阿魏化学成分约55个多为倍半萜及其衍生物。论文第一部分,以抗耐药金黄色葡萄球菌作用为主要活性指导,研究多伞阿魏化学成分,寻找具有抗耐药金黄色葡萄球菌或者协同抗菌作用的化合物,并对活性化合物构效关系和抗耐药菌机制(外泵抑制作用)进行研究。

同时,对多伞阿魏中分离到的天然产物进行了抗肿瘤,抗病毒和杀虫活性评价。首先,采用GC-MS联用技术对多伞阿魏二氯甲烷部位化学成分进行分析测定,鉴定了其中34个化合物。

主要成分为萜类化合物,含量最高的成分为愈创木烷型倍半萜guaiol (37.01%)。采用色谱分离技术从该部位分离纯化得到40个化合物,通过波谱解析等手段鉴定了34个化合物的结构(苯乙酮衍生物16个,香豆素13个,倍半萜5个)：其中12个为新化合物(9-10,12-16,24-28),另有10个化合物

(1-4,24,29-31,33-34)为首次从该植物中发现。

结合文献报导,对化合物生物演化途径进行了推导。通过结构修饰得到了天

然产物衍生物19个(F系列)。

本文对多伞阿魏中天然产物抗耐药金黄色葡萄球菌活性进行了重点研究。研究中引入和部分使用了一种抗菌物质快速活性筛选方法—TLC-生物自显影法,并利用此方法从多伞阿魏中分离得到两个具有抗耐药金黄色葡萄球菌活性的化合物(5和11)。

采用微量肉汤稀释法对多伞阿魏中天然产物最低抑菌浓度(MIC)进行了测定,研究发现倍半萜类化合物没有抗耐药金黄色葡萄球菌活性。香豆素类化合物中仅有7-羟基呋喃香豆素(17,18,21,22,27和28)对含有TetK外泵蛋白的四环素类抗生素耐药菌株XU212表现出独特的抑制活性,最低抑菌浓度达到2 μg/mL。

苯乙酮类化合物(5-13)表现出普遍的抗耐药金黄色葡萄球菌活性,活性最强的化合物10对实验菌株XU212和EMRSA-16两种实验菌株最低抑菌浓度为0.5 μg/mL。对活性化合物抗耐药金黄色葡萄球菌的外排泵抑制作用机制研究,发现了两个新天然产物(9和12)能够抑制细菌外泵作用,两个化合物存在时,细菌细胞内溴化乙锭的荧光吸收在实验时间内下降速度减慢,而且此时的荧光吸收会保持在一个相对较高的水平。

为了探讨苯乙酮类化合物的构效关系,我们对活性天然产物进行了结构修饰,得到天然产物衍生物19个。通过与分离所得到的16个天然苯乙酮类化合物活性比较,发现化合物的二羟基苯基,环上羟基,倍半萜侧链及其双键,酮基及其α位对化合物抗耐药菌活性具有明显影响。

论文对分离到的不具有直接抑菌活性的倍半萜和香豆素类化合物进行了协同抗菌实验筛选,结果显示香豆素类化合物(17,18,21,22,25)与抗生素联用可以明显改变细菌对抗生素的耐药性,降低抗生素最低抑菌浓度,表现出协同抗菌活

性。其中,化合物17和22与相应浓度抗生素配合使用可以使其最低抑菌浓度由64 μg/mL降低至1 μg/mL,即抗生素用量减少为原来的1/64。

对于多伞阿魏中分离到的天然产物,论文还进行了抗肿瘤,抗病毒及杀虫活性研究。化合物的抗肿瘤结果显示,倍半萜和苯乙酮类化合物对人类肝癌细胞株(SMMC-7721)和人类胃癌细胞株(SGC-7901)没有抑制作用。

香豆素类化合物对两种肿瘤细胞表现出一定抑制活性,IC50为22.5-69.0μM。化合物的抗病毒活性的结果显示,香豆素类化合物(17-19)在不显示毒性条件下对乙型肝炎表面抗原(HBsAg)和乙型肝炎e抗原(HBeAg)表现出抑制活性。

其中,化合物17和18对乙肝病毒DNA同样起到一定的抑制作用。本研究对所得化合物的杀虫活性的检测发现,倍半萜类化合物(31)对蚜虫、粘虫、小菜蛾及家蝇显示出较好的杀灭活性。

论文第二部分,对芹菜籽抗植物病原菌活性及组分进行了研究。芹菜籽是伞形科植物芹菜的种子,其功能性成分具有良好的抗氧化,抗肿瘤,抑菌及杀虫等生物活性。

研究发现芹菜籽石油醚部位(QCZ-P)对三种测试菌株大豆丝核病菌(Rhizoctonia solani),大豆黑斑病菌(Alternaria fasciculate)和棉花枯萎病菌(Fusarium oxysporium)具有最好的抑制活性。在100 gg/mL浓度下对三种植物病原菌的抑制率分别为48.1%,36.8%和52.1%。

GC-MS分析测试鉴定了其中58个化合物,主要为萜类化合物。活性指导下对QCZ-P的分离得到一个活性组分QCZ-P-4,其对三个测试菌株抑制率分别达到64.6%,54.7%和88.4%。

进一步采用GC-MS对该组分进行分析测试,鉴定了其中5个化合物。芹菜籽

无毒,原料易得,降解途径无污染等特点,是天然植物源农药的理想来源。

芹菜籽抗耐药金黄色葡萄球菌活性研究表明其对耐药金黄色葡萄球菌在低浓度下没有抑制作用。