CN102850203B - 一种胡桃醌衍生物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有机化学领域,具体涉及一种分子结构如式(I)所示的胡桃醌衍生物。本发明所述的胡桃醌衍生物的化学名称为2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌(2-Ethoxy-6-acetyl-7-methyl-juglone),分子式为C15H14O5,分子量为274,常温常压下为黄色针状晶体,熔点为153-154℃。本发明所述的化合物可从中药虎杖中分离得到,具有抑制STAT3(signal transducer and activator of transcription protein3)信号转导通路进而达到抑制肿瘤(干)细胞生长并诱导肿瘤细胞凋亡作用,可用于制备STAT3抑制剂和抗肿瘤药物。
Description
技术领域
本发明属于有机化学领域,涉及醌类化合物,具体涉及胡桃醌。
背景技术
STAT3(signal transducer and activitor of transcription3)是信号转导和转录激活因子家族重要成员之一,STATs家族包括STAT1,STAT2,STAT3,STAT4STAT5a,STAT5b和STAT6(Bowman,T.,et al.,2000.Oncogene 19,2474-2488.)。STAT3蛋白约有770个氨基酸组成,按其功能和结构可分为SH2(Src-homology-2 domain)结构域,DNA结合结构域,超螺旋(coiled-coil)结构域,linker结构域和氨基末端结构域。STAT3信号通路可被IL-6,JAKs和EGFR等多种细胞因子激活磷酸化,以二聚体活化形式(p-STAT3)转移入细胞核,作用于核内特异的DNA片段,调控靶基因转录(Bromberg,J.and Darnell,J.E.,2000..Oncogene19,2468-2473.)。在正常细胞中,STAT3是瞬间激活,并受严密调控,调节细胞的生长,分化,生存和凋亡过程(Hirano,T.,et al.,2000.Oncogene19,2548-2556.),但在癌细胞中,STAT3是一个癌基因,高表达并持续性激活,促进下游靶基因和蛋白如cyclinD1,Bcl-xl,c-Myc,VEGF,survivin和P53等的过表达或下调,从而导致肿瘤细胞不可控增殖,肿瘤血管生成,转移和抗药性(Bromberg,J.and Darnell,J.E.,2000.Oncogene 19,2468-2473.)。最新研究也证实STAT3信号通路对于结肠癌干细胞(colon cancer stemcells,CCSCs),乳腺癌干细胞(breast cancer stem cells,BCSCs),肝癌干细胞(liver cancerstem cells,LCSCs)和胶质瘤干细胞(glioma stem cells,GSC)等肿瘤干细胞的自我更新和维持存活是必须的,抑制STAT3信号通路导致肿瘤干细胞凋亡(Lin,L.,et al.,2011.Biochem Biophys Res Commun 416,246-251;Sherry,M.M.,et al.,Stem Cells 27,2383-2392.)。STAT3信号通路是调控肿瘤的形成发展,肿瘤血管生成和转移复发的其关键作用的转录因子。因此,STAT3信号通路是抑制肿瘤(干)细胞增殖和诱导肿瘤(干)细胞凋亡的抗癌药物合适靶标(Masciocchi,D.,et al.,2011.Future Med Chem 3,567-597.)。靶向肿瘤(干)细胞STAT3信号通路的小分子药物是今后开发新型抗癌药物研究的新热点。虎杖系蓼科Polygonaceae植物虎杖Polygonum cuspidatum Sieb.et Zucc.的干燥根茎,又名花斑竹、酸筒杆、川筋龙、斑庄和斑杖根等,收载于《中国药典》2010版,其药用部位为根,性微苦,微寒。归肺,胆,肝经,具有清热解毒,利湿退黄,散瘀止痛,止咳化痰的功效,民间和临床主要用于湿热黄疸,癓瘕,关节痹痛痈肿疮毒,水火烫伤,铁打损伤,淋浊,带下,经闭和肺热咳嗽等疾病。虎杖的现代药理研究表明虎杖提取物具有抗炎,抗氧化,降低血脂,抗菌和抗HIV病毒等作用,虎杖的植物化学研究表明该植物主要含有联苯二烯苷,黄酮和蒽醌等化学成分,联苯二烯苷类成分有如白藜芦醇(resveratrol)和虎杖苷(polydatin),黄酮类如儿茶素(catechin)及其糖苷,蒽醌类有如大黄素甲醚(physcion)和大黄素(emodin);另外研究表明虎杖还含有少量萘醌类化合物如2-methoxy-6-acetyl-7-methyl-juglone(2-甲氧基-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌),又称为2-methoxystypandrone。其实2-methoxy-6-acetyl-7-methyl-juglone早在1983年Kimura Y.et al.首次从虎杖根部位中分离鉴定(Kimura,Y.,et al.,1983.Planta Med48,164-168.),但后来对其化学和生物活性等方面的深入研究报道较非常有限。直到2001年,Singh et al.发现该化合物能显著抑制rhinoviruses 3C-protease活性(Singh,S.B.,et al.,2001.Bioorg Med Chem Lett 11,3143-3146.);2005年Li et al.发现2-methoxy-6-acetyl-7-methyl-juglone具有抗氧化,抗细胞凋亡和神经保护等作用(Li B.Y.,et al.,2011.Planta Med 77,354-361.);2010年Chiou et al.发现2-methoxy-6-acetyl-7-methyl-juglone能通过下调TRAF6-TAK1复合物形成而抑制蚀骨细胞新生作用(osteoclastogenesis)(Chiou,W.F.,et al..Br J Pharmacol 161,321-335.);胡桃醌(juglone),化学通用名称为5-羟基-1,4-萘醌(5-hydroxy-1,4-naphthaquinone),是一种萘醌类衍生物,早期实验研究证明胡桃醌(juglone)能通过线粒体依赖途径诱导肿瘤细胞凋亡;Thasni et al最近研究表明胡桃醌(juglone)能抑制人源乳腺癌细胞MCF-7和MDA-MB-231的增殖并诱导其凋亡,其IC50分别为27.5和28μM,是一种具有较弱抗肿瘤活性的化合物(Thasni KA,et al.,2012.Mol Carcinogenesis Epub ahead of print)。我们通过查阅国内外的研究论文和专利文献,尚未检索到胡桃醌(juglone)具有抑制STAT3信号转导通路活性的报道,也尚未检索到本专利特指的新结构化合物2-乙氧基-6-乙酰基-7-甲基胡桃醌及其衍生物2-甲氧基-6-乙酰基-7-甲基胡桃醌具有抑制STAT3信号转导通路和抗肿瘤活性的相关研究文献报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种胡桃醌衍生物,该胡桃醌可通过抑制STAT3信号通路进而抑制肿瘤(干)细胞生长,诱导肿瘤细胞凋亡。
本发明解决上述问题的技术方案是:
一种胡桃醌,其结构式为(I)所示:
上式(I)所示胡桃醌衍生物的化学名称为2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌(2-Ethoxy-6-acetyl-7-methyl-juglone),分子式为C15H14O5,分子量为274,常温常压下为黄色针状晶体,熔点为153-154℃。
本发明所述的胡桃醌衍生物是首次从虎杖(Polygonum cuspidatum Sieb.et Zucc)中提取分离制备得到,其制备方法具体如下:
(a)取虎杖干燥根,粉碎成粗粉,用乙酸乙酯在惰性气体保护下40℃-50℃萃取3-4次,减压回收乙酸乙酯,得到虎杖乙酸乙酯萃取物;
(b)取虎杖乙酸乙酯萃取物上正向硅胶柱,依次用石油醚︰乙酸乙酯的体积比为100︰0,98︰2,95︰5,90︰10和80︰20的混合液进行洗脱,收集体积比为为98︰2的洗脱液,除去溶剂得到虎杖提取物洗脱组分
(c)取虎杖提取物洗脱组分上Sephadex LH20凝胶柱,以乙醇或甲醇为流动相,石油醚︰乙酸乙酯=7︰3为洗脱液进行薄层层析,回收波长为356nm紫外光下显红色斑点的洗脱液,减压浓缩得到胡桃醌粗品;
(d)取胡桃醌粗品上以十八烷基硅烷键合硅胶为填料的色谱柱,按下述条件进行ODS反相柱层析:流动相以16mL·min-1的流速,按65%甲醇/水—100%甲醇的程序进行线性梯度洗脱20分钟,同时采用检测波长为250nm的紫外光检测洗脱液,收集洗脱出峰时间为12~13分钟内的洗脱液,除去溶剂,用氯仿重结晶,获得黄色针状结晶即可。
本发明所述的胡桃醌还可以采用CO2超临界萃取方法从虎杖中萃取获得,其制备方法具体如下:
(a)取虎杖,粉碎成粗粉,过24目筛,在萃取釜压力为10-25MPa,萃取温度为30-50℃,解析压力为6-8MPa,解析温度为40~50℃,CO2流量为25-35L/h的条件下,以乙醇作为夹带剂,进行超临界二氧化碳萃取1-3h,浓缩萃取物,获得虎杖超临界萃取物;
(b)取虎杖超临界萃取物上正向硅胶柱,依次用石油醚︰乙酸乙酯的体积比为100︰0,98︰2,95︰5,90︰10和80︰20的混合液进行洗脱,收集体积比为为98:2的洗脱液,除去溶剂得到虎杖萃取物洗脱组分;
(c)取虎杖萃取物洗脱组分上Sephadex LH20凝胶柱,以乙醇或甲醇为流动相,石油醚︰乙酸乙酯=7︰3为洗脱液进行薄层层析,回收波长为356nm紫外光下显红色斑点的洗脱液,减压浓缩得到胡桃醌粗品;
(d)取胡桃醌粗品上以十八烷基硅烷键合硅胶为填料的色谱柱,按下述条件进行ODS反相柱层析:流动相以16mL·min-1的流速,按65%甲醇/水—100%甲醇的程序进行线性梯度洗脱20分钟,同时采用检测波长为250nm的紫外光检测洗脱液,收集洗脱出峰时间为12~13分钟内的洗脱液,除去溶剂,用氯仿重结晶,获得黄色针状结晶即可。
本发明所述的虎杖为虎杖系蓼科Polygonaceae植物虎杖Polygonum cuspidatum Sieb.et Zucc.。
本发明所述的虎杖可以是虎杖的根、茎、叶和果实等植物不同部位。
本发明所提供的2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌具有抑制核转录因子STAT3(signaltransducer and activator of transcription protein3)活性,抑制肿瘤(干)细胞生长,诱导肿瘤细胞凋亡,抑制肿瘤生长和转移,抑制肿瘤新生血管生成等抗肿瘤活性。
本发明所提供的2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌,可以用于制备STAT3信号转导通路抑制剂,更具体地,所述的STAT3抑制剂可以是制备抗肿瘤药物。
上述的抗肿瘤药物制剂由2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌和药学上可以接受的辅料组成,其中,2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌的含量为0.05%~55%。
本发明所述的药物可以是是常规的口服制剂、注射剂或局部用的外用制剂。其中,所述的口服制剂包括如片剂,胶囊剂,颗粒剂,混悬剂,粉剂,糖衣片,糖浆,乳剂,丸剂和柠檬合剂,所述注射剂包括如水剂,混悬剂和溶液和粉针剂,所述的局部用的外用制剂包括如软膏,混悬液,栓剂,气溶胶,涂膜剂,洗剂,乳剂和灌肠剂。
下面将通过药理药效学实验进一步说明2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌具有抑制核转录因子STAT3作用和抑制肿瘤(干)细胞生长并诱导肿瘤细胞凋亡作用。
(一)2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌对人肝癌细胞HepG2的IL-6/STAT3信号通路的影响。
HepG2/STAT3细胞生长至对数生长期后,收集细胞,1000rpm离心5min,弃上清,适量培养基悬浮,调整细胞浓度至2×105/mL。将细胞悬液接种到96孔细胞培养板中,每孔100μL,放置细胞培养箱(37℃,5%CO2)中培养48h后,吸去培养基,每孔加入100μL稀释好的2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌,2-甲氧基-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌和胡桃醌,每药设2复孔。设4个阳性对照孔,两个阴性对照孔。培养1h后每孔加入激动剂IL-6 11μL,培养5.5h弃去培养基,每孔加入1μL裂解液30μL,震荡使细胞充分裂解。取20μL到酶标板中,加入30μL荧光素酶底物,用酶标仪检测。结果显示2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌能显著地抑制IL-6诱导的STAT3信号通路激活,并呈明显量-效关系(图1),2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌的IC50=2.13μM,而2-甲氧基-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌对IL-6/STAT3信号通路的激活表现出一定的抑制活性,其IC50=17.2μM,但胡桃醌对IL-6/STAT3信号通路则表现出非常弱的抑制活性,其IC50>50μM。
结论:2-乙氧基-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌能剂量依赖性显著抑制IL-6诱导的人肝癌细胞HepG2的STAT3信号通路的激活,显著较2-甲氧基-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌和胡桃醌的抑制活性强,表明在α,β-不饱和酮(α,β-unsaturated carbonyl)结构上C-2位的甲氧基和乙氧基取代有利于加强对IL-6/STAT3信号通路的抑制作用。
(二)2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌对STAT3磷酸化蛋白水平的影响
体外培养人乳腺癌细胞MDA-MB-468,细胞生长至对数生长期后,收集细胞,1000rpm离心5分钟,弃上清,适量培养基悬浮,调整细胞浓度至1.0×105个/mL。将细胞悬液接种到24孔细胞培养板中,每孔1000μL,放置细胞培养箱(37℃,5%CO2)中培养48h后,除去培养基后,给药组每孔加入培养基稀释的不同浓度的药物500μL,同时设置空白对照组。培养箱中继续培养2h,弃去培养基,每孔加500μL于4℃预冷的PBS洗涤细胞,弃去洗液,每孔加入100μL裂解液,将裂解液移至1.5mL EP管中,沸水浴上煮沸5min,蛋白进行电泳和转膜,用含5%脱脂奶粉的TBST封闭1h,分别与一抗(p-STAT3、STAT3和GAPDH)在室温下反应2h,洗膜后加入二抗室温下反应1h,洗膜后进行化学发光反应。Western blot的结果显示2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌能随着给药浓度的增加,呈剂量依赖性抑制STAT3蛋白的磷酸化水平(见图2)。
结论:2-乙氧基-6-乙酰基-7-甲基-胡桃能显著抑制乳腺癌细胞MDA-MB-468本底STAT3磷酸化水平。
(三)2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌对三种不同人乳腺癌细胞株细胞增殖的影响
体外培养人来源的乳腺癌细胞株MDA-MB-468、MDA-MB-231和MDA-MB-453细胞株。细胞生长至对数生长期后,收集细胞,1000rpm离心5min,弃上清,适量培养基悬浮,调整细胞浓度至3.5×104/mL。将细胞悬液接种到96孔细胞培养板中,每孔100μL,培养箱中培养24h后,用药组每孔加入细胞培养基稀释的待测药物2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌,2-甲氧基-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌和胡桃醌各100μL,设三个复孔,阴性空白对照组加入含0.5%DMSO培养基。培养箱中培养72h后,每孔加入5mg/mL的MTT 10μL,37℃放置3h。每孔加入DMSO 150μL,震荡溶解。492nm/620nm测吸光度(OD)。运用Prism Graphpad统计软件计算药物抑制细胞增殖的IC50值。体外多种乳腺癌肿瘤细胞增殖活性测试的结果表明,2-乙氧基-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌均能非常显著地抑制STAT3依赖的乳腺肿瘤细胞MDA-MB-468(IC50=0.49μM)和MDA-MB-231(IC50=0.93μM)的增殖,对STAT3低表达的MDA-MB-453乳腺肿瘤细胞也表现出显著抑制活性(IC50=0.49μM)(和图3);而2-甲氧基-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌和胡桃醌则对三种乳腺癌细胞株表现出相对较弱的抑制活性,分别与其相应抑制肿瘤细胞IL-6/STAT3信号通路活性相一致,其IC50分别为3.13,2.71和7.81μM(见表1)。
表1.2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌及其衍生物抑制三种人乳腺癌细胞增殖活性的IC50值。
结论:2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌及其衍生物2-甲氧基-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌能特别强烈地抑制STAT3持续高激活的乳腺癌肿瘤细胞的增殖并诱导其凋亡,而胡桃醌则表现出非常弱抑制肿瘤细胞增殖活性,该类化合物的抗肿瘤细胞增殖活性与抑制肿瘤细胞IL6/STAT3信号通路活性相一致。
(四)2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌对人肝癌细胞株Hep3B细胞增殖的影响
体外培养人来源的肝癌Hep3B细胞株。细胞生长至对数生长期后,收集细胞,1000rpm离心5min,弃上清,适量培养基悬浮,调整细胞浓度至3.5×104/mL。将细胞悬液接种到96孔细胞培养板中,每孔100μL,培养箱中培养24h后,用药组每孔加入细胞培养基稀释的药物100μL,设三个复孔,阴性对照组加入0.5%DMSO培养基。培养箱中培养72h后,每孔加入5mg/mL的MTT 10μL,37℃放置3h。每孔加入DMSO 150μL,震荡溶解。492nm/620nm测吸光度(OD)。运用Prism Graphpad统计软件计算药物抑制细胞增殖的IC50值。体外肝癌Hep3B细胞增殖活性测试结果表明,2-乙氧基-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌能非常显著地剂量依赖性抑制肝癌Hep3B细胞的增殖(见图4),IC50为4.66μM;2-甲氧基-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌对人来源肝癌Hep3B细胞增殖表现出较弱抑制活性,其IC50=8.49μM。结论:2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌能显著地抑制人肝癌细胞株Hep3B细胞增殖并诱导其凋亡。
(五)2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌对人卵巢癌细胞SK-OV-3细胞增殖活性测试
体外培养人来源的卵巢癌SK-OV-3细胞株。细胞生长至对数生长期后,收集细胞,1000rpm离心5min,弃上清,适量培养基悬浮,调整细胞浓度至3.5×104/mL。将细胞悬液接种到96孔细胞培养板中,每孔100μL,培养箱中培养24h后,用药组每孔加入细胞培养基稀释的药物100μL,设三个复孔,阴性对照组加入0.5%DMSO培养基。培养箱中培养48h后,每孔加入5mg/mL的MTT 10μL,37℃放置3h。每孔加入DMSO 150μL,震荡溶解。492nm/620nm测吸光度(OD)。运用Prism Graphpad统计软件计算药物抑制细胞增殖的IC50值。体外卵巢癌SK-OV-3细胞增殖活性测试的结果表明,2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌能非常显著地抑制人来源卵巢癌SK-OV-3细胞增殖,其IC50=2.59μM,并呈明显剂量依赖性(图5);与其抑制STAT3信号通路活性能力相一致;2-甲氧基-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌对人来源卵巢癌SK-OV-3细胞增殖表现出较弱抑制活性,其IC50=7.66μM。
结论:2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌能显著地抑制人卵巢癌SK-OV-3细胞增殖并诱导其凋亡。
(六)2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌对人黑素瘤A375细胞增殖活性测试
体外培养人来源的黑素瘤A375细胞株。细胞生长至对数生长期后,收集细胞,1000rpm离心5min,弃上清,适量培养基悬浮,调整细胞浓度至3.5×104/mL。将细胞悬液接种到96孔细胞培养板中,每孔100μL,培养箱中培养24h后,用药组每孔加入细胞培养基稀释的药物100μL,设三个复孔,阴性对照组加入0.5%DMSO培养基。培养箱中培养48h后,每孔加入5mg/mL的MTT 10μL,37℃放置3h。每孔加入DMSO 150μL,震荡溶解。492nm/620nm测吸光度(OD)。运用Prism Graphpad统计软件计算药物抑制细胞增殖的IC50值。体外黑素瘤A375细胞增殖活性测试的结果表明,2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌及2-甲氧基-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌均能非常显著剂量依赖性抑制人来源黑素瘤A375细胞增殖,其IC50分别为2.89和10.75μM(见图6)。
结论:2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌能显著地抑制人黑素瘤A375细胞增殖并诱导其凋亡。
(七)2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌对人结肠癌HT-29细胞增殖活性测试
体外培养人来源的结肠癌H29细胞株。细胞生长至对数生长期后,收集细胞,1000rpm离5min,弃上清,适量培养基悬浮,调整细胞浓度至3.5×104/mL。将细胞悬液接种到96孔细胞培养板中,每孔100μL,培养箱中培养24h后,用药组每孔加入细胞培养基稀释的药物100μL,设三个复孔,阴性对照组加入0.5%DMSO培养基。培养箱中培养48h后,每孔加入5mg/mL的MTT 10μL,37℃放置3h。每孔加入DMSO 150μL,震荡溶解。492nm/620nm测吸光度(OD)。运用Prism Graphpad统计软件计算药物抑制细胞增殖的IC50值。体外结肠癌HT-29细胞增殖活性测试的结果表明,2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌能非常显著地抑制人结肠癌HT-29细胞增殖,其IC50=2.19μM,并呈明显剂量依赖性(见图7),而2-甲氧基-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌对人结肠癌HT-29细胞增殖活性的IC50=7.41μM。结论:2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌抑制结肠癌H29细胞增殖并诱导其凋亡的活性优于2-甲氧基-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌。
上述实验数据表明,2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌显著地抑制STAT3的基因转录及其磷酸化蛋白水平,能非常显著地抑制多种人来源肿瘤细胞的增殖并诱导肿瘤细胞凋亡,特别能选择性抑制STAT3持续激活的肿瘤细胞的增殖;另外2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌在分子和细胞水平的STAT3抑制活性和抑制肿瘤细胞增殖效果均显著强于其衍生物2-甲氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌。这些实验结果提示胡桃醌α,β-不饱和酮(α,β-unsaturated carbonyl)结构上C-2位的乙氧基取代明显有利于加强该类化合物对STAT3抑制活性,从而达到更加显著抑制肿瘤细胞增殖并诱导其凋亡的作用,同时这些数据也表明2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌在细胞水平是一个生物活性较强的STAT3信号通路小分子抑制剂。
附图说明:
图12-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌对人肝癌HepG2细胞IL-6/STAT3信号通路呈剂量依赖性抑制作用。
图2.2-乙氧基-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌对人乳腺癌MDA-MB-468细胞STAT3蛋白磷酸化的影响。
图3.2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌对三种人乳腺癌细胞株呈剂量依赖性抑制作用。
图4.2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌对人肝癌Hep3B细胞细胞呈剂量依赖性抑制作用
图5.2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌对人卵巢癌SK-OV-3细胞呈剂量依赖性抑制作用。
图6.2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌对人黑素瘤A375细胞呈剂量依赖性抑制作用。
图7.2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌对人结肠癌HT-29细胞呈剂量依赖性抑制作用。
图8 2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌的IR图谱。
图9 2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌的ESI-MS图谱。
图10 2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌的HR-ESI-MS图谱。
图11 2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌的1H-NMR图谱。
图12 2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌的1H-1H COSY图谱
图13 2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌的13C-NMR图谱。
图14 2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌的DEPT135-NMR图谱。
图15 2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌的1H-13C HSQC图谱。
图16 2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌的1H-13C HMBC图谱。
具体实施方式
实施例1:
1、2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌的分离
取虎杖根粗粉(400g),加入石油醚(PE,1000mL×3)超声萃取(40kHz,45℃,50%功率,30min),超声萃取液用布氏漏斗抽滤,得滤液,滤液用旋转蒸发仪浓缩,称重,得到虎杖根的PE提取物(2.3g);残渣分别加入EtOAc(1000mL×3)、MeOH(1000mL×3)、H2O(1000mL×2)依次超声提取,分别浓缩干燥后得到浸膏PE粗提物(2.3g)、EtOAc粗提物(1.3g)、MeOH粗提物(5.8g)和H2O粗提物(14.2g,对虎杖根的4种提取物以稳定转染STAT3报告基的HepG2细胞进行活性测试,测试结果表明,EtOAc粗提物在40μg/mL时对STAT3调节抑制率为82.3%。用高效液相(HPLC)C18色谱柱优化提取物分离条件,取甲醇提取物786.4mg,进行半制备液相分离(色谱条件:色谱柱:XTerra@Prep MS C18,10μm,7.8×300mm,Waters;流动相:MeOH:H2O线性梯度洗脱(30%:70%-100%:0%);柱温:室温;流速:5mL/min;得到10个微组分(fr.1-fr.10),对半制备分离微组分进行STAT3报告基因活性测试,结果表明fr.4具有最强的STAT3活性抑制效果,以活性微组分为活性导向进行追踪分离主要化学成分及对其作进一步的生物活性评价。放大分离虎杖根部位乙酸乙酯提取物,采用BUCHI中压快速纯化系统,取虎杖乙酸乙酯提取物(12g)上预装正向硅胶柱(120g),依次用石油醚︰乙酸乙酯的体积比为100︰0,98︰2,95︰5,90︰10和80︰20的混合液进行洗脱,收集体积比为为98︰2的洗脱液,除去溶剂得到虎杖提取物洗脱组分(1386mg),取虎杖提取物洗脱组分上Sephadex LH20凝胶柱,以乙醇或甲醇为流动相,石油醚︰乙酸乙酯=7︰3为洗脱液进行薄层层析,回收波长为356nm紫外光下显红色斑点的洗脱液,减压浓缩得到胡桃醌粗品(342.5mg);取胡桃醌粗品上以十八烷基硅烷键合硅胶为填料的色谱柱,按下述条件进行ODS反相柱层析:流动相以16mL·min-1的流速,按65%甲醇/水—100%甲醇的程序进行线性梯度洗脱20分钟,同时采用检测波长为250nm的紫外光检测洗脱液,收集洗脱出峰时间为12~13分钟内的洗脱液,除去溶剂,氯仿重结晶,获得黄色针状结晶(7.9mg),即化合物2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌。
2.化合物2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌的表征
黄色针状结晶(氯仿);
mp:153-154℃;
UV(EtOH)λmax(logε)227(4.06),290(3.81),408(3.43);
IR图谱,如图8所示。从图8中可观察到3064cm-1有C-H不对称振动伸缩峰,1686,1632,1592cm-1有C=O吸收峰,1400,1374cm-1有C-H面内弯曲振动吸收峰,1259cm-1有不对称C-O-C伸缩振动,1061cm-1有对称C-O-C伸缩振动,589,544cm-1有环上C=C面外弯曲振动吸收峰;
ESI-MS如图9所示。从图9中可观察到一个主要的分子离子峰为m/z275[M+H]+,分子离子m/z275失去CO[M-28]获得离子峰m/z247,主要的离子峰m/z229是由于侧链发生消除,失去OCH2CH3[M-46]碎片产生;
高分辨质谱如图10所示。从图10中可见分子离子峰为m/z273.0774([M-H]-)(理论计算值:273.0768),分子式为C15H14O5。
1H-NMR(图11)和13C-NMR(图12)图谱表明该化合物的基本骨架为萘醌类化合物。1H-NMR谱(图11)在低场区可见两个单峰芳环质子信号δ7.44(s)和δ6.24(s),分别指派为H-8和H-3;高场区两个强单峰质子信号δ2.55(3H,s)和δ2.35(3H,s)为两个甲基信号,分别指派H-12和H-13;COSY谱(图12)可可见四重峰信号质子δ4.21(2H,q,J=4.2Hz)和三重峰信号质子δ1.47(3H,t,J=1.5Hz位置相邻,结合HSQC和HMBC图谱可知该化合物含有在苯环取代的乙氧基基团(-OCH2CH3)。
13C-NMR(图12)和DEPT图谱(图14)可见15个碳信号,其中包括3个methyls,1个methylenes,2个methane和9个quaternary,在低场可见三个羰基碳信号δ178.2ppm,190.6ppm和201.6ppm,分别指派为C-1,C-4和C-11;HSQC图谱(图15)能观察到芳香环质子信号6.25(H-3,s,1H)与109.6(C-3)相连,还可见芳香环氢信号7.44(H-8,s,1H)与120.3(C-8)相连;HMBC图谱(图16)能观察到碳信号137.0ppm(C-6)与甲基质子信号2.55(H-12,s)及2.35(H-13,s)相关,表明两个甲基分别与酮基和苯环相连,位于160.4ppm(C-2)与质子信号4.22(H-14,q)相关,表明甲氧基与苯环C-2相连。化合物I的1H和13C NMR数据完全归属见表2。
表2.化合物I的氢谱和碳谱数据数据(Acetone-d6,1H400MHz,13C 100MHz)
综合上述1D(1H和13C)和2D(COSY,HSQC和HMBC)NMR谱图数据,化合物I的结构鉴定为2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌(2-Ethoxy-6-acetyl-7-methyl-juglone),为一新结构化合物。
实施例2
虎杖根茎粗粉9.5kg,加入乙酸乙酯(EtOAc)于Buchi全自动萃取仪在氩气保护下50℃萃取(6L×4,4x4min,100pa),减压浓缩,得到虎杖EtOAc(316g)提取物。取虎杖EtOAc提取物15g,经硅胶柱层析,依次用体积比为100︰0,98︰2,95︰5,90︰10和80︰20的石油醚-乙酸乙酯的流动相进行洗脱,收集石油醚︰乙酸乙酯=98︰2的洗脱液,获得化学组分1.6g;化学组分(1.6g)再利用Sephadex LH20柱进行分离,洗脱流动相为100%乙醇,洗脱液用层析条件为石油醚︰乙酸乙酯=7:3薄层层析,回收薄层层析紫外356nm显色红色斑点的洗脱液,减压浓缩得到化学微组分0.34g,再经过ODS反相制备液相柱(C18,30×150mm,10μm,Agilent)分离,检测波长为250nm,流速16mL·min-1,按65%甲醇/水—100%甲醇的程序进行线性梯度洗脱20分钟,收集洗脱峰时间为12-13分钟的洗脱液,除去溶剂,用氯仿重结晶,获得黄色针状结晶(12.0mg)。采用与例1相同的方法进行鉴定,所得到的黄色针状结晶为2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌。
实施例3
虎杖样品适量,粉碎,过24目筛,以萃取物得率为指标,对多个萃取条件参数进行比较,确定超临界CO2萃取露兜簕粉末挥发性成分的优化工艺条件为:萃取釜压力15MPa,萃取温度45℃,解析压力6.4MPa,解析温度50℃,CO2流量32L/h,萃取时间为2h,加入少量乙醇作为夹带剂。取虎杖根粉末2000g装入萃取釜中,对萃取釜和解析釜进行加热,储存罐进行冷却,当温度达到预设定压力,并调节CO2流量,恒温恒压循环萃取,从分离釜收集得到萃取物棕褐色液体约20mL,经过旋转蒸发仪除去乙醇,获得提取物4.8g。取虎杖超临界CO2提取物,按实施例2所述方法先后通过硅胶柱,Sephadex LH-20柱和制备液相ODS柱分离纯化,再用氯仿重结晶获得黄色针状晶体(11.0mg),采用与例1相同的方法进行鉴定,所得到的结晶为化合物2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌。
实施例4
取虎杖EtOAc提取物(11g),经硅胶柱层析,依次用体积比为100:0,98:2,95:5,90:10和80:20的石油醚-乙酸乙酯的流动相进行洗脱,收集石油醚︰乙酸乙酯=95︰5的洗脱液,获得化学组分0.12g,再经过ODS反相制备液相柱(C18,30×150mm,10μm,Agilent)分离,检测波长为250nm,流速16mL·min-1,在0-20分钟用流动相为甲醇:水(由65%:35%到100%:0%)进行线性梯度洗脱,收集洗脱峰时间为9-11分钟的洗脱液,除去溶剂,用丙酮重结晶,获得得黄色针状结晶(12.6mg),综合NMR和MS等波谱数据将该化合物鉴定为衍生物2-甲氧基-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌,熔点193-195℃。
2-甲氧基-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌的MS和NMR数据:ESI-MS图谱可观察到一个主要离子峰为m/z259[M-H]-,可见碎片离子峰245[M-CH3]-,和216[M-COCH3]-;1H-NMR(CDCl3,400MHz)δ:6.10(1H,s,H-3),7.50(1H,s,H-8),2.35(3H,s,CH3),3.93(3H,s,OCH3),2.58(3H,s,COCH3),12.50(1H,s,OH);13C-NMR(CDCl3,100MHz)δ:179.0(C-1),161.0(C-2),109.5(C-3),190.2(C-4),158.1(C-5),130.5(C-6),143.5(C-7),121.6(C-8),136.7(C-9),112.4(C-10),19.9(CH3),56.7(OCH3),202.7(COCH3),31.8(COCH3)。
实施例5(注射剂)
配方
2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌:50mg
甘油三酯:15mg
吐温-80:25mg
豆磷脂:15mg
丙二醇:15mg;
制备方法:
称取处方量的2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌(上述实施例2制备的化合物),甘油三酯,吐温-80,豆磷脂和丙二醇,在45℃加热溶解,得均匀橙黄色溶液,在磁力搅拌下将该溶液缓慢逐步导入500mL灭菌蒸馏水中,乳化60分钟,以形成黄色透明的纳米乳液。然后在无菌条件下,用0.22μM微孔滤膜过滤,将过滤纳米乳液灌装在灭菌50mL安瓿中,拉封,置于121℃和0.1MPa热压灭菌15分钟,即得含2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌作为有效成分的纳米乳注射剂,该注射剂可用于治疗与STAT3持续激活相关的病症如肿瘤等。
服用方法:静脉注射,一次1支,一日二次。
实施例6:(片剂)
配方:
2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌250mg
乳糖200mg
淀粉25mg
微粉硅胶25mg
制备方法:
取2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌(上述实施例2制备的化合物)与乳糖均匀混合,加入淀粉浆,搅拌制成软材,制粒,干燥后加入微粉硅胶,整粒,经过压片机制成,每片重大约为50mg,每片含有效成分约25mg。本例所述的片剂可用于治疗与STAT3持续激活相关的病症如肿瘤等。
服用方法:口服,一次1片,一日二次。
实施例7:(胶囊剂)
配方:
2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌500mg
乳糖2000mg
淀粉1500mg
制备方法:取2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌(上述实施例2制备的化合物)与淀粉均匀混合,加入乳糖,均匀搅拌,制粒,灌装成胶囊,每粒胶囊内容物重大约为200mg,每粒含有效成分约25mg。本例所述的片剂可用于治疗与STAT3持续激活相关的病症如肿瘤等。
服用方法:口服,一次1粒,一日二次。
实施例8:(凝胶剂)
配方:
2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌100mg
羧甲基纤维素钠(CMC-Na)60mg
甘油150mg
蒸馏水690mg
制备方法:首先取羧甲基纤维素钠,加蒸馏水,50℃恒温下水溶均匀搅拌2h制成水凝胶基质;再取2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌(上述实施例2制备的化合物)与甘油研匀制成甘油混悬液,然后将含药甘油混悬液与水凝胶基质混匀,灌装即得凝胶剂。凝胶剂含有效成分约10%。本例所述的2-乙氧-6-乙酰基-7-甲基-胡桃醌凝胶剂可用于外用治疗与STAT3持续激活相关的病症。
服用方法:外用涂抹,一日3-5次。
Claims (7)
1.一种胡桃醌衍生物,该衍生物的化学结构如下式(I)所示:
2.一种权利要求1所述的胡桃醌衍生物的制备方法,该方法由以下步骤组成:
(a)取虎杖干燥根,粉碎成粗粉,用乙酸乙酯在惰性气体保护下40℃-50℃萃取3-4次,减压回收乙酸乙酯,得到虎杖乙酸乙酯萃取物;
(b)取虎杖乙酸乙酯萃取物上正向硅胶柱,依次用石油醚︰乙酸乙酯的体积比为100︰0,98︰2,95︰5,90︰10和80︰20的混合液进行洗脱,收集体积比为为98︰2的洗脱液,除去溶剂得到虎杖提取物洗脱组分;
(c)取虎杖提取物洗脱组分上Sephadex LH20凝胶柱,以乙醇或甲醇为流动相,石油醚︰乙酸乙酯=7︰3为洗脱液进行薄层层析,回收波长为356nm紫外光下显红色斑点的洗脱液,减压浓缩得到胡桃醌衍生物粗品;
(d)取胡桃醌衍生物粗品上以十八烷基硅烷键合硅胶为填料的色谱柱,按下述条件进行ODS反相柱层析:流动相以16mL·min-1的流速,按65%甲醇/水—100%甲醇的程序进行线性梯度洗脱20分钟,同时采用检测波长为250nm的紫外光检测洗脱液,收集洗脱出峰时间为12~13分钟内的洗脱液,除去溶剂,用氯仿重结晶,获得黄色针状结晶即可。
3.一种权利要求1所述的胡桃醌衍生物的制备方法,该方法由以下步骤组成:
(a)取虎杖,粉碎成粗粉,过24目筛,在萃取釜压力为10-25MPa,萃取温度为30-50℃,解析压力为6-8MPa,解析温度为40~50℃,CO2流量为25-35L/h的条件下,以乙醇作为夹带剂,进行超临界二氧化碳萃取1-3h,浓缩萃取物,获得虎杖超临界萃取物;
(b)取虎杖超临界萃取物上正向硅胶柱,依次用石油醚︰乙酸乙酯的体积比为100︰0,98︰2,95︰5,90︰10和80︰20的混合液进行洗脱,收集体积比为为98︰2的洗脱液,除去溶剂得到虎杖萃取物洗脱组分;
(c)取虎杖萃取物洗脱组分上Sephadex LH20凝胶柱,以乙醇或甲醇为流动相,石油醚︰乙酸乙酯=7︰3为洗脱液进行薄层层析,回收波长为356nm紫外光下显红色斑点的洗脱液,减压浓缩得到胡桃醌衍生物粗品;
(d)取胡桃醌衍生物粗品上以十八烷基硅烷键合硅胶为填料的色谱柱,按下述条件进行ODS反相柱层析:流动相以16mL·min-1的流速,按65%甲醇/水—100%甲醇的程序进行线性梯度洗脱20分钟,同时采用检测波长为250nm的紫外光检测洗脱液,收集洗脱出峰时间为12~13分钟内的洗脱液,除去溶剂,用氯仿重结晶,获得黄色针状结晶即可。
4.权利要求1所述的胡桃醌衍生物在制备抑制STAT3信号转导通路的抑制剂中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,所述的抑制剂为抗肿瘤药物。
6.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,所述的抗肿瘤药物中含有重量百分比为0.05%~55%的权利要求1所述的胡桃醌衍生物。
7.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,所述的抑制剂是常规的口服制剂、注射剂或局部用的外用制剂。
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