CN105906672B - 藏红花色素类化合物及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一系列藏红花色素类化合物及其在防治阿尔茨海默症方面的相关药理应用。以中药栀子为原料，通过多种分离方法得到一系列藏红花色素类化合物，以体外细胞实验筛选具有保护过氧化氢(H2O2)引起的氧化损伤和L‑谷氨酸所引起的兴奋性氨基酸损伤的化合物，结果显示，这些藏红花色素类化合物具有良好的保护H2O2和L‑谷氨酸所致细胞损伤的作用，由于氧化应激、兴奋性氨基酸显著升高是阿尔茨海默症神经损伤的重要因素，故这些化合物具有良好的防治阿尔茨海默症的作用并具有广阔的开发利用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一系列藏红花色素类化合物及其在防治阿尔茨海默症方面的相关药理应用。
背景技术
藏红花色素(crocins)是一类结构独特的水溶性类胡萝卜素，包括藏红花酸(crocetin)及其与不同糖基结合而成的糖酯，是藏红花(Crocus sativus L.)和栀子(Gardenia jasminoides Ellis)中的共有色素成分。传统应用上，藏红花作为妇科良药在欧洲和亚洲广泛应用，栀子黄色素多被用作天然的着色剂，近年来多项研究表明，藏红花粗提物(Crocus sativus L.Extracts,CSE)、栀子黄色素以及单体成分藏红花素双龙胆二糖苷(crocin-1)、藏红花酸(crocetin)在中枢神经系统保护[1-4]、心脑血管系统的保护[5-6]、拮抗恶性肿瘤[7-9]等方面表现出高效低毒的药理活性。
阿尔茨海默症(Alzheimer’s Disease,AD)，是一种与衰老相关，以记忆缺失、认知障碍、人格改变为特征的渐进性神经退行性疾病。AD是老年痴呆中最常见的类型，AD患者最初的症状是健忘，进而发展为定向力、理解力、判断力和记忆力的下降，患者晚期进入全面衰退状态，智能完全丧失，运动和语言障碍日趋明显，最终多死于继发性感染和衰竭。
随着世界老龄化进程的加剧，AD的发病率呈逐年迅速上升的趋势，给各个国家尤其是发展中国家的社会和人民带来沉重的经济和家庭负担。自1906年德国医生Alzheimer首次描述该病迄今100多年来，国际上公认暂无治愈此病的方法和药物。可见，在尚无理想治疗药物的情况下，抗老年痴呆药物的筛选和研发具有十分广阔的市场前景和深远的社会意义。
AD显著的病理学特征为大脑皮质和海马神经细胞外的β-淀粉样蛋白沉积(amyloidβ-protein,Aβ)和细胞内多聚的tau蛋白缠结。目前大多数学者认为，Aβ的大量沉积是导致AD发病的直接原因，在此过程中，主要存在炎症、氧化应激等病理变化。大量研究证实氧化应激是AD发生发展的重要机制。因此以抗氧化损伤为靶点已经成为寻找AD防治有效手段的重要途径。
谷氨酸是大脑皮层和海马部位的内源性神经递质。正常生理条件下，谷氨酸调节中枢神经系统的突触传递，参与正常脑内的所有功能，包括学习、记忆、运动、认知和发育。但是在病理条件下，由于各种原因使得谷氨酸含量增高，过度激活受体，从而引起神经元损伤，产生神经毒性。越来越多的研究发现，非正常谷氨酸在许多神经疾病包括阿尔茨海默症、脑缺血、精神分裂症等的病因学和病理生理学过程中发挥重要作用。因此，通过拮抗谷氨酸的神经毒性可以起到神经保护的作用[10]。
CSE具有较好的体外抗氧化以及抑制Aβ原纤维形成的作用，主含色素crocin-1在较低剂量下可抑制Aβ原纤维形成，提示藏红花及其所含色素可能具有抑制人体脑部Aβ聚集沉积，从而具有防治AD的相关活性[2]。Crocin-1可通过提高谷胱甘肽(GSH)含量、抑制过氧化脂质形成、保留过氧化物歧化酶(SOD)活力等发挥抗氧化作用，从而对PC-12细胞起到保护作用[11]。
在动物实验中，CSE(30和60mg/kg)，可提高正常大鼠在实验中的学习记忆能力，并能有效抑制莨菪碱造成的大鼠记忆障碍[12]；将藏红花制成胶囊剂，将该制剂用于轻中度AD临床II期治疗研究，在为期22周的随机双盲试验中，藏红花胶囊剂与阳性药多奈哌齐具有同等的治疗作用，且药物不良反应与阳性药无明显差异，并且治呕副作用减弱[3]；用于中重度AD的临床II期治疗研究，实验组患者服用该胶囊剂30mg/day，对照组服用阳性对照药美金刚30mg/day，结果表明，实验组可产生与对照组同等的治疗作用，且无明显不良反应[4]。
【参考文献】
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发明内容
本发明涉及下述技术方案。
[1]一种通式(I)表示的藏红花色素类化合物或其药学上容许的盐，
其中，13-14位双键的构型为反式E或者顺式Z，
R1、R2各自独立表示H、CH3、CH2CH3、糖基、奎宁酸基，
奎宁酸的基本结构为：
其中，1,3,4,5,7位的羟基去掉氢后，可形成不同的奎宁酸基，如常见的3位、5位可表示为：
所述糖基为葡萄糖基、龙胆二糖基、木糖基、半乳糖基、甘露糖基、阿拉伯糖基、鼠李糖基、核糖基、来苏糖基、夫糖基，
所述糖基个数为0-2个，
所述糖基的羟基可被以下酰化基团酰化：芥子酰基、咖啡酰基、香豆酰基、肉桂酰基、CH3(CH2)nCO、HOOC(CH2)nCO，
所述奎宁酸基的3、4、5位羟基可被以下酰化基团酰化：芥子酰基、咖啡酰基、香豆酰基、肉桂酰基、CH3(CH2)nCO、HOOC(CH2)nCO，
所述奎宁酸基的1位羧基可发生甲酯化或乙酯化，
其中，所述通式(I)化合物不包括以下化合物：
[2]如项[1]所述的化合物，其中，13-14位双键的构型为反式E构型，R1表示葡萄糖基，R2表示奎宁酸基。
[3]如项[2]所述的化合物，其中，所述化合物是
[4]如项[1]所述的化合物，其中，13-14位双键的构型为顺式Z构型，R1表示H、葡萄糖基或奎宁酸基，R2表示H、葡萄糖基或奎宁酸基。
[5]如项[4]所述的化合物，其中，所述化合物是
[6]如项[1]所述的化合物，其中，13-14位双键的构型为反式E构型，R1表示葡萄糖基，R2表示葡萄糖基或H。
[7]如项[6]所述的化合物，其中，所述化合物是
[8]如项[1]所述的化合物，其中，13-14位双键的构型为反式E构型，R1表示葡萄糖基，R2表示CH2CH3。
[9]如项[8]所述的化合物，其中，所述化合物是
[10]如项[1]所述的化合物，其中，13-14位双键的构型为反式E构型，R1表示葡萄糖基、木糖基，R2表示H。
[11]如项[10]所述的化合物，其中，所述化合物是
[12]一种藏红花色素类化合物，其结构式为
[13]项[1]～[12]中任一项所述的化合物在制备用于预防和治疗神经退行性疾病药物中的用途。
[14]如项[13]所述的用途，所述神经退行性疾病包括血管性痴呆、血管性认知障碍、阿尔茨海默症、记忆力减退、脑组织退行性病变症候群或胆碱能神经退行性病变。
[15]一种组合物，所述组合物包括项[1]～[12]中任一项所述的化合物和其他藏红花色素类化合物，所述其他藏红花色素类化合物为，
[16]一种药物组合物，所述药物组合物包括项[1]～[12]中任一项所述的化合物和可药用载体。
[17]一种制备项[1]～[12]中任一项所述的化合物的方法，所述方法包括：采用中药栀子为原料，用乙醇、甲醇或者水，采用不同提取次数和时间，通过热提取或者超声提取的方法进行提取，减压浓缩提取液，得到栀子总提取物。
[18]如项[17]所述的方法，其中，用适量水溶解栀子总提物，离心，将上清液通过大孔吸附树脂开放柱色谱，用水洗脱和/或30％-95％的乙醇洗脱适量的柱床体积，收集洗脱液，减压浓缩得到栀子藏红花色素活性部位，进一步采用各种柱色谱进行分离。
19、如项[17]所述的方法，其中，采用4倍量的60％乙醇，加热回流提取3次，每次2小时。
20、如项[18]所述的方法，其中，用水洗脱，然后用30％、50％、70％、95％乙醇依次洗脱，每个梯度洗脱4个柱床体积，减压浓缩70％乙醇液得到栀子藏红花色素活性部位。
21、如项[18]所述的方法，其中，所述柱色谱包括硅胶柱色谱、ODS开放柱色谱、Sephadex LH-20开放柱色谱以及Pre-HPLC柱色谱。
具体实施方式
本申请发明人通过多种化学手段从中药栀子中提取得到了一系列通式(I)表示的新型藏红花色素类化合物，运用多种波谱学方法进行了鉴定，并通过细胞实验证明了这些藏红花色素类化合物对中枢神经系统具有优异的保护作用。
各取代基的定义如前文所述。
第一组优选的化合物中，13-14位为反式E构型，R1表示葡萄糖基，R2表示奎宁酸基。
其中，当R1表示Glc-(1→6)-Glc(龙胆二糖基)、R2表示3-咖啡酰奎宁酸-4-氧基时，得到新化合物neocrocin B，简称GJ-1。
其中，当R1表示龙胆二糖基、R2表示3-咖啡酰奎宁酸-5-氧基时，得到新化合物neocrocin C，简称GJ-2。
第二组优选的化合物中，13-14位为顺式Z构型，R1表示H、葡萄糖基或奎宁酸基，R2表示葡萄糖基或奎宁酸基。
其中，当R1表示龙胆二糖基、R2表示3-咖啡酰奎宁酸-4-氧基时，得到新化合物neocrocin D，简称GJ-3。
其中，当R1表示3-咖啡酰奎宁酸-4-氧基、R2表示龙胆二糖基时，得到新化合物neocrocin E，简称GJ-4。
其中，当R1表示H，R2表示龙胆二糖基时，得到化学名为13Z-藏红花酸-8′-O-β-D-龙胆二糖苷的新化合物，简称GJ-5。
第三组优选的化合物中，13-14位为反式E构型，R1表示葡萄糖基，R2表示葡萄糖基或H。
其中，当R1表示6-O-反-芥子酰基龙胆二糖基、R2表示龙胆二糖基时，得到新化合物neocrocin G，简称GJ-6。
其中，当R1表示6-O-反-芥子酰基龙胆二糖基、R2表示H时，得到新化合物neocrocinF，简称GJ-7。
第四组优选的化合物中，13-14位为反式E构型，R1表示葡萄糖基，R2表示CH2CH3。
其中，当R1表示龙胆二糖基、R2表示CH2CH3时，得到新化合物neocrocin H，简称GJ-8。
第五组优选的化合物为neocrocin I，简称GJ-9。
第六组优选的化合物中，13-14表示反式E构型，R1表示葡萄糖基、木糖基，R2表示H。
其中，当R1表示木糖基-(1→6)-葡萄糖基、R2表示H时，得到新化合物neocrocin J，简称GJ-10。
另外，在通式(I)范围内的下述表1所示的化合物是已知的。
[表1]
[实施例]
实施例1：栀子中藏红花色素成分的提取分离
取栀子干燥成熟果实40.0kg，经适当粉碎后，用4倍量的60％乙醇加热回流提取3次，每次2小时。合并提取液，减压除去溶剂，得到栀子总提物6.2kg(收率为15.5％)；以适量水溶解提取物，离心，上清液进行大孔树脂开放柱层析(20.0×90cm)，依次用4倍柱床体积的水、30％、50％、70％、95％的乙醇梯度洗脱，收集各部分洗脱液，分别减压回收溶剂，得到水洗脱、30％乙醇洗脱组合部分约4.5kg，50％乙醇洗脱部分710.0g，70％乙醇洗脱部分150.0g，95％乙醇洗脱部分112.0g，其中70％乙醇洗脱部分即为栀子藏红花色素活性部位。
70％乙醇洗脱部位150g经硅胶柱色谱氯仿-甲醇-水99:1-6:4:0.8梯度洗脱，化合物GJ-11(49.1mg)、GJ-12(136.5mg)、GJ-13(7.0g)分别析出。
硅胶子馏分Fr.9经ODS柱色谱，甲醇-水30％-70％梯度洗脱，化合物GJ-19(545.1mg)析出，经HPLC，60％甲醇-水洗脱，得到化合物GJ-20(265.7mg)；经HPLC，68％甲醇-酸水(0.1％乙酸)洗脱，得到化合物GJ-1(120.0mg)、及GJ-3和GJ-4的混合物104.8mg(1:2混合)，进而采用水(0.3％TEAA):乙腈＝55:45分离化合物GJ-3和GJ-4。
硅胶子馏分Fr.7经ODS柱色谱，甲醇-水40％-80％梯度洗脱，析出化合物GJ-11(16.0mg)，经HPLC，55％甲醇-酸水(0.1％乙酸)洗脱，得到化合物GJ-2(6.3mg)；经HPLC，42％乙腈-酸水(0.1％乙酸)洗脱，得到化合物GJ-13(8.0mg)、化合物GJ-5(16.0mg)。
硅胶子馏分Fr.8经ODS柱色谱，甲醇-水55％-65％梯度洗脱，化合物16(143.7mg)析出，经HPLC，55％甲醇-酸水(0.1％乙酸)洗脱，得到化合物GJ-6(59.1mg)、GJ-2(21.9mg)；经HPLC，68％甲醇-酸水(0.1％乙酸)洗脱，得到化合物GJ-1(400.9mg)；经HPLC，32％乙腈-酸水(0.1％乙酸)洗脱，得到化合物GJ-17(1.8mg)、GJ-18(3.5mg)。
硅胶子馏分Fr.6经ODS柱色谱，甲醇-水50％-90％梯度洗脱，析出化合物GJ-15(315.7mg)；经HPLC，60％甲醇-酸水(0.1％乙酸)洗脱，得到化合物GJ-10(10.0mg)；经HPLC，65％甲醇-酸水(0.1％乙酸)洗脱，得到化合物GJ-9(2.0mg)、GJ-7(66.2mg)；经HPLC，70％甲醇-酸水(0.1％乙酸)洗脱，得到化合物GJ-8(10.0mg)。
所获得化合物的结构信息如表2所示。
[表2]
所获得的化合物的物理化学数据如下：
化合物GJ-1：红色无定型粉末；ESI-MS(positive):m/z 1011[M+Na]+；HR-ESI-MS:m/z 989.3642[M+H]+(calcd for C48H61O22,989.3654),确认化合物GJ-1的分子式为C48H60O22；UV(MeOH)λmax(logε):433(5.32),458(5.28),331(4.68),253(4.52)nm；IR(KBr)νmax968,1061,1224,1268,1576,1610,1694,2920,3401cm-1；13C NMR(DMSO-d6,150MHz)见表3。
化合物GJ-2：红色无定型粉末；ESI-MS(positive):m/z 1011[M+Na]+；HR-ESI-MS:m/z 989.3646[M+H]+(calcd for C48H61O22,989.3654),确认化合物GJ-2的分子式为C48H60O22；UV(MeOH)λmax(logε):431(4.63),457(4.56),331(4.12),249(3.85)；IR(KBr)νmax1064,1230,1279,1602,1698,2921,3417cm-1；13C NMR(DMSO-d6150MHz)见表3。
化合物GJ-3：红色无定型粉末；ESI-MS(positive):m/z 1011[M+Na]+；HR-ESI-MS:m/z 1011.3471[M+Na]+(calcd for C48H60O22Na,1011.3474),确认化合物GJ-3的分子是为C48H60O22；UV(MeOH)λmax(logε):429(5.04),453(4.99),324(4.68),251(4.04)nm；IR(KBr)νmax969,1062,1229,1277,1607,1693,2920,3368cm-1；13C NMR(DMSO-d6,150MHz)见表3。
化合物GJ-4：红色无定型粉末；ESI-MS(positive):m/z 1011[M+Na]+；HR-ESI-MS:m/z 1011.3471[M+Na]+(calcd for C48H60O22Na,1011.3474),确认化合物GJ-4的分子式是C48H60O22；UV(MeOH)λmax(logε):429(5.04),453(4.99),324(4.68),251(4.04)nm；IR(KBr)νmax969,1062,1229,1277,1607,1693,2920,3368cm-1；13C NMR(DMSO-d6,150MHz)见表3。
化合物GJ-5：红色无定型粉末，ESI-MS(positive)：m/z 675[M+Na]+，m/z 1327[2M+Na]+，推测化合物GJ-14分子量为652；HR-ESI-MS：675.2617[M+Na+](计算值为675.2629)，确定化合物GJ-14分子式为C32H44O14。13C NMR(DMSO-d6,150MHz)见表3。
化合物GJ-6：红色无定型粉末；ESI-MS(positive):m/z 1205[M+Na]+；HR-ESI-MS:m/z 1183.4479[M+H]+(calcd for C55H75O28,1183.4445),确认化合物GJ-6的分子式是C55H74O28；UV(MeOH)λmax(logε):434(5.22),459(5.17),330(4.78),242(4.65)；IR(KBr)νmax1059,1119,1225,1273,1610,1701,2920,3385cm-1；13C NMR(DMSO-d6,150MHz)见表3。
化合物GJ-7：红色无定型粉末；ESI-MS(positive):m/z 881[M+Na]+；HR-ESI-MS:m/z 881.3188[M+Na]+(calcd for C43H54O18Na,881.3208),确认化合物GJ-7的分子式是C43H54O18；UV(MeOH)λmax(logε):430(5.33),454(5.28),326(4.80),242(4.78)；IR(KBr)νmax972,1069,1179,1227,1284,1610,1697,2922,3391cm-1；13C NMR(DMSO-d6,150MHz)见表3。
化合物GJ-8：红色无定型粉末；ESI-MS(positive):m/z 703[M+Na]+；HR-ESI-MS:m/z 703.2904[M+Na]+(calcd for C34H48O14Na,703.2942),确认化合物GJ-8的分子式是C34H48O14；UV(MeOH)λmax(logε):430(4.64),456(4.59),322(3.84),257(3.95)；IR(KBr)νmax1074,1229,1697,2925,3400cm-1；13C NMR(DMSO-d6,150MHz)参见表3。
化合物GJ-9：红色无定型粉末；ESI-MS(positive):m/z 659[M+Na]+；HR-ESI-MS:m/z 659.2657[M+Na]+(calcd for C32H44O13Na,659.2680),确认化合物GJ-9的分子式是C32H44O13；UV(MeOH)λmax(logε):438(4.63),462(4.60),328(3.90),261(3.94)；IR(KBr)νmax1071,1515,1694,2921,3277cm-1；13C NMR(DMSO-d6,150MHz)参见表3。
化合物GJ-10：红色无定型粉末；ESI-MS(positive):m/z 645[M+Na]+；HR-ESI-MS:m/z 645.2519[M+Na]+(calcd for C31H42O13Na,645.2523),确认化合物GJ-10的分子式是C31H42O13；UV(MeOH)λmax(logε):428(4.56),453(4.50),320(4.11),257(4.10)；IR(KBr)νmax1072,1230,1700,2924,3416cm-1；13C NMR(DMSO-d6,150MHz)参见表3。
[表3]
a means signals could be interchangeable with the correspondingposition in one compound
实施例2：栀子中的藏红花色素单体在H2O2和L-谷氨酸致SH-SY5Y细胞损伤模型中的神经保护作用
2.1SH-SY5Y神经细胞培养方法
SH-SY5Y神经细胞培养于DMEM培养基(含体积分数为5％胎牛血清)中，置于37℃，含5％CO2的培养箱中培养，每3～4天传代一次。选取对数生长期细胞进行实验。
2.2过氧化氢损伤模型筛选方法
将SH-SY5Y细胞以5×103的浓度接种于96孔板中，继续培养24h，加入含H2O2的药液培养基100μL至96孔板中，使H2O2终浓度为400μM，药物终浓度为10μM、1μM、0.1μM，每个浓度设定平行的3个孔，继续培养24h。24h后，吸弃上清液，每孔加MTT(0.5mg/mL)100μL，继续孵育4h，吸弃上清液，每孔加入150μL的DMSO，震荡10min，选择570nm波长，在酶标仪上测定吸光度值[12]。(有效率％＝(OD药物-OD模型)/(OD对照-OD模型)*100)，筛选结果见表4。
2.3L-谷氨酸损伤模型筛选方法
将SH-SY5Y细胞以5×103的浓度接种于96孔板中，继续培养24h，加入含L-谷氨酸的药液培养基100μL至96孔板中，使L-谷氨酸的终浓度为160mM，药物终浓度为10μM、1μM、0.1μM，每个浓度设定平行的3个孔，继续培养24h。24h后，吸弃上清液，每孔加MTT(0.5mg/mL)100μL，继续孵育4h，吸弃上清液，每孔加入150μL的DMSO，震荡10min，选择570nm波长，在酶标仪上测定吸光度值[13]。(有效率％＝(OD药物-OD模型)/(OD对照-OD模型)*100)，结果见表5。
[表4]
*P<0.1，**P<0.05，***P<0.01。
[表5]
*P<0.1，**P<0.05，***P<0.01。
实验结果表明：在H2O2诱导的SY5Y细胞损伤模型上，化合物GJ-1到GJ-10均表现出良好的保护作用，其中，化合物GJ-6、GJ-10、GJ-8表现出更加优异的保护作用；在L-谷氨酸诱导的SY5Y细胞损伤模型上，化合物GJ-1到GJ-10也都表现出良好的保护作用，其中，化合物GJ-1、GJ-6、GJ-7、GJ-10、GJ-9、GJ-8表现出更加优异的保护作用。由上述实验结果还可获知，各化合物在不同损伤模型中的有效性不同，这可能是由于H2O2诱导损伤的机理是氧化应激，而L-谷氨酸诱导损伤的机制是通过兴奋性氨基酸造成兴奋性毒性损伤，化合物通过不同机制发挥损伤保护作用。
Claims (9)
1.一种藏红花色素类化合物，其结构式为
2.权利要求1所述的化合物在制备用于预防和治疗神经退行性疾病药物中的用途。
3.如权利要求2所述的用途，所述神经退行性疾病包括血管性痴呆、血管性认知障碍、阿尔茨海默症、记忆力减退、脑组织退行性病变症候群或胆碱能神经退行性病变。
4.一种组合物，所述组合物包括权利要求1所述的化合物和其他藏红花色素类化合物，所述其他藏红花色素类化合物为，
5.一种药物组合物，所述药物组合物包括权利要求1所述的化合物和可药用载体。
6.一种制备权利要求1所述的化合物的方法，所述方法包括：采用中药栀子为原料，用乙醇、甲醇或者水，采用不同提取次数和时间，通过热提取或者超声提取的方法进行提取，减压浓缩提取液，得到栀子总提取物，用适量水溶解所述栀子总提物，离心，将上清液通过大孔吸附树脂开放柱色谱，用水洗脱和/或30％-95％的乙醇洗脱适量的柱床体积，收集洗脱液，减压浓缩得到栀子藏红花色素活性部位，进一步采用各种柱色谱进行分离。
7.如权利要求6所述的方法，其中，采用4倍量的60％乙醇，加热回流提取3次，每次2小时。
8.如权利要求6所述的方法，其中，用水洗脱，然后用30％、50％、70％、95％乙醇依次洗脱，每个梯度洗脱4个柱床体积，减压浓缩70％乙醇液得到栀子藏红花色素活性部位。
9.如权利要求6所述的方法，其中，所述柱色谱包括硅胶柱色谱、ODS开放柱色谱、Sephadex LH-20开放柱色谱以及Pre-HPLC柱色谱。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |