CN108913731A - 一种具有免疫抑制活性的吡喃类化合物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有免疫抑制活性的吡喃类化合物及其制备方法和应用。本发明首先将红树林植物红海榄内生真菌的发酵产物进行乙酸乙酯浸泡，然后以石油醚：丙酮为洗脱剂进行硅胶梯度洗脱，再经高效液相色谱洗脱纯化，得到化合物pestalotiopyrone M，该化合物与临床上用于治疗自身免疫性疾病和移植排斥反应的免疫抑制药物环孢菌素A相比具有显著的钙调蛋白磷酸酶抑制活性，且对脾细胞的毒性很弱，是一种高效、低毒的免疫抑制化合物，可用于制备针对器官移植和自身免疫性疾病的第二代免疫抑制药物。

Description

一种具有免疫抑制活性的吡喃类化合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种具有免疫抑制活性的吡喃类化合物及其制备方 法和应用，属于医药生物技术领域。

背景技术

免疫抑制药物是指针对机体免疫应答有抑制作用的药物，是针对 于自身免疫性疾病而研发出来的，能够抑制与免疫反应有关细胞的增 殖和功能，能降低机体的免疫反应。临床上用于治疗自身免疫性疾病 和移植排斥反应的免疫抑制药物主要有环孢菌素A(CsA)、他克莫司 (FK506)等，虽然此类药物在临床的疗效十分确切，但却具有不同程 度的肝肾毒性或神经毒性等，长期服用会引发高脂血症、代谢性骨病 甚至诱发肿瘤的发生；同时，这些免疫抑制药物的价格也比较昂贵。 因此，急需从天然植物中寻找一种低毒、有效、价格低廉的免疫抑制 药物，用于替代环孢菌素A(CsA)、他克莫司(FK506)等。

发明内容

本发明提供一种具有免疫抑制活性的吡喃类化合物及其制备方 法和应用。从天然产物中筛选得到能抑制钙调蛋白磷酸酶活性的化合 物，为自身免疫性疾病的治疗提供一种全新的治疗药物。

本发明采取的技术方案如下：

一种具有免疫抑制活性的吡喃类化合物的制备方法，包括以下步 骤：

S1、从红海榄中筛选分离得到内生真菌，进行发酵培养；

S2、内生真菌发酵培养结束后，刮取菌丝，用乙酸乙酯充分浸泡， 过滤获取乙酸乙酯提取物，减压浓缩，回收乙酸乙酯，获得菌株发酵 产物；

S3、取发酵产物，以石油醚和丙酮的混合溶液为洗脱剂，进行硅 胶梯度洗脱，收集洗脱产物；

S4、取洗脱产物，选用C₁₈反相柱，通过高效液相色谱法进行梯 度洗脱，得到具有免疫抑制活性的吡喃类化合物。

优选的，所述内生真菌为拟盘多毛孢。

更优选的，所述内生真菌为Pestalotiopsis sp.HHL-101，保藏于 中国典型培养物保藏中心，保藏日：2018年4月2日，保藏编号： CCTCC No：M2018173，保藏地址：中国.武汉.武汉大学。

优选的，步骤S2中乙酸乙酯的浸泡时间为24h。

优选的，步骤S3为：取发酵产物，以石油醚：丙酮为洗脱剂， 依序按体积比100:0，90:10，70:30，50:50，30:70，10:90，0:100， 进行硅胶梯度洗脱，收集流份，以每250mL为一瓶，收集得到88 瓶，将第81-88瓶流份合并，得到洗脱产物。

优选的，步骤S4中，高效液相色谱的条件为：以甲醇-水为流动 相进行梯度洗脱，流动相流速1mL/min，进样量5μL，梯度程序为：

优选的，所述化合物命名为pestalotiopyrone M，该化合物结构 式(I)为：

优选的，所述化合物用于制备针对器官移植或自身免疫性疾 病的免疫抑制药物。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明首先将红树林植物红海榄内生真菌的发酵产物进行乙酸 乙酯浸泡，然后以石油醚：丙酮为洗脱剂进行硅胶梯度洗脱，再经高 效液相色谱洗脱纯化，得到化合物pestalotiopyrone M，该化合物具有 显著的钙调蛋白磷酸酶抑制活性，其对脾细胞的毒性很弱，可用于制 备针对器官移植和自身免疫性疾病的第二代免疫抑制药物。

本发明化合物的CN酶抑制活性(19.67±0.084μM)远低于环孢 菌素A(IC₅₀＝33.98±0.302μM)，在药物浓度为50μM时，CN酶抑制 率可达到70.93％；本发明化合物对正常小鼠的淋巴细胞有很弱的细 胞毒性(IC₅₀＝385.78±17.90μM)，而CsA则严重影响淋巴细胞的存活率，具有很强的细胞毒性(IC₅₀＝10.15±0.42μM)，所以 pestalotiopyrone M一定浓度范围内对淋巴细胞的毒性很低。

此外，本发明化合物来源于天然产物，且提取过程中未加入高毒 性试剂，是一种低毒、有效、价格低廉的免疫抑制药物。

附图说明

图1：菌株HHL101的形态特征；

图2：菌株HHL101的产孢结构；

图3：Pestalotiopyrone M和环孢菌素A的钙调蛋白磷酸酶靶 酶活性测试结果；

图4：Pestalotiopyrone M和环孢菌素A的脾细胞毒性测试结 果。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

本发明实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业 途径得到。

实施例一：Pestalotiopsis sp.HHL-101的分离、鉴定和发酵

1.1内生真菌的分离：

本实验的样品采自东寨港红树林国家自然保护区，红海榄 (Rhizophorastylosa)植物采集后置于塑料袋中并存放于4℃备用。样品 洗净，在超净工作台中，依次用75％乙醇浸泡60s，2％次氯酸钠浸 泡30s、无菌水清洗3次。以上操作重复三次，最后一次的无菌水作 为空白对照。将植物切成5mm×5mm的小组织块后接入PDA平板 培养基上，置于28℃恒温培养箱中倒置培养3-7天。

该菌株在PDA培养基上生长迅速，25℃恒温培养3-5天可长满 全皿；菌落表面颜色为白色，气生菌丝丰富或稀疏，菌落边缘均匀、 平滑呈絮状(见图1)；分生孢子有子座产生，通常呈梭形，壁光滑 或粗糙，带4个隔膜，分生孢子5胞，两端细胞无色(三角形至短锥 形)，中间细胞为棕色或深褐色(长11.6-15.4μm)，梭形，直立或 略弯曲，大小为(15.8-21.6)×(3.5-4.2)μm；附属丝着生于分生孢 子的顶端，为2-4根，长度为7.8-18.6μm，底部带有一根不分枝的附 属丝，长度为2.3-6.5μm(图2)。

1.2内生真菌的分子鉴定：

将分离纯化的菌株，接种至新的PDA培养基上，生长7天，从 培养皿中刮取菌丝，采用CTAB法提取DNA，以总DNA为模板， 采用引物ITS1F5‘-CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA-3’，ITS45’-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3’，对ITS内转录间隔区进行PCR 扩增。PCR反应体系为：DNA模板1.0μL，正向引物1.0μL，反向 引物1.0μL，dNTPmixture1.0μL，Taq DNA聚合酶1.0μL，TaqBuffer 5.0μL，ddH₂O 40μL。PCR扩增条件为：94℃5min；随后为30个 循环94℃40s，55℃40s，72℃55s，最后72℃10min的延伸。 PCR产物经处理后送至上海英潍捷基公司进行测序。测序获得的18S RNA基因序列在GeneBank中进行BLAST比对分析。将该菌株命名 为Pestalotiopsis sp.HHL-101。

1.3内生真菌发酵培养：

活化后的菌株HHL-101接种至大米固体培养基(每1000mL的 锥形瓶中，加入大米100g、粗海盐3g、蛋白胨0.6g、水100mL) 上，进行28天的发酵培养。

实施例二：Pestalotiopyrone M的分离制备及结构鉴定

2.1内生真菌发酵产物提取

实施例一中的内生真菌发酵培养结束后，刮取培养基上层的菌丝 置于100L的玻璃缸中，用乙酸乙酯充分浸泡24h，过滤获取乙酸乙 酯提取物，减压浓缩，回收乙酸乙酯，重复三次，获得菌株 Pestalotiopsis sp.HHL-101发酵产物60g。

2.2薄层检测(TLC)预实验

①点板

取少量Pestalotiopsis sp.HHL-101发酵提取物用少量的溶剂溶 解，用毛细管点于薄层硅胶GF₂₅₄板上。点板的直径约2㎜，距离薄 层板约1.5厘米。点上样品后待其挥干后放入层析缸中；

②展开

展开剂加入层析缸后，将点样薄层硅胶板快速放入层析缸中，待 溶剂前沿距离薄层硅胶板上端还有0.5cm时可以取出，晾干后显色；

③显色

将展开后的硅胶板，分别用紫外、5％的硫酸显色后，使用加热 罩加热碳化。拍照记录显色结果。

④溶剂系统的选择

本研究对Pestalotiopsis sp.HHL-101发酵提取物薄层层析的展开 系统进行了摸索，最后决定用石油醚：丙酮(体积比100:0，90:10， 70:30，50:50，30:70，10:90，0:100)梯度洗脱。

2.3装柱及上样

吸附剂的填装，硅胶为多孔性物质，装柱宜用湿装法，发酵提取 物为60g，将3.5kg硅胶混悬于二氯甲烷中，不断搅拌赶出气泡，连 同溶剂一起倾入层析柱中。一次全部倾入，以免由于不同颗粒大小的 硅胶沉降度不一样，使硅胶柱有明显的分段，容易影响分离效果，同 时使硅胶柱层析表面保持在同一水平面有助于分离。将发酵提取物用 少量的二氯甲烷溶解后，以1:1-1:2的量加入层析硅胶匀速研磨，将 溶剂挥发至干呈松散状的样品，备用。将拌好的样品小心的铺在硅胶 柱层析上，使样品表面保持平面，并在上面加上一层2-3cm的石英砂 压出样品，有助于样品在硅胶柱层析中分离。在石英砂上面可以加入 脱脂棉，起到缓冲的作用。

2.4洗脱样品合并

以石油醚：丙酮(体积比100:0，90:10，70:30，50:50，30:70， 10:90，0:100)为洗脱剂，进行硅胶洗脱。每250mL为一个流份收 集，收集了88瓶，1-40瓶合并为WX-1组分，40-50瓶合并为WX-2 组分，51-60瓶合并为WX-3组分，61-62瓶合并为WX-4组分，63-64 瓶合并为DQ-5组分，65-67瓶合并为WX-6组分，68-70瓶合并为 WX-7组分，71-75瓶合并为WX-8组分，76-77瓶合并为WX-9组分， 78-80瓶合并为WX-10组分，81-88瓶合并为WX-11组分。

2.5化合物的HPLC制备

将过硅胶色谱柱的流份81-88瓶合并为WX-11组分，C₁₈反相柱 梯度洗脱，初步得到纯化后组分。先称量样品重量，然后滴取一定量 的色谱甲醇，定容至5mg/mL，再依次用注射器少量多次吸取至微孔 过滤器，使样品中肉眼看不见的颗粒过滤掉，防止堵塞色谱柱，转移 至待测瓶中。

高效液相色谱条件：以CH₃OH和H₂O为流动相梯度洗脱，流动 相流速1mL/min，进样量5μL。梯度洗脱程序和VWD检测器的激 发波长254nm(λ)，按以下色谱条件进行制备，得到Pestalotiopyrone M。

表1 HPLC溶剂系统梯度表

2.6化合物的结构表征

通过本发明方法，每60g发酵产物中可提取得到4.2mg的高纯 度化合物。采用光谱(IR，UV，CD)、波谱(¹H NMR，¹³C NMR， DEPT，H-HCOSY，HMQC，HMBC，NOESY)和MS(ESI-MS，HRMS)等结构鉴定技术，确定所得到的活性成分为 3,5-bis(hydroxymethyl)-4-methoxy-6-methyl-2H-pyran-2-one，命名为 pestalotiopyrone M，该化合物结构式为：

实施例三 Pestalotiopyrone M的钙调蛋白磷酸酶靶酶活性测试

3.1实验试剂：

酶稀释液直接购置于北京师范大学，其具体配方如表2所示：

表2

配制测活液(以10mL为单位)：分别用超纯水将CaM和CNB 配制成5mg/mL和10mg/mL的溶液，用超纯水将DTT、MnCl₂、CaCl₂配制成0.5M、1M、1M的溶液。取860μL的测活母液于15mL离 心管中，分别加入上述配制好的CaM、CNB、DTT、MnCl₂、CaCl₂各67.4μL、37.98μL、20μL、5μL、10μL，配制成测活液。具体配 方如表4所示：

表3测活母液

表4测活液(向母液中加入以下成分)

配制终止液(以1L为单位)：取53g Na₂CO₃的和5.85g EDTA 用适量超纯水将其溶解，转移至1L的容量瓶中，用超纯水将其定容 至1L。终止液具体配方如表5所示：

表5终止液

3.2测试方法

3.2.1调节CNA酶活力

取10μL的CNA酶加入到5mL试管中置于冰上，加入10μL的 Buffer(DMSO)，于冰上孵育5min，加入180μL的测活液于30℃水 浴反应20min，加入1800μL终止液终止反应，将所得液体转移至比 色皿中，用紫外可见分光光度计测定OD₄₁₀值。测得OD值后，将酶 稀释，重复上述操作将OD值调节至0.6-0.8范围内备用。

3.2.2阳性对照测定

将阳性对照环孢菌素A(CsA)稀释成适当的浓度梯度(见表6) 取若干5mL试管置于冰上，分别依次加入不同浓度的环孢菌素A (CsA)10μL，然后向每个试管中加入CNA酶10μL。另取若干试 管做对照组：

空白对照：10μL酶稀释液+10μL Buffer

酶：10μL酶+10μL Buffer

对照组：10μL酶稀释液+10μL CsA

酶+药：10μL酶+10μL CsA

按上述方法加好试剂后，置于冰上孵育5min，随后加入180μL 的测活液于30℃水浴20min，加入1800μL的终止液终止反应，用 紫外分光光度计测定OD₄₁₀值。

3.2.3Pestalotiopyrone M测定

将Pestalotiopyrone M稀释成适当的浓度梯度(见表6)。取若干 5mL试管置于冰上，分别依次加入不同浓度的Pestalotiopyrone M 10 μL，然后向每个试管中加入CNA酶10μL。另取若干试管做对照组：

空白对照：10μL酶稀释液+10μL Buffer

酶：10μL酶+10μL Buffer

对照组：10μL酶稀释液+10μL Pestalotiopyrone M

酶+药：10μL酶+10μL Pestalotiopyrone M

按上述方法加好试剂后，置于冰上孵育5min，随后加入180μL 的测活液于30℃水浴20min，加入1800μL的终止液终止反应，用 紫外分光光度计测定OD₄₁₀值。

按以下计算公式计算药物对CNA的相对抑制率：

相对抑制率(％)＝[1-(OD_药+酶-OD_药对照)/OD_酶]×100％

3.3测试结果

测试结果见表6和图3。

表6

从测定结果可知，本发明化合物的CN酶抑制活性 (19.67±0.084μM)远低于环孢菌素A(IC₅₀＝33.98±0.302μM)，在药 物浓度为50μM时，CN酶抑制率可达到70.93％。

实施例四 小鼠脾淋巴细胞毒活性测试

动物材料：SPF条件下饲养的BLAB/c小鼠(雌雄不拘)，规格： 18～20g/只。

实验试剂：RPMI1640培养基、胎牛血清、CCK-8试剂盒、细胞 专用DMSO、待测样品。

实验步骤：

4.1、小鼠脾细胞悬浮液的制备：

4.1.1、取小鼠，摘眼球放血后颈椎脱位处死，75％乙醇浸泡3min， 取出小鼠置于无菌培养皿上，左腹侧朝上。

4.1.2、在小鼠左腹侧中部剪开小口，撕开腹部皮肤，暴露腹壁， 可见红色长条状脾脏。

4.1.3、在脾脏下侧提起腹膜，剪开后上翻，暴露脾脏，用镊子提 起脾脏，眼科剪分离脾脏下面的结缔组织，取出脾脏，放入盛有5mL 培养基的离心管中。

4.1.4、钢网研磨法：将脾脏剪成几段，放置在200目的不锈钢网 上，用注射器针芯轻轻研压脾脏(多压少研，放置细胞破碎)，并用 移液枪吸取培养基轻轻冲洗钢网(大约3～5mL培养基)，使细胞过 钢网进入溶液中，获取细胞悬浮液。

4.1.5、1000rpm离心5min后弃上清液，然后用红细胞裂解液裂 解红细胞(4～5mL)，4℃裂解5min，1000rpm离心5min，加入5mL 培养基制成细胞悬浮液，计数。

4.2、毒性试验：

4.2.1、取96孔细胞培养板，每孔接种淋巴细胞悬浮液100μL、浓 度为1.5×10⁷个/mL，于37℃，5％CO₂培养箱中培养4h，待细胞稳 定。

4.2.2、4h后取出细胞培养板，每孔加入用完全培养基稀释成不 同浓度的化合物或阳性对照(CsA)，使得终浓度分别为1、5、10、 15、20、30和40μM。空白对照组加入含有0.2％DMSO的完全培养基， 每组设置3个复孔。

4.2.3、将培养板置于培养箱中培育68h。

4.2.4、培养68h后，取出细胞培养板，先在倒置显微镜下观察， 后在每孔中加入20μL CCK-8试剂。

4.2.5、继续于37℃下孵育4h后，酶标仪读取OD₄₅₀，计算细胞存 活率，脾细胞存活率＝OD_实验组/OD_{空白对照组}×100％。

4.3、测试结果

结果见表7和图4。

表7

从表7和图4可知，本发明化合物对正常小鼠的淋巴细胞有很弱 的细胞毒性(IC₅₀＝385.78±17.90μM)，而CsA则严重影响淋巴细胞 的存活率，具有很强的细胞毒性(IC₅₀＝10.15±0.42μM)，可见 pestalotiopyrone M一定浓度范围内对淋巴细胞的毒性很低。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说 明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属 技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可 以做出若干简单推演或替换。

Claims (8)

1.一种具有免疫抑制活性的吡喃类化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、从红海榄中筛选分离得到内生真菌，进行发酵培养；

S2、内生真菌发酵培养结束后，刮取菌丝，用乙酸乙酯充分浸泡，过滤获取乙酸乙酯提取物，减压浓缩，回收乙酸乙酯，获得菌株发酵产物；

S3、取发酵产物，以石油醚和丙酮的混合溶液为洗脱剂，进行硅胶梯度洗脱，收集洗脱产物；

S4、取洗脱产物，选用C₁₈反相柱，通过高效液相色谱法进行梯度洗脱，得到具有免疫抑制活性的吡喃类化合物。

2.根据权利要求1所述的一种具有免疫抑制活性的吡喃类化合物的制备方法，其特征在于，所述内生真菌为拟盘多毛孢。

3.根据权利要求2所述的一种具有免疫抑制活性的吡喃类化合物的制备方法，其特征在于，所述内生真菌为Pestalotiopsis sp.HHL-101，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏日：2018年4月2日，保藏编号：CCTCC No：M2018173。

4.根据权利要求1所述的一种具有免疫抑制活性的吡喃类化合物的制备方法，其特征在于，步骤S2中乙酸乙酯的浸泡时间为24h。

5.根据权利要求1所述的一种具有免疫抑制活性的吡喃类化合物的制备方法，其特征在于，步骤S3为：取发酵产物，以石油醚和丙酮的混合溶液为洗脱剂，依序按体积比100:0，90:10，70:30，50:50，30:70，10:90，0:100进行硅胶梯度洗脱，收集流份，以每250mL为一瓶，收集得到88瓶，将第81-88瓶流份合并，得到洗脱产物。

6.根据权利要求1所述的一种具有免疫抑制活性的吡喃类化合物的制备方法，其特征在于，步骤S4中，高效液相色谱的条件为：以甲醇-水为流动相进行梯度洗脱，流动相流速1mL/min，进样量5μL，梯度程序为：

7.根据权利要求1所述的一种具有免疫抑制活性的吡喃类化合物的制备方法，其特征在于，所述化合物命名为pestalotiopyrone M，该化合物结构式(I)为：

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种具有免疫抑制活性的吡喃类化合物的制备方法，其特征在于，所述化合物用于制备针对器官移植或自身免疫性疾病的免疫抑制药物。