CN116969927A - 一种从荜茇中提取分离的化合物及该化合物在制备抗炎药物中的应用 - Google Patents

一种从荜茇中提取分离的化合物及该化合物在制备抗炎药物中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及药用化合物技术领域,具体公开了一种从荜茇中提取分离的化合物及该新化合物在制备抗炎药物中的应用,所述化合物命名为荜茇新碱。本发明采用现代波谱技术如1D‑NMR、2D‑NMR、高分辨质谱等对分离得到的单体化合物进行结构鉴定,推导出该化合物的分子结构。酶活实验结果显示,新化合物具有较好抑制SYK的活性。分子对接结果表明,新化合物与靶蛋白具有较好的结合活性,相互作用力以疏水作用力为主。通过检测新化合物对小鼠巨噬细胞系RAW264.7的NO释放量的抑制作用,表明化合物具有良好的抗炎效果,在治疗炎症方面有良好的应用前景。

Description

一种从荜茇中提取分离的化合物及该化合物在制备抗炎药物 中的应用
技术领域
本发明涉及药用化合物技术领域,具体涉及一种从荜茇中提取分离的化合物荜茇新碱及该化合物在制备抗炎药物中的应用。
背景技术
荜茇(Piperislongifructus)为胡椒科胡椒属植物荜茇(PiperlongumL.)的干燥近成熟或成熟的果穗。又名荜拔、荜拔梨、鼠尾等,圆柱形,稍弯曲,表面黑褐色或棕色,由多数瘦果聚集而成,有斜向排列整齐的小突起,基部果穗梗残存或脱落。有特异香气,味辛辣。主产于云南东南至西南部,福建、广东和广西亦有栽培,成长在海拔高约600m的疏林中。具有温中散寒,下气止痛的功效。临床上用于脘腹疼痛、呕吐、泄泻、头痛、牙痛等疾病的治疗。
SYK(Spleentyrosinekinase)是一种72kDa非受体型酪氨酸激酶,由两个Src同源2(SH2)串联重复序列结构域和一个c端激酶结构域组成。这些结构域与两个间结构域连接:两个SH2结构域之间的间结构域A和c端SH2结构域和一个激酶结构域之间的间结构域B。SYK主要参与b细胞、肥大细胞、巨噬细胞和中性粒细胞的细胞信号转导,是类风湿性关节炎、哮喘、变应性鼻炎等各种自身免疫性和炎症性疾病的发病机制。在SYK连接的信号转导通路中,快速增长的下游效应因子包括:PLC-g、Erk2、p90Rsk、RasGAP、MAPK、Shc、PI3K、SHIP、Cbl和Vav。SYK是BCR信号通路中PI3K的上游调控因子,SYK也被证明可以调节mTOR的激活。mTOR是一种进化上保守的丝氨酸/苏氨酸激酶,由SYK调控的PI3K/AKT和MAPK/ERK通路控制。值得注意的是,抗凋亡的NF-kB和信号转换器和转录激活因子(STAT3)通路也受到SYK的调控。SYK是多种免疫细胞发生炎症反应的主调节因子,因此,抑制该激酶对上述疾病的治疗有益。许多SYK抑制剂已被证明具有治疗意义。
在中国专利公开文献中,由首都医科大学申请的公开号为CN112675221A的发明专利公开了荜茇总生物碱及胡椒碱在制备帕金森病辅助治疗药物中的应用,表明荜茇总生物碱及胡椒碱具有抑制酪氨酸脱羧酶活性,抑制粪肠球菌生长以及减少粪肠球菌对左旋多巴代谢的作用,可用于制备帕金森病辅助治疗药物。由华中科技大学同济医学院附属协和医院申请的公开号为CN112294811A的发明涉及荜茇酰胺和替莫唑胺混合后对胶质瘤的治疗作用,该发明证明了天然化合物荜茇酰胺该混合剂与放疗联合,能使模型鼠长期存活,说明该混合制剂有达到治愈胶质瘤的效果。公开号为CN109260203A的发明专利申请公开了荜茇酰胺类化合物在制备抗痛风性关节炎药物中的应用,表明从荜茇中提取的酰胺总生物碱在治疗痛风性关节炎中效果显著。上述专利文献及其他文献报道的荜茇相关生物活性都主要集中在其提取物及所含的酰胺型化合物的研究上,但未见有关荜茇中该类似结构的生物碱及其活性的相关报道,因此,从荜茇中提取分离结构新颖的化合物,研究其药理活性,是具有十分重要意义的。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题和不足,本发明的目的在于从荜茇中提取得到一种新化合物,同时提供其抗炎的制药用途。
为实现本发明的上述目的,本发明从荜茇中提取得到新化合物:
式(1):化学式为C24H33NO5,命名为荜茇新碱,结构式如下:
从荜茇中提取上述式(1)新化合物的方法,其步骤如下:
取干燥的荜茇果实,粉碎后,依次用95v/v%乙醇和60v/v%乙醇采用渗漉法提取浓缩后,用石油醚、氯仿依次进行萃取,得到的氯仿层萃取物依次经过硅胶柱色谱(石油醚-乙酸乙酯梯度洗脱)、硅胶柱色谱(二氯甲烷-甲醇梯度洗脱)、SephadexLH-20和ODS-HPLC分离纯化,得到新化合物。
另外,本发明从酶活实验和分子对接及NO试验三个方面开展新化合物的抗炎活性评价,新化合物对SYK激酶具有较好的抑制活性,其IC50为3.12±0.36μmol/L,且对RAW264.7细胞NO释放量具有一定的抑制作用。本发明提取分离的活性新化合物可以应用于制备抗炎的药品和保健品,优选作为SYK激酶抑制剂。
本发明的有益效果是:
本发明从荜茇中提取分离出一种全新的化合物,其对SYK酶具有较好的抑制活性,从而能用于制备抗炎的药品和保健品。
附图说明
图1为本发明新化合物的HR-ESI-MS谱图;
图2为本发明新化合物的IR谱图;
图3为本发明新化合物的1H-NMR谱图;
图4为本发明新化合物的13C-NMR谱图;
图5为本发明新化合物的DEPT135°NMR谱图;
图6为本发明新化合物的核磁共振HMQC谱图;
图7为本发明新化合物的核磁共振HMBC谱图;
图8为本发明新化合物的核磁共振COSEY谱图;
图9为本发明新化合物的ECD光谱图;
图10a和图10b分别为本发明新化合物与靶蛋白SYK的三维和二维效果图。
具体实施方式
下面申请人将结合本发明的实施例及说明书附图,对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。
以下各实施例中所用试剂,均为普通商业试剂,纯度为分析纯。
实施例1:式(1)化合物的制备
步骤1、取干燥的荜茇(PiperlongumL.)的果实5.0kg,粉碎过20目筛后,依次用95v/v%乙醇(120L)和60v/v%乙醇(120L)经渗漉法提取,合并浸出液,浓缩后得总浸膏660.0g;
步骤2、将步骤1得到的总浸膏用水混悬后,用石油醚、氯仿、乙酸乙酯、水饱和的正丁醇依次进行萃取,分别得到石油醚部位萃取物(176.0g)、氯仿部位萃取物(220.0g)、乙酸乙酯部位萃取物(10.0g)、正丁醇部位萃取物(31.0g);
步骤3、将步骤2得到的氯仿部位萃取物(187.0g)采用硅胶柱色谱技术,依次以PE-EtOAc(石油醚-乙酸乙酯)按体积比为100:1、50:1、30:1、20:1、10:1、8:1、6:1、4:1、3:1、2:1、1:1、1:2、1:3、0:1进行梯度洗脱,收集石油醚:乙酸乙酯体积比3:1的洗脱液,编号为Fr.6,经减压浓缩至干,备用;
步骤4、步骤3所得组分Fr.6经硅胶柱色谱分离,以CH2Cl2:CH3OH(500:1-9:1)梯度洗脱,体积比依次为:500:1、100:1、99:1、98:2、97:3、95:5、93:7、9:1,收集二氯甲烷-甲醇体积比99:1的洗脱液,编号为Fr.6.2,减压浓缩至干;经SephadexLH-20分离,以氯仿-甲醇(体积比1:1)为洗脱液,洗脱液用量为1.5个柱体积,收集其中第0.9-1.2柱体积的洗脱液,编号为Fr.6.2.3,减压浓缩至干;用ODS-HPLC纯化,洗脱剂为MeOH-H2O(MeOH:H2O体积比为79:21),色谱柱为C-18柱(5μm,250mm×10mm),流速3.0mL/min,收集第37-39分钟的洗脱液,减压浓缩干燥,得到新化合物(2.0mg)。
结构鉴定:采用现代波谱技术如1HNMR核磁谱、13CNMR核磁谱、DEPT135°NMR核磁谱、二维核磁谱(HMQC、HMBC、COSEY)、高分辨质谱(HR-ESI-MS)、IR、ECD光谱对步骤4所得新化合物进行结构鉴定,结果见图1-9;
经鉴定,步骤4所得新化合物准分子离子峰m/z=416.2432[M+H]+(计算值为416.2431),推测分子式为C24H33NO5,命名为荜茇新碱,结构式如下式(1);其核磁共振谱图数据如表1所示。
表1:式(1)化合物的1Hand13CNMR核磁数据(1HNMR,600MHz,13CNMR,150MHz,inCDCl3,δppm,JHz)
所得化合物的HMBC谱图所得结果如下式(2)所示:
所得化合物的结构如下所示:
实施例2:为检测实施例1制备得到的新化合物对脾酪氨酸激酶(SYK)的抑制活性,采用BPS公司产品(货号:79671)现做以下酶活实验:
步骤1、低温解冻5×激酶检测缓冲液、ATP和Poly-Glu,Tyr,并将DTT加入5×激酶检测缓冲液中,使其浓度为10mM。
步骤2、每孔分别加入10μL5×激酶检测缓冲液、1μL500uM的ATP、1μL10mg/mL的Poly-Glu,Tyr、13μL的超纯水。
步骤3、抑制剂组加入5μL配制好的抑制剂溶液,空白组和试验组加入不含抑制剂的缓冲液。
步骤4、用超纯水将5×激酶检测缓冲液(含10mMDTT)稀释至1×激酶检测缓冲液,空白组每孔加入20μL1×激酶检测缓冲液(含2mMDTT)。
步骤5、SYK激酶在冰上解冻后,用1×激酶检测缓冲液(含2mMDTT)稀释至1ng/mL,试验组和抑制剂组加入20μL的稀释后的SYK酶。
步骤6、待孔中溶液反应完成45分钟,每孔加入Kinase-GloMax试剂50μL,并用铝箔纸包好后,常温孵育15分钟。空白组、抑制剂组及试验组添加的试剂及用量见表2。
步骤7、使用酶标仪测量发光度。
表2:空白组、抑制剂组及试验组添加的试剂
表3:新化合物对SYK酶的抑制率
抑制剂组编号 IC50(μmol/L)
新化合物 3.12±0.36
MNS(3,4-Methylenedioxy-β-nitrostyrene) 4.14±0.82
其中,MNS为SYK酶的阳性对照药,如表3所示,新化合物对SYK酶具有较好的抑制活性。
实施例3:为更好理解实施例1制备的新化合物与SYK的结合模式,现采用分子对接方法进行验证和阐释:
步骤1、数据库有UniProt数据库(https://www.uniprot.org/)、PDB数据库(http://www.rcsb.org/);软件有ChemOffice2010(美国PerkinElmer公司)、SYBYL 1.0软件(美国Tripos公司)、DiscoveryStudio2017R2Client(DS,美国Accelrys公司开发)、PyMOL。
步骤2、运用ChemDraw软件画出新化合物的结构式,保存为mol2格式。将新化合物的mol2格式结构式导入SYBYL1.0软件,采用分子力学程序Minimize进行结构优化,赋予Tripos力场及加载Gasteiger-Huckel电荷,优化后得到的稳定构象保存为mol2格式,建立配体小分子化合物库,为分子对接做准备。
步骤3、从PDB数据库(http://www.rcsb.org)下载目标靶蛋白脾酪氨酸激酶(PDBID:4PUZ)的晶体结构,对靶蛋白用Application中的Docking模块进行修饰、加氢及加载AMBERFF99电荷,并根据靶蛋白复合物中配体确定对接的活性位点,将处理后的蛋白保存,为后续分子对接研究做准备。
步骤4、利用SYBYL1.0软件Surflex-dock模块将配体小分子化合物库和靶蛋白进行分子对接,对接的结果以打分函数TotalScore给出,以mol2格式保存。利用SYBYL分子对接模块的TotalScore打分函数对配体分子进行筛选,Total Score打分函数综合考虑了极性作用、疏水作用、焓和溶剂化等因素,该值越大,对接复合物越稳定,说明小分子化合物与大分子蛋白质的匹配结合作用越好。
步骤5、采用DiscoveryStudio软件中receptor-LigandInteractions模块对分子对接结果进行分析,并制作三维和二维效果图。新化合物与SYK(PDBID:4PUZ)的对接得分如表4所示。
表4:新化合物与靶蛋白的对接得分
脾脏酪氨酸激酶由两个Src同源2(SH2)结构域组成,然后是一个铰链区和一个C端催化激酶结构域。上游Src家族激酶磷酸化免疫受体酪氨酸基激活基序(ITAMs),导致SYK通过其N端SH2结构域与ITAMs结合,导致SYK的激活。SYK的激酶结构域(Syk-KD)包含一个ATP结合袋,具有显著的催化活性,已被广泛用于抑制剂设计。
通过对新化合物与SYK的结构模式进行研究(图10a和图10b)。化合物通过与Glu449、Met450、Ala451、Asn457形成氢键相互作用,化合物与残基Leu377、Val385、Ala400、Leu501形成疏水相互作用而稳定。这些氢键和疏水相互作用在新化合物与SYK的结合中发挥了重要作用。因此,结合新化合物与SYK的对接得分,说明本发明的新化合物与靶蛋白具有较好的结合活性,新化合物可能是SYK激酶的潜在抑制剂。
实施例4:为了进一步验证实施例1制备的新化合物的抗炎活性,现检测新化合物对RAW264.7细胞的NO释放量影响。
以下所用部分试剂及仪器如下:RAW264.7细胞株(武汉大学细胞典藏中心);DMEM培养基(Gibco公司),脂多糖(sigma公司);胎牛血清(浙江天杭生物科技股份有限公司);NO检测试剂盒(上海碧云天生物技术有限公司),无菌CO2培养箱(力康(HealForce)生物医疗科技控股有限公司);全波长酶标仪(赛默飞世尔科技有限公司)。
步骤1、用含有10%胎牛血清的DMEM培养基在5%CO2、37℃的条件下将RAW264.7细胞培养至对数期。
步骤2、将步骤1对数期生长的RAW264.7细胞悬液(1×104个/孔)均匀接种在96孔板中培养24h后,用MTT比色法测定不同浓度化合物的细胞毒性,确定50μM浓度下的化合物对RAW264.7细胞无毒性作用。具体为:取出培养板,每孔加入MTT溶液(5mg/mL)20μL,37℃继续孵育4h中止培养。小心吸去孔内培养上清液,每孔加入150μLDMSO振荡10min,选择490nm波长,在自动酶标仪上测定各孔光吸收值(OD)。
步骤3、取对数期生长的RAW264.7细胞(1×104/孔)接种在96孔板中,设空白对照组、模型组(1μg/mLLPS)、给药组(1μg/mLLPS+新化合物)和阳性对照组(1μg/mLLPS+S-甲基异硫脲硫酸盐),每组5个复孔。除空白对照组外,阳性对照组和给药组加药物孵育2h后,与模型组同时加入终浓度为1μg/mL的LPS刺激22h。取50μL上清液,按照Griess法检测上清液NO含量(540nm测定),并计算IC50值。
表5:新化合物的体外抗炎活性
化合物编号 IC50(μmol/L)
新化合物 6.66±0.50
S-甲基异硫脲硫酸盐 8.24±0.45
结果表明新化合物能显著下调炎症细胞的NO释放量,且IC50值小于阳性药S-甲基异硫脲硫酸盐,说明新化合物具有很好的抗炎活性。

Claims (5)

1.化合物荜茇新碱,化学式为C24H33NO5,结构式如下:
2.权利要求1所述的化合物荜茇新碱在制备SYK抑制剂中的应用。
3.权利要求1所述的化合物荜茇新碱在制备抑制炎症细胞NO释放的药物中的应用。
4.权利要求1所述的化合物荜茇新碱在制备抗炎药物中的应用。
5.一种权利要求1所述的化合物荜茇新碱的提取方法,其特征在于,其提取步骤为:取干燥的荜茇果实,粉碎后,依次用95v/v%乙醇和60v/v%乙醇采用渗漉法提取浓缩后,用石油醚、氯仿依次进行萃取,得到的氯仿层萃取物依次经过硅胶柱色谱、Sephadex LH-20和ODS-HPLC分离纯化,得到所述化合物。
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宋炜: ""荜茇化学成分及生物活性研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》, pages 057 - 19 *

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