童佳颖，张 鑫，李 娇,2*，张凤玲*

1浙江中医药大学药学院，杭州 311402；2同济大学附属第十人民医院医学科创中心，上海 200435

Nigrospora属真菌属于子囊菌门(Ascomycotina)、粪壳菌纲(Sordariomycetes)、炭角菌目(Xylariales)、梨孢假壳科(Apiosporaceae)[1]，广泛分布于自然界中，虽然是常见的植物病原菌[2]，但也是重要的药用动植物内生菌，其活性次级代谢产物新颖多样，是药用活性物质的丰富资源。近年来对Nigrospora属内生真菌化学成分的研究呈上升趋势，从中发现的化学成分类型主要有聚酮、蒽醌、萜、甾体和生物碱等，而且大部分化合物具有出色的抗菌、抗氧化、细胞毒、抗病毒和抗肿瘤等药理作用，在农业植物保护和人类疾病治疗领域均显示出较大的应用前景。但目前国内外未见关于该属真菌次级代谢产物和生物活性的综述报道。因此，本文聚焦Nigrospora属真菌中的化学成分及其生物活性，首次对其进行系统性综述，以展现该属真菌的药用开发价值，为该属真菌活性物质的进一步研究与开发提供参考。

1 化学成分

1.1 聚酮类

聚酮是一类极其多样的次生代谢产物，因其出色的药理活性已成为治疗人类疾病的重要活性物质之一，临床上多款一线用药均为聚酮化合物，如抗生素红霉素、抗癌药多柔比星、免疫抑制剂雷帕霉素、抗寄生虫药阿维菌素和降血脂药洛伐他汀等[3,4]。本文综述Nigrospora属真菌中129个聚酮类化合物，包括azaphilones、呋喃酮、吡喃酮和蒽醌及氢化蒽醌等类型，具体参见化合物1～129(见图1～5、表1)。从数量上看，聚酮类是Nigrospora属真菌中报道最多的代谢产物。

图1 化合物1～21的化学结构Fig.1 The chemical structures of compounds 1-21

图2 化合物22～52的化学结构 Fig.2 The chemical structures of compounds 22-52

图3 化合物53～81的化学结构Fig.3 The chemical structures of compounds 53-81

图4 化合物82～113的化学结构Fig.4 The chemical structures of compounds 82-113

图5 化合物114～129的化学结构 Fig.5 The chemical structures of compounds 114-129

1.2 萜类

萜类是以异戊二烯为基本单元结构最具多样性的一类天然产物，目前从自然界中发现的萜类化合物已超过80 000个，一直是新药开发先导化合物的丰富来源[5]。本文共综述Nigrospora属真菌中包括倍半萜和二萜在内的27个萜类化合物，有drimane型倍半萜(130～134)、金合欢烷型倍半萜(137和138)、tremulane型倍半萜(150～155)等，具体参见化合物130～156(见图6、表1)。

图6 化合物130～156的化学结构Fig.6 The chemical structures of compounds 130-156

1.3 甾体类

甾体是真菌重要的生命组成物质，也是常见的药用分子骨架，如甾体激素类药物等，通过文献检索发现Nigrospora属真菌中报道的甾体多为常见的C28麦角甾醇骨架类型，本文主要综述10个甾体化合物，具体参见化合157～166(见图7、表1)。

图7 化合物157～166的化学结构Fig.7 The chemical structures of compounds 157-166

1.4 生物碱类

生物碱也是一类具有高度多样性的含氮次级代谢产物，已发现超过12 000种，大多数有复杂的环状结构，并有显著的生物活性[6]。本文主要综述19个生物碱类化合物，主要包括吡咯烷酮、吲哚生物碱、二酮哌嗪等类型，具体参见化合物167～185(图8和表1)。

图8 化合物167～185的化学结构Fig.8 The chemical structures of compounds 167-185

1.5 其他

Nigrospora属真菌次生代谢产物还含有少量的酚类、环己烯类、环肽类等其他化合物类型，个别化合物有着显著的生物活性，如189具有显著的抗菌、细胞毒、抗炎、α-葡萄糖苷酶抑制等活性，具体参见化合物186～199(见图9、表1)。

图9 化合物186～199的化学结构 Fig.9 The chemical structures of compounds 186-199

表1 Nigrospora属真菌次级代谢产物

续表1(Continued Tab.1)

续表1(Continued Tab.1)

2 生物活性

2.1 抗菌活性

Nigrospora属真菌代谢产物不仅显著地抑制植物病原菌，而且对人类病原菌也具有有效的抑制活性，在农业植物保护和临床抗菌药物研究领域均有较高开发潜力。根据文献统计，可以发现抗菌活性是Nigrospora属真菌化学成分研究最多的生物活性，本文分别从抗植物病原菌和人类病原菌这两个层面对Nigrospora属真菌化学成分的抗菌活性进行综述。

在抗植物病原菌层面，活性化合物大多为聚酮类型，其中31、89和90的抗菌活性与阳性对照药相当甚至更优，值得更多关注。Luo等[15]发现黄藻块茎中的内生菌Nigrosporasp. DBR-5发酵液具有显著的抗植物病原菌活性，从中分离的灰黄霉素(31)对10种植物致病菌均显示强烈的抑制活性，半最大效应浓度(concentration for 50% of maximal effect，EC50)值为0.0013～0.0202 mg/mL，其中对大斑病菌和奇异长喙壳菌活性最强，EC50均达到0.0013 mg/mL，明显高于阳性对照药多菌灵，有开发成植物保护剂的研究价值。Chen等[21]通过中华稻蝗内生菌N.sphaericaZMT05与槐米共培养，发现1个新的黄酮衍生物(53)，该化合物对香蕉炭疽病菌和柑橘青霉病菌具有中度抑制作用。Wu等[24]从中华稻蝗的内生菌N.sphaericaZMT05中分离得到6个新的环戊烯酮衍生物(±)-nigrosporione A(58和59)、nigrosporione B(60)、nigrosporione C(61)和(±)-nigrosporione D(62和64)，这些化合物的抗植物病原菌的活性均显著高于阳性对照三唑醇，其中化合物58～60对植物病原真菌尖孢镰刀菌、香蕉炭疽菌、斜纹青霉菌和禾谷镰刀菌均有较强的抑制活性，最低抑菌浓度(minimum inhibitory concentration，MIC)值仅为3.13～25 μg/mL，化合物61和64对前三种病原菌亦有较强的抑制活性(MICs仅为3.13～25 μg/mL)，说明该类环戊烯酮类化合物具有应用于农业杀菌剂的研发价值。Tanaka等[31]从真菌N.oryzae中分离得到2个新的蒽醌化合物nigrosporin A(89)和nigrosporin B(90)，对枯草芽胞杆菌具有与链霉素相当的抑制活性。Ding等[48]从中华稻蝗内生菌N.sphaericaZMT05中分离得到的1个新的酚类衍生物(186)对柑橘青霉病菌具有较强的抑制作用。Ukwatta等[49]从红树林植物Bruguieragymnorrhyza内生菌N.sphaerica中分离得到苯基萘化合物nigronapthaphenyl(189)，该化合物显示多种生物活性，对枯草芽孢杆菌UBC344和TISTR688均有强烈的抑制活性，MIC值分别为4和2 μg/mL。

在抗人类致病菌层面，活性化合物仍以聚酮类为主，其中蒽醌类抗菌活性能达到纳摩尔级别，有的甚至优于阳性对照药，具有较高成药潜力。Trisuwan等[19]从柳珊瑚Annellasp.的内生菌Nigrosporasp.PSU-F18分离得到吡酮衍生物nigrosporapyrone A(38)，对金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus，SA)和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistantStaphylococcusaureus，MRSA)均有一定抑制活性，MIC值为128 μg/mL。Wu等[24]发现的化合物58～61还显示中等的抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的活性(MICs = 3.13～12.5 μg/mL)。Kornsakulkarn等[29]从南酸枣内生菌Nigrosporasp. BCC 47789中分离出的一个新天然来源氢蒽醌化合物nigrosporone B(83)对恶性疟原虫(IC5010.81 μmol/L)、结核分枝杆菌(MIC 172.25 μmol/L)、蜡样芽孢杆菌(MIC 21.53 μmol/L)和屎肠球菌(MIC 10.78 μmol/L)均具有较强的抑制活性。Wang等[32]研究发现红树林植物内生菌Nigrosporasp.的蒽醌化合物4-deoxybostrycin(91)和nigrosporin B(90)具有显著的抑制结核分枝杆菌活性，尤其是化合物91对耐药菌株的抑制活性甚至优于一线抗结核药物。Shang等[17]从半红树植物P.pinnata的内生菌Nigrosporasp. MA75中分离得到的化合物120、121和123对MRSA、大肠杆菌和表皮葡萄球菌有选择性抑制活性。Yang等[36]从来自海葵的真菌Nigrosporasp.ZJ-2010006中分离得到2个新蒽醌4a-epi-9α-methoxydihydrodeoxybostrycin(113)和10-deoxybostrycin(114)，以及7个已知类似物nigrosporin B(90)、9α-hydroxydihydrodesoxybostrycin(115)、9α-hydroxyhalorosellinia A(116)、4-deoxybostrycin(91)、bostrycin(112)、3,5,8-trihydroxy-7-methoxy-2-methylanthracene-9,10-dione(117)和austrocortirubin(118)，并通过乙酰化修饰获得一系列乙酰化衍生物，化合物90对枯草芽孢杆菌和蜡样芽孢杆菌的抑制活性与环丙沙星相当，MIC值均为312 nmol/L，化合物91的乙酰化衍生物具有更强的抗菌活性，对蜡样芽孢杆菌的MIC值为48.8 nmol/L，远强于阳性对照药环丙沙星(MIC = 1250 nmol/L)，同时其对鳗弧菌也有较强的抑制活性(MIC = 97.5 nmol/L)，该研究表明蒽醌类化合物在抗菌药物研究领域具有较大应用潜力。

2.2 细胞毒活性

Nigrospora属真菌次生代谢产物对多种肿瘤细胞具有显著的细胞毒活性，但目前细胞毒性的研究仅停留在简单的活性筛选，深入的作用机制或体内活性评价尚未开展，其中蒽醌类化合物的活性达到微摩尔级，值得深入地进行抗肿瘤活性研究。Kornsakulkarn等[29]从南酸枣内生菌Nigrosporasp. BCC 47789中分离出的一个新天然来源氢蒽醌化合物nigrosporone B(83)对多种肿瘤细胞也显示出显著的细胞毒活性，对NCI-H187和Vero细胞的IC50值分别为0.25和0.72 μmol/L。Chen等[33]通过化学合成对4-deoxybostrycin(91)进行了结构修饰，获得了20个衍生物(92～111)，并对所有化合物进行了肿瘤细胞株MDA-MB-435、HepG2和HCT-116的细胞毒活性测试，结果显示均具有较强的抑制活性(IC50值范围0.62到10 μmol/L)，其中化合物108和110对乳腺癌细胞株MDA-MB-435的抑制活性强于阳性对照药表柔比星，两个化合物IC50值分别为0.66 μmol/L和0.62 μmol/L。Yang等[36]也对得到的蒽醌类化合物进行了细胞毒活性筛选，结果显示，化合物90和114对肿瘤细胞A549有较强抑制活性，IC50值分别为5.25和4.56 μmol/L。Shang等[17]从半红树植物P.pinnata的内生菌Nigrosporasp. MA75中分离得到1个新的蒽醌衍生物2,3-didehydro-19a-hydroxy-14-epicochlioquinone B(119)对肿瘤细胞株MCF-7、SW1990和SMMC7721均具有强烈的细胞毒活性，IC50值分别为4、5和7 μg/mL。

除了上述蒽醌化合物之外，二萜化合物aphidicolin(140)的细胞毒活性亦较显著。aphidicolin(140)是Lopes等[40]从雪莲果内生菌N.sphaerica中分离到的，对肿瘤细胞株HCT-8、MDA-MB435、SF295和HL-60均有较强的抑制活性(IC50值分别为0.05、0.20、0.16和0.09 μg/mL)；并且Gallo等[41]进一步发现140能够诱导人急性早幼粒白血病细胞HL-60凋亡，影响微管动力学、调节蛋白酶体激活复合体的表达、控制炎症信号通路，透射电子显微镜显示140剂量依赖性地导致细胞自噬或细胞肿胀样死亡。

除此之外，其他类型化合物也有一定细胞毒活性。如，Rukachaisirikul等[47]从柳珊瑚Annellasp.的内生菌Nigrosporasp. PSU-F11中分离得到2个新的环己烯衍生物nigrosporanene A(187)，对MCF-7和Vero细胞具有显著的细胞毒性，IC50值分别为9.37和5.42 μg/mL；Ukwatta等[49]从红树林植物B.gymnorrhyza内生菌N.sphaerica中分离得到苯基萘化合物nigronapthaphenyl(189)对癌细胞HCT116有显著细胞毒活性，IC50值为9.62 ± 0.5 μmol/L；Metwaly等[43]从长春花内生菌N.sphaerica中分离得到的甾体化合物163和165显示出显著的抗白血病活性，对HL60细胞的IC50值为0.03和0.39 mg/mL，对K562细胞IC50值均为0.35 mg/mL。

2.3 抗病毒活性

Nigrospora属真菌次生代谢产物对多种流感病毒株具有显著的抑制作用，主要包括A/Puerto Rico/8/34(H1N1)流感病毒株、疱疹病毒、呼吸道合胞病毒等，部分化合物的活性与阳性抗病毒药物相当，比如化合物88，有深入研究作用机制的价值。Zhang等[14]从乌头的内生菌Nigrosporasp. YE3033发酵液中分离得到2个新的azaphilones类化合物29对H1N1流感病毒株有显著抑制作用，IC50值为0.80 μg/mL，并显示较低细胞毒性(CC50值为184.75 μg/mL)，是很好的抗流感病毒候选先导药物。He等[27]从苔藓的内生菌N.sphaericaNo.83-1-1-2中分离得到2个heptaketides类新化合物71和73，以及6个已知化合物(72、74～78)，其中化合物76和77在体外对单纯疱疹病毒(HSV)具有抗病毒活性，IC50值分别为13.5和21.3 μmol/L，选择性指数(SI)分别为26.5和17.1。Xu等[30]从海葵Palythoahaddoni共生菌Nigrosporasp.中分离得到蒽醌化合物87对柯萨奇病毒Cox-B3显示一定抑制活性(IC50= 93.7 μmol/L)，化合物88对呼吸道合胞病毒(RSV)具有与阳性对照药利巴韦林相近的抑制活性(IC50= 74.0 μmol/L)。Zhang等[14]从乌头的内生菌Nigrosporasp. YE3033发酵液中分离得到的蒽醌衍生物6-O-demethyl-4-dehydroxyaltersolanol A(125)、4-dehydroxyaltersolanol A(126)和altersolanol B(127)对流感病毒株H1N1显示出强烈的抑制活性，IC50值分别为2.59、8.35和7.82 μg/mL。

2.4 其他活性

Nigrospora属真菌次生代谢产物也表现出植物毒性、NO抑制、抗糖尿病、防污活性等其他活性，除此之外，个别蒽醌化合物还显示出在生物新材料方向的应用潜力。Fukushima等[10]从内生菌N.succhari中分离得到化合物12对黄瓜有植物毒性作用，可以通过干扰细胞分裂导致植物死亡。Zhang等[11]从N.oryzae和Beauveriabassiana共培养的发酵物中分离得到5个新的azaphilones类化合物13和14具有明显的NO抑制作用。Yang等[34]研究发现真菌Nigrosporasp. No. 407的蒽醌化合物bostrycin(112)可作为聚丙烯无纺布和葡萄糖氧化酶固定化的偶联剂，并且bostrycin(112)处理过的无纺布材料具有抗菌作用，展现出该化合物在生物材料和蛋白固定化领域的应用前景；另外，Suwannarach等[35]从泰国锡兰肉桂内生菌N.aurantiacaCMU-ZY2045中也分离得到112，并发现该化合物作为红色素染料具有良好的耐洗度，并且所用浓度细胞毒性较低，说明了化合物112有作为红色纺织染料开发的价值。Uzor等[38]从内生菌N.oryzae中分离得到化合物137和138，在小鼠模型上显示出较强的抗糖尿病活性。Liu等[42]从海绵Callyspongiasp.共附生菌Nigrosporasp.中分离得到的甾体类化合物(22E,24R)-麦角甾-3β-羟基-5α,9α-环氧-7,22-二烯-6-酮(158)显示出PD-1/PD-L1结合抑制活性，其IC50值为22.5 μmol/L。Sun等[44]从软珊瑚Dendronephthyasp.的内生菌N.oryzaeZJ-2008005分离得到的isoechinulin型生物碱169对藤壶具有较强的防污活性，IC50值为5.92 μg/mL。Ukwatta等[49]从红树林植物B.gymnorrhyza内生菌N.sphaerica中分离得到苯基萘化合物nigronapthaphenyl(189)有明显的抗炎和α-葡萄糖苷酶抑制活性。Ignacio等[51]从Triticumsp.植物内生菌N.oryzaeCF-298113A分离得到一个新的环肽化合物pipecolisporin(193)，该化合物对T.cruziTulahuen C4寄生虫和恶性疟原虫具有显著抑制活性，IC50值分别为8.46 μmol/L和3.21 μmol/L。Vig等[53]发现心叶青牛胆内生菌N.oryzaeGL15提取物有改善东莨菪碱诱导的小鼠阿尔兹海默症的活性。

3 结语

Nigrospora属真菌作为分布广泛的动植物内生真菌，产生的次生代谢产物丰富多变，本文共综述聚酮、蒽醌、萜、甾体和生物碱等199个化合物，其中聚酮类报道数量最多，大部分化合物具有显著的抗菌和细胞毒等显著生物活性(表1)。但目前Nigrospora属真菌的研究还存在活性筛选模型单一，活性仅停留在表性筛选上，缺少深入的机制研究等不足，而且目前对Nigrospora属真菌代谢产物的挖掘还不充分，有待结合多种方法继续深入研究。因此，未来的研究中，笔者建议从以下几方面改进：(1)扩展多种活性筛选模型，提高发现更多新颖活性物质的可能性；(2)对表型筛选中活性显著的化合物进行深入机制探讨，验证成药的可能性；(3)关注特殊环境来源的真菌，真菌在应对恶劣环境的同时，代谢途径可能发生进化，极有可能发现高活性物质，比如Arumugam等[54]从800 m深的海底分离得到的真菌菌株Nigrosporasp. NIOT提取物对12种革兰阴性和阳性菌显示出强烈的抗菌活性，并对多种肿瘤细胞有强烈的细胞毒活性；(4)运用真菌共培养或菌株-宿主共培养[8,55]以及基因组挖掘技术[52]等方法，激活沉默基因，提高真菌产生新颖代谢产物的能力。目前，Nigrospora属真菌活性成分的研究还处在初级阶段，随着新发现的代谢产物的增多和深入的活性研究，相信Nigrospora属真菌的代谢产物能得到充分的开发和应用。