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中华大蟾蜍皮化学成分及其细胞毒活性

2023-11-23孟令杰孔庆宏吕慧婧黎成锦郭朝霞

中成药 2023年11期
关键词:细胞毒蟾蜍乙酸乙酯

孟令杰,孔庆宏,姜 念,吕慧婧,黎成锦,郭朝霞,刘 云,3*

(1.遵义医科大学,贵州省普通高等学校特色药物肿瘤防治重点实验室,贵州 遵义 563000; 2.遵义医科大学基础医学院,贵州 遵义 563000; 3.遵义医科大学法医学院,贵州 遵义 563000)

蟾蜍属动物有250 多种,分布于世界各地,我国有近10 种,主要有大蟾蜍华西亚种Bufobufo andrewsiSchmidt、大蟾蜍中华亚种Bufobufo gargarizansCantor 以及黑眶蟾蜍BufomelanostitusSchneider 三种[1]。其中,蟾皮为中华大蟾蜍和黑眶蟾蜍除去内脏的干燥皮,是临床常用中药,具有清热解毒、利水消肿的功效[2]。《本草纲目》 中记载蟾蜍皮主治恶疮、破症结、肿毒、肠头挺出和一切恶肿[3]。我国民间多用蟾皮治疗原发性肝癌、肺癌等,特别是以干蟾皮为原料制成的华蟾素注射液抗癌效果显著,例如给癌症晚期患者静脉滴注华蟾素注射液,在没有显著不良事件或疾病进展的情况下,40%患者病情平稳或显示出轻微的肿瘤体积收缩[4-5]。现代医药学研究表明,蟾皮具有抗肿瘤、强心等作用[6-8],其化学成分主要包括蟾蜍甾烯类、生物碱类[9-14]。为进一步完善蟾皮的药效物质基础,本研究采用多种色谱学方法和波谱学技术对中华大蟾蜍皮95%乙醇提取物的乙酸乙酯萃取部位进行研究,从中发现1 个结构新颖且具有显著抗结肠癌活性的蟾蜍甾烯类化合物。

1 材料

Bruker AVANCE-500 MHz NMR 核磁共振波谱仪(德国Bruker 公司); Agilent 1260/6120 液质联用-单四极杆质谱仪(美国Aglient 公司); LCMSIT-TOF 质谱仪(日本岛津公司); GX-281 全自动制备液相色谱(法国Gilson 公司); 半制备HPLC色谱柱(10 mm×250 mm,5 μm,sunfire C18,美国Waters 公司); 制备型HPLC 色谱柱[30 mm×150 mm,5 μm,XB-C8,月旭科技(上海) 股份有限公司]; 中压制备液相色谱系统 (瑞士Buchi 公司); N1200 旋转蒸发仪 (日本EYELA 公司);Sephadex LH-20 凝胶(美国GE 公司); DLK-5010快速低温冷却循环机(宁波新芝生物科技股份有限公司); SHZ-D (Ⅲ) 循环水式多用真空泵(河南予华仪器有限公司); BS-100A 自动部分收集器(上海沪西电器有限公司); SpectraMAX i3x 多功能酶标仪(美国Molecular Devices 公司); 200 ~300目柱层析硅胶、GF254薄层板(青岛海洋化工有限公司)。中华大蟾蜍皮购自河北安国药材市场,经遵义医科大学宋长伟博士鉴定为中华大蟾蜍BufobufogargarizansCantor 的干燥皮。

人结肠癌细胞HCT-116、HT-29 (上海吉凯基因化学技术有限公司); 五氟尿嘧啶(5-FU,上海麦克林生化科技股份有限公司); 胎牛血清(以色列BI 公司); PBS (北京索莱宝公司); SRB、DMSO (美国Sigma 公司)。

2 提取与分离

取中华大蟾蜍皮20 kg 粉碎,95%乙醇20 L 加热回流提取3 次,每次2 h,合并提取液,减压浓缩得浸膏1 kg,将浸膏加水混悬至5 000 mL,依次用石油醚、乙酸乙酯进行萃取,减压浓缩后得石油醚部位(95 g) 和乙酸乙酯部位(220 g)。

取乙酸乙酯部位200 g,经硅胶柱分离,以石油醚-乙酸乙酯(1 ∶0 ~0 ∶1) 梯度洗脱,得到Fr.1~Fr.16。Fr.12 (26 g) 经ODS 柱分离,以甲醇-水(1 ∶1 ~1 ∶0) 梯度洗脱,得到Fr.12.1 ~Fr.12.6。Fr.12.3 (2.8 g) 经制备HPLC 纯化,以甲醇-水(3 ∶7 ~1 ∶0) 梯度洗脱 (体积流量8 mL/min,检测波长210 nm),得到Fr.12.3.1 ~Fr.12.3.6。Fr.12.3.2 (1.3 g) 经Sephadex LH-20柱分离,以二氯甲烷-甲醇 (1 ∶1) 洗脱,得到Fr.12.3.2.1~Fr.12.3.2.4。Fr.12.3.2.1 (18 mg)经半制备HPLC 纯化,以24% 乙腈洗脱(体积流量2.5 mL/min,检测波长210 nm),得到化合物1(3.7 mg,tR=88 min); Fr.12.3.2.4 (32 mg) 经反相半制备HPLC 纯化,以25% 乙腈洗脱(体积流量2 mL/min,检测波长210 nm),得到化合物5(0.7 mg,tR=75 min)、4 (1.8 mg,tR=80 min)。Fr.10 (14.8 g) 经Sephadex LH-20 柱分离,以甲醇洗脱,得到 Fr.10.1 ~ Fr.10.10。Fr.10.4(2.5 g) 经硅胶柱分离,以二氯甲烷-甲醇(1 ∶0~0 ∶1) 梯度洗脱,得到Fr.10.4.1 ~Fr.10.4.6。Fr.10.4.4 (1.1 g) 经ODS 柱分离,以甲醇-水(4 ∶6~1 ∶ 0) 梯度洗脱,得到Fr.10.4.4.1 ~Fr.10.4.4.6。Fr.10.4.4.1 (58 mg) 经制备HPLC纯化,以54%甲醇洗脱(体积流量5 mL/min,检测波长210 nm),得到化合物2 (1.9 mg,tR=101 min); Fr.10.4.4.3 经制备HPLC 纯化,以55%甲醇洗脱(体积流量5 mL/min,检测波长210 nm),得到化合物3 (1.9 mg,tR=101 min)。

3 结构鉴定

化合物1: 白色无定型粉末,ESI-MSm/z:481 [M+Na]+,939 [2M+Na]+,HR-ESI-MSm/z:481.219 5 [M+Na]+,分子式C26H34O7。[α]20D+10.8 (c1.0,CH3OH); UV (CH3OH)λmaxlog 203 (3.47),212 (2.45),294 (2.75) nm;3 414,3 082,2 925,1 725,1 633,1 536,1 430,1 378,1 266,1 123,1 044,954,789,615 cm-1。1H-NMR、13C-NMR 谱显示结构中存在1个六元不饱和内酯环 [δH7.36 (brs,H-21),8.01 (brd,J=9.8 Hz,H-22),6.23 (d,J=9.8 Hz,H-23);δC118.3 (C-20),153.5 (C-21),150.8 (C-22),114.1 (C-23),164.0 (C-24)];2 个角甲基 [δH0.81 (s,H-18),δC17.4;δH0.91 (s,H-19),δC16.6]; 3 个连氧次甲基[δH3.93 (s,H-2),δC68.3;δH3.75 (d,J=1.2 Hz,H-15),δC60.8;δH5.47 (dd,J=9.4,1.2 Hz,H-16),δC76.5]; 2 个连氧季碳 [δC75.6(C-5),73.5 (C-14)]; 1 个乙酰基 [δH1.85(s,H-26),δC20.3 (C-26),171.6 (C-25)]。根据以上信息,结合前期从蟾皮中分离鉴定化合物的情况[15-18],初步推断化合物1 具有蟾蜍甾烯母核。在HMBC 谱中,可观察到H-1 与C-2,H-2 与C-3,H-3 与C-5,H-19 与C-1、C-5 的相关信号,表明2 个羟基分别位于C-2、C-5 位; 同时,HMBC谱还显示H-8 与C-13、C-14,H-15 与C-14、C-17,H-18 与C-12、C-13、C-17 的相关信号,提示结构中存在14β,15β-环氧片段; 此外,H-16 与C-20、C-25,H-26 与C-25 的相关信号确定乙酰基片段位于C-16 位。综上所述,化合物1 的平面结构见图1。在NOESY 谱中,可观察到H-2 与H-4b,H-9与H-2,H-7b、H-17、H-7b 与H-15、H-16 的相关信号,提示上述质子均为α 构型; 同时可观察到H-8 与H-18、H-19 的相关信号,提示上述质子为β 构型。见表1、图2。确定化合物1 为 (2β,5β,14β,15β,16β) -2,15-二羟基-14,15-环氧-16-乙酰基-蟾蜍甾-20,22-二烯。

表1 化合物1 的1H-NMR、13C-NMR 数据Tab.1 1H-NMR and 13C-NMR datas of compound 1

图1 化合物1 的结构Fig.1 Structure of compound 1

图2 化合物1 的1H-1HCOSY、HMBC、NOESY 相关谱图Fig.2 1H-1HCOSY,HMBC,NOESY correlation spectra of compound 1

化合物2: 白色无定形粉末,ESI-MSm/z:403.3 [M+H]+。1H-NMR (500 MHz,CD3OD)δ:7.98 (1H,dd,J=9.7,2.6 Hz,H-22),7.41(1H,d,J=2.6 Hz,H-21),6.27 (1H,d,J=9.7 Hz,H-23),4.12 ( 1H,m,H-3),3.76(1H,m,H-3),2.53 (1H,dd,J=9.5,6.0 Hz,H-17),1.07 (3H,s,19-CH3),0.70 (3H,s,18-CH3);13C-NMR (150 MHz,CD3OD)δ:164.8 (C-24),150.5 (C-21),149.3 (C-22),125.0 (C-20),115.4 (C-23),86.0 (C-14),74.8 (C-1),69.4 (C-3),52.2 (C-17),49.6(C-13),43.1 (C-8),41.7 (C-12),41.2 (C-10),38.7 (C-9),34.3 (C-4),33.1 (C-15),33.0 (C-2),31.8 (C-5),29.8 (C-16),27.4(C-6),22.5 (C-7),22.2 (C-11),19.4 (C-19),17.3 (C-18)。以上数据与文献[19] 报道基本一致,故鉴定为1β-羟基蟾毒灵。

化合物3: 白色无定形粉末,ESI-MSm/z:401.3 [M+H]+。1H-NMR (500 MHz,CD3OD)δ:9.58 (1H,m,H-19),8.02 (1H,dd,J=9.6,2.6 Hz,H-22),7.45 (1H,d,J=2.6 Hz,H-21),6.30 (1H,d,J=9.6 Hz,H-23),4.11(1H,m,H-3),3.76 (1H,m,H-3),2.58(1H,dd,J=9.5,6.5 Hz,H-17),0.70 (3H,s,18-CH3);13C-NMR (150 MHz,CD3OD)δ:208.1 (C-19),164.8 (C-24),150.5 (C-21),149.4 (C-22),125.0 (C-20),115.4 (C-23),85.7 (C-14),66.5 (C-3),52.3 (C-17),52.1(C-10),49.7 (C-13),43.3 (C-8),41.8 (C-12),36.0 (C-9),33.2 (C-4),32.6 (C-15),30.4 (C-5),29.7 (C-16),29.3 (C-6),27.0(C-2),22.5 (C-7),22.2 (C-1),22.2 (C-11),17.1 (C-18)。以上数据与文献[20] 报道基本一致,故鉴定为19-oxobufalin。

化合物4: 白色无定形粉末,ESI-MSm/z:413.3 [M-H]-。1H-NMR (500 MHz,CD3OD)δ:7.95 (1H,dd,J=9.6,2.6 Hz,H-22),7.59(1H,d,J=2.6 Hz,H-21),6.30 (1H,d,J=9.6 Hz,H-23),3.80 (1H,dd,J=9.7,6.1 Hz,H-17),3.60 (1H,m,H-3),2.78 (1H,dd,J=12.7,5.4 Hz,H-17),1.20 (3H,s,19-CH3),0.77 (3H,s,18-CH3);13C-NMR (150 MHz,CD3OD)δ: 201.9 ( C-12),164.5 ( C-24),151.8 (C-21),149.1 (C-22),142.6 (C-11),132.9 (C-9),123.2 (C-20),115.7 (C-23),83.6 (C-14),71.6 (C-3),60.5 (C-13),45.2 (C-17),44.3 (C-5),42.5 (C-10),41.1(C-8),39.8 (C-4),39.2 (C-1),35.3 (C-2),34.0 (C-15),29.0 (C-16),28.7 (C-19),27.4(C-6),22.7 (C-7),16.7 (C-18)。以上数据与文献[8] 报道基本一致,故鉴定为 (3α,5β,14β) -3,11,14-trihydroxy-12-oxo-bufa-9 (11),20,22-trienolide。

化合物5: 白色无定形粉末,ESI-MSm/z:423.1 [M+Na]+。1H-NMR (500 MHz,CD3OD)δ:7.60 (1H,dd,J=9.2,2.6 Hz,H-22),7.58(1H,brs,H-21),6.35 (1H,d,J=9.2 Hz,H-23),4.96 (1H,m,H-16),4.10 (1H,m,H-3),2.55 (1H,d,J=8.2 Hz,H-17),2.18(1H,d,J=3.2 Hz,H-4a),2.15 (1H,m,H-6a),1.80 (1H,m,H-6b),1.50 (1H,m,H-4b),0.95 (3H,s,19-CH3),0.83 (3H,s,18-CH3)。以上数据与文献[11] 报道基本一致,故鉴定为(3β,5β,16α) -3,5,16-trihydroxy-bufa-14,20,22-trienolide。

4 细胞毒活性评价

以五氟尿嘧啶(5-FU) 为阳性对照,取对数生长期的结肠癌细胞HCT-116、HT-29,以每孔8×103个的密度接种至96 孔板中,在5% CO2、37 ℃条件下培养24 h 后取出,分别加入含供试药物的培养液200 μL 继续培养24 h。培养结束后,加入预冷的10%TCA,4 ℃固定2 h,弃去TCA 固定液,用去离子水洗板5 次,甩尽多余的液体,室温晾干,每孔加入100 μL 0.4% SRB 染料,室温静置20 min,用0.1%醋酸溶液洗去未与细胞蛋白结合的SRB 染料,共5 次,室温晾干,每孔加入100 μL 10 mmol/L Tris 缓冲液,使其充分溶解。在酶联免疫检测仪上检测,计算IC50值,结果见表2。由此可知,化合物1~4 对HCT-116、HT-29 细胞具有增殖抑制作用(P<0.05)。

表2 各化合物细胞毒活性比较(±s,n=3)Tab.2 Comparison of cytotoxic effects of various compounds (±s,n=3)

表2 各化合物细胞毒活性比较(±s,n=3)Tab.2 Comparison of cytotoxic effects of various compounds (±s,n=3)

注: 与5-FU 比较,#P<0.05。

化合物IC50/(μmol·L-1)HCT-116HT-29 1 2.67±2.14#9.80±3.29#2 0.08±0.03#1.17±0.99#3 0.36±0.07#0.24±0.11#4 2.11±0.10#0.45±0.13#5-FU32.23±26.1818.38±4.21

5 讨论

本研究从中华大蟾蜍皮中分离鉴定了1 个新的蟾蜍甾烯类化合物(化合物1) 以及4 个已知类似物(化合物2~5)。由于样品量所限,对化合物1~4 进行了初步的药效学评价,结果表明化合物1 ~4均对结肠癌HCT-116 和HT-29 细胞具有显著的增殖抑制作用,且效应强于5-FU。本研究结果进一步丰富了蟾蜍类药材化学成分的多样性,为构效关系的探讨提供了证据。同时,蟾皮化学成分丰富,其中的微量化学成分有待进一步研究。

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