佛波醇酯类化合物的构效关系研究进展

万 红，郭 虎，刘 新

(1．重庆市精神卫生中心，重庆 401147;2．重庆三峡中心医院，重庆 404000;3．重庆医科大学药学院，重庆 400010)

佛波醇酯(又名大戟二萜醇酯)类化合物是一类结构新颖的四环二萜类化合物，由五元环A、六元环B、七元环C、三元环D，即5/7/6/3四环体系组成，A，B环大多以反式稠合(以4β－命名)，少数以顺式稠合(以4α－命名)，顺反式构型可通过CD谱来鉴别[1]。该类化合物主要来自于大戟科(如巴豆、麻风树)和瑞香科植物。近年来，关于佛波醇酯类化合物的生物活性报道比较多，现就其生物活性与化学结构的关系进行综述。

1 构效关系

佛波醇酯的母体及分子结构见图1，由于分子的R1，R2，R3，R4位可以发生不同的酯化反应，因此衍生出了许多佛波醇酯化合物，目前已知的巴豆佛波醇酯就至少有19个[2]。佛波醇酯结构上类似于蛋白激酶C(PKC)的生理激活剂。PKC于1977年被Nishizuka等人首先发现，它是一组磷酯依耐性Ca2+激活的蛋白丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，包括两个功能区，即与磷脂、二酰甘油及佛波醇酯结合的疏水性调节区和与ATP及底物结合的亲水性催化区[3]。PKC广泛分布于哺乳动物体内的细胞、组织和器官中，它通过肌醇水解，能通过细胞膜广泛传递各种细胞外信息通，调节细胞内许多依赖Ca2+的代谢过程，是细胞内信号传递的关键分子之一，对细胞生长起调控作用。研究表明，PKC在调节细胞的分裂、增殖、凋亡、迁移、黏附、炎症、肿瘤的发生以及离子通道等方面都有着重要的生理作用[4－5]。

图1 佛波醇酯母体及分子结构图

佛波醇酯是一种两亲性化合物，结构上类似于PKC的天然激活剂二酰甘油，可以作用于PKC的功能区，且佛波醇酯在细胞内更稳定[6－8]，从而产生一系列的生理反应。佛波醇酯短时间作用可激活PKC，长时间作用于PKC后，佛波醇酯对其相关酶具有下调作用[9]。夏保云等[10]用HL－60细胞还证明佛波醇－12－十四酸酯－13－乙酸酯(TPA)只对含量丰富的PKC α和PKCβⅡ亚型发生下调作用，而对含量很少的PKCβⅠ亚型不发生下调作用。表明TPA对蛋白激酶的下降调节有激酶和亚型专一性。

2 生物活性

2.1 皮肤黏膜刺激性及致炎症作用

佛波醇酯对皮肤黏膜的刺激性早已被人发现，其中最强的是具有开放因子的TPA[1，11]。研究表明，佛波醇酯的刺激性与结构有以下关系。佛波醇二酯(C－12，C－13上的羟基同时发生酯化取代时)可以分为两类:A系，C－12位置上的酯键由长链脂肪酸形成，C－13位置上的酯键由短链脂肪酸形成;B系，C－12位置上的酯键由短链脂肪酸形成，C－13位置上的酯键由长链脂肪酸形成[12]。A系以TPA为代表，具有强烈的刺激性，致炎症及促肿瘤作用。并且A系化合物的皮肤刺激性及其他毒性普遍强于B系化合物。但是母体醇分子结构中的5个羟基均未被取代时(即佛波醇)并不显示皮肤刺激性。或者当C－12，C－13，C－20上的羟基同时发生酯化而衍生出的佛波醇三酯化合物也不显示对皮肤有刺激性和致炎症作用，但将C－20上的酯键还原为羟基变为佛波醇二酯时开始显示出皮肤刺激性和致炎症作用。这显示C－20上的羟基酯化与否与对皮肤的刺激性有着密切的联系。

2.2 促肿瘤发生作用

佛波醇酯本身不具有致癌性，但在给予阈下剂量的致癌物质后能促进肿瘤细胞的生长，因此佛波醇酯也被作为辅助致癌物用于各种研究。PKC在肿瘤细胞中含量较多，可介导肿瘤细胞的运动、侵袭和转移[13]，所以佛波醇酯能通过PKC介导产生促肿瘤发生作用。张曦倩等[14]研究发现，TPA呈浓度依赖性地激活JAR细胞中的p38MAPK信号通路，从而促进人绒癌JAR细胞的体外侵袭作用。Vaaraniemi等[15]报道，TPA可通过诱导活化肾上皮细胞PKC信号通路来调节细胞骨架形态。潘雷霆等[16]通过体外培养的大鼠关节炎模型的滑膜细胞为研究对象证实了TPA刺激的滑膜细胞(病变组织的滑膜细胞是一种类肿瘤细胞)骨架改变也是有PKC依赖性的。试验研究表明，佛波醇酯的致癌性随着不饱和度的增加而降低，但刺激性随着不饱和度的增加而升高。佛波醇酯皮肤给药虽未显示出刺激性和促肿瘤发生作用，但全身给药时则显示出一定的致癌性，提示可能存在不同的作用机理。

2.3 抗癌作用

虽然佛波醇酯以毒性著称，但民间也将含有佛波醇酯的植物作为药物使用。与佛波醇酯的促肿瘤作用相反的是，试验研究发现佛波醇酯激活PKC以后能引起恶性细胞的凋亡[17－18]。TPA能够诱导U937细胞向巨噬细胞系分化，诱导K562向巨核系分化。张兵等[19]通过DAPI染色，荧光显微镜观察分析，发现TPA能够诱导胃癌MGC80－3细胞的凋亡。有人已从巴豆油中分离出有抗白血病的佛波醇酯化合物，其中最引人注目的是佛波醇－12－顺芷酸酯－13－癸酸酯，国内也有以佛波醇酯单体注射液作为治疗白血病的一类新药的研究报道[20]。一系列佛波醇酯的抗白血病研究发现，C20和C12上的酯基是必须基团。

2.4 抗HIV作用

目前，人类抗击艾滋病的最有效方法是高效抗逆转录病毒治疗(HAART)，但此方法最大的问题在于无法根除患者体内的HIV病毒，因为总有少量的病毒隐藏在免疫细胞中，使现有抗艾滋病药物无法接近它们。有研究显示，一些佛波醇酯具有抗HIV的作用，其中最引人注目的是Prostratin(结构见图1)，而且该化合物没有促肿瘤生长的作用[21－24]。2001年，美国艾滋病研究联盟得到美国国立卫生研究院的独家特许研究其抗艾滋病疗效[22]。美国斯坦佛大学教授Paul AW等对Prostratin进行了多年的合成及构效研究，美国加州伯克利大学多位研究人员也正在利用生物技术生产Prostratin[21]。目前，Prostratin已作为抗艾滋病的新药进入美国临床试验研究，现已发现其至少有2种功效:能促使体细胞减少分泌HIV病毒受体，使艾滋病感染率下降;可以逼出隐藏在免疫细胞内的HIV病毒。另有研究发现，Prostratin是通过激活NF－κB信号途径起作用[25]。有人也从巴豆种子中提取分离出能显著抑制HIV－1诱导MT24细胞病变的佛波醇酯化合物[26]。

3 结语

佛波醇酯只有在A，B环以反式稠合(以4β－命名)时才具有生物活性，而顺式稠合时则无生理活性。佛波醇酯的生物活性与其结构有着紧密的联系，在母体结构上的微小变化都会使其生物活性消失或改变，特别是在C－12，C－13，C－20的变化。

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