雷公藤内酯醇C14 位羟基结构修饰及抗肿瘤活性研究进展

黄晓威，林友文*，陈晓春

1福建医科大学药学院，福州 350004;2 福建医科大学附属协和医院神经科，福州 350001

雷公藤Tripterygium wilfordii Hook.f.，又名断肠草、霹雳木等，是卫矛科雷公藤属木质藤本植物，是我国资源丰富的一种著名中草药，几百年来广泛用于治疗各种临床疾病［1］。雷公藤植物中化学成分复杂，从1936 年赵承嘏等［2］首次报道从雷公藤根部提取分离得到雷公藤红素至今，已有上百种化合物从雷公藤属植物中提取分离得到，这些化合物主要包括:二萜、三萜、倍半萜、生物碱、多糖等，其中二帖类化合物在实验中显示良好的药理活性［3］，雷公藤内酯醇是雷公藤中最具代表的活性成分之一。

雷公藤内酯醇(Triptolide，T1)，又名雷公藤甲素，Kupchan 等［4］于1972 年首次从台湾产的雷公藤中分离得到。实验研究表明，T1 具有良好的抗炎、免疫抑制、抗雄性生育等多种活性，可用于类风湿关节炎、红斑狼疮、慢性肾炎、白血病等疾病的治疗［5-8］。近年来，研究发现T1 还能抗血管生成，有效抑制多种癌细胞的增殖和迁移，具有良好的抗肿瘤活性［9-14］，有望成为新的抗肿瘤药物。尽管T1 具有良好的药理活性，但是又有水溶性差、毒副作用大等缺点，极大的限制了临床上的应用［15］。因此，为了降低雷公藤内酯醇的毒性，提高临床应用的可行性，国内外许多学者做了大量的研究，针对其化学结构的不同部位进行修饰，合成了多种雷公藤内酯醇的衍生物，通过药理活性测试，得到了一些活性较好、毒性较低的化合物。雷公藤内酯醇的结构改造和修饰包括对C14-羟基、C12，C13-环氧、C7，C8-环氧、α，β-不饱和五元内酯环、C5，C6 的修饰，以及三环氧环的开环改造等。其中α，β-不饱和五元内酯环是生物活性必需基团之一，对内酯环的改造会显著降低其抗肿瘤活性，环氧环及C5，C6 的修饰均不同程度降低毒性和活性［16］。由于C14 位羟基的修饰物多数具有良好的水溶性，并能在生物体中转化为母体化合物，发挥前药的作用，本文着重综述了近十多年来国内外学者在雷公藤内酯醇的C14 位羟基结构修饰改造及其抗肿瘤活性研究进展。

1 酯化修饰

研究表明，雷公藤内酯醇C14β 羟基的空间结构是其发挥抗肿瘤活性的重要基团之一。但由于T1 的水溶性差，影响了其在体内的吸收代谢，限制了临床的应用。为了提高T1 的水溶性和抗肿瘤药理活性，降低毒性，很多学者针对C14-羟基进行了结构修饰，合成了多种的酯化衍生物。

1997 年，在一篇美国专利中，Qi 等人［17］采用琥珀酸酐与雷公藤内酯醇的C14-羟基在DCC/DMAP催化下反应，合成一些具有高水溶性的衍生物(Scheme 1)。其中，化合物4(C14-琥珀酸雷公藤内酯醇单酯钠盐，PG490-88)，不仅具有高度水溶性，且在多项研究中均表现良好的药理活性和较低的毒副作用。Fidler 等［18］研究发现，PG490-88 单独使用就能诱导肺癌、结肠癌细胞的凋亡，而与CTP-11 联合应用能产生协同效应促进肿瘤细胞凋亡，且应用PG490-88 后能提高实体瘤的化疗敏感性。Krishna等［19］也发现PG490-88 能有效抑制博来霉素诱导的肺纤维化和炎症反应，表明它可能是一个可用于治疗肺纤维化的药物。目前，PG490-88 已通过美国FDA 和欧共体药物主管机构EMEA 批准，在美国、法国等进行I 期临床试验。

图1 化合物2～5 的合成步骤Fig.1 Synthesis procedure of compounds 2-5

Zhang 等［20-21］首先用琥珀酸酐与雷公藤内酯醇反应得到游离酸衍生物2，然后再与溶菌酶(LZM)反应，得到C14-琥珀酸雷公藤内酯醇溶菌酶偶联衍生物TPS-LZM 6(Scheme 2)。最后，用异硫氰酸荧光素(FITC)标记，进行动物实验。他们发现，经此改造后的衍生物不仅具有肾靶向作用，并且大大降低了雷公藤内酯醇的肝毒性和生殖毒性。

图2 TPS-LZM 偶联物的合成步骤Fig.2 Synthesis procedure of TPS-LZM conjugate

2 环氧化修饰

Li 等［22］以雷公藤内酯酮7 为初始物，分别用手性三元环氧基和五元环取代C14 位羰基，合成了2个系列新型的雷公藤内酯醇衍生物8～12(Scheme 3)和13～16(Scheme 4)，使之不能形成分子内氢键，然后测定其抗癌活性。发现化合物8～12 均表现出明显的体外抗癌活性，尤以化合物8 的活性最高。体内进一步实验显示，化合物8 不仅对多药耐药性癌细胞有效，还具有选择性抗人卵巢癌(SKOV-3)和前列腺癌(PC-3)，且其毒性也明显低于雷公藤内酯醇。这些都表明，化合物8 或许是一个有前途的抗肿瘤候选药物。

图3 化合物8～12 的合成步骤Fig.3 Synthesis procedure of compounds 8-12

3 铵盐取代乙酰化修饰

图4 化合物13～16 的合成步骤Fig.4 Synthesis procedure of compounds 13-16

Xu 等［23］采用氯乙酰氯对雷公藤内酯醇进行酯化，再用不同胺类化合物与氯乙酰化的雷公藤内酯醇反应，合成一系列具有良好水溶性的侧链带有铵盐的雷公藤内酯醇衍生物17～33(Scheme 5)，并进行体内外药理活性测试。其研究表明，经此修饰后，虽然各种衍生物的水溶性大大增加，但其抗肿瘤活性却产生不同程度的降低。不过，值得一提的是，化合物19、20、23 和24 对耐伊马替尼的CML 显示出很好的抑制效果，有望成为克服伊马替尼耐药性的抗肿瘤候选药物。

图5 化合物17～33 的合成步骤Fig.5 Synthesis procedure of compounds 17-33

4 氟取代修饰

Aoyagi 等人［24］于2006 年报道了一些针对雷公藤内酯醇中C12α，C13α-环氧-C14-羟基结构进行改造的衍生物34～39(Scheme 6)，并用A549 肺癌细胞和HT29 大肠癌细胞进行抗肿瘤活性研究。研究发现，衍生物34、35 能较好的保持抗肿瘤活性，而衍生物36～39 的活性均大大降低，特别是衍生物38，几乎丧失了抗肿瘤活性。因此，认为对C 环的改性将不同程度的降低T1 的抗肿瘤活性，C12α，C13α-环氧结构和C14-羟基的空间构型可能是雷公藤内酯醇发挥细胞活性、毒性必不可少的重要结构。

图6 化合物34～39 的合成步骤Fig.6 Synthesis procedure of compounds 34-39

Aoyagi 等于2008 年［25］报道了用氟化剂二乙胺基三氟化硫(DAST)或［双(2-甲氧基乙基)胺］-三氟化硫(Deoxo-Fluor)对雷公藤内酯醇及其衍生物进行结构改造，合成C14-位氟取代的雷公藤内酯醇及其类似物40～43(Scheme 7)，并采用A549 肺癌细胞和HT29 大肠癌细胞进行细胞毒活性测试。他们发现，C14-F 取代羟基后的衍生物40b 在两种细胞株中的活性均高于T1，但C14-F 构型对活性有非常重要影响，其差向异构体40a 活性明显低于40b。除此之外，其他衍生物的细胞毒活性均远低于T1。

图7 化合物40a～43b 的合成步骤Fig.7 Synthesis procedure of compounds 40a-43b

5 结论

多年来国内外学者针对雷公藤内酯醇水溶性差、毒副作用大等，进行了许多结构改造及构效关系的研究，得到可喜的进展。总结学者们对雷公藤内酯醇C14 位结构改造的研究成果，有如下规律:1)雷公藤内酯醇C14 位基团的构型对其抗肿瘤活性有重要的影响，一般C14 位基团β 构型的活性高于α 构型的活性;2)对雷公藤内酯醇的C14 位羟基进行酯化、乙酰化修饰等，虽然会不同程度的降低其抗肿瘤活性，但同时也能降低毒副作用，提高水溶性，并且进入体内后酯键水解释放出雷公藤内酯醇，可作前药修饰;3)对雷公藤内酯醇的C14 位羟基进行氟代修饰有助于提高抗肿瘤活性。

围绕雷公藤内酯醇C14-羟基的结构修饰研究，今后重点可进一步研发C14-羟基的前药化修饰，包括提高水溶性的前药、高分子前药修饰;联合其它活性位点的修饰改造达到减毒增效的目的;对雷公藤内酯醇进行氟代修饰也将是一个很有前景的改造思路。围绕克服T1 毒性大、治疗窗窄的缺点，应加大缓控释制剂的研究开发。随着学者们对雷公藤内酯醇结构修饰和药理活性研究的不断深入，相信终有一天，科学家们将能合成出高活性、低毒性、宽治疗窗的雷公藤内酯醇衍生物，造福人类。

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