天然产物黄腐醇研究概况

顾晓凤

(上海宝山区中西医结合医院 门诊药房，上海 201900)



天然产物黄腐醇研究概况

顾晓凤

(上海宝山区中西医结合医院 门诊药房，上海 201900)

黄腐醇是结构简单的异戊烯查尔酮类化合物。近年来，黄腐醇在药理研究中表现出广泛的抗氧化、抗真菌、抗病毒等活性，尤其是显著的肿瘤化学预防作用，引起了国内外药学研究者的极大兴趣。对黄腐醇的研究情况进行综述，并对其日后发展进行展望。

黄腐醇；肿瘤；化学预防；抗氧化

1 研究背景

1.1 Xanthohumol (黄腐醇或黄腐酮)的命名

CA: 2-Propen-1-one, 1-[2,4-dihydroxy-6-methoxy-3-(3-methyl-2-butenyl) phenyl]-3-(4-hydroxyphenyl)-, (2E)

1.2 分布

黄腐醇存在于桑科忽布属植物啤酒花(Humuluslupulus)[1]和豆科槐属植物Sophoraangustifolia[2]及苦参(Sophora flavescens Ait)[3]中。啤酒花(hops)又名忽布、蛇麻草、香蛇麻，为桑科忽布属植物啤酒花的雌花花序，用于药用及酿造啤酒，在啤酒中作为芳香剂和防腐剂来使用[1]，主要分布在欧洲、北美、亚洲的东部[4]和北部，在中国新疆、四川北部各地也有栽培[5]。目前，国外学者对北美、欧洲及日本三地啤酒花的不同变种、亚种及栽培品种进行了比较深入的研究，发现它们都不同程度地含有黄腐醇[4]。它占植物干重的0.1%～1% ，是啤酒花中最主要的异戊烯黄酮类化合物[6]，主要分布在球果苞的近轴表面的腺状毛状体分泌的树脂部分中，在嫩叶下侧的毛状体中也有发现[1]。

2 分离纯化

目前，对黄腐醇的分离基本都是通过经典的柱层析来实现的。Jan F. Stevens等[7]先用丙酮或氯仿提取蛇麻草，再用热甲醇沉淀脱脂后行Sephadex LH-20分离，以甲醇洗脱，采用TLC监测，苯∶二氧六环∶乙酸=18∶5∶1做展开剂，黄腐醇呈现黄色斑点，用Naturstoffreagenz A显色后，在350nm下，观察到黄腐醇由黄色变为棕色。收集含黄腐醇的部分并蒸干，在甲醇-水或丙酮-水中进行结晶。夏娜[8]利用硅胶柱层析法和结晶，对啤酒花浸膏中的黄腐醇进行了分离和纯化，纯度达到98.1%。

3 结构测定

1913年，Power等[9]从新鲜的Kentish hop中首次分离得到了黄腐醇。1957年，Verzele工作小组[10]通过元素组成分析和化学降解实验确定了查尔酮结构，但仍无法确定异戊烯和甲氧基的相对位置。直到1961年，Vandewalle[11]才最终确定了其结构。

目前，天然产物的结构测定主要依赖于色谱和光谱学技术。借用这些先进的科学技术可以方便地确定黄腐醇的化学结构。黄腐醇是从黄酮类成分中分离得到的，UV显示其最大吸收峰在370nm附近，结合1H-NMR中C环质子的信号特征，提示为查尔酮骨架[12]。由APCI-MS得其分子量为354，则分子式为C21H22O5，不饱和度为11。进一步由CAD得到299的主峰，推测为[MH-C4H8]+，含有一个异戊烯取代基[13]。由1H-NMR(见表1)显示：δ 3.2(2H,dqq, J=7.2, 1.1, 0.4Hz); δ 5.2(1H,tqq,J=7.2,1.4,1.3Hz);δ 1.7,1.6(each 3H, dtq, J=1.4, 0.4, 0.3Hz) 提示为AM2X3Y3，证实了异戊烯基的存在；d 7.8(1H,d, J = 15.5Hz)，d 7.7(1H, dtt, J=15.5, 0.5, 0.6Hz)，δ 7.5(2H,dddd, J=8.5,2.6,0.5,0.3Hz)，δ 6.8(2H,dddd, J=8.5, 2.3, 0.3, 0.3 Hz) 提示为ABMM’XX’，为E-4-羟基-查尔酮[14]；δ 10.1, 10.6, 14.6(each 1H,s)提示为三个酚羟基的信号，其中一个羟基形成了氢键[15]；δ 6.0(1H, s)为一个孤立芳氢信号；δ 3.9(3H, s)提示为一个-OCH3信号[14]。13C-NMR归属见表2。在HMBC谱(见表3)中，H-1’’不仅和C-2’’, C-3’’, C-2’, C-4’相关,还和C-3’有远程偶合作用,提示了异戊烯取代在3’位上[12]。

表1 黄腐醇1H-NMR数据

表2 黄腐醇13C-NMR数据

4 药理活性

4.1 肿瘤化学预防作用

肿瘤的化学预防不同于肿瘤的治疗，其旨在通过摄取能够影响肿瘤形成、发展的营养物或药物以达到促进肿瘤死亡、防止、延迟或逆转肿瘤的目的。目前，在啤酒花中分离得到所有化合物中，黄腐醇具有最强的肿瘤化学预防作用。它主要是通过以下三种途径来发挥广谱肿瘤的化学预防作用：①黄腐醇可以在早期抑制肿瘤生长[1]。在SRB实验中，以整个培养基中蛋白质的含量作为指标来测定存活的肿瘤细胞的数目。用含甲醇的胎牛血清作阴性对照，结果表示成试验值和阴性对照的比值。发现：在测试的化合物中，黄腐醇具有最强效的抗MCF-7、A-2780繁殖的活性(图1)。在进一步研究对DNA合成影响的实验中，发现黄腐醇能够抑制胸腺嘧啶核苷注入到MCF-7中，结果显示黄腐醇对DNA合成有剂量依赖性的抑制作用。用剂量<5μM 的黄腐醇处理4天后，其活性弱于异黄腐醇(图2)，这与其在同浓度时抑制MCF-7繁殖的活性强弱不一致，提示黄腐醇抑制DNA的合成只是其发挥抗MCF-7繁殖的作用机制之一[16]；②黄腐醇抑制前癌物的代谢活化。Miranda等在Ames Salmonella的诱变实验和DNA与IQ代谢物键合的实验中发现，黄腐醇有抑制前癌物IQ代谢活化的作用。进一步的研究发现，黄腐醇可能是通过抑制细胞色素P450酶，特别是Cyp1A2来抑制肿瘤细胞的突变和DNA的形成；③黄腐醇可以诱导活化致癌物的解毒酶[1]。

表3 黄腐醇HMBC

图1 黄酮醇对人乳腺癌细胞MCF-7影响观察

注：A为用药2天后，B为用药4天后。XN：黄腐醇；TP：2’,4’,6’,4-Tetrahydroxy-3’-prenylchalcone；TG：2’,4’,6’,4-Tetrahydroxy-3’ -geranylchalcone；DX：Dehydrocycloxanthohumol；DH：Dehydrocycloxanthohumol hydrate；IX：异黄腐醇。

图2 黄腐醇(XN) 和异黄腐醇(IX) 对MCF-7 细胞DNA合成影响

4.2 抗氧化作用

4.2.1 抗铁离子和TBH介导的脂氧化 Rpdriguez等[17]在对异戊烯黄酮的抗肝微粒体的脂氧化作用的研究中发现：异戊烯查儿酮黄腐醇在25μM浓度时，能很好地抑制亚铁离子-抗坏血酸、铁离子-ADP/NADPH和TBH系统介导的脂氧化。

4.2.2 抗氧自由基 Gerhauser等[1]发现在ORAC实验中，黄腐醇在1μM浓度时，清除羟基、peroxyl自由基的能力分别是对照物trolox的8.9和2.9倍。黄腐醇还能有效清除超氧阴离子(IC50=2.6μM)。进一步研究发现，黄腐醇是通过12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate促使人HL-60前髓单核白血病细胞的分化来抑制超氧阴离子的形成，而不是通过抑制黄嘌呤氧化酶的活性发挥作用的。

4.2.3 抗HIV 黄腐醇具有抑制C8166淋巴细胞中HIV-1诱导的cytopathic effects, viral p24抗原产生和反转录酶的作用，EC50分别为0.82、1.28、0.50μg/mL[18]。

5 结构改造

Miranda[16]研究发现，以下情况可以增强黄腐醇抗MCF-7繁殖的作用：①A环6’ 位上用-OCH3代替-OH：在10μM 时，2天后，黄腐醇对MCF-7的抑制率达到45%，而TP几乎无抑制作用；②查尔酮代二氢黄酮：在10μM 时，4天后，黄腐醇对MCF-7的抑制率达到75%，而异黄腐醇为30%。由以上的构效关系研究发现，查尔酮母核和6’位的-OCH3是黄腐醇发挥抗MCF-7繁殖作用重要的活性位点，因此可进一步深入研究其构效关系，以确定这两个活性部位上的最佳基团。由于查尔酮类化合物平面性较强，水溶性差，因此考虑引入亲水基团，比如羟基、糖基或形成盐以增加其水溶性。见图3。

图3 TP和异黄腐醇结构式

6 合成路线

目前，没有正式的关于黄腐醇合成方面的文献，这可能是由于黄腐醇可以从啤酒生产工业的废弃物中提取得到[1]。通过借鉴其类似物的合成工作，我们可以推出黄腐醇的六步合成路线。见图4。

图4 黄腐醇合成路线

试剂和条件：a) MOMCl、K2CO3丙酮回流 0.5h，MOM=甲氧乙基；

b) 1-溴-3-甲基丁烯、K2CO3、丙酮回流4h；硅胶纯化；

c) N,N-二甲基苯胺回流4h；

d) (CH3O)2SO2、丙酮、K2CO3回流0.5h；

e) 甲醇、盐酸回流15min；

f) 对-羟基-苯甲醛、KOH、EtOH r.t. 36h。

以上a～e的前五步反应借鉴了Glaflavanone-A的部分合成路线得到2,4-Dihydroxy-3-prenyl-6-methoxyacetophenone，考虑与对羟基苯甲醛进行羟醛缩合反应，但黄腐醇易异构化成异黄腐醇，因此反应条件宜温和，在室温下，加入KOH和EtOH反应36h。

7 结语

鉴于黄腐醇的众多生理活性作用，开发其在医药、食品、化妆品、保健品等方面的新用途应当成为当今对黄腐醇研究的热点。鉴于黄腐醇在自然界中的稀有性，研究黄腐醇的化学合成与降解、开发含有黄腐醇的植物新资源、研究有效提取黄腐醇的新技术也必将成为对黄腐醇研究的重点。 黄腐醇优越的肿瘤化学预防作用，值得引起重视。但其具体的药理机制不明，体内活性还不确定，对其构效关系的研究也有待深入。

另一方面，天然黄腐醇只存在于啤酒花中，啤酒酿造工业中，废酒花是重要的黄腐醇的天然来源。充分利用丰富的废酒花资源，优化黄腐醇的提取生产工艺，更好地为开发黄腐醇这一珍贵天然产物在食品、保健品和医药等领域的新用途提供扎实的物质基础。

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(责任编辑：尹晨茹)

Recent Studies of Natural Product Xanthohumol

Gu Xiaofeng

(Outpatient Pharmacy, Shanghai Shuguang Hospital Baoshan Branch, Shanghai 201900, China)

Xanthohumol, a prenylated chalcone, has received much attention due to its excellent activities on cancer chemoprevention and antioxidation. Here we discuss the recent studies of xanthohumol and propose outlook for its future development.

Xanthohumol;Cancer;Chemoprevention;Antioxidation

2014-12-20

顾晓凤(1981-)，女，上海宝山区中西医结合医院药师，研究方向为医院药学。

R285

A

1673-2197(2015)10-0064-04

10.11954/ytctyy.201510027