松香酸及其衍生物的生物活性研究进展

钱 珊，高 成，马兴梅，黄文泽，袁 欣

（西华大学食品与生物工程学院，四川 成都 610039）

萜类天然产物具有新颖且多样性的分子结构与广泛的生物活性[1-2]，是药物研究开发的重要结构来源，例如：长春花生物碱、紫杉醇、喜树碱等都是临床一线的化疗药物[3-4]。松香是一种非常重要的天然资源，被誉为“长在树上的石油”。它由多种三环二萜树脂酸组成：纵酸型树脂酸、海松酸型树脂酸、劳丹型树脂酸等[5]，其主要成分是三环二萜类天然产物松香酸（abietic acid 缩写AA）。松香酸等三环二萜类化合物在具有新颖多样结构的同时，又具有相对较小的分子量，有可能具有更好的生物利用度。虽然目前对松香酸在内的各种松香活性成分的研究主要仍集中在工业领域，但其具有的广泛生物活性已经被证实，包括抗肿瘤、抗菌、抗病毒等[6-10]。因此本文综述了松香酸及其衍生物的结构与生物活性的研究进展，为进一步研究松香酸提供帮助，以期为三环二萜类天然活性物质的药用研究提供方向。

1 松香酸及其衍生物在抗肿瘤方面的研究进展

松香酸(1)可作为治疗抗癌药物的辅助试剂，如乳腺癌、子宫癌、肝癌等癌症[11]。松香酸(1)和脱氢松香酸（DHA 2）在上皮癌（A431）和肺肿瘤(A549)系中显示出中等细胞毒性[12]，最近研究发现松香酸（1）能抑制B16F10黑色素瘤细胞在小鼠肺部的迁移潜力，提高与紫杉醇联合用药的疗效[13]。在松香酸C18羧基位置进行结构修饰，通过酯化、还原得到甲酯(3a)、甲基醛(3b)、伯醇(3c)等衍生物，评估其细胞毒性发现，甲酯活性＞醛＞羧酸＞醇，有趣的是母体共轭双键的异构化会导致丧失抗肿瘤活性[14]。类似的将脱氢松香酸C18位置进行改造，得到化合物（4a—4c），其中脱氢松香醇（4c）显示出比其他化合物高的抗Hela、Jurkat细胞活性，而松香酸甲酯衍生物的抗Hela细胞活性是衍生松香酸物中最高的。这就形成了鲜明对比，可能两母体的抗癌机制并不一致。另外，7位引入含氧基团会导致活性降低，脱氢松香酚乙酯具有更高的选择性[15]。与氨基酸缩合的松香酸衍生物（5）对人白血病（HL-60）细胞的IC50为3.6～37.3 μmol/L，对肺（A549）、乳腺（SK-BR-3）、胃（AZ-521）癌细胞具有中等细胞毒性，氨基酸的引入增加了母体松香酸的细胞毒性。其中与芳香族氨基酸（Phe、Tyr）缩合的松香酸能产生与顺铂相等的细胞毒性效力[16]。先与松香酸成酰胺后还原得到的仲胺化合物（6a—6c）针对黑色素瘤细胞的IC50能达到3 μmol/L以下，其中化合物通过氢键与靶点结合，氨基活性氢是活性必需的[17]。松香酸和脱氢松香酸C18进行简单的衍生就有一定的抗癌活性，相信引入更多的活性基团可能会有更好的抗癌活性。抗肿瘤活性化合物如图1所示。

有学者[18]合成了脱氢松香酸(2)的第一个手性三核铁配合物，并将脱氢松香酸与之进行细胞毒性实验对比，发现Fe（III）中心的参与能促进DNA结合能力，并降低细胞毒性。该实验结果表明，脱氢松香酸的抗癌作用可能涉及多个靶点。近期研究[19]发现，在脱氢松香酸C18引入指示侧链的新型松香酸衍生物具有一定的生物活性，通过硫脲键链接奎尼丁和脱氢松香酸（7）具有一定的抗癌活性，并降低脱氢松香酸对正常细胞的毒性，并且在C18引入不同的官能团会产生不同的抗癌活性。Özsen等[20]使用28种不同微生物菌株进行了枞酸的生物转化，得到4种具有良好活性的化合物（1，8—10），其中松香酸能有效、有选择性地抑制人肺癌细胞A549。化合物9能抑制肝癌细胞HepG2的增殖，起凋亡作用，并能抑制A549细胞DNA的合成。上述研究仅仅引入了羟基，若还能衍生出其他基团，对于其生物活性的提高和机制的研究将具有重要作用。采用孪药或拼合等经典药物化学手段，也是一种很好的研究方向。

图1 抗肿瘤活性化合物

2 松香酸及其衍生物在抗病毒、抗真菌方面的研究进展

以脱氢松香酸为前体[21]，衍生合成的苯并咪唑（11）、喹喔啉（12）和吲哚（13）等杂环化合物（见图2）对巨细胞病毒（CMV）、疱疹病毒（RSV、VZV）和DNA、RNA病毒均有活性。以脱氢松香酸衍生合成脱氢松香基氰基吡啶类化合物（14），用MTT比色法测试表明，这些化合物（见图2）具有对人体单纯疱疹病毒（HSV-1）的体外抗病毒活性[22]。这些结构的进一步官能化、调节取代基，能开发出新型抗病毒药物。以松香酸为前体[23]，合成了15-羟基去氢松香酸衍生物（15—20），这些化合物(见图2)有抑制Epstein-Barr的早期抗原病毒活性，化合物18a有相对较强的抗真菌活性。WANG等[24]合成了24种松香基衍生物，并确定了抗真菌活性与N原子数和芳香键数等成正相关的定量构效关系。通过计算分析进一步设计合成了化合物21，其活性远高于其合成的24种化合物，符合模型预测结果。廖圣良等[25]在脱氢松香酸中引入噻唑酰胺结构（22—23），发现：其对花生褐斑菌、苹果轮纹病菌等5种病菌均有抑制活性；中间体22和化合物23a在50 μg/mL质量浓度下对苹果轮纹病菌的抑制率分别为92.4%和90.0%；其可作为农药进一步研究。上述引入杂环和构建其他环系的方法能产生很好的抗真菌和抗病毒活性，若还能引入更多的杂环，可能会找到具有更好活性的药物。

图2 抗病毒、抗真菌活性化合物

3 松香酸及其衍生物在抗菌方面的研究进展

松香烷型二萜因其广泛的抗菌活性而受到关注，包括抗MASR、VRE活性、抗革兰氏菌等等活性。有学者[26]从非洲南部植物Plectranthusmadagascariensis中用甲醇提取出了4种主要成分，并首次分离得到2种松香烷型二萜（24—25）。这些二萜化合物（见图3）对α-葡萄糖苷酶具有抑制作用，IC50为33～275 μmol/L，并显示出有效的抗金黄色葡萄球菌和粪肠球菌活性。Saruul等[27]测定了分离得到的二萜化合物（26—28）的抗菌活性，发现:松香烷型二萜类化合物能抑制4种革兰氏阳性菌;化合物25对MASR具有更强的抑制作用;醌的结构是革兰氏阳性菌的抑制活性的结构关键。近期有研究者[28]从药用植物Isodon rubescens中分离出3种含有独特γ-内酯的松香烷型化合物（29—31）。在评估其抗变形链球菌活性中发现，化合物31在25 μg/mL时能够抑制生物膜形成，而其MIC高达0.5 mg/mL。这说明其抗生物膜形成机制不同于抑制细胞生长的机制，这或许能成为开发新型抗菌药的途径。Chen等[29]从Salvia prionitis中分离出几种新型的松香酸二萜化合物（30—35），均对革兰氏阳性菌有抑制作用。化合物34对拓扑异构酶有抑制作用，化合物35有细胞霉素类作用。对松香酸母体引入各类不同数量的含氧基团能产生很好的抗菌活性,但抗菌活性不太广泛。若能找到更加广谱或活性更好的化合物，对于植物源抗菌药的研究会是个很好的补充。

图3 抗菌活性化合物

4 松香酸及其衍生物在其他生物活性方面的研究进展

云杉一直是一种重要的药物来源，可是其富含松香酸、脱氢松香酸等萜烯和甾醇的树皮一直被废弃。研究者[30]用己烷提取云杉树皮中主要成分松香酸和脱氢松香酸，显示出强力的抗氧化作用，以及抗高胆固醇血症、黏膜血管保护和抗肿瘤活性。糖尿病已成为世界第三大慢性疾病，在此背景下开发植物源性的治疗糖尿病药物受到人们的广泛关注。目前的主要策略是抑制α-葡萄糖苷酶的活性。Bajpai等[31]研究发现，化合物21可以持续抑制α-葡萄糖苷酶活性，减少膳食后血糖水平，并具有一定的酪氨酸酶抑制活性。过氧化物酶体增殖激活受体（PPARs）控制着许多细胞内的代谢过程，PPARs受体激动剂能改善糖尿病、心血管疾病等代谢紊乱；植物源性的萜类PPARs受体激动剂如：松香酸、脱氢松香酸等广泛存在于蔬菜和水果中，有助于降低代谢风险综合征[32]。近期有研究者[33]研究了松香酸、脱氢松香酸和角鲨烯对葡萄糖-6-磷酸酶（G6Pase）和糖原合成酶（GS）活性的影响以及对P-活化蛋白激酶（AMPK）、Akt和糖原合成酶激酶的磷酸化作用，结果表明脱氢松香酸有突出的抗糖尿病活性，它通过抑制G6Pase（减少葡萄糖的产生）和刺激GS的活性（增加葡萄糖储存）双重作用降血糖。松香酸及其衍生物能抑制各种代谢疾病相关激酶，若能开发出相应的植物源性药物更能被人们接受并能增加废弃植物的利用度，减少环境污染。其他活性化合物如图4所示。

在江河湖泊设置入河排污口的建设项目，建设单位应当取得县级以上地方人民政府水行政主管部门或者流域管理机构出具的入河排污口设置同意文件。在进行入河排污口设置审批时，应结合废污水产排分析及纳污水域调查成果，分析判断其是否符合清洁生产、达标排放与总量控制、水功能区限排等方面要求。因保留区、缓冲区主要是采用现状污染物入河量作为纳污能力及限排总量，因此在进行入河排污口设置审批时，需削减水功能区内相应的排污量，以满足新增加入河排污量后不会超过限排总量；而开发利用区的纳污能力及限排总量主要是采用模型法进行计算，新增加入河排污量与现有入河排污量的总和不得超过该水功能区限排总量。

Li等[34]从鼠尾草地上部分提取了一系列4,5开环松香重排二萜化合物（33—35），测定了其对RAW 264.7细胞中脂多糖诱导产生NO机制的抑制作用，其中具有呋喃环的化合物34和35的IC50为14.56和15.11 μmol/L。由疟原虫引发的疟疾虽然有青蒿素等一线药物进行治疗，但是开发新型药物也是不可忽视的。Sadashiva等[35]合成了一系列脱氢枞胺及其酰基化合物（36—40），其对疟原虫的IC50为0.36～2.6 μmol/L。有趣的是，N-脱氢枞基苯甲酰胺（37）显示出有效的抗疟活性（IC50=0.36 μmol/L）和对哺乳动物忽略不计的细胞毒性（IC50＞100 μmol/L），可考虑作为新型抗疟疾药物。莫启进等[36-37]以脱氢松香酸为前体，合成一系列1，3，4-噻二唑衍生物（41—43），其中硫脲衍生物表现出对棉铃虫、玉米螟等有杀虫活性，化合物41a、41c对棉铃虫有一定的杀虫活性并且防治效率都不低于80%，化合物41b、41d、41e对玉米螟具有杀虫活性并且防治效率不低于60%。其中取代酰胺基衍生物大部分只具有一定的杀菌活性，反而中间体42在质量浓度为50 mg/L时对番茄早疫病菌抑制率达到88.9%，并对其他病菌也具有抑制活性。在之前的研究[38]中，该课题组合成了1，3，4-二噁唑系列衍生物（44a—44h）。上述研究发现，松香酸及其衍生物还有很好的杀虫、杀菌、除杂草活性。但影响人类身体健康、正常生活秩序的害虫还有很多，因此需要继续对其衍生物进行研究，以期能开发出更多的治疗药物或杀虫农药。

图4 其他活性化合物

5 结论与展望

本文综述了近年来各个文献报道的关于松香酸及其衍生物的生物活性研究进展。松香酸和脱氢松香酸具有抗肿瘤活性、抗氧化、抗糖尿病等活性，主要对羧基C18位置结构进行修饰，能增强抗癌活性和靶点的选择性，产生不同的抗癌活性和其他抗真菌、抗病毒活性、抗疟疾活性等。对B环、C环的结构修饰（例如：引入含氧基团羟基或改造为醌等结构）会增强其抗真菌、抗病毒、抗菌活性，虽然具体机制尚不明确，但是各类活性显而易见且结构修饰成果显著。依照一定的构效关系，加强对B环、C环和异丙基的结构修饰研究，采取合适的制剂策略提高成药性和生物利用度，相信未来能研发出具有良好活性且低毒低副作用的松香类三环二萜新药。