天然产物白藜芦醇二聚体的全合成及其衍生物的设计和活性研究

【摘要】白藜芦醇(3,5,4’-trihydroxy-trans-stilbene)广泛存在于多种植物中,是植物为了抵抗紫外线、真菌、病毒感染和机械损伤等外界刺激而产生的一种植物抗毒素。研究发现,它具有多种生理作用,如：抗氧化,心血管保护,神经保护,抗骨质疏松以及抗肿瘤等。白藜芦醇常以低聚体尤其是二聚体的形式存在,并且某些低聚体显示出比白藜芦醇单体更强的活性。本课题组胡昌奇教授经多年研究发现,以pallidol(7)为代表的白藜芦醇二聚体具有弱的雌激素样和抗雌激素样作用。同时由于该类化合物在自然界中含量极少,分离提取困难,不易进行进一步的研究,课题组导师孙逊教授于博士期间对isopaucifloralF(4)等天然二苯乙烯二聚体进行了的全合成及方法学研究。本论文基于以上前期基础,开展了以下四个方面的研究工作。一、全新设计出天然产物isopaucifloralF(4),quadrangularinA(5),pallidol(7)以及quadrangularinA的双键内移异构体(25)的全合成路线。其中解决了孙逊教授全合成路线中Tebbe反应原料易烯醇化与产物结构不稳定,Swern氧化反应中操作复杂和产率低等一系列问题,创新性地通过Ramberg-Backlund重排构建了目标化合物的骨架。同时改进了锂萘偶联和Wittig-Hornor反应的操作,减少反应步骤,提高反应产率：isopaucifloralF(3步,产率19%),quadrangularinA(7步,产率5%),pallidol(8步,产率5%)及quadrangularinA的双键内移异构体(7步,产率5%)。二、在全合成工作的基础上,针对已合成得到的天然产物及具有活性骨架的中间体化合物进一步进行了低氧大鼠颏舌肌细胞的雌激素受体表达实验,结果发现这些天然产物对ERα和ERβ都具有较好的亲和性,尤其对ERα选择性较高,且成剂量依赖性；构效关系进一步论证了苯环上的羟基取代数量,取代位置和取代方式的改变直接影响配体和雌激素受体结合的强弱,进而增强其雌激素样作用。在此基础上,结合计算机药物辅助设计,全新设计并合成了四类共57个优势骨架衍生物,其中茚酮类12个,茚烯类31个,茚二聚体类7个以及硫取代茚类7个。并挑选其中17个多羟基衍生物进行了以pGADT7和pGBKT7为载体的酵母双杂交ER竞争结合性实验,结果显示茚酮、茚烯、茚二聚体三类衍生物均对ERp都有较弱的激动活性,并且羟基被推电子基团取代会使ERβ亲和力上升,与药物设计结果相吻合。基于雌激素受体亲和实验和构效关系结果,进一步选取了对ERα和ERβ均较强的茚酮类天然产物isopaucifloralF(4)进行去卵巢大鼠体内抗骨质疏松实验,结果表明长时间(18周)的口服isopaucifloralF(10μg/kg)可以显著地增加骨密度、骨小梁厚度以及骨体积分数(较假手术组骨密度恢复至88%,骨小梁厚度恢复至78%,骨体积分数恢复至78%),同时较好地降低骨小梁分离度,改善去卵巢雌性大鼠的骨质疏松症状,对大鼠的有效剂量仅为已上市治疗骨质疏松药物醋酸巴多昔芬有效剂量的1/30。三、根据白藜芦醇二聚体类化合物多种活性的文献报道,本课题针对四类优势骨架的化合物进一步拓展了神经保护和抗炎等雌激素相关活性以及构效关系和作用机制的研究,结果发现：(1)茚烯和茚二聚体两类结构具有较好的神经保护活性,且多酚结构的天然产物及其类似物活性更好,甲基保护的前体活性较差；挑选了细胞活性较好的茚烯类先导化合物25进行了进一步神经保护作用的机制研究。发现该化合物能减轻百草枯诱导的细胞核形态变化,显著降低百草枯诱导的SH-SY5Y细胞内活性氧簇(ROS)水平,以剂量依赖提升超氧化物歧化酶(SOD)和GPx表达。此外,该化合物还剂量依赖性地减少Bax蛋白水平,并通过增加Bcl-2蛋白表达来增加细胞存活的机会。(2)茚酮类具有较好的抗炎活性,可以显著抑制LPS诱导的NO释放,且甲基保护的前体比相应的天然产物活性更优；选取抑制NO释放效果最好的茚酮类先导化合物22a进行了进一步的抗炎作用信号通路的研究,发现其可以剂量依赖性地降低LPS诱导的RAW264.7细胞中iNOS和IL-1β的表达,同时这种抑制作用是通过p38MAPK和JNK1/2磷酸化通路进行的,且该化合物也被证明是通过抑制NF-κB的表达来影响MAPK磷酸化信号通路的。四、为拓展白藜芦醇二聚体类化合物的抗肿瘤活性,根据已上市非甾体SERMs(如他莫昔芬、雷洛昔芬等)构效关系的文献,选取酵母双杂交ER竞争结合性实验中对ERβ亲和力较强的茚酮类天然产物isopaucifloralF(4)为先导化合物,以雷洛昔芬为参照化合物,ERβ作为靶点,结合计算机辅助软件设计出9个与ERp的拮抗性结合增强的含不同胺烷基边链和苯环取代基的茚酮类衍生物,并对这些衍生物进行体外Hela细胞增殖影响的实验。实验结果印证了计算机辅助药物设计的推测：甲氧基取代的含胺烷基侧链茚酮衍生物具有与阳性对照相当的抑制Hela增殖的活性,且其活性随着甲氧基数量的减少而增强；甲基保护脱去的多酚类化合物对Hela的增殖几乎没有抑制作用,而且随着酚羟基的增多,抑制作用改为促进增殖作用。其中化合物43具有与阳性对照Tamoxifen相当的抑制Hela增殖的活性(IC50=7.77μM)。综上所述,本论文在前期研究基础上,对新型非甾体植物性雌激素—白藜芦醇二聚体进行了更为深入的化学及生物学研究,涵盖了全合成,计算机辅助药物设计,体外活性测试(包括低氧大鼠颏舌肌细胞的雌激素受体表达实验,酵母双杂交ER竞争结合性实验,WesternBlot,抑制Hela细胞增殖实验),体内去卵巢大鼠抗骨质疏松实验,以及相关作用机制探讨等基础研究。相关研究内容共发表SCI论文5篇,会议论文2篇,申请专利5项；另有2篇SCI论文待发表。该项目已获得国家973项目、国家自然科学基金以及上海市科委基金的资助。
【作者】钟晨；
【导师】孙逊；
【作者基本信息】复旦大学，药物化学，2013，博士
【关键词】白藜芦醇二聚体；植物雌激素；isopaucifloralF；quadrangularinA；pallidol；神经保护；抗炎；抗骨质疏松；

【参考文献】
[1]刘婷婷.金刚石颗粒的表面镀镍及其在固结磨料研磨中的应用[D].南京航空航天大学,机械制造及其自动化,2014,硕士.
[2]高飞.前列腺癌相关氨基酸变异及SNP数据库构建及功能注释[D].苏州大学,系统生物学,2013,硕士.
[3]马竹梧.一种新型冷却喷嘴——涡流管[J].冶金自动化,1991,05:61-53.
[4]张旭卫.基于LBP-SVM的极光识别研究[D].西安电子科技大学,电路与系统,2012,硕士.
[5]毛鑫.基于土地评价的高标准基本农田建设研究[D].西南大学,土地资源管理,2014,硕士.
[6]向博.采用FCC的多馈入直流输电系统换相失败与静态稳定研究[D].湖南大学,电气工程,2012,硕士.
[7]李亚琪.布衣学者看人生[D].内蒙古师范大学,中国现当代文学,2012,硕士.
[8]邢伟.AZO薄膜的溶胶—凝胶法制备及其性能研究[D].辽宁大学,理论物理,2012,硕士.
[9]余红丽,刘佳,李雯.浙江高校研究生学术道德行为现状及对策研究[J].现代物业(中旬刊),2013,05:96-98.
[10]王小君.审计视角下会计信息披露及时性影响因素研究[D].贵州财经大学,会计学,2013,硕士.
[11]钱丽敏.一株TCE降解菌的分离、鉴定及其降解特性研究[D].轻工业环境保护研究所,环境工程,2013,硕士.
[12]白金明.正负性情绪、情绪智力对医学生情绪劳动策略的影响[D].苏州大学,应用心理（专业学位）,2014,硕士.
[13]阮氏翠幸.现代汉语与越南语亲属称谓语对比研究及其文化内涵[D].西南师范大学,汉语言文字学,2004,硕士.
[14]叶帆.女性油画家意象表现形式比较研究[D].赣南师范学院,美术学,2014,硕士.
[15]刘超.无线传感网络的波束成型与时间同步技术研究[D].杭州电子科技大学,信号与信息处理,2014,硕士.
[16]唐晓倩.玉米赤霉烯酮单克隆抗体研制[D].湖北大学,生物化学与分子生物学,2012,硕士.
[17]胡鑫.东盟维护东亚合作主导权的现实与逻辑[D].国际关系学院,国际关系,2013,硕士.
[18]兰坤.从归化和异化角度分析政府工作报告中文化负载单位的英译[D].北京交通大学,2012.
[19]宫相宽.陕西凤县九子沟超镁铁岩—正长岩体形成时代及其地质意义[D].西北大学,矿物学、岩石学、矿床学,2013,硕士.
[20]薛影会.基于小波理论的桥梁结构损伤识别[D].辽宁工程技术大学,结构工程,2012,硕士.
[21]张茗泰.基于时空Petri网的CPS建模与验证研究[D].苏州大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[22]陈立立.TM4基因通过Nur77-IKKβ-NF-κB通路抑制高脂诱导的代谢性炎症[D].复旦大学,内科学,2013,博士.
[23]罗敏,陈凌云,陈志楚.斜头架曲轴磨床圆角轮廓补偿方法及实现[J].组合机床与自动化加工技术,2014,12:48-50+55.
[24]孙树泉,张继川,张立群,刘实忠,王润国,康海澜,王朝.生物橡胶的研究进展[J].高分子通报,2013,04:42-50.
[25]胡枫.复杂超网络的结构、建模及应用研究[D].陕西师范大学,计算机软件与理论,2014,博士.
[26]谭晶荣,童晓乐.中国与金砖国家贸易关系持续时间研究[J].国际贸易问题,2014,04:90-100.
[27]陈磊.基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析[D].西安理工大学,水工结构工程,2004,硕士.
[28]陈彭年,秦化淑,洪奕光,韩正之.离散时间非线性最小相位系统的动态输出反馈镇定[J].自动化学报,2002,05:681-689.
[29]程木松.加热扰动异常非相干散射谱实验研究[D].西安电子科技大学,无线电物理,2012,硕士.
[30]田密.含蓄电池储能的分布式光伏发电控制策略研究[D].西南交通大学,电力电子与电力传动,2014,硕士.
[31]王炎.企业集团财务管理中心内部控制研究[D].华中师范大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[32]杨虎,王会琦,程代杰.基于预测的序列异常数据挖掘[J].计算机科学,2004,04:117-119+146.
[33]姚娜.论〈押沙龙，押沙龙！〉中的悲剧主题[D].河北师范大学,英语语言文学,2014,硕士.
[34]柯路娜.蒙古国侵权责任法的立法与实践问题研究[D].内蒙古大学,民商法学,2014,硕士.
[35]记者陈丹.最薄灯泡：灯丝由石墨烯制成[N].科技日报,2015-06-17001.
[36]黄纯美.中药喘可治注射液对COPD大鼠IL-12/STAT4、IL-4/STAT6信号通路影响研究[D].广州中医药大学,中医内科学,2014,博士.
[37]宋健.广东恒兴公司对虾饲料赊销管理研究[D].西南交通大学,工商管理,2013,硕士.
[38]郭一楠,巩敦卫.双层进化交互式遗传算法的知识提取与利用[J].控制与决策,2007,12:1329-1334.
[39]邓子玉.企业专利能力对企业长期竞争力影响的实证分析[D].河北大学,企业管理,2014,硕士.
[40]李艳丽.碳纳米管改性聚乳酸及其共混物的研究[D].西南交通大学,2010.
[41]唐群.中长跑教学对中学生逆商培养的影响分析[D].湖南师范大学,体育教育训练学,2014,硕士.
[42]王晶辉.一类新型光敏剂性质及其对DSSCs性能影响的理论研究[D].西南大学,物理化学,2014,硕士.
[43]孙逊.中学地理教学中相异概念的成因与转变研究[D].曲阜师范大学,课程与教学论,2013,硕士.
[44]李玉东.TiAlN薄膜的合成、计算和性能研究[D].上海大学,微电子学与固体电子学,2013,硕士.
[45]邹竹林.80后农民工的社会距离、尊严与主观幸福感的关系[D].湖南师范大学,基础心理学,2013,硕士.
[46]王梦妍.韩非“法治”思想及其现代价值研究[D].曲阜师范大学,思想政治教育,2013,硕士.
[47]唐东磊,蔡锡伟,何永清,宁宏晓.面向叠前偏移的炮检组合方法[J].石油地球物理勘探,2014,06:1034-1038+1.
[48]南西.基于场所精神下的行政中心研究[D].长安大学,建筑与土木工程（专业学位）,2013,硕士.
[49]郭丽恒.夫妻间侵权的民事法律救济研究[D].东北师范大学,民商法学,2012,硕士.
[50]齐大伟.高频隔离型半桥双向DC/DC变换器的研究与实验验证[D].北京交通大学,2014.