摘要:白皮杉醇是白藜蘆醇的羥基化類似物,被證明具有多種生理藥理活性,應(yīng)用廣泛。自然界中白皮杉醇的含量很少,提取成本高,影響了它的廣泛應(yīng)用。本文主要綜述了白皮杉醇的生物活性、制備方法等研究進(jìn)展,為深入開展其臨床藥理學(xué)研究和進(jìn)一步開發(fā)利用提供依據(jù)。
關(guān)鍵詞:白皮杉醇 生物活性 制備方法
中圖分類號(hào):TQ461 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-5336(2014)20-0051-02
白皮杉醇(3,3',4,5'-四羥基反式二苯乙烯,英文名Piceatannol),是一種在葡萄,大黃蘚,甘蔗等中發(fā)現(xiàn)的多酚物質(zhì),它被證明具有很多的生物活性,比如抗氧化、清除自由基、提高免疫調(diào)節(jié)力等。自然界中白皮杉醇的存在的量很少,提取成本高,還受到天然資源的限制,越來(lái)越多的科研工作者研究利用化學(xué)方法合成白皮杉醇。筆者就近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)白皮杉醇的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,以期為后續(xù)研究提供參考。
1 白皮杉醇的生物活性
白皮杉醇是白藜蘆醇的羥基化類似物,兩者具有相似的生物活性,比如抗氧化、清除自由基、抗癌、抗炎、心血管保護(hù)等。在某些生物活性方面,白皮杉醇明顯優(yōu)于白藜蘆醇。
1.1 抗氧化、清除自由基作用
白皮杉醇是白藜蘆醇的羥基化類似物,其含有4個(gè)酚羥基。一方面,白藜蘆醇及其類似物作為體外抗氧化劑,常作為抗氧化因子應(yīng)用于化妝品或藥品中,它可以幫助保持肌膚水分,祛除各類斑,延緩皮膚老化等。另一方面,白藜蘆醇及其類似物作為體內(nèi)抗氧化劑,可用于預(yù)防和治療人類的某些疾病。人體內(nèi)的很多疾病都跟活性氧和自由基有關(guān)。李曉霞[1]等人采用3種不同的抗氧化評(píng)價(jià)方法對(duì)白皮杉醇進(jìn)行了抗氧化性能的研究,并白藜蘆醇、TBHQ、BHT、兒茶素進(jìn)行了對(duì)比,實(shí)驗(yàn)表明白皮杉醇的還原能力和清除羥基自由基的能力均高于白藜蘆醇、TBHQ、BHT和兒茶素,清除DPPH自由基的能力雖比不上TBHQ和兒茶素,但強(qiáng)于白藜蘆醇和BHT,且隨著濃度的增大,白皮杉醇清除DPPH自由基的能力越來(lái)越接近TBHQ和兒茶素。
1.2 抗癌作用
研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)CYP1B1在腫瘤細(xì)胞中過度表達(dá)時(shí),白藜蘆醇會(huì)在CYP1B1作用下轉(zhuǎn)化成白皮杉醇,即白藜蘆醇在CYP1B1作用下轉(zhuǎn)化成白皮杉醇,通過抑制CYP1B1的表達(dá)產(chǎn)生抗癌作用,這一發(fā)現(xiàn)說明白皮杉醇可以直接、更有效的用于癌癥的預(yù)防和治療。Lee[2]等人指出,白皮杉醇可以抑制腫瘤細(xì)胞DNA的合成,誘導(dǎo)細(xì)胞周期中G1期縮短,減少CDK2、CDK4、細(xì)胞周期蛋白A和D1,并在24小時(shí)內(nèi)抑制CDK2, CDK4的活性。還有人報(bào)道,白皮杉醇能誘導(dǎo)無(wú)雄激素受體的前列腺癌細(xì)胞PC3中神經(jīng)酰胺濃度的增加,從而抑制細(xì)胞增殖,進(jìn)而抑制前列腺癌。
1.3 抗炎作用
有研究[3]指出白皮杉醇具有很強(qiáng)的抗炎活性,對(duì)COX-2具有很高的選擇性,選擇性指數(shù)為417.08,較低濃度就可以抑制COX-2的活性。Jin[4]等人研究表明白皮杉醇可以抑制PGE2、NO和促炎因子的產(chǎn)生,并可以抑制iNOS和COX-2 mRNA的表達(dá)從而顯示出較強(qiáng)的抗炎活性,同時(shí)還指出了白皮杉醇抑制炎癥細(xì)胞因子基因的轉(zhuǎn)錄是通過抑制NF-κB及其信號(hào)傳導(dǎo)途徑。劉丹[5]等人在白皮杉醇對(duì)佛波酯誘導(dǎo)MCF-10A細(xì)胞中NF-κB激活和COX-2表達(dá)的抑制作用實(shí)驗(yàn)中表明,白皮杉醇可以抑制促癌劑TPA誘導(dǎo)人體正常乳腺上皮細(xì)胞中NF-κB的激活和COX-2蛋白的表達(dá),此作用要遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于白藜蘆醇和氧化白藜蘆醇,白皮杉醇還可以抑制IκBa的磷酸化和降解,阻止NF-κB p65亞基進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)。
1.4 心血管保護(hù)作用
白皮杉醇及白藜蘆醇對(duì)心臟和血管的保護(hù)作用體現(xiàn)在能減少缺血-再灌注動(dòng)物模型的心肌梗死面積、降低室性心動(dòng)過速及室顫的發(fā)生率和持續(xù)時(shí)間,降低死亡率,以及廣泛的血管舒張效應(yīng)。
1.5 免疫調(diào)節(jié)功能
白皮杉醇和白藜蘆醇對(duì)非特異性和特異性免疫功能有著很好的調(diào)節(jié)作用,可以明顯改善心肌炎、哮喘、自身免疫性腦脊髓炎、骨關(guān)節(jié)炎、IV型變態(tài)反應(yīng)及肝移植術(shù)后排斥反應(yīng)等免疫性疾病的嚴(yán)重程度。
2 白皮杉醇的制備
2.1 白皮杉醇的天然提取
白皮杉醇是植物體中產(chǎn)生的一種植物抗毒素,在植物中的含量很低,主要存在于大黃蘚、大黃、葡萄和甘蔗中。提取白皮杉醇時(shí),一般先將植物原料搗碎,然后用甲醇、乙醇、乙酸乙酯等溶劑提取,可以借助于微波、超聲波等提取方式,得到的白皮杉醇粗品,經(jīng)合適的純化方式得到純度較高的白皮杉醇。
白皮杉醇在水中溶解度較小,可以利用這一特性,使其先變成酚鹽,跟其他有機(jī)物分離后,再加入合適的酸,通過調(diào)節(jié)pH值,使白皮杉醇析出,達(dá)到分離純化的目的。此外還可以用硅膠柱層析法純化白皮杉醇,但是比較耗時(shí),而且溶劑消耗大,也有用大孔樹脂分離純化的。要想得到高純度的白皮杉醇,一般是采用高效液相色譜進(jìn)行純化,但成本較高。據(jù)報(bào)道可從1kg干的大黃蘚根中提取到0.3g純的白皮杉醇,自然界中白皮杉醇存在的量很少,天然提取白皮杉醇存在提取成本高、自然資源有限、耗時(shí)等缺點(diǎn),限制了其廣泛應(yīng)用。
2.2 白皮杉醇的化學(xué)合成
化學(xué)合成方法不受自然資源的限制,且能持續(xù)生成,成本較低,可以為白皮杉醇的廣泛應(yīng)用提供條件。目前國(guó)內(nèi)對(duì)白皮杉醇的研究較少,還未建立低廉、高效、簡(jiǎn)潔的合成方法。白皮杉醇之所以難以制備,主要是因?yàn)樗苋菀妆谎趸?,?duì)無(wú)氧操作要求較高,而且順反構(gòu)型難以控制。
2.2.1 利用Wittig反應(yīng)制備白皮杉醇
有學(xué)者[6]以3,5-二羥基苯甲酸甲酯和3,4-二甲氧基苯甲醛為原料,通過芐基化、水解、溴代、磷酸化、Wittig反應(yīng)、去芐基等六步反應(yīng)得到白皮杉醇,其中采用芐基作保護(hù)基。也有學(xué)者通過Wittig反應(yīng)制備了一系列二苯乙烯類化合物,其中包括白皮杉醇,最后得到了順式和反式的混合物,最后用閃式色譜分離得到反式構(gòu)型。Wittig反應(yīng)的不足在于反應(yīng)條件苛刻,對(duì)無(wú)水無(wú)氧要求較高;立體選擇性不高,產(chǎn)物一般為順式和反式構(gòu)型的混合物;產(chǎn)物難分離,因?yàn)轫樖脚c反式結(jié)構(gòu)極性差別很小,難以用普通重結(jié)晶方法或者柱層析分離。
2.2.2 Wittig-Horner反應(yīng)
Gill[7]等人采用Wittig-Horner反應(yīng)制備得到了白皮杉醇,以3,5-二甲氧基芐基溴為原料,與亞磷酸三乙酯反應(yīng)得到3,5-二甲氧基芐基磷酸二乙酯,然后與3,4-二甲氧基苯甲醛反應(yīng)得到了3,3′,4,5′-四甲氧基二苯乙烯,最后用三氯化硼(BCl3)脫甲基得到了白皮杉醇。李曉霞[8]等人以3,4-二甲氧基芐醇為原料,利用Wittig-Horner反應(yīng)構(gòu)建二苯乙烯骨架,以無(wú)水氯化鋁為脫甲基試劑制得白皮杉醇,大大降低了生產(chǎn)成本。Wittig-Horner反應(yīng)本質(zhì)上是對(duì)Wittig反應(yīng)的一種改進(jìn),其是用亞磷酸酯代替三苯基膦與羰基反應(yīng)來(lái)形成雙鍵,該反應(yīng)操作簡(jiǎn)便、條件溫和、立體選擇性、產(chǎn)率較高。
2.2.3 利用Heck反應(yīng)制備白皮杉醇
Botella[9]等人以3,4-二甲氧基苯乙烯與3,5-二芐基碘苯為原料,以鈀作為催化劑通過Heck反應(yīng)制得白皮杉醇。polunin[10]等人也利用Heck反應(yīng)合成了白皮杉醇,總產(chǎn)率達(dá)到了75%。Heck反應(yīng)優(yōu)點(diǎn)在于產(chǎn)率高,但使用的原料不容易制備,且使用的催化劑為含鈀的絡(luò)合物,價(jià)格昂貴,不適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
2.2.4 Perkin反應(yīng)
有學(xué)者利用3,4-二羥基苯甲醛和3,5-二溴苯乙酸,通過縮合、脫羧、去保護(hù)等步驟制備了白皮杉醇。也有以3,5-二羥基苯甲酸和香草醛為原料,利用Perkin反應(yīng)制得白皮杉醇。
2.2.5 偶聯(lián)反應(yīng)
Han[11]等人探索了一條新的合成路線,以香草醛為原料,經(jīng)芐基化作用,重排,偶聯(lián)反應(yīng),溴化,還原脫溴,脫烷基作用六步,得到了白皮杉醇,總產(chǎn)率為29%,此路線脫保護(hù)基的試劑是三溴化硼。
3 結(jié)語(yǔ)
目前的研究大多集中在白皮杉醇的生物活性上,臨床藥理學(xué)方面研究較少,對(duì)人體治療的有效性也尚未確立。天然提取白皮杉醇成本高、提取率低,以往的合成路線也存在成本高、反應(yīng)條件苛刻、操作復(fù)雜、產(chǎn)率低等缺點(diǎn),需探尋低成本的白皮杉醇的制備方法。
白藜蘆醇現(xiàn)已得到了較為廣泛的應(yīng)用,如在美國(guó)已把它作為一種膳食補(bǔ)充劑,在日本有將含有白藜蘆醇的提取物作為食品添加物,在歐美已批準(zhǔn)上市的白黎蘆醇高端制劑產(chǎn)品已有千余種。而白皮杉醇被發(fā)現(xiàn)后,因其與白藜蘆醇有著相似而又優(yōu)越的性質(zhì),有望成為新一代的保健品和藥品,因此白皮杉醇未來(lái)的應(yīng)用前景極為廣闊。
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