以LC/MS-IT-TOF为精确导向的蒿属植物中新颖二聚倍半萜类成分的分离及其生物活性研究

This subject aims to obtain a continuous financial support from NSFC. Dimeric guaianolide is a type of compound with novel structure and significant bioactivities, which are always being used as leading compounds. In our last NSFC supported subject, a series of novel dimeric guaianolides have been isolated and identified from 7 Artemisia species, and among which, more than ten compounds showed significant anti-cancer, anti-inflammation and anti-HCV activities. Moreover, a methodology for efficient isolation and identification of the trace dimeric guaianolides has been established. The present research aims to explore the Artemisia species containing dimeric guaianolides found in the last research, to continue studying the chemical constituents and bioactivities of dimeric guaianolides guided by LC/MS-IT-TOF. A SAR for the anti-cancer and anti-inflammation effects of dimeric guaianolides will be discussed based on the previous results. The synthesis of the signicantly bioactive compounds will be performed using the high content of sesquiterpenes as starting materials, and the in vivo test of the synthetic compounds and their action mechanism will be also explored. All these works will supply novel leading compounds with many modified sites, and promote the development of the innovative drugs.

本项目为申请连续资助课题。二聚倍半萜类成分具有结构新颖、生物活性强等特点，是活性先导化合物发现的重要途径。我们在前一个自然科学基金的资助下，以LC-MSn为导向，从七种蒿属植物中分离鉴定了一系列结构新颖的二聚倍半萜类化合物；建立了一套微量二聚倍半萜类高效分离和结构鉴定的方法；发现10多个具有明显肿瘤细胞毒、抗炎和抗HCV活性的化合物。本课题以前一个课题筛选发现含有二聚倍半萜类成分的蒿属植物为研究对象，采用多级、高分辨液质联用技术（LC/MS-IT-TOF）为精确导向，继续进行蒿属植物中二聚倍半萜类成分及其生物活性研究；结合前期生物活性研究结果，进行构效关系分析，探讨该类成分抗肿瘤、抗炎的构效关系；以相应的高含量倍半萜为原料，合成前期发现的活性化合物，并进行整体动物试验和作用机理研究，为创新药物的发现提供结构新颖、修饰位点丰富的活性先导化合物，促进创新药物的发展。

倍半萜二聚体是近年来主要从菊科、金粟兰科植物中发现的一类具有30个碳原子骨架的化合物。大多数由两个倍半萜分子，通过Diels-Alder [4+2]环加成的方式形成。由于结合位点的多样，目前发现的二聚倍半萜类成分结构新颖、变化多样，且部分化合物生物活性显著，也因此逐渐成为天然产物研究中的一个热点。本课题在前期工作基础上，以北京周边地区、内蒙古、和新疆地区常用药用蒿属植物为研究对象，开展化学成分及其生物活性研究。通过化学成分筛选，确定艾叶、新疆一枝蒿、大籽蒿、绿栉齿叶蒿、内蒙古旱蒿、山蒿、长梗米蒿共7种菊科蒿属植物为研究对象。以LC-DAD-MS导向分离技术，从中共分离得到新倍半萜二聚体类成分27个，主要通过DA反应环合形成，也包括少数通过[2+2]环合方式形成的二聚体。其中，从大籽蒿中发现了具有笼状结构的新二聚体成分，目前该骨架类型化合物国内外文献仅报道1个。此外，分离并鉴定倍半萜、降三萜、黄酮、木脂素类成分172个，其中新化合物62个。利用圆二色谱经验规则、手性试剂衍生法、量子计算ECD光谱以及X-ray单晶衍射法确定倍半萜及其二聚体的绝对构型。总结化合物ECD光谱规律，为后期类似化合物构型的确定提供参考。采用MTT法对分离得到的新化合物进行了肿瘤细胞毒活性筛选，倍半萜及其二聚体类成分活性较弱，未显示出明显的抑制肿瘤细胞生长活性。对分离得到的化合物进行了抑制LPS诱导的BV-2细胞NO释放活性筛选，倍半萜及其二聚体类成分显示了较强的活性，部分化合物的IC50值小于10μM。对艾叶中筛选得到的3个NO抑制活性显著的倍半萜二聚体成分DSF-27，DSF-52和caruifolin D进行了深入的抗炎机理研究。本研究结果进一步阐明了上述7种药用蒿属植物的药效成分，为其传统药用提供了科学依据。