香豆素類化合物的藥理作用研究進展

程 果， 徐國兵，2*

(1.安徽中醫學院藥學院，安徽合肥 230031;2.安徽省食品藥品檢驗所，安徽合肥 230051)

香豆素，又稱雙呋喃環和氧雜萘鄰酮，是自然界中重要的一類天然有機化合物，具有抗腫瘤、抗HIV、抗氧化等藥理作用。由于香豆素及其衍生物結構的特殊性，其藥理作用成為國內外持續研究的熱點?，F就近5年香豆素的藥理研究綜述如下。

1 藥理作用

1.1 抗腫瘤作用和細胞毒性 近幾年來，不同香豆素的抗腫瘤作用的研究已逐步深入到分子機制上，主要是通過改變細胞周期、誘導細胞凋亡、通過多種信號途徑及對谷胱甘肽轉硫酶/NADPH醌氧化還原酶 (GST/NQO)體系的影響等抑制腫瘤細胞的增殖［1］。

Yang等［2］研究發現秦皮乙素對正常人體細胞的毒性弱于癌細胞，通過細胞培養模型首次發現秦皮乙素可引起細胞凋亡，且其細胞毒性具有劑量依賴性，IC50為37.8 mmoL。秦皮乙素引起的細胞凋亡主要與活性氧 (ROS)介導的線粒體功能紊亂有關，其使細胞周期停留在有絲分裂G1-S 期。Kempen I等［3］證實在 2-oxo-2H-1-benzopyran-3-carboxylic acid衍生物的6位加入取代基，其產物能明顯減少HT1080纖維肉瘤細胞的入侵作用，并證明以芳基酯取代3位的硫酯或氨基化合物，其生物作用明顯增強。

Ngo等［4］從越南滇南溪桫Chisocheton siamensis中分離出多種香豆素，其中以(E)-4-(1-hydroxypropyl)-5，7-dihydroxy-6-(3，7-dimethyl-2，6-octadienyl)-8-(3-methyl-1-oxobutyl)coumarin為代表的4種香豆素能明顯抑制結腸癌，腺癌，宮頸癌，肺癌細胞株的生長，所有衍生物均有抑制細胞增生的作用，并且羥基的數目和位置對其抑制作用有明顯影響。Bhattacharyya等［5］合成 4-甲基-7羥基香豆素(SC)，其制成PLGA三聚體納米粒子 (NC)，對黑色素瘤細胞A375有抗癌作用。實驗證明，NC對小牛胸腺DNA的抑制作用具有劑量依賴性。這種將香豆素制成納米粒子的方法，為香豆素今后的治療途徑開辟了新方法。Liu等［6］合成一種新的香豆素，其中包含4，5-雙羥基吡唑部分，表現出潛在的端粒酶抑制作用，對人類胃癌細胞SGC-7901表現出強烈抑制作用，主要是通過修改端粒酶重復擴增法而抑制端粒酶。Yang等［7］通過Perkin法合成14種羥基化的3-苯基香豆素，其對人前骨髓細胞癌HL-60和人肺上皮細胞癌A549具有抑制作用，研究發現，芳香環A上的直鏈羥甲基和直鏈二羥基可顯著增強其對惡性腫瘤細胞增殖的抑制作用，其中，6-methoxy-7-hydroxy-3-(4'-hydroxyphenyl)coumarin抗癌作用最強，通過改變細胞周期和誘導細胞凋亡發揮作用。

1.2 對人體酶代謝的影響 Uesawa等［8］研究發現藥物代謝酶CYP3A和香豆素類化合物存在明顯的構效關系，CYP3A底物的logIC50與呋喃香豆素的靜電勢能、相對分子質量等具有顯著聯系。Li等［9］研究顯示，香豆素通過自由加速和操縱模擬分子動力學，進入人體細胞色素P450 2A6。Chimenti F 等［10］以-carboxamido-7-substituted coumarins為骨架合成一系列香豆素，體外測試這些化合物對人類單胺氧化酶的抑制作用，研究表明3位的N-芳基，N-烷基酰胺和7位的芐氧和4'-F-芐氧對其抑制作用和選擇性有影響。Pisani等［11］通過對4位取代基的設計，發現7-［(m-halogeno)benzyloxy］coumarins為新型的單胺氧化酶 (MAO)抑制劑，其體內外對MAO-B的選擇性抑制具有快速通過血腦屏障，作用可逆，體外毒性低的特點，可作為候選的神經變性藥物。

Chilin等［12］發現部分香豆素可作為酪氨酸激酶 2(CK2)抑制劑骨架，而CK2為重要的多效性蛋白激酶，其活性異常被懷疑是引起腫瘤形成的重要原因。其中3，8-dibromo-7-hydroxy-4-methylchromen-2-one為最有希望的抑制劑，并可與CK2形成結晶。Fais等［13］以香豆素為骨架合成coumarin-resveratrol hybrids，其為有效地CK2抑制劑，其中3-(3'，4'，5'-trihydroxyphenyl)-6，8-dihydroxycoumarin 抑制作用最強，為非競爭性的酪氨酸激酶抑制劑。Zhou等［14］設計并合成3種具有苯基哌嗪官能團的香豆素類似物，以多奈哌齊為參照物研究其抗膽堿酯酶作用，結果證明3種化合物與參照物具有類似的抗膽堿作用。Pisani等［15］通過將香豆素與3-羥基-N，N-二甲苯胺或3-羥基-N，N，N-三烷苯銨連接，實驗證明兩種化合物對乙酰膽堿酯酶 (AChE)和丁酰膽堿酯酶 (BChE)均有抑制作用。其中前者對AChE和BChE具有顯著的親和力且對AChE和BChE具有卓越的選擇性。利用分子動力學模型研究發現，其選擇作用的關鍵在外圍的雙結合位點。

1.3 抗抑郁和中樞神經保護作用 Chen等［16］等研究發現對輕度抑郁的小鼠，補骨脂Psoralea corylifolia種子中的總呋喃香豆素具有良好的治療作用，并有劑量依賴性。實驗證明其抗抑郁作用是以氧化性應激系統、下丘腦-垂體-腎上腺皮質 (HPA)系統以及 MAO等為介導的。天冬氨酸受體 (NMDARs)與神經退化性疾病有關，Irvine等［17］報道6-bromocoumarin-3-carboxylic acid(UBP608)是NMDARs的負向酶變構調節劑，香豆素作為重組NMDAR調節劑，在對二者構效關系的研究發現，在香豆素環中，6，8位的溴或碘能增強其對NMDAR的抑制作用。香豆素可作為谷氨酸N2亞組的選擇性抑制劑，應用于治療神經退化性疾病，如神經痛、抑郁、癲癇。6-bromo-4-methylcoumarin-3-carboxylic acid(UBP714)則能增強對CA1區海馬體中磷酸合酶NMDAR的調控作用，同時還是亞基選擇性NMDAR增效劑的模板，用于治療認知缺陷或精神分裂癥。

尚有研究表明香豆素具有抗驚厥和神經毒性作用［18］，也有報道［19］稱以香豆素為骨架的氧雜環化合物可作為單胺氧化酶抑制劑，用于治療帕金森綜合征。

1.4 抗人類免疫缺陷病毒 (HIV)作用 艾滋病 (AIDS)即獲得性免疫缺陷綜合征，由HIV引起，目前用于臨床治療的藥物，主要以HIV的逆轉錄酶、HIV整合酶、HIV蛋白酶為靶點。Xu等［20］報道藤黃科紅厚殼屬植物提取液中有效成分calanolide A具有增強人體免疫力的作用。calanolide A的類似物dihydro-costatolide不僅可以抑制野生型逆轉錄酶，而且可以抑制最常見的 Y181C突變型逆轉錄酶。Sancho等［21］發現歐前胡素的抗HIV作用是通過轉錄因子sp1完成的。HeLa細胞的細胞周期中，歐前胡素通過抑制周期蛋白D1的蛋白表達與基因轉錄，使細胞分裂停止在G1期，同時其還可以阻止HIV-1病毒的復制。Mahajan等［22］合成 2-(coumarin-4-yloxy)-4，6-(substituted)-s-triazine一系列衍生物，為無核苷逆轉錄酶抑制劑，并能有效抑制HIV-1、HIV-2和HIV-1的室溫突變型K103N和Y181C。4位和6位加入三嗪骨架生成的衍生物展現出良好的抗HIV作用，表現出與奈韋拉平和依非韋倫相當的藥性。

1.5 保肝作用 Shin等［23］在對蛇床子Cnidium monnieri的研究中發現，在HSC-T6肝星狀細胞的體外實驗中，蛇床子果實能有效減少其細胞增殖，在對從蛇床子中分離出的香豆素的研究中發現，其中兩種香豆素蛇床子素和歐前胡素對HSC-T6細胞增殖的抑制具有時間和濃度依賴性，該抑制作用和其減少細胞中膠原蛋白含有量有關。為確定天然香豆素，線型呋喃香豆素，角型呋喃香豆素對小鼠肝藥酶的影響，Kleiner等［24］分別給小鼠口服線型呋喃香豆素，異虎耳草素和歐前胡素，實驗證明，三者均有誘導谷胱甘肽巰基轉移酶 (GST)的作用。細胞色素P450(P450)和GST作為酶家族的成員，影響致癌物質的代謝。線型呋喃香豆素對P450的誘導作用最強，特別是對P450 2B和3A。實驗證明口服異虎耳草素，可誘導野生型小鼠肝中細胞色素Cyp2b10，Cyp3a11的mRNA的表達和GST自身的雄甾烷受體 (CAR)增加，相反的，CAR減少的小鼠體內由異虎耳草素誘導的CYP2b10 mRNA減弱，這提示異虎耳草素是通過接受CAR對CYP2b10的誘導作用。當前數據指示，天然香豆素基于其化學成分，通過誘導多種外源物質代謝酶而發揮作用。

1.6 抗氧化作用 Zhang Y［25］等以7-芐氧基香豆素為基礎合成4-席夫堿-7-芐氧基香豆素及其衍生物，實驗證明部分衍生物其體外抑制DPPH的作用強于丁羥甲苯和叔丁基羥基茴香醚。Roussaki［26］等通過對一系列香豆素類似物的苯環與2-羥基苯乙酮和2-水楊醛進行分子間縮合反應，產物可體外抑制DPPH和脂質過氧化反應，并有一定的抗炎作用。Lin［27］等研究8種香豆素衍生物對活性氧簇 (ROS)的抑制作用，發現其中aesculetin的作用最強，能保護細胞對抗ROS介導的蛋白質損傷。研究表明苯環上羥基數目與其對ROS的抑制有關。Thuong［28］等在對5種韓國藥用植物的脂質過氧化實驗中發現，香豆素中具有兒茶酚基，而2，3，19位的兒茶酚基在自由基清除和抑制脂質過氧化中發揮重要作用，開端處的吡喃酮環增強其抗氧化作用。相反，香豆素中的配糖體則減弱此作用。

1.7 抗菌及抗病原微生物作用 香豆素類化合物具有抗菌活性，新生霉素、氯新生霉素及香豆霉素均屬于香豆素類化合物抗生素。Guan等［29］在合成的一系列香豆素衍生物中，證 明 (E)-methyl-2-{2-［(3-hexyl-4-methyl-coumarin-7-yloxy)methyl］phenyl}-2-(methoxyimino)acetate 對黃瓜灰霉菌有抗菌作用，強于丁香菌酯。Methyl-2-［(3，4-dimethylcoumarin-7-yloxy)methyl］phenyl(methoxy)carbamate 對小麥白粉病的抗菌作用，與醚菌酯近似。Chimenti等［30］合成N-substituted-3-carboxamido-coumarin，發現其能殺滅20余種幽門螺旋桿菌，包括5種甲硝唑耐受型，在40種香豆素的抗真菌實驗中，對真菌菌株白色念珠菌、煙曲霉菌、鐮刀菌素均有抑制作用，實驗證明其抗菌作用與C-8位上的烷基有關［31］。

1.8 抗炎鎮痛作用 瑞香素為從瑞香屬植物中提取的香豆素類似物，具有臨治療風濕性，類風濕關節炎的作用，其通過可抑制細胞因子白介素1發揮作用。同時還有抗炎鎮痛作用的還有白芷香豆素等［32-33］。Pan等［34］用巴豆油制作大鼠關節炎模型，證明東莨菪亭高劑量組大鼠的關節組織中新血管生成明顯減少，同時，東莨菪亭對關節內血管內皮生長因子、纖維母細胞生長因子和白介素6的超表達均有免疫抑制作用。Moon等［35］通過實驗發現，異歐前胡素可以減少肥大細胞中環氧化酶和 (COX)的生成，卻無法阻止COX-1與COX-2的蛋白生成。

1.9 光化學作用 呋喃香豆素作為天然的植物光敏劑，能增加生物對UVA的敏感程度。Hara等［36］研究發現皮膚細胞中微核的光化學作用可引起苯并芘和8-甲氧補骨脂素的光化學毒性。Viola等［37］研究發現細胞周期的改變分化以及凋亡可以通過補骨脂素類化合物進行誘導，且在較低劑量時，補骨脂類化合物可影響細胞的紫外線激活，說明其具有生物活性且細胞毒性較低。

1.10 抗凝血作用 香豆素類是臨床廣泛應用的口服抗凝血藥，為維生素K拮抗劑。Abdelhafez等［38］合成20余種香豆素，經過體內外抗凝對比實驗，發現3-pyrazolyl-4-hydroxycoumarin抗凝作用最強。Jung等［39］將 p-methoxybenzaldehyde經過分子內環化反應和縮合反應定向去碳酸基等，最后與4-羥基香豆素反應，生成氟羥香豆素，作為第二代抗凝劑，其療效接近法華林。

2 結語

香豆素具有多種藥理活性，在治療腫瘤，艾滋病方面尤為顯著。其作用機理主要有抑制鈉、鈣等離子通道;控制其細胞內濃度;調節人體內細胞因子、黏附分子、酶等蛋白的表達;與DNA直接結合，抑制其合成;清除氧自由基，阻斷脂質過氧化反應等。

作為一類重要的天然產物，目前還有相當多的香豆素成分其藥理作用機制不明確，對許多藥理活性尚未建立起理想的模型。因此，提取分離抗腫瘤前體化合物進行合成和結構修飾，探討其在治療癌癥方面分子機制和作用原理，篩選出高效低毒抗癌藥物，設計綠色高效的合成方法，并建立合理有效地評價模型，將是成為今后研究的主要方向。

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