天然抗補(bǔ)體活性物質(zhì)研究進(jìn)展

徐小娜，陳亮宇，趙心清

大連理工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，大連 116023

補(bǔ)體(Complement)是存在于正常人和動(dòng)物血清與組織液中的一組經(jīng)活化后具有酶活性的蛋白質(zhì)，可輔助和補(bǔ)充特異性抗體，介導(dǎo)免疫溶菌、溶血作用，故稱為補(bǔ)體［1］。補(bǔ)體激活途徑主要有三條:經(jīng)典途徑(Classical pathway)、旁路途徑(Alternative pathway)和凝集素(MBL)途徑(Terminal pathway)。一般抗補(bǔ)體物質(zhì)活性檢測(cè)一般用經(jīng)典途徑和旁路途經(jīng)的抗補(bǔ)體活性達(dá)到50% 的抑制濃度(CH50和AP50)來(lái)檢測(cè)，通常用肝素作為陽(yáng)性對(duì)照。然而，補(bǔ)體異常活化會(huì)引起許多疾病如風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、老年癡呆癥等［1-3］，此外，補(bǔ)體過(guò)度激活也會(huì)對(duì)一些組織造成實(shí)質(zhì)性的損傷，如血管［4］、腎臟［5］、關(guān)節(jié)［6］和紅細(xì)胞［7］等。因此，具有抗補(bǔ)體活性藥物的研發(fā)引起了人們廣泛的關(guān)注。

化學(xué)合成的抗補(bǔ)體抑制劑具有成本高、選擇性差、長(zhǎng)期使用會(huì)降低人體防御機(jī)能，并能產(chǎn)生多種副作用等缺點(diǎn)，而天然產(chǎn)物來(lái)源的中的抗補(bǔ)體活性成分開(kāi)發(fā)成本低，并可以直接在體內(nèi)被消化吸收［3，8］。因此，天然產(chǎn)物來(lái)源的抗補(bǔ)體活性物質(zhì)引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的普遍關(guān)注［3］。近年來(lái)，天然產(chǎn)物來(lái)源的抗補(bǔ)體活性物質(zhì)不斷被發(fā)現(xiàn)，顯示出了較好的抗補(bǔ)體活性應(yīng)用前景。本文對(duì)近年來(lái)天然產(chǎn)物來(lái)源的抗補(bǔ)體成分進(jìn)行了綜述，并對(duì)抗補(bǔ)體活性天然產(chǎn)物的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

1 抗補(bǔ)體化合物

自然界廣泛存在著具有抗補(bǔ)體活性的物質(zhì)。迄今為止，已經(jīng)報(bào)道從眾多動(dòng)植物及微生物代謝產(chǎn)物中分離出黃酮、多糖、甾體和萜類等具有抗補(bǔ)體激活作用的成分。

1.1 多糖類化合物

多糖類化合物在抗腫瘤、抗炎、抗病毒等方面發(fā)揮著重要的生物活性作用。抗補(bǔ)體活性作為多糖研究領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)課題，其中，糖基化蛋白和多聚糖化合物研究占大多數(shù)［9-11］。從天然產(chǎn)物中分離得到的具有抗補(bǔ)體活性的多糖成分主要包括硫酸化多糖、酸性多糖和中性多糖，其中具有抗補(bǔ)體活性的大多是酸性多糖。但其它類型的多糖也具有抗補(bǔ)體活性，如水溶性多糖APS-W1、薏苡仁精多糖和新型雜多糖RBPS2a［12-14］。表1 是近年來(lái)具有抗補(bǔ)體活性多糖的研究概況。

表1 一些活性多糖的來(lái)源和抗補(bǔ)體活性Table 1 Sources and anti-complementary activities of some active polysaccharides

1.2 黃酮類化合物

大量研究發(fā)現(xiàn)黃酮類化合物具有廣泛的藥理活性，其抗補(bǔ)體活性研究也是近年來(lái)的藥物研發(fā)熱點(diǎn)之一。從女貞(Ligustrum vulgare)、寬葉菲利(Phillyrea latifolia)和野馬追(Eupatorium lindleyanum DC)中分離得到具有抗補(bǔ)體活性的黃酮類化合物，其中從野馬追中分離得到的棕矢車菊素抗補(bǔ)體活性最強(qiáng)，其經(jīng)典途徑中50% 溶血所需棕矢車菊素的濃度(CP50)為112 μM［22，23］。

從木姜粳稻(Litsea japonica)葉的提取物中分離得到具有抗補(bǔ)體活性的黃酮類化合物，分別是化合物1(afzelin)、2(quercitrin)、3(tiliroside)(圖1)［24］。其中化合物3 的CP50濃度為101 μM。

圖1 木姜粳稻中黃酮類化合物的結(jié)構(gòu)Fig.1 Chemical structures of flavonoids in Litsea japonica

豆科槐屬植物苦參(Sophora flavescens)的乙酸乙酯相提取分離得到兩個(gè)黃酮類化合物，分別為7，4'-二羥基黃酮(4)和降脫水淫羊藿素(5)，化合物4對(duì)補(bǔ)體系統(tǒng)的經(jīng)典途徑和旁路途徑有抑制作用，其CH50和AP50分別為470±80 μM 和1770±197 μM，而化合物5 對(duì)補(bǔ)體系統(tǒng)的經(jīng)典途徑有抑制作用，CH50為950±81 μM［22］。從廣藿香中分離得到化合物5，4'-二羥基-3，7，3'-三甲氧基黃酮對(duì)經(jīng)典和旁路途徑的補(bǔ)體激活均有抑制作用，其CH50為210～3140 μM，AP50為1130～1420 μM［25］。

1.3 甾體類化合物

甾體類化合物是廣泛存在于自然界中的一類天然化學(xué)成分，甾體具有很多種分類，但其共同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是都含有環(huán)戊烷駢多氫菲的甾體母核。從升麻(Cimicifuga foetida)中分離得到作用于經(jīng)典途徑的抗補(bǔ)體活性的3 個(gè)化合物，發(fā)現(xiàn)化合物6 抗補(bǔ)體活性最強(qiáng)，其經(jīng)典途徑中50%溶血樣品所需的最小濃度(IC50)為28.6 μM［26］(圖2)。

圖2 升麻中甾體類化合物的結(jié)構(gòu)Fig.2 Chemical structure of steroids in Cimicifuga foetida

南瓜(Cucurbita Moschata)的氯仿和乙酸乙酯萃取物中分離得到3 個(gè)植物甾醇類化合物，在經(jīng)典途徑的抗補(bǔ)體系統(tǒng)中均表現(xiàn)出顯著的抗補(bǔ)體活性，這三個(gè)化合物的總的IC50為0.74 mg/mL［27］。

從五味子(Schizandra chinensis)果實(shí)中分離得到化合物citrostadienol(7)，在經(jīng)典途徑的抗補(bǔ)體系統(tǒng)中具有顯著的抗補(bǔ)體活性，其IC50為0.046 μM［28］(圖3)。

圖3 化合物citrostadienol 的結(jié)構(gòu)Fig.3 Chemical structure of citrostadienol

1.4 皂苷類化合物

皂苷主要分布于陸生高等植物中，也有少量存在于海洋生物中。從中藥人參總皂苷中分離到12個(gè)化合物8～19(圖4)，通過(guò)經(jīng)典途徑抗補(bǔ)體實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，化合物9、16、17 和19 有較好的抗補(bǔ)體活性，其CH50分別為200、156、138 和74 μM。進(jìn)一步對(duì)化合物9、12、19 進(jìn)行靶點(diǎn)作用的研究，結(jié)果表明，化合物9 作用靶點(diǎn)是C1、C2、C4、C5，而化合物12 和19的作用靶點(diǎn)是C1、C2、C3、C4 和C5，這一結(jié)果揭示了抗補(bǔ)體系統(tǒng)的作用機(jī)理，為下一步天然來(lái)源的補(bǔ)體抑制劑的研究與開(kāi)發(fā)提供了理論依據(jù)［29］。

圖4 人參中皂苷類化合物的結(jié)構(gòu)Fig.4 Chemical structures of saponins in the ginseng

1.5 萜類化合物

萜類化合物是由異戊二烯或異戊烷以不同方式連接而成的一類天然化合物，萜類化合物是揮發(fā)油的主要成分。從酸棗(Zizyphus jujuba)果實(shí)中分離得到3 個(gè)具有抗補(bǔ)體活性的三萜類化合物，其中IC50分別為101.4、143.9 和163.4 μM［30］。

從單葉升麻(Beesia calthaefolia)中分離得到5個(gè)化合物20～24，其中化合物20～22 為新型環(huán)阿屯烷型四環(huán)三萜化合物，化合物23～24 為已知化合物，通過(guò)經(jīng)典途徑的抗補(bǔ)體實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)化合物23 具有較強(qiáng)的抑制活性，其IC50為136.7 μM，而陽(yáng)性對(duì)照迷迭香酸的IC50為181.8 μM。化合物20 和21 結(jié)構(gòu)中-OH 鍵在C-12、C-18 和C-15 位對(duì)于經(jīng)典途徑的抗補(bǔ)體活性有影響［31］(圖5)。

圖5 單葉升麻中萜類化合物的結(jié)構(gòu)Fig.5 Chemical structures of terpene in Beesia calthaefolia

1.6 酶、肽類化合物

已報(bào)道的具有抗補(bǔ)體活性的酶、肽類化合物大多來(lái)源于蛇毒提取物。研究發(fā)現(xiàn)烙鐵頭蛇(Trimeresurus mucrosquamatus)蛇毒的蛋白組分具有抗補(bǔ)體活性［32］。從該蛇毒中分離得到的一種金屬蛋白酶TMAC-1，能夠抑制補(bǔ)體經(jīng)典途徑和替代途徑的溶血，其CH50和AP50分別為0.4 mg/L 和29 mg/L［33］。從中華眼鏡蛇蛇毒中分離得到的抗補(bǔ)體蛋白atrase B，在體外能明顯抑制補(bǔ)體激活，引起的血小板膜P-選擇素和GPIIb/IIIa 的表達(dá)［34］。對(duì)眼鏡蛇毒因子(cobra venom factor，CVF)抑制補(bǔ)體對(duì)創(chuàng)傷大鼠深靜脈血栓研究發(fā)現(xiàn)，CVF 對(duì)創(chuàng)傷后大鼠體內(nèi)補(bǔ)體進(jìn)行抑制，能夠改善大鼠創(chuàng)傷后血凝狀態(tài)，降低創(chuàng)傷后深靜脈血栓的發(fā)生率［35］。從原矛頭蝮蛇蛇毒中分離得到一個(gè)酸性纖溶酶PMSP-A，當(dāng)濃度為0.075 mg/mL 時(shí)，其補(bǔ)體經(jīng)典途徑溶血抑制率為55.59%［36］。

牡蠣的牡蠣糖原(oyster glycogen，OG)中分離得到的牡蠣糖原組分OG11 具有較強(qiáng)的抗補(bǔ)體活性，當(dāng)濃度為5.0 mg/mL 時(shí)補(bǔ)體抑制率可達(dá)到77.38%［37］。

圖6 化合物complestatin 的結(jié)構(gòu)Fig.6 Chemical structure of complestatin

肽類化合物廣泛存在于天然產(chǎn)物中，特別是海洋微生物次生代謝產(chǎn)物中含有大量具有生物活性的肽類化合物。從鏈霉菌屬菌種Streptomyces lavendulae SANK 60477 的菌絲體和Streptomyces sp.MA7234的發(fā)酵液中分離得到具有抗補(bǔ)體活性的化合物complestatin(25)，其CH50和AP50分別為0.3 μM 和0.53 μM。該化合物可以通過(guò)阻斷過(guò)敏毒素產(chǎn)生的抗原(C3a 和C5a)來(lái)抑制全身過(guò)敏性休克［38，39］(圖6)。在對(duì)大連地區(qū)海洋放線菌活性物質(zhì)進(jìn)行研究的過(guò)程中，本課題組發(fā)現(xiàn)了很多獨(dú)特的海洋鏈霉菌，并鑒定了一株新的海洋放線菌，命名為星海鏈霉菌［40-42］，基因組序列分析表明，該菌種具有與糖肽類抗生素complestatin 生物合成基因簇的類似基因序列，因此我們開(kāi)展了抗補(bǔ)體活性檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其發(fā)酵液具有明顯的抗補(bǔ)體活性，并對(duì)其活性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究(未發(fā)表資料)。目前來(lái)自微生物的抗補(bǔ)體物質(zhì)研究得還比較少，是值得關(guān)注的研究方向。

1.7 其它類化合物

除了以上重點(diǎn)介紹的幾類，還有很多特殊結(jié)構(gòu)的化合物，如木質(zhì)素類、酚類、脂類、酸類等。下表是其他類化合物的研究概況(表2)。

表2 其它抗補(bǔ)體化合物的來(lái)源和抗補(bǔ)體活性Table 2 The anti-complementary activities of other anti-complement compounds

2 展望

來(lái)自植物、動(dòng)物和微生物的天然產(chǎn)物中廣泛存在著抗補(bǔ)體活性成分。相比植物資源的生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、產(chǎn)量低、質(zhì)量控制困難等限制，微生物具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如生長(zhǎng)繁殖快、易培養(yǎng)、生長(zhǎng)過(guò)程可控、產(chǎn)量高、適合工業(yè)化生產(chǎn)，同時(shí)微生物的次生代謝產(chǎn)物種類繁多。此外，微生物容易進(jìn)行遺傳操作，可以利用組合生物合成等方法獲得大量的類似物，更容易進(jìn)行結(jié)構(gòu)和藥效的研究以及改善活性。因此，開(kāi)發(fā)微生物來(lái)源的抗補(bǔ)體活性物質(zhì)對(duì)于保護(hù)有限的植物資源和物種多樣性具有重要的意義，同時(shí)在大量生產(chǎn)方面具有巨大的應(yīng)用開(kāi)發(fā)前景。

目前對(duì)于天然產(chǎn)物來(lái)源的抗補(bǔ)體活性物質(zhì)的研究仍然處于初級(jí)階段，還有許多問(wèn)題尚待解決，如許多天然產(chǎn)物中分離得到的具有抗補(bǔ)體活性成分結(jié)構(gòu)不明確、作用靶點(diǎn)和毒副作用未知等。當(dāng)前臨床上對(duì)新型補(bǔ)體抑制劑的需求日益迫切，因此需要加強(qiáng)對(duì)天然產(chǎn)物中抗補(bǔ)體活性成分的基礎(chǔ)研究，尤其是對(duì)微生物來(lái)源的抗補(bǔ)體活性成分的開(kāi)發(fā)。

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