雷公藤紅素藥理活性與結構修飾研究進展

陳海蘭，許少華，徐偉，沙玫

(福建中醫藥大學藥學院，福建 福州 350122)

雷公藤紅素是福建特色藥材雷公藤(TripterygiumwilfordiiHook.f.)的主要活性成分之一，屬于木栓烷型五環三萜，具有廣泛的藥理活性[1]。2007年被國際頂級期刊《Cell》雜志列為最有可能發展為藥物的5種天然產物之一[2]。其中，2015年哈佛大學Umut Ozcan團隊《Cell》報道研究發現雷公藤紅素可以通過提升瘦素的敏感性，降低進食量，顯著降低肥胖老鼠的體重，成為極具潛力的減肥新藥，使其備受關注[3]。另外雷公藤紅素還具有抗類風濕性關節炎、抗腫瘤、抗氧化、神經元保護、降血糖等藥理活性。

天然產物及其衍生物是新藥開發的重要來源，因此研究者們以雷公藤紅素為母核進行大量化學結構修飾研究，并結合活性篩選，以期發現活性更為突出的候選化合物，并對雷公藤紅素的化學修飾衍生物及其藥物用途進行專利保護[4]。雷公藤紅素及其衍生物的藥理作用及結構修飾研究成為目前關注的熱點。本文對此進行綜述，為雷公藤紅素的深入研究提供參考。

1 雷公藤紅素的藥理活性研究

1.1 抗腫瘤活性 雷公藤紅素對胰腺癌、肺癌、卵巢癌、肝癌、胃癌、白血病、結腸癌、乳腺癌等多種癌細胞具有抑制作用。自2006年Yang等[5]首次報道了雷公藤紅素可以誘導前列腺癌細胞凋亡，引發了對雷公藤紅素抗癌機制的研究。

1.1.1 抗胰腺癌 雷公藤紅素能通過下調趨化因子受體CXCR4的表達來抑制結腸癌和胰腺癌細胞的侵襲，具有用于治療胰腺癌的潛在價值[6]。Chakravarthy 等[7]研究發現，4E-BP1在TRAIL和雷公藤紅素共同引起人胰腺腫瘤細胞凋亡的機制中起關鍵作用。Hao等[8]研究發現雷公藤紅素可提高胰腺癌細胞自噬水平。3-MA具有增強雷公藤紅素誘導細胞凋亡和抑制腫瘤生長的作用。自噬抑制劑3-MA可提高雷公藤紅素的體內外治療效果。

1.1.2 抗肺癌 雷公藤紅素可通過線粒體途徑增加A549人肺癌細胞的凋亡并抑制其增殖[9-10]。Nazim等[11]研究發現，雷公藤紅素通過其抗轉移特性，可能啟動肺癌細胞TRAIL介導的凋亡死亡。TRAIL與雷公藤紅素聯合應用可能是治療TRAIL耐藥肺癌的一種安全有效的治療技術。Ying等[12]發現雷公藤紅素聯合EGFR-TKIs通過抑制EGFR通路，可以顯著抑制T790M突變的肺癌細胞的侵襲。雷公藤紅素、EGFR-TKIs聯合治療可抑制體內腫瘤生長，可能是治療肺癌的一種更有效的治療方法。

1.1.3 抗卵巢癌 Wang等[13]研究發現雷公藤紅素在卵巢癌細胞中具有顯著的抗侵襲活性。這些功能可能通過NF-κB途徑阻斷介導。Li等[14]研究了雷公藤紅素在人卵巢癌細胞系A2780、OVCAR3、SKOV3中的抗癌作用及其機制。雷公藤紅素以劑量依賴的方式顯著抑制細胞的增殖和遷移，導致G2/M細胞周期阻滯，并伴有細胞周期蛋白D1、CDK2和CDK4的下調。雷公藤紅素主要通過上調caspase-3、caspase-8、Bax、下調Bcl-2來誘導細胞凋亡。報道雷公藤紅素特別抑制了Pin1的表達，從而抑制了Akt、STAT3、P38、JNK、P65和IL-6的表達。綜上所述，這些發現表明雷公藤紅素通過抑制Pin1的表達是一種潛在的治療人類卵巢癌的藥物。

1.1.4 抗肝癌 雷公藤紅素具有用于肝癌治療的潛力。許陽賢等[15]研究表明雷公藤紅素能顯著抑制SMMC-7721增殖并誘導其凋亡，并可以抑制裸鼠種植瘤的生長。雷公藤紅素可能通過激活caspase-3通路及抑制NF-κB通路誘導SMMC-7721細胞凋亡。Ma等[16]證實在mRNA和蛋白水平上，雷公藤紅素均以劑量和時間依賴的方式顯著下調E2F1并觸發HepG2細胞的凋亡。雷公藤紅素可以作為一種先導化合物，開發用于肝癌治療。

1.1.5 抗胃癌 Lee等[17]發現6種胃癌細胞系經雷公藤紅素處理后，AGS和YCC-2細胞增殖均明顯下降。雷公藤紅素抑制了細胞遷移，增加G1周期的阻滯。Sha等[18]研究發現雷公藤紅素通過miR-146a、miR-21抑制NF-κB、PI3K/Akt-NF-κB信號通路誘導胃癌細胞凋亡。對胃癌細胞周期阻滯的作用是通過抑制miR-21-mTOR信號通路使p27蛋白水平升高。Yao等[19]發現雷公藤紅素通過下調miR-21來抑制MKN45細胞的增殖、遷移和侵襲，使PTEN/PI3K/AKT和NF-κB信號通路失活。

1.1.6 抗白血病 Zhang等[20]代謝組學研究首次發現尿苷缺乏癥有助于APL細胞中雷公藤紅素誘導的線粒體凋亡。彭彬[21]在雷公藤紅素對不同白血病細胞增殖和抑制HSP90的影響研究中發現，雷公藤紅素對研究中常用到的6種白血病細胞株增殖均有抑制作用，且表現出劑量依賴性，但對每種白血病細胞株增殖的抑制程度有所不同。方金勇等[22]發現雷公藤紅素通過調控Bcl-2家族蛋白，激活了caspase途徑誘導細胞凋亡，并通過抑制病毒關鍵蛋白Tax的表達，從而有效抑制了成人T細胞白血病細胞的增殖。

1.1.7 抗結腸癌 張志強等[23]發現雷公藤紅素可以通過活性氧誘導結腸癌SW620細胞凋亡。Bufu等[24]研究發現雷公藤紅素通過PI3K/AKT信號通路抑制MMP3和MMP7，從而抑制結直腸癌細胞的增殖和遷移。Barker等[25]發現雷公藤紅素可有效抑制小鼠自發性結腸直腸癌和致癌性結腸直腸癌。Ni等[26]研究發現雷公藤紅素可通過負調控miR-21和PI3K/AKT/GSK-3通路來抑制結腸癌細胞增殖。

1.1.8 抗乳腺癌 Mi等[27]發現雷公藤紅素顯著降低了TNF-α刺激后MDA-MB-231人乳腺癌細胞的侵襲。雷公藤紅素劑量依賴性地抑制了tnf -alpha誘導的MDA-MB-231細胞中MMP-9基因的mRNA和蛋白表達。Zuo等[28]發現雷公藤紅素通過上調microRNA-15a，滅活PI3K/AKT和JNK通路，抑制乳腺癌MDA-MB-231細胞的增殖、遷移和侵襲。綜上所述，表明雷公藤紅素可能是乳腺癌化療的潛在候選藥物。

1.2 抗炎 Yu等[29]證明雷公藤紅素在體內外都能消除NLRP3炎性小體的激活，抑制caspase-1的激活和IL-1的分泌。體內結果表明雷公藤紅素通過自噬相關途徑減弱NLRP3炎性小體依賴的炎癥疾病。Venkatesha等[30]研究發現雷公藤紅素可逆轉多種少突膠質細胞糖蛋白(MOG)誘導的炎癥和免疫病理相關基因的表達。Zhang等[31]研究發現在HRPE和ARPE-19細胞中，雷公藤紅素均能顯著抑制脂多糖(LPS)誘導的蛋白表達和編碼促炎細胞因子IL-6、IL-8和MCP-1的mRNA表達水平。雷公藤紅素通過抑制NF-κB信號通路來改善LPS誘導的炎癥反應。雷公藤紅素是一種有效的視網膜色素上皮(RPE)細胞抗炎藥，在老年性黃斑變性的預防和治療中具有潛在的應用價值。線粒體在細胞死亡、自噬、免疫和炎癥中起著不可或缺的作用。雷公藤紅素能靶向線粒體，通過Nur77靶點抑制炎癥反應[32]。

1.3 抗氧化與神經元保護作用 李鋒等[33]發現雷公藤紅素可在體外有效抑制Cu2+誘導人低密度脂蛋白(LDL)氧化損傷，在無細胞毒安全劑量下可抑制AAPH所致的HAEC細胞氧化應激損傷。Jannuzzi等[34]研究發現雷公藤紅素治療可以提高HepG2細胞的生存能力，增強細胞的抗氧化防御能力。結果顯示雷公藤紅素可能具有改善撲熱息痛(APAP)誘導的氧化應激和細胞毒性的潛力。鮑育華等[35]研究發現，雷公藤紅素具有神經元保護作用，能夠改善手術創傷刺激引發的老年鼠認知功能的降低。

1.4 抗肥胖作用 2015年哈佛大學Umut Ozcan團隊《Cell》報道研究發現雷公藤紅素可以通過提升瘦素的敏感性，降低進食量，顯著降低肥胖老鼠的體重，使其備受關注[36]。2016年Weisberg等[37]研究發現，雷公藤紅素可逆轉高血糖的小鼠胰腺β細胞衰竭，增加胰島素產量和胰島素敏感性，從而起到抗肥胖作用。2018年Kyriakou等[38]證明在體內雷公藤紅素誘導體重減輕在很大程度上與抑制瘦素負調節因子介導的下丘腦蛋白酪氨酸磷酸酶PTP1B和TCPTP有關。雷公藤紅素可逆地結合并抑制非競爭性PTP1B和TCPTP。結果表明，PTP1B和TCPTP對降低成年肥胖小鼠體重至關重要。

此前，一些研究認為，雷公藤紅素通過改變小鼠的能量消耗過程來實現減重：實驗小鼠皮下的白色脂肪向棕色脂肪轉化，而棕色脂肪的燃燒生熱過程也得以加速[39]。而亥姆霍茲慕尼黑中心的研究人員敲除相應的基因后得出不同的結論：小鼠體重變化與能量的消耗無關，減重完全是通過中樞神經系統對進食量的控制實現的。研究團隊還首次在體型瘦弱的小鼠中觀察到，雷公藤紅素能安全地減輕其體重[40]。

2019年Umut Ozcan團隊在2015年研究基礎上進一步闡明其作用機制，在《Nature Medicine》報道雷公藤紅素可以通過白介素受體提升瘦素的敏感性從而起到抗肥胖作用[41]。Fang等[42]研究發現雷公藤紅素抑制脂肪攝入量，并導致減肥通過抑制甘丙肽及其受體表達在高脂肪飲食的老鼠的下丘腦。更重要的是，除了這些直接的抗肥胖作用外，雷公藤紅素還通過激活AKT和P38 MAPK增加脂肪細胞和骨骼肌中PGC-1α和GLUT4的表達，從而增加葡萄糖的攝取。雷公藤紅素還通過CREB/PGC-1α途徑抑制葡萄糖異生活性。研究表明雷公藤紅素的減重作用是由降低甘丙肽誘導的食物消耗所驅動的，為臨床應用雷公藤紅素治療肥胖提供了可能。

以上研究表明，雷公藤紅素能從多個方面治療肥胖疾病，是極具有開發潛力的減肥候選藥物。

1.5 抗類風濕性關節炎 類風濕性關節炎(rheumatoid arthritis，RA)，是一種以關節滑膜炎為特征的慢性全身性自身免疫性疾病，以慢性、對稱性、多關節滑膜炎和關節外病變為主要臨床表現[43]。馮小可等[44]研究表明雷公藤紅素能調節滑膜成纖維細胞中OPG/RANKL軸和抑制促炎因子、趨化因子的表達，可能在阻止類風濕關節炎“炎癥”和“骨侵蝕”中發揮重要作用。Wong等[45]研究發現雷公藤紅素觸發Ca2+信號誘導RASFs/RAFLS自噬性細胞死亡，改善AIA大鼠關節炎，促進基于Ca2+信號調控的抗關節炎藥物的開發。

1.6 降血糖作用 黃明來[46]研究發現雷公藤紅素對炎癥狀態下β-胰島細胞具有一定的保護作用，通過對鈉葡萄糖共轉運體的抑制，減少了葡萄糖的重吸收，從而降低糖尿病小鼠的血糖。鄭月[47]首次探討了雷公藤紅素對db/db小鼠肝臟胰島素抵抗的改善作用以及可能的作用機制，結果表明該藥物通過減輕內質網壓力，減少了脂質沉積，進而增強肝臟胰島素敏感性，促進肝對葡萄糖的攝取和糖原合成，從而有效降低db/db小鼠的血糖。研究發現雷公藤紅素可以成為治療2型糖尿病的潛在藥物。

Zhang等[48]研究發現雷公藤紅素和棕櫚酸(PA)均能與MD2結合，雷公藤紅素能將PA從細胞中驅逐出去。雷公藤紅素可以逆轉高脂飲食引起的高血糖和肥胖，以及肝臟NF-κB的激活。綜上所述，雷公藤紅素可以通過阻斷PA與MD2的結合來逆轉PA引起的TLR4-MD2激活依賴的胰島素抵抗。

糖尿病腎病(DN)是一種終末期腎病和腎臟功能障礙。Zhan等[49]研究發現雷公藤紅素預處理可抑制高糖誘導的細胞凋亡、LDH釋放、ROS生成和足細胞耗竭。結果表明雷公藤紅素可能通過恢復HO-1介導的自噬途徑，保護機體免受高糖誘導的足細胞損傷、炎癥和胰島素抵抗，是一種很有前途的DN治療藥物。

1.7 肝腎等臟器保護作用 Zhang等[50]研究結果表明雷公藤紅素不僅可以降低血肌酐和尿素氮含量也降低糖尿病大鼠尿蛋白的排泄，改善腎臟的病理損傷，調節p38MAPK的表達和NF-κB p65。總之，雷公藤紅素可以保護糖尿病大鼠的腎臟調節MAPK信號通路/NF-κB抑制炎癥和延緩腎功能損傷。Zhao等[51]研究表明，雷公藤紅素通過調節SIRT1和FXR，在預防膽汁淤積性肝損傷方面發揮了新的作用。Ye等[52]研究表明，雷公藤紅素可靶向STAT3來抑制血管緊張素II誘導的心功能不全。

2 雷公藤紅素的結構修飾

雷公藤紅素具有特殊的不飽和木栓烷型五環三萜結構(結構見圖1)，為紅色晶體或粉末固體，其活潑基團包括A/B環的醌甲基、C-3位羥基和C-29位羧基。對雷公藤紅素的改造也主要集中在這三個部位。

2.1 A/B環的結構改造及其抗癌活性 研究表明，A環C-2與C-6位易發生邁克爾加成反應，形成邁克爾加成產物[53]。C-3位的羥基易發生酯化反應，可以與酰氯或酸酐合成一系列酯類衍生物。

2.1.1 A/B環的改造 Figueiredo等[54]對雷公藤紅素A/B環、C-29位羧基進行改造，合成了衍生物2～5(結構見圖2)，并初步研究了衍生物在A549和MIA PaCa-2中的抗癌活性。結果顯示化合物2的抗癌活性與雷公藤紅素相似，化合物3的抗癌活性下降，化合物4的抗癌活性大幅度降低。在A環引入兩個乙酰基后合成的化合物5抗癌活性最好。

2.1.2 C-6位結構改造 Tang等[55]對雷公藤紅素的C-6位以及A環進行了結構改造，主要有磺化、硫化、碳酸化反應，合成了雷公藤紅素衍生物6～11(結構見圖3)，并測定其對Bel7402、H4和BGC823的抗癌活性，結果顯示，C-6位磺化和C-6位硫化的衍生物的抗癌活性比雷公藤紅素好，其中化合物10的抗癌活性最好，而C-6位碳酸化則失去抗癌活性。

Tang等[56-57]更深入的研究了雷公藤紅素A/B環結構的改造對抗腫瘤作用的影響，在C-6位引入了吲哚類基團合成了10種衍生物12～21(結構見圖3)，并測定其對H4和Bel7402細胞的抗癌活性，結果表明，6位引入吲哚基團，其衍生物抗癌活性比雷公藤紅素差；引入溴、氯和氟取代吲哚基團抗癌活性降低；引入6取代吲哚基團比5取代、7取代的抗癌活性更好。由于合成的10種衍生物抗癌活性都降低，Tang等[56]又在C-2位、3位以及29位分別引入甲氧基，合成了衍生物22～30(結構見圖3)，抗癌活性表明，化合物24、27、29對Bel7402細胞抑制作用優于雷公藤紅素，其中化合物29對H4和Bel7402細胞的抗癌活性均優于雷公藤紅素。

雷公藤紅素含有醌甲基結構，該基團可與許多靶蛋白和其他自由含巰基分子形成邁克爾加成產物，該類衍生物對Myc具有更強的特異性和效價。和其他Myc抑制劑一樣，這些類似物迅速減少了Myc蛋白的豐度，Myc蛋白引起全球能量危機，表現為ATP耗竭、中性脂質積累、AMP蛋白激酶激活、細胞周期阻滯和凋亡。它們還抑制了許多已建立的人癌細胞株和原代骨髓瘤外植體的增殖，這些原代骨髓瘤外植體對強效的間接Myc抑制劑JQ1具有耐藥性。Wang等[58]對C-6位進行改造，合成了衍生物31(結構見圖3)。該衍生物對Myc和N-Myc具有更強的選擇性和效力。

2.1.3 C-3位羥基結構改造 C-3位羥基主要通過酯化反應對其進行改造，孫紅莉等[59]將C-3位羥基與酰氯或酸酐反應，引入水溶性基團，合成了一系列雷公藤紅素衍生物32～37(結構見圖4)，并進行體外抗癌活性測試，結果表明，化合物33～36失去了抗癌活性，化合物37的抗癌活性優于雷公藤紅素(化合物37對P12的IC50=2.37 μmol·L-1，雷公藤紅素對P12的IC50=3.15 μmol·L-1)。

2.2 C-29羧基的結構修飾及其抗癌活性 雷公藤紅素的C-29位具有羧基，呈酸性，C-29位可以通過酯化、酰化反應引入不同基團，合成一系列具有生物活性的酯類、脲類、酰胺類衍生物。

2.2.1 酰胺類 為了提高雷公藤紅素的水溶性，Tang等[60-61]在保持A/B環結構的基礎上，僅在29位羧基上進行結構改造，引入酰胺基團，合成了一系列雷公藤紅素酰胺類衍生物38～42(結構見圖5)，并且進行了抗腫瘤活性測試，結果表明，合成的衍生物38、39對MGC-803、SGC-7901、HepG2和SMMC-7721細胞的抗癌活性均降低。其中化合物40、41對4種細胞的抗癌活性較好。

Fen等[62]同樣對C-29位進行改造，引入酰胺基團，合成了一系列雷公藤紅素酰胺類衍生物43～52(結構見圖5)，衍生物43～49對A549、Panc-1、MCF-7細胞的抑制作用優于雷公藤紅素。C-29位引入含氮基團，對Hsp90-Cdc37細胞具有很強的抑制作用，這些衍生物提高了其水溶性。在這些衍生物中，化合物49的抗癌活性最好，對Hsp90-Cdc37細胞具有較強的抑制作用。

Pang等[63]在C-29位引入氨基酸取代物，合成了一系列雷公藤氨基酸酯類衍生物53～60(結構見圖6)。衍生物對A549和HeLa細胞的抗癌活性明顯強于HepG2細胞，衍生物53-58對A549和HeLa細胞的抑制作用優于雷公藤紅素。研究表明，引入芳香族氨基酸合成的衍生物59和60抗癌活性明顯降低。通過比較54和55、56和57、59和60的抗癌活性，發現具有乙酯基團的衍生物比甲酯基團的衍生物活性更好。

Zhang等[64]設計合成了一系列氨基酸酯類衍生物61～65(結構見圖6)，并測試其在HCT-116、AGS、MGC-803、SGC-7901、Bel-7402、HepG-2、A549、HeLa細胞中的抗癌活性。研究表明，化合物61、63、64、65對AGS、HCT-116、HeLa和HepG-2細胞的抗癌活性優于雷公藤紅素，其中化合物65的抗癌活性最佳。D型化合物的抗癌活性強于L型化合物的抗癌活性，說明抗癌活性與手性有一定的關系。

Klaic等[65]同樣以酰胺反應為基礎，通過縮合劑(HATU)成功實現系列胺基化合物與雷公藤紅素29位上羧基鍵聯(結構見圖6)。并以人宮頸癌細胞群(Hela)為研究對象，對雷公藤紅素及部分目標衍生物進行熱休克反應活性及抗氧化活性測試，結果發現，目標產物66、67、69和70的誘導熱休克反應活性及抗氧化作用均強于母體；同時以胰腺癌細胞(Panc-1)為研究對象，通過凝膠電泳(SDS-PAGE)，熒光酶促試驗，蛋白質印跡分析(Western Blot Analysis)及親核純化試驗對雷公藤紅素及部分目標衍生物進行深入的構效關系研究和探討，進而實現靶蛋白的初步識別，結果表明，雷公藤紅素衍生物68和70對Panc-1細胞中的Annexin Ⅱ，eEF1A和β-tubulin 3種蛋白具有靶向識別作用，為雷公藤紅素及其新型衍生物的合成設計及靶向研究開創了新局面。

Li等[66]合成了雷公藤紅素衍生物71～72(結構見圖7)，其C-29與氨基連接，顯示出更有效的抗增殖活性。結果表明，氨基化胺連接可能更適合于雷公藤紅素的修飾。在所有目標化合物中，衍生物72對A549、MCF-7、HOS和HepG 2細胞系的活性較強(IC50分別為0.48±0.06、0.78±0.08、0.51±0.09和1.41±0.18 μmol·L-1)。雷公藤紅素IC50分別為(1.57±0.15、1.56±0.16、0.93±0.03、1.62±0.19)μmol·L-1。

Hu等[67]設計和合成胺衍生物作為雷公藤紅素的潛在替代品。通過1-(2-氨基乙氧基)-2-氨基葡萄糖與雷公藤紅素的偶聯反應，合成了該化合物73(結構見圖7)。研究了該化合物對腎臟缺血再灌注損傷動物模型中的潛在療效。結果表明，與雷公藤紅素一樣，該化合物可以完全逆轉疾病的進展。此外，還對該化合物在大鼠血液、肝臟、腎臟、心臟、脾臟、肺和生殖系統中的毒性進行了全面評價。與雷公藤紅素對正常器官的性能比較，該化合物可顯著地維持高安全性并顯著減少副作用。因此，該化合物可以保持與雷公藤紅素相同的功效，同時在體內處理較低的毒性。

You等[68]將三苯基膦(TPP)與雷公藤紅素結合形成一種合成衍生物74(結構見圖7)，該衍生物可以促進腫瘤細胞線粒體靶向藥物的傳遞，誘導ROS的積累，從而導致細胞凋亡。

2.2.2 酯類 國內學者王家強等[69-70]在保留雷公藤紅素醌甲基結構完整性的前提下通過對其C-29位羧基結構設計合成系列的雷公藤紅素酯類衍生物75～82(結構見圖8)，并采用MTT比色法以A549和HepG2細胞為研究對象測定目標衍生物的抗癌活性。結果通過對比IC50值，發現衍生物76和80比母體雷公藤紅素的抗癌活性強，且具有良好的水溶性；而其他酯類衍生物均表現出與母體相當或者小于母體的抗癌活性。

孫紅莉[59]以酯化反應為主對C-29位進行修飾，合成了一系列雷公藤紅素酯類衍生物83～88(結構見圖8)，并做了相應的構效關系及藥理活性研究。再次證明雷公藤紅素結構中的醌甲基部位為其抗癌活性的必要部位，改變其醌甲基結構會導致抗癌活性減弱。化合物83、85、88對腫瘤細胞PC12和C6的抑制活性優于雷公藤紅素，化合物84對PC12細胞的抑制活性降低，化合物86、87對兩種細胞的抗癌活性與雷公藤紅素基本相當。

Zhang等[64]對C-29位羧酸進行修飾，引入胺和三唑衍生物，合成了一系列新型雷公藤酰胺類衍生物89～100(結構見圖9)，并研究了衍生物的抗癌活性，研究表明，部分化合物具有很好的抗癌活性。

化合物89～92引入酰胺基團，抗癌活性有所提高，其中化合物90～92隨著氟原子、氯原子、甲氧基的引入，抗癌活性呈下降趨勢。化合物93～95的R位引入不同取代的哌嗪衍生物，當哌嗪上的氮原子和苯環直接相連時合成的化合物抗癌活性最好。結果顯示，抗癌活性與氮原子的引入有著重要關系，化合物96～98引入含氮雜環，抗癌活性顯著增強。化合物97、98在Bel-7402、HCT-116、SGC-7901細胞中抗癌活性比雷公藤紅素提高3倍。三唑類衍生物99、100對抗癌活性無明顯影響。

Xu等[71]在天然產物雜交策略的基礎上，設計、合成和評價了32種新型雷公藤紅素衍生物的抗腫瘤活性。與雷公藤紅素相比，這些衍生物中的大部分存在顯著的抗增殖活性，其中衍生物101(結構見圖9)的抑制能力最強[IC50=0.15±0.03 μmol·L-1(A549)，0.17±0.03 μmol·L-1(MCF-7)，0.26±0.02 μmol·L-1(HepG2)]，具有較好的抗癌活性。藥理研究表明，衍生物101具有破壞Hsp90-Cdc37復合物的能力，與雷公藤紅素類似。此外，衍生物101還通過死亡受體途徑誘導A549細胞凋亡。

2.2.3 脲類 Figueiredo等[72]通過對C-29位進行結構修飾，合成了一系列雷公藤紅素含脲衍生物(結構見圖10)，并分析了它們對MIA PaCa-2和A549細胞的抗癌活性，結果表明，衍生物102、103、104表現出顯著的抗癌活性，且提高了腫瘤與非腫瘤細胞之間的選擇性。

2.3 雷公藤紅素多位點同時改造及其抗癌活性 Figueiredo等[54]對A環以及C-29位進行改造，合成了一系列新型的雷公藤紅素C-29位氨基甲酸酯衍生物114～117(結構見圖11)，衍生物通過A549和MIA PaCa-2細胞進行活性評價。研究表明，化合物114具有較高的抗癌活性，且在惡性腫瘤細胞和非惡性成纖維細胞之間具有很好的選擇性。

Shan等[73]對C-3位和C-29位進行了結構改造，合成了一系列雷公藤紅素酯類衍生物118～126(結構見圖12)，衍生物118～122對HepG2、SGC7901、Hela細胞的抗癌活性優于雷公藤紅素。A環的C-3位羥基對抗癌活性具有很大的影響，當C-3位通過酯化反應引入含氮雜環化合物后，合成的衍生物124～126抗癌活性明顯降低。

Wang等[74]對29位羧基和3位羥基進行結構改造，設計合成了兩個系列的雷公藤紅素衍生物(結構見圖13)。通過4株人類癌細胞(SCG7901、HGC27、HepG2和Bel7402)和1株正常細胞LO2對所有化合物的抗增殖活性進行了評價。其中衍生物133顯示出優越的生物活性和較低的毒性。進一步實驗表明，衍生物133在G2/M時誘導細胞凋亡和細胞阻滯，抑制人肝癌細胞的增殖和遷移。此外，還建立了一個高度準確和可重現的高效液相色譜方案，以測定斑馬魚中的雷公藤紅素和衍生物133的吸收情況。結果表明，其濃度在4 h內呈時間依賴性迅速升高，且衍生物133的濃度高于雷公藤紅素。此外，在12 h內未檢測到衍生物133在體內迅速代謝。這些發現對細胞和其他生物活性化合物的結構修飾有很大的幫助，以提高它們的生物活性、毒性和吸收率。

Nur77又稱為神經生長因子誘導的基因B是一種細胞核孤生受體轉錄因子蛋白，在調節炎癥過程中起著重要的作用。Chen等[75]研究發現雷公藤紅素與Nur77結合，以一種Nur77依賴的方式抑制炎癥。雷公藤紅素與Nur77的結合促進了Nur77從細胞核向細胞質的轉移，從而清除了發炎的線粒體，從而減輕了炎癥。得到24個雷公藤紅素衍生物，其中衍生物141(結構見圖14)的Kd為0.87 μmol·L-1，其毒性比雷公藤紅素小，可以做進一步研究。

綜上可知，目前雷公藤紅素的結構改造主要在C-29位羧基，C-3位羥基以及B環C-6邁克爾加成，其中在C-29位進行改造的較多，合成一系列具有生物活性的酯類、脲類、酰胺類衍生物，而且合成的大多數衍生物主要集中在抗腫瘤活性的篩選，對其他活性的篩選較少。構效關系分析表明：

紅素A環結構修飾大多會降低抗腫瘤活性，A環的C-3位羥基對抗癌活性具有很大的影響，當C-3位通過酯化反應引入含氮雜環化合物后，抗腫瘤活性明顯降低；

在E環增加含氮雜環或親水性基團，例如酰胺基、氨基、羥基，抗腫瘤顯著增強，合成的衍生物，例如衍生物40、49、65、72、97、133，對A549、HepG2、Bel7402、HeLa等細胞株具有較好選擇性；

C-2與C-6位易發生邁克爾加成反應，C-6位磺化以及硫化會使抗腫瘤活性增強，合成的衍生物，例如衍生物9、10、11、31，對BGC823、H4等細胞株具有較好選擇性；

C-2、C-3、C-29位多位點改造引入甲氧基、乙酰基等也會使抗腫瘤活性增加，合成的衍生物(5、29、114)對A549、MIA PaCa-2等細胞株具有較好選擇性。

3 展望

通過綜述國內外研究進展發現，雷公藤紅素具有廣泛的藥理作用，包括抗類風濕性關節炎、抗腫瘤、抗氧化、減肥、降血糖等，而相關機制研究表明雷公藤紅素在體內可能通過多靶點發揮各種藥理作用，例如已初步證實的直接靶點就包括STAT3[52]和Nur77[32]，然而其復雜的作用機制仍有待進一步闡明。

雷公藤紅素結構修飾取得較大的成果，得到許多活性增強的候選化合物，然而目前針對A環的結構修飾較少，不利于更為全面的構效關系分析。另外，研究者大多只關注于雷公藤紅素衍生物的抗腫瘤活性篩選，而忽視雷公藤紅素衍生物作用于其他疾病的藥理活性價值，在新藥開發上具有局限性，因此有必要擴大生物活性篩選的種類，例如抗類風濕性關節炎等。

其次，生物轉化是指利用微生物或酶對小分子化合物進行結構修飾[76]，作為化學合成的有利補充，能夠獲得與化學修飾不同的新型衍生物，但目前尚沒有雷公藤紅素的生物轉化研究報道，未來可以開展相關研究。

因此，未來需要對雷公藤紅素進行更廣泛的結構修飾和活性篩選研究，以滿足藥物開發的需要。同時，還應對雷公藤紅素及其結構類似物進行更深入的臨床前研究，為基于雷公藤紅素的新藥開發奠定基礎。