丹参素衍生物的研究进展

王庭芳，郑莉萍，张 宁，金 磊，吴秋业，张 川

(1. 福建中医药大学药学院，福建 福州 350108；2. 第二军医大学药学院新药研究中心，上海 200433；3. 第二军医大学药学院有机化学教研室，上海 200433)

丹参素衍生物的研究进展

王庭芳1, 2, 3，郑莉萍1, 2，张 宁2，金 磊2，吴秋业3，张 川1, 2

(1. 福建中医药大学药学院，福建 福州 350108；2. 第二军医大学药学院新药研究中心，上海 200433；3. 第二军医大学药学院有机化学教研室，上海 200433)

丹参素是从中草药丹参中提取分离得到的一类酚酸性化合物。具有多种药理活性，对心血管系统具有明显的保护作用。有关丹参素衍生物的研究一直为科研人员所关注，本文对这些文献进行了系统地分析整理，旨在为进一步深入开展丹参素的结构改造和药物创新研究提供依据。

丹参素；衍生物；生物活性

丹参为唇形科植物唇形科鼠尾草属植物丹参SalviamiltiorrizaBunge的干燥根及根茎，其味苦，性微寒。具有祛淤止痛，活血通经，清心除烦之功效，是常用的活血化瘀中药。临床上广泛应用以丹参为主的制剂有：丹参注射液、复方丹参注射液、丹参片、复方丹参片、复方丹参滴丸等，其有效成分以水溶性成分为主。丹参素(图1)化学名为[D-(+)-β-(3,4-二羟基苯基)乳酸]是从丹参水提液中分离得到的一种活性成分[1]，是丹参的主要活性成分之一。经多年药理研究证明，丹参素在治疗冠心病及心绞痛等方面有独特的疗效。具有扩张血管、增加冠脉流量[,3]、抗心肌缺血缺氧[4]、改善微循环[5]等药理作用。

图1

丹参素具有邻二酚羟基及α-羟基羧酸的结构，脂溶性差、易氧化、性质不稳定，大鼠体内的生物利用度为14.18%[6]，而SD大鼠口服生物利用度仅为9.53%[7]。很难维持有效的血药浓度，往往达不到预期的治疗效果。这些因素影响了丹参素在临床中的应用和天然药物的进一步开发利用。目前，丹参素仅作为含有丹参中成药的指标性成分的使用，还不能真正的走向临床。为了开发脂溶性好、稳定性强、生物利用度高的衍生物，对丹参素衍生物的研究成为近年来的研究热点，本文就丹参素衍生物的研究综述如下。

1 丹参素的结构改造及其衍生合成与活性研究

1.1丹参素的结构改造 丹参素的结构改造包括对苯环和α-羟基羧酸的改造两部分。1983年，江文德等[8]将丹参素与其他丹参中其他活性成分(丹参二萜酸混合物、原儿茶醛)及潘生丁等药物进行药理试验比较，实验结果表明丹参素抗心肌缺血作用居首位，能明显提高耐缺氧作用等，而具有类似的丹参素结构的儿茶酚胺类的多巴胺却没有抗心肌缺血活性，提示儿茶酚基团并非活性基团，丹参素的生物活性可能与苯基乳酸结构有关。为此，董纪昌等[9]设想保留苯基乳酸的基本结构，而改变苯环取代基和乳酸羧基的酯化，合成了下列衍生物(图2)。药理试验证明这些衍生物都有对血小板的抗聚集和解聚作用，其中PLA和苯基乳酸乙酯作用最强。Henry等[11]为研究中药丹参中丹参素的构效关系，从而找出具有生物活性的化合物，并合成了以下丹参素衍生物(图 3)。但未见活性报道。

R1=R2=R3=H;[PLA] R1=R2=H;[PEL]

图3

由于苯基乳酸具有丹参素相同的药理作用，因此张智波等[10]保留苯基乳酸结构不变，改变苯环上的不同基团，合成了以下丹参素衍生物(图4)。体外实验表明[12]，8种丹参素衍生物均具有抗血小板聚集活性，强于丹参素。

R1=R2=R3=H;[PLA] R1=R2=H,R3=F[p-FPLA]

丹参素的邻二酚羟基结构易被氧化，为了考察苯环上羟基数目和位置对药效的影响，邓喜玲等[13]分别β-苯基乳酸和β-(4-羟基苯基)乳酸(图5)。但未见相关的活性报道。

图5

然而，从四季青叶中分离得原儿茶酸(3，4-二羟基苯酸)、 原儿茶醛(3，4-二羟基苯醛)及从秃毛冬青中分离得青心酮(3，4-二羟基苯乙酮)与丹参素(3，4-二羟基苯基乳酸钠)相同，均具有抗心肌缺血降低心肌耗氧量等作用。它们的结构极其相似，都具有邻二酚结构。1991年贾贵泉等[14]，保留邻二酚单元，改变乳酸单元引入氨基合成了11个当时未见报道的衍生物(图 6)。初步药理实验表明：该类化合物对家兔血小板的聚集都有一定的抑制作用，而且有一定的解聚作用，但相关药理活性未进行进一步研究。

图6

为了提高丹参素的稳定性，朱依谆等[15]发明了下列在苯环6位上引入硝基的丹参素衍生物(图7)。通过培养原代大鼠心肌细胞，建立心肌细胞缺氧模型及极性和慢性大鼠心肌梗死模型，体内、外药理实验，结果表明，上述化合物具有较好的保护心肌缺氧作用。

图7

1.2丹参素的结构修饰 丹参素的结构修饰包括羧基的酯化和邻二酚羟基的保护。郑晓晖等[16]发现复方丹参滴丸中丹参素在兔体内的代谢产物随组织部位不同而不同。丹参素在心脏的主要代谢物为3-(3,4-二羟苯基)-2-羟基丙酸异丙酯[isopropyl 3-(3, 4-dihydroxyphenyl)-2-hydroxypropanoate]，在肝中的主要代谢物为香草酸(vanillic acid)，在肾中主要为邻苯二酚(pyrocatechol)，在肺中为2-羟基-3-(3,4-二羟基苯基) 丙酸硫酸酐[2-hydroxy-3-( 3, 4-dihydroxy- phenyl) propionic sulfuric anhydride] (图8)。体外药理实验表明3- (3, 4-二羟苯基) -2-羟基丙酸异丙酯具有明显的扩血管作用。并全合成了3-(3, 4-二羟苯基) -2-羟基丙酸异丙酯[17，18]。药理机制研究结果表明，其通过抑制受体介导的外钙内流和内钙释放而舒张血管，血管平滑肌细胞膜上的钾通道参与了丹参素异丙酯的扩血管作用[19]。

图8

针对丹参素的水溶性强，脂溶性差，不易通过心脑屏障，而冰片可以通过心脑屏障，因此在丹参素的结构中，增加冰片的化学结构对丹参素进行结构改造制的丹参素冰片酯(图9)，其改性物丹参素冰片酯用于心脑血管疾病的预防和治疗，具有明显的效果[20]。张群正等[18]在此基础上采用化学方法全合成了丹参素冰片酯。

图9

董村南等[21]以胡椒醛为原料，经缩合、开环、水解、还原4步反应制得3,4-甲叉氧基苯基乳酸(图10)。采用新生大鼠心肌细胞，建立体外心肌细胞缺氧模型，用不同浓度(1×10-6mol/L，1×10-7mol/L，1×10-8mol/L)的3,4-甲叉氧基苯基乳酸处理心肌细胞，以提取的天然丹参素钠(10 μg/ml)为阳性对照，检测心肌细胞内的乳酸脱氢酶的活性，计算LDH滤出率。结果显示不同浓度的3,4-甲叉氧基苯基乳酸作用比丹参素强，以1×10-7mol/L浓度的丹参素衍生物最强。表明丹参素衍生物用亚甲基保护丹参素中的两个酚羟基，使其结构更稳定，并具有优于天然丹参素的药理活性，对心肌细胞具有直接的保护作用。

图10

1.3手性丹参素衍生物的合成 丹参素结构中有一个手性中心，但由于其化学性质不稳定，不宜利用直接拆分的方法对外消旋体丹参素进行手性拆分得到天然的右旋丹参素，因此，迄今为止尚未见关于右旋丹参素的化学合成文献报道。Findrik等[22]采用Lactobacillus leishmannii中的D-乳酸脱氢酶催化合成(R)-(+)-3,4-二羟基苯基乳酸(图11)。

图11

1985年朱亮等[23]报道消旋β-苯基乳酸(BLA)，虽然在苯环的3, 4位上均无羟基取代，仍具有较强的抗血小板聚集和解聚的作用。但消旋丹参素的抗血小板聚集作用较天然R-(+)-丹参素弱。为此，周小鸣等[24]设想用E-肉桂酸经Sharpless不对称环氧化来合成R(+)-β-苯基乳酸酸3a及3b和其对映体S(-)-β-苯基乳酸酸3a′及3b′(图12)。但未见药理研究报道。

图12

1989年周小鸣等[25]又用对氟苯甲醛为原料，制得E-对氟肉桂醇，用以上同样的方法制得R-(+)-β-对氟苯基乳酸及其甲酯，其对映体S-(-)-β-对氟苯基乳酸及其甲酯(图13)。初步的药理试验表明，S-(-)-β-苯基乳酸及其甲酯和S-(-)-β-对氟苯基乳酸及其甲酯对血小板的聚集的抑制作用均比R-(+)-β-苯基乳酸及其甲酯和R-(+)-β-对氟苯基乳酸及其甲酯的作用强。

图13

丹参素中的酚羟基部位被认为是抗氧化的活性部位，保护的酚羟基可增加其抗氧化活性、稳定性和脂溶性，且有利于手性丹参素衍生物的合成。因此Dong等[26]合成了右旋丹参素衍生物1a和1b和相对应的消旋体7和10。体外药理实验表明：所有的丹参素衍生物均能提高心肌细胞的活力，抑制脂质体过氧化。右旋丹参素衍生物1a和1b可促进抗凋亡基因bcl-2 mRNA的表达，抑制促凋亡基因bax mRNA和凋亡基因caspase-3 mRNA的表达，从而抑制细胞凋亡。另外体内药理实验还表明，中间体4c具有显著的抗心肌缺血作用。实验结果表明上述丹参素衍生物可成为抗心肌缺血的候选药物(图14)。

1.4丹参素与其他心血管药物拼合 将丹参素与其他心血管类药物拼合在一个分子内，以其获得兼具两者的性质，强化药理作用，减少毒副作用的杂交分子。

图14

由于烟酸和阿司匹林(ASA)分别具有扩张血管和防治心脏冠状动脉栓塞的功效。1991年于建明等[27]合成了取代苯基乳酸，并根据药物拼合原理，将分子中的羧基同取代苯基乳酸的羟基结合起来，合成了5个当时未见报道的衍生物(图15)。初步药理试验表明，5种衍生物对家兔血小板聚集均有一定的抑制作用，取代基为甲氧基、对氯衍生物时血小板的抑制率比ASA要强，其余的则与ASA接近。

图15

2008年李小玲等[28]根据孪药理论，设想在不改变苯环上取代基和苯基乳酸结构(保证5的药效)的前提下，将丹参素的羧基和已有确切疗效的药物[血管紧张素转化酶抑制剂(ACEI)，如(R)-2-氨基-4-苯基丁酸(6)]的药效基团或共有基团酰胺化，以期发挥两类药物的共同作用，并减小两者的毒副作用。合成了β-(3，4-二羟基苯基) -α-羟基-N-[(R)-3-苯基-1-乙氧酰基丙基]丙酰胺(8)，合成步骤如下(图16)。但未见活性报道。

向卓等[29]为了寻找一种本身具有很好的清除氧自由基的NO供体药物，合成设计了乙酰丹参素单硝酸异山梨醇酯AcDI-302(图17)，并与传统的治疗缺血性心脏病的药物乙酰丹参素(AcDSS)和单硝酸异山梨醇酯(ISMN)做比较。实验结果表明AcDI-302可显著减轻缺血/再灌注心肌(MI/R)损伤，改善心脏缺血功能。且AcDI-302对减轻MI/R损伤效果较阳性对照组药物ISMN明显提高，但对MI/R损伤的保护作用具体机制尚未完全明确，有待于进一步研究。

图16

图17

2 展望

丹参素具有广泛的药理作用，近年来国内外对丹参素及其衍生物的研究报道日益增多，且已获得一些有良好活性的该类化合物，其临床应用前景也逐渐显露，可是至今仍未见有此类药物研发上市。丹参素较差的脂溶性和口服生物利用度以及稳定性，给结构改造和制剂工艺研究提出了很大的挑战，是限制其进一步开发应用的主要因素之一。虽然有文献报道采用葵酸钠能提高丹参素钠的生物利用度[30]，但不能从根本上解决问题。因此，如何在保持其药理活性的前提下，通过简单的化学修饰，得到脂溶好、结构稳定、生物利用度高的衍生物，进一步提高其功效和拓展其应用范围，是该领域药物研究的一个方向。另外，丹参素结构与药理活性的构效关系还不明确。迄今为止，未见丹参素系统的构效关系分析文献报道，因此，需要合成大量的衍生物或类似物来寻找丹参素的构效关系。相信随着对丹参素及其衍生物的进一步研究，一定能发现活性更强、稳定性更好、生物利用度更高的丹参素衍生物。

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2010-08-25

[修回日期] 2011-03-07

ProgressonDanshensuderivatives

WANG Ting-fang1, 2, 3, ZHENG Li-ping1, 2, ZHANG Ning2, JIN Lei2, WU Qiu-ye3, ZHANG Chuan1, 2

(1. School of Pharmacy, Fujian University of Traditional Chinese Medicine, Fuzhou 350108, China; 2. New Drug Research Center, School of Pharmacy, Second Military Medical University, Shanghai 200433, China; 3. Department of Organic Chemistry, School of Pharmacy, Second Military Medical University, Shanghai 200433, China)

Danshensu is the major water-soluble phenolic acids of Danshen. It possessed diverse pharmacological effects, especially the protective effects on cardiovascular diseases. Due to its significant pharmacological activities, synthesis of danshensu derivatives attracted much attention. A systematic review about Danshensu derivatives were carried out in this paper. It was hoped to provide some references to the resource exploitations of the danshensu derivatives.

Danshensu；derivatives；biological activity

王庭芳(1984-)，男，硕士研究生.E-mail:wtf66@126.com.

张 川. Tel：(021)81871358， E-mail:zhangchuan@smmu.edu.cn.

R28

A

1006-0111(2011)02-0083-06