枝孢属真菌次生代谢产物中化学成分及其生物活性的研究进展

董锦润，李 靖，陈玉惠，冯小飞

西南林业大学，云南 昆明 650224

活性天然产物是新药研发的重要源泉，拥有巨大的市场和潜力。自20世纪60年代以来，内生真菌因其代谢途径复杂，代谢产物种类多样而日益受到研究者的重视[1-3]。Cladosporiumsp.真菌属于子囊菌门（Ascomycota）座囊菌纲（Dothideomycetes）煤炱目（Capnodiales）暗色孢科（Dematiaceae）[4]，其菌落呈絮状，中央黑色外包一层白色菌丝，边缘白色，中央隆起，菌丝发达，深色且分枝，分生孢子淡色至深橄榄色，孢痕和孢脐明显[5-7]。目前，Index Fungorum 数据库收录的枝孢属真菌已经有800 多种。枝孢属真菌广泛寄生于土壤、海洋及植物体内，除了能合成与宿主相同或相似的化合物外，还可合成生物碱、聚酮类、醌类、甾体和萜类等多种类型的化合物，这些物质大多具有不同程度地抗病原菌、抗肿瘤、抗病毒等活性[8-9]。本文对2000年以来枝孢属真菌次生代谢产物的化学成分及其生物活性的研究进展进行综述，以期为枝孢属真菌次生代谢产物的研究提供参考。

1 生物碱类

目前从枝孢属发酵物中发现的生物碱类共有42 个，结构类型主要包括胺和氨基类、吲哚类、吡咯里西啶类以及喹唑啉等，结构见图1，具有抗菌、抗肿瘤、抗病毒和抗氧化等生物活性。

图1 枝孢属真菌次生代谢产物中生物碱类化合物的化学结构Fig.1 Chemical structures of alkaloids in secondary metabolites from Cladosporium fungi

cladosporine A（1）是具有新颖骨架的吲哚二萜类生物碱，该化合物对金黄葡萄球菌Staphylococcus aureus209P 及白色念球菌Candida albicansFIΜ709有很好的抑制效果，其最低抑菌浓度（minimal inhibitory concentration，ΜIC）值分别为4、16 μg/mL，这也是首次报道枝孢属真菌中存在的吲哚二萜生物碱[10]。从深海来源的枝孢属真菌Cladosporiumsp.SCSIO z015 中分离得到4 个新的有植物碱之称的桔霉素类化合物cladosporins A～D（2～5）。它们对盐水虾具有低毒活性，其半数致死浓度（medium lethal concentration，LC50）分别为72.0、81.7、49.9、81.4 μmol/L，此外化合物5 还表现出较强的抗氧化活性对 1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl，DPPH）自由基的清除活性，其半数抑制浓度值（half-inhibitory concentration，IC50）值为16.4 μmol/L[11]。从来自红树林的枝孢属真菌Cladosporiumsp.PJX-41 中分离得到6 个新的吲哚类生物碱（6～11）及8 个已知的生物碱（12～19），其中化合物8、11、13～15、17 具有较强的抗甲型流感病毒（influenza A virus，H1N1）流感病毒活性，它们的IC50值为82～89 μmol/L[12]。枝孢属真菌Cladosporiumsp.SCSIO z0025 来自深海冲绳海槽沉积物，从其发酵物中发现了8 个新的酰胺类生物碱cladosporiumins A～H（20～27），抗肿瘤细胞毒、抗菌、抗乙酰胆碱酯酶等活性测试显示它们都不具有明显的抑制活性[13]。化合物cladosporitin A（28）、cladosporitin B（29）及talaroconvolutin A（30）为琥珀酰亚胺类生物碱，从红树林来源枝孢属真菌Cladosporiumsp.HNWSW-1 中分离得到，其中化合物28、29 为新化合物，化合物30 对人宫颈癌HeLa细胞和人肝癌BEL-7042 细胞的细胞毒活性的IC50值分别为（14.9±0.21）、（26.7±1.1）μmol/L，对α-葡萄糖苷酶也具有抑制活性，IC50值为（78.2±2.1）μmol/L[14]。从海绵来源枝孢属真菌SCSIO41007 分离得到2′-deoxythymidine（31）、cyclo-(Gly-Leu)（32）、3-carboxylic acid（33）等生物碱类化合物[15]。运用高速逆流色谱分步洗脱模式，从海洋来源枝孢属真菌Cladosporiumsp.分离得到3 个含硫化合物cladosporin A（34）、cladosporin B（35）、haematocin（36），它们属于环缩二氨酸类生物碱，其中化合物34、35 为新化合物，它们都表现出抑制肝癌HepG2细胞的增殖作用[16]。从南极来源的枝孢霉属真菌Cladosporiumsp.NJF6 中获得N-乙酰苯乙胺（37）、3-吲哚乙酸（38）、N-乙酰基色胺（39）、苯乙胺（40）、3-醛基吲哚（41）和对羟基苯乙胺（42）6 个生物碱类化合物[17]。

2 聚酮类

聚酮类化合物是枝孢属真菌次生代谢产物中主要的活性产物之一，其中部分类型化合物具有抗心血管疾病、抗菌、抗肿瘤等生物活性[18]，目前从枝孢属发现的聚酮类化合物有45 个，见图2。

图2 枝孢属真菌次生代谢产物中聚酮类化合物的化学结构Fig.2 Chemical structures of polyketides in secondary metabolites from Cladosporium fungi

从红树林来源枝孢属真菌中分离得到1 个已知化合物（43）及5 个新的聚酮类化合物（44～48），其中化合物43 具有清除DPPH 自由基的抗氧化活性，其IC50值为2.65 μmol/L[19]。Zhu 等[20]从海洋来源枝孢属真菌OUCΜDZ-1635中分离到cladodionen（49）和cladosacid（50）2 个新的聚酮类化合物，其中化合物49 对人乳腺癌ΜCF-7 细胞、HeLa 细胞、人结肠癌HCT-116 细胞及人早幼粒急性白血病HL-600 细胞等肿瘤细胞株显示出细胞毒活性，IC50值分别为18.7、19.1、17.9、9.1 μmol/L。从印度尼西亚海绵来源枝孢属真菌分离得到1 个新聚酮类化合物cladosporamide A（51）和1 个丙烯基苯酮衍生化合物（52），它们都表现出对蛋白质酪氨酸磷酸酶1B的抑制活性[21]。从软珊瑚来源枝孢属真菌TZP29 中分离得到2 个新化合物cladospolide E（53）和cladospolide F（54）及4 个已知聚酮类化合物（55～58），其中化合物53、55～57 对HepG2 细胞有调脂活性[22]。从红树林沿海秋茄来源枝孢属真菌KcFL6中发现了4 个聚酮类化合物cladosporone A（59）、cladosporol （60）、cladosporol C（61）、cladosporol D（62），其中化合物59 是新化合物。4 个化合物都没有表现出对多株真菌和细菌的抑制活性，但化合物59、62 对多株肿瘤细胞具有不同程度的抑制活性[23]。从植物来源枝孢属真菌IFB3lp-2 中分离得到3 个新的聚酮类化合物（63～65），它们都没有表现出抗肿瘤、抗病毒及乙酰胆碱酯酶抑制活性[24]。从枝孢属真菌NRRL 29097 的固体发酵物中分离到cladoacetal A（66）、cladoacetal B（67）、3-(2-formyl-3-hydroxyphenyl)-propionic acid （68）、3-deoxyisoochracinic acid（69）、isoochracinol（70）、7-hydroxy-3-(2,3-dihydroxybutyl)-1(3H)-isobenzofuranone（71）、(+)-cyclosordariolone（75）和altersolanol J（76）8 个新的聚酮类化合物及isomeric 1-(1,3-dihydro-4-hydroxy-1-isobenzofuranyl) butan-2,3-diols（72）、7-hydroxy-1(3H)-isobenzo furanone（73）、isoochracinic acid（74）、altersolanol A（77）和macrosporin（78）6 个聚酮类衍生物。没有化合物表现出抗真菌活性，但部分化合物具有抗细菌活性[25]。运用活性导向分离手段，从枝孢属枝孢芽枝菌Cladosporium cladosporioides中分离得到cladosporins 1、2（79、80）、5′-hydroxyasperentin（81）和cladosporin-8-methyl ether（82）4 个聚酮类化合物。对植物病原菌的抑制活性显示，30 μmol/L 化合物79 对尖孢炭疽菌Colletotrichum acutatum、草莓炭疽菌Colletotrichum fragariae、胶孢炭疽菌Colletotrichum gloeosporioides及葡萄生单轴霉菌Plasmopara viticola4 株病原菌的抑制率分别为92.7%、90.1%、95.4%、79.9%，而化合物80 对3 株病原菌C.fragariae、C.gloeosporioides、P.viticola的抑制率分别为50.4%、60.2%、83.0%[26]。重寄生菌也即菌寄生菌，从枝孢属重寄生菌菌株Cladosporium tenuissimum的发酵液中分离得到5 个聚酮类化合物（83～87），且5 个化合物都能不同程度地抑制菜豆锈病菌的生长[27]。

3 大环内酯类

目前从枝孢属真菌发酵物中发现的大环内酯类化合物数量较多，共有28 个，见图3，它们具有抗菌、抗肿瘤等生物活性。枝孢属真菌SCNU-F0001采集自红树林，从其发酵液中分离得到3 个大环内酯类化合物thiocladospolide E（88）、cladospamide A（89）、cladospolide B（90），其中化合物88、89为新化合物。3 个化合物都没有表现出抗肿瘤细胞的增殖活性及抗细菌活性[28]。枝孢属真菌RA07-1是中国南海柳珊瑚的内生菌，从其固体发酵液分离得到7 个大环内酯类化合物（91～97），其中化合物cladosporilactam A（91）为新的化合物，而化合物91 对HeLa 细胞具有显著的抑制作用，其IC50值为0.76 μmol/L[29]。自栓皮栎内生菌枝孢属真菌I(R)9-2的液体发酵液中分离得到1 个新的大环内酯类化合物brefeldin A（98），该化合物具有较好的抗真菌活性[30]。Gesner 等[31]从浅水红海海绵来源内生菌枝孢属真菌的液体发酵液中分离得到3 个大环内酯类化合物pandangolide 1a（99）、diastereomer pandangolide 1（100）、icladospolide B（101），其中化合物99 是新化合物。枝孢属真菌L037 是从冲绳岛Seragaki 海滩光化藻分离得到的内生菌，从其液体发酵液分离得到2 个新的大环内酯类化合物sporiolide A（102）、sporiolide B（103），它们对小鼠淋巴瘤L1210 细胞的IC50值分别为0.13、0.81 μmol/L；化合物102 对恶臭假单胞杆菌Pseudomonas putida、枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis及酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae具有抑制作用，而化合物103 对藤黄微球菌Micrococcus luteus具有抗细菌活性[32]。

图3 枝孢属真菌次生代谢产物中大环内酯类化合物的化学结构Fig.3 Chemical structures of macrolides in secondary metabolites from Cladosporium fungi

从内生菌枝孢属真菌FT-0012 分离得到3 个大环内酯类化合物dospolide D（104）、ladospolides A（105）和ladospolides B（106），其中化合物104 为新化合物，其对稻瘟霉Pyricularia oryzae和总状毛霉Muco rracemosus2 株真菌具有抑制作用[33]。枝孢属菌株colocasiae A801 来自于广东串钱柳，从其发酵液中分离得到2 个新的大环内酯类化合物（107、108），它们都没有表现出抗肿瘤细胞毒活性、抗细菌活性及α-葡糖苷酶抑制等活性[34]。

枝孢属内生真菌DH14 分离自中华稻蝗，对其发酵液进行分离后得到3 个大环内酯类化合物lunatoic acid A（109）、5Z-7-oxozeaenol（110）、zeaenol（111），它们都具有较好的抑制野草马齿苋幼苗生长活性，IC50值分别为4.51、4.80、8.16μmol/L，接近阳性对照化合物2,4-二氯苯氧基乙酸的活性（IC50值为1.95 μmol/L）[35]。马川等[36]从川芎中分离鉴别出了1 株内生枝孢属真菌IS384，并从该菌发酵液中首次分离获得1 个大环内酯类化合物cladospolide B（112），该化合物对菌株ATCC 29212 具有抑制作用，其ΜIC 值为0.31μg/mL。从红树林来源枝孢菌cladosporioides ΜA-299 中分离得到3 个新的大环内酯类化合物cladocladosin A（113）、thiocladospolides F（114）、thiocladospolides G（115），它们对E.tarda、V.anguillarum、P.Aeruginosa以及H.maydis4 株细菌表现出显著的抗细菌活性[37]。

4 醌类化合物

目前从枝孢属发酵物发现的醌类化合物共有16 个，以9,10-蒽醌及其衍生物最为常见，见图4，它们具有抗菌、抗肿瘤等生物活性。

图4 枝孢属真菌次生代谢产物中醌类化合物的化学结构Fig.4 Chemical structures of quinones in secondary metabolites from Cladosporium fungi

从红树林来源枝孢属真菌HNWSW-1 发酵液中分离得到anthraquinone（116），其对α-葡萄糖苷酶具有抑制活性，IC50值为（49.3±10.6）μmol/L[14]。枝孢属真菌RSBE-3 来自植物萝芙木，对其发酵物进行分离得到anhydrofusarubin（117）和fusarubin（118），其对人慢性粒细胞白血病K562 细胞的增殖具有抑制作用，IC50值分别为3.97、3.58 μmol/L，此外，化合物118 对金黄葡萄球菌、大肠杆菌Escherichia coli、绿脓杆菌Pseudomonas aeruginosa及巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium4 株细菌具有显著的抑制作用[38]。从植物红牛膝的叶片分离鉴别出了1 株内生枝孢属真菌TΜPU1621，并从该菌发酵液中分离获得7 个醌类化合物cladosporol（119）、cladosporols B～D（120～122），cladosporol F（123）、2-chloro-cladosporol D（124）和2-bromo-cladosporol D（125），其中化合物125 为新化合物。其中化合物119～121 及化合物125 对2 株耐甲氧西林金葡菌细菌ATCC43300 和ATCC700698 有抑制活性，而化合物120 的抑制率最高，其ΜIC 值分别为3.13、12.5 µg/mL[39]。从海洋来源枝孢属真菌KFD33 发酵液中分离到5个新的茈醌类化合物altertoxins VIII～XII（126～130）及1 个已知的化合物cladosporol I（131），经紫色杆菌CV026 模型筛选，发现6 个化合物具有群体感应抑制活性，其ΜIC 值分别为30、30、20、30、20、30 μg/mL[40]。

5 甾体与萜类化合物

目前枝孢属报道的甾体与萜类化合物共41 个，其中甾体化合物以角甾烷型的骨架较常见，而萜类化合物以羊毛脂甾烷型为骨架的四环三萜类较多，如图5所示，活性筛选涉及抗病毒、抗肿瘤、抗菌等方面。

图5 枝孢属真菌次生代谢产物中甾体与萜类化合物的化学结构Fig.5 Chemical structures of steroids and terpenes in secondary metabolites from Cladosporium fungi

从枝孢属真菌SCSIO41007 中分离得到6 个甾体类化合物（132～137），其中化合物132～134 为新化合物，化合物133 具有较弱的抗甲型H3N2 流感病毒活性，其IC50值为16.2 μmol/L，另外，6 个化合物对ΜCF-7 细胞、K562 细胞、人胃癌SGC-7901 细胞都不具有细胞毒活性[15]。Yu 等[41]从南海柳珊瑚来源枝孢属真菌WZ-2008-0042 中分离得到7 个甾体类化合物（138～144），其中化合物138 为新化合物，具有潜在的抗呼吸道合胞病毒活性，其IC50值为0.12 mmol/L，另外，7 个化合物对乙酰胆碱酯酶的抑制作用都较弱，同时只有化合物143 表现出对痢疾志贺菌Shigella dysenteriae的抑制活性，其ΜIC 值为3.13 μmol/L。Hosoe 等[42]从枝孢属真菌FΜ49189w 中分离得到12 个三萜及甾体类化合物（145～156），其中化合物145、146 是新化合物。Hosoe 等[43]继续从枝孢属真菌FΜ49189w 中分离得到7 个三萜类化合物（145、157～162），其中化合物157～159 为新化合物，化合物145、157 具有较强的抑制烟曲霉Aspergillus fumigatus的作用，化合物161、162 具有较弱的抑制烟曲霉的作用，而其他化合物没有表现出抗真菌活性。马川等[36]从川芎中分离出1 株内生菌枝孢属真菌IS384，并从该菌发酵液中分离到麦角甾醇（163）。邹建华等[44]首次从红树林来源内生枝孢属真菌Cladosporium cladosporioides中分离得到3 个甾体类化合物麦角甾-5,7,22-三烯-3β-醇（164）、24-亚甲基羊毛脂甾-8-烯-3β-醇（165）、β-谷甾醇（166）。Cladosporium cladosporioidesJG-12 是分离自角果木的内生枝孢属真菌，从中分离鉴定了 1 个甾体类化合物ergosterolperoxide (3β-hydroxy-5,8-epidioxy-ergosta-6,22-diene)（167）[45]。从枝状枝孢菌中分离得到2个甾体类化合物豆甾-4-烯-3-酮（168）和3β-羟基-5α,8α-过氧化麦角甾-6（169）[46]。从南极来源的枝孢霉属真菌Cladosporiumsp.NJF6、NJF4 中分离到甾醇（170）及倍半萜类化合物（171～172）[17]。

6 其他类型化合物

目前枝孢属报道的其他类型化合物共71 个，包括脂肪酸、香豆素及酯类化合物等，如图6所示。

图6 枝孢属真菌次生代谢产物中其他类型化合物的化学结构Fig.6 Chemical structures of other types of compounds in secondary metabolites from Cladosporium fungi

从来自条斑紫菜的枝孢属内生真菌N5 中分离得到13 个不同类型的化合物：L-β-phenyllactic acid（173）、α-resorcylic acid（174）、p-hydroxy benzoic acid methyl ester（175）、phenyllactic acid（176）、4-hydroxyphenehyl alchol（177）、p-hydroxyphenylacetic acid（178）、Nβ-acetyltryptamine（179）、cyclo(Trp,Pro)（180）、cyclo(Trp,Val)（181）、(R)-mevalonolactone（182）、nicotinicacid （183）、acetyl-tyramine（184）、p-hydroxy-benzyl alcohol（185）。其中化合物173、176、185 首次从枝孢属中分离得到，并且它们还具有非常强的抗细菌活性，另外，所有化合物都不具有对盐水虾的毒性作用，是环境友好型的[47]。

马延红等[48]从濒危藏药肉叶金腰内生枝孢属真菌J6 发酵物中分离得到5 个化合物：alternariol（186）、alternariol 5-O-methyl ether（187）、β-咔啉（188）、尿嘧啶（189）和尿嘧啶核苷（190），这是关于金腰属植物内生真菌次生代谢产物研究的首次报道。从红树林内生枝孢属真菌Cladosporium cladosporioides中分离得到7 个脂肪酸及其他类型化合物：二十四烷酸（191）、1-(硬脂酸)-2-(亚油酸)-3-油酸甘油酯（192）、1,2,3-三亚油酸甘油酯（193）、1,3-二油酸甘油酯（194）、肉桂酸（195）、苯丙酸（196）和丁二酸单乙酯（197）[44]。从角果木内生真菌Cladosporium cladosporioidesJG-12 发现了5 不同结构类型化合物：(5S)-5-hydroxy-7-(4′′-hydroxy-3′′-methoxy-phenyl)-1-phenyl-3-heptanone（198）、ilicicolin H（199）、2-chloro-3,5-dimethoxybenzyl alcohol（200）、(7R)-methoxypurpuride（201）、(5aS,9S,9aS)-1,3,4,5,5a,6,7,8,9,9a-decahydro-6,6,9atrimethyl-3-oxonaphtho [1,2-c]furan-9-ylN-acetyl-Lvalinate（202）[45]。刘欢欢等[46]从枝状枝孢菌大米固体发酵中分离得到4 个化合物：6,8-二羟基-3-甲基-1H-异铬-1-酮（203）、6-甲氧基-8-羟基-3-甲基异香豆素（204）、腺嘌呤核苷（205）和甘露醇（206）。从南极来源的枝孢霉属真菌Cladosporiumsp.NJF6、NJF4 中分离到7 个二酮哌嗪类化合物（207～213）及4 个芳香酸（214～217）[17]。从红树林内生枝孢属真菌Cladosporiumsp.JJΜ22 中分离得到4新的环己烯cladoscyclitol A～D（218～221）及1 个苯酚类化合物 4-O-α-D-ribofuranose-2-pentyl-3-phemethylol（222），化合物219、222 具有潜在的α-葡糖苷酶抑制活性，IC50值分别为 2.95、2.05µmol/L[49]。从红树植物角果木内生枝孢霉属JS1-2中分离得到5 个异香豆素类化合物（223～227），1个苯并呋喃衍生物（228），1 个异色满衍生物（229）及5 个其他类化合物（230～234）。化合物228～230、233 对金黄色葡萄球菌有抑制作用，其ΜIC 值均为12.5 μg/mL。另外化合物226、227、230、231、233 对棉铃虫幼虫生长具有抑制活性，其IC50值均为100 μg/mL[50]。

7 结语与展望

自青霉素、链霉素等重要抗生素发现以来，从微生物次生代谢产物发现新型药物一直是相关研究领域的热点课题。由于微生物可通过菌种选育、代谢调控、规模发酵以及其他现代生物工程手段大幅度提高目标物质的产量，易于实现工业化生产，因此微生物天然产物的研究越来越多地受到学术界和医药工业界的关注。

枝孢属真菌在自然界中分布广泛，其次生代谢产物结构多样，有些具有显著的生物活性，如具有新颖骨架的吲哚二萜类生物碱cladosporine A 对细菌Staphylococcus aureus及真菌Candida albicans具有很好的抑制作用。在过去的20 中，从枝孢属内生真菌中分离得到新化合物约占化合物总数的33%，其中多达1/4 的化合物表现出抗肿瘤、抗氧化、抗病毒及抗病原菌等生物活性。然而，国内外对该属内生真菌的药理活性成分及作用机制等并未有系统研究和探讨，尚需深入研究以发现更多结构新颖并具有生物活性的化合物，为合理开发和利用枝孢属真菌提供更多科学依据。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突