鞘花的化学成分及抗肿瘤活性研究
2022-09-13潘立卫罗泽萍汪艳平潘彩燕王爱娟
潘立卫,罗泽萍,韦 正,汪艳平,潘彩燕,王爱娟
河池学院,宜州 546300
鞘花Macrosolencochinchinensis(Lour.)Van Tiegh.广泛分布于我国西南地区,曾被作为传统桑寄生用药,具有补肝肾,除风湿,强筋骨,通经络,益血,安胎等功效。临床上用于治疗腰膝酸痛、风寒湿痹、筋骨痿弱、崩漏经多、脚气、妊娠漏血、产后乳汁不下、胎动不安、偏枯、头晕目眩等[1,2]。鞘花主要寄生于板栗、樟树、杉木、枫香树等植被枝干上[3],其因寄主的不同,会有不同的药用功效。课题组前期研究发现黄樟鞘花水煎液抗肿瘤活性显著,此外,鞘花多种溶剂的萃取物在体外对A549细胞有抑制增殖的作用,而关于鞘花的化学成分和抗肿瘤作用研究得较少,特别是寄主为黄樟的鞘花的化学成分及抗肿瘤作用,笔者未见国内外文献报道。为进一步研究黄樟鞘花的药用物质基础,本文对广西产黄樟鞘花的化学成分进行了系统分离。最后对分离获得的单体化合物的抗肿瘤活性进行初步评价,以进一步明确黄樟鞘花抑制肿瘤细胞增殖的化学物质基础及其可能机制,为黄樟鞘花的深度加工利用和新型天然抗肿瘤功能性食品的开发提供一定的理论参考,对充分挖掘黄樟鞘花的食用及保健价值具有积极意义。
1 材料与方法
1.1 材料
METTLER-ME104E电子分析天平(瑞士METTLER公司);MS Finnigan Trace DSQ四极杆质谱仪;NMR瑞士Bruker Drx-500 MHz;瑞士BrukerAV-400 MHz;1260高效制备液相色谱仪(美国安捷伦公司);1260-6130液质联用色谱仪(美国安捷伦公司);RE-52C旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂);SHB-Ⅲ循环水式真空泵(郑州长城科工贸有限公司)。BD C6 plus流式细胞仪(美国BD公司);xMark酶标仪(美国伯乐BIO-RAD公司);Forma3111 CO2恒温培养箱(美国Thermo);CKX53倒置显微镜(日本奥林巴斯);BSC-1600IIA2生物安全柜(苏州安泰)。AB-8大孔吸附树脂(南开大学树脂厂);RP-C18反相硅胶(加拿大Silicycle公司);Sephadex LH-20(美国Pharmacia公司);MCI(三菱化学MCI GEL CHP20P 聚苯乙烯型反相树脂填料,粒径75~150 μm,孔径:0.03 μm);色谱甲醇(美国天地)。其余试剂均为分析纯,由国药控股集团化学试剂有限公司提供。鞘花寄生药材采摘于广西河池市,经河池学院覃勇荣教授鉴定为桑寄生科鞘花寄生属植物Macrosolencochinchinensis(Lour.)Van Tiegh.茎叶。人肺癌细胞株A549(河池学院化学与生物工程学院细胞室保存);CCK-8细胞增殖检测试剂盒(汉恒生物科技(上海)有限公司);DMEM培养基和胎牛血清(美国Gibco公司);细胞周期检测试剂盒和Annexin V-FITC/PI双染细胞凋亡试剂盒(南京建成生物工程研究所);P53、Bax、Bcl-2 ELISA试剂盒(上海优选生物科技有限公司);5-氟尿嘧啶(5-FU,上海士锋生物科技有限公司);二甲基亚砜(DMSO,上海国药集团化学试剂有限公司)。
1.2 方法
1.2.1 提取与分离
鞘花寄生药材粗粉50.0 kg,用乙醇回流提取,回收溶剂得乙醇总提取物,总提取物用水溶解后,再用石油醚,乙酸乙酯,正丁醇依次萃取并回收溶剂,分别得到石油醚部位、乙酸乙酯部位、正丁醇部位浸膏1 450、860、2 650 g。用硅胶柱色谱分离石油醚部位浸膏103 g,用石油醚-乙酸乙酯=100∶1→1∶1梯度洗脱,得到11个流分经石油醚-乙酸乙酯反复硅胶柱色谱分离,得化合物1(5 mg)、2(90 mg)、3(415 mg)、4(560 mg)、5(725 mg)、6(1 450 mg)。取乙酸乙酯部位浸膏107 g用硅胶柱色谱分离,氯仿-甲醇(100∶0→0∶100)梯度洗脱,得12个流分经硅胶、聚酰胺、MCI、ODS、Sephadex LH-20及高效制备液相色谱分离,制备液相条件为色谱柱(ZORBAX Eclipse XDB,21.2 mm×150 mm,5 μm);λ=268 nm;进样量:100 μL;流速:5 mL/min;流动相:甲醇/水(5%→100%);梯度洗脱45 min,得到化合物7(270 mg)、8(325 mg)、9(55 mg)、10(215 mg)。用AB-8孔吸附树脂柱色谱分离正丁醇部位浸膏2 600 g,用水-乙醇作为洗脱剂梯度洗脱。聚酰胺、MCI Gel、DS、Sephadex LH-20柱色谱及高效制备液相色谱法进行分离纯化,制备条件为色谱柱(ZORBAX Eclipse XDB,21.2 mm×150 mm,5 μm);λ=254 nm;进样量:200 μL;流速:5 mL/min;流动相:甲醇/水(5%→55%);梯度洗脱50 min,得到化合物11(625 mg)、12(560 mg)、13(130 mg)、14(3 120 mg)。
1.2.2 细胞培养
A549细胞株培养于含10%胎牛血清和1%双抗(100 U/mL青霉素、100 mg/L链霉素)的DMEM培养液中,37 ℃,5%CO2培养箱中传代培养。用0.25%胰蛋白酶胰酶消化贴壁细胞进行传代,取对数生长期细胞进行试验。
1.2.3 细胞活力检测
取对数生长期A549细胞,用10%胎牛血清的DMEM培养液调整细胞数为5×105个/mL,接种于96孔细胞培养板,每孔0.2 mL,待细胞贴壁70%~80%时,吸弃旧培养液,分别加入含不同浓度化合物1~14(1.5、3.0、6.0、12.0、24.0、48.0、96.0、192 μg/mL)的培养液0.2 mL,每组设3个重复,即每个剂量组设3个平行孔取平均值。培养24 h后,每孔加入10 μL CCK-8溶液,继续培养4 h,用酶标仪测定在450 nm处的吸光度。按照以下公式计算各组细胞增殖抑制率:细胞增殖抑制率=(1-A实验组/A对照组)×100%,用SPSS18.0软件计算半数抑制浓度(IC50)。
1.2.4 细胞凋亡率检测
取对数生长期A549细胞,以2×105个/孔的密度接种于6孔细胞培养板中。待细胞贴壁70%~80%时,吸弃旧培养液,分别加入含不同浓度化合物(10、20、30、40、50、60、70、80 μmol/L)的培养液2 mL,每组设5个重复。处理24 h以后,吸弃旧培养液,用0.25%胰蛋白酶消化收集细胞,冷PBS(磷酸盐缓冲液,pH7.4)洗涤细胞3次,并调整细胞数至1×106个/mL。根据试剂盒说明书操作用流式细胞仪测定细胞凋亡率。
1.2.5 Bcl-2、Bax、p53蛋白表达水平检测
细胞培养、分组与化合物处理同“1.2.4”项。随后1 000 r/min,4 ℃离心5 min收集细胞,小心吸除上清,每个EP管加入100 μL细胞裂解液,重悬沉淀,冰浴裂解30 min。4 ℃,12 000 r/min离心15 min。将上清转移到冰浴预冷的EP管中。按试剂盒说明书测定Bcl-2、Bax、p53蛋白表达水平。
1.2.6 数据分析
2 结果与分析
2.1 化合物结构鉴定
化合物1白色粉晶(CHCl3);ESI-MS:m/z491[M + Na]+,分子式为C32H52O2;1H NMR(500 MHz,CDCl3)δ:5.17(1H,t,J= 3.4 Hz,H-12),4.49(1H,dd,J= 9.0,7.0 Hz,H-3),2.06(3H,s,COCH3),1.15(3H,s,H-27),1.08(3H,s,H-26),1.03(3H,s,H-25),0.97(3H,s,H-30),0.97(3H,s,H-24),0.96(3H,s,H-29),0.83(3H,s,H-23),0.79(3H,s,H-28);13C NMR(125 MHz,CDCl3)δ:38.3(C-1),26.9(C-2),80.9(C-3),37.7(C-4),55.2(C-5),18.2(C-6),32.6(C-7),39.8(C-8),47.6(C-9),36.8(C-10),23.5(C-11),121.6(C-12),145.2(C-13),41.7(C-14),28.4(C-15),26.1(C-16),32.6(C-17),47.5(C-18),46.8(C-19),31.1(C-20),34.7(C-21),37.2(C-22),28.4(C-23),16.8(C-24),15.7(C-25),16.7(C-26),26.1(C-27),27.3(C-28),33.3(C-29),23.6(C-30),170.9(C-31),21.3(C-32)。以上数据与文献[4]报道基本一致,故鉴定化合物1为β-香树脂醇乙酸酯。
化合物2白色粉末状结晶(CHCl3);EI-MS:m/z426[M]+,分子式为C30H50O;1H NMR(500 MHz,CDCl3)δ:5.18(1H,d,J= 4.8 Hz,H-12),3.21(1H,m,H-3),1.20、1.10、0.99、0.96、0.93、0.86、0.82、0.78(3H,s,CH3×8);13C NMR(125 MHz,CDCl3)δ:38.5(C-1),26.9(C-2),79.0(C-3),38.9(C-4),55.1(C-5),18.3(C-6),32.7(C-7),39.8(C-8),47.6(C-9),36.9(C-10),23.5(C-11),121.7(C-12),145.2(C-13),41.7(C-14),26.1(C-15),26.9(C-16),32.5(C-17),47.2(C-18),46.8(C-19),31.1(C-20),34.7(C-21),37.2(C-22),28.0(C-23),15.5(C-24),15.6(C-25),16.8(C-26),26.0(C-27),28.4(C-28),33.3(C-29),23.7(C-30)。以上数据与文献[5]报道基本一致,故鉴定化合物2为β-香树脂醇。
格拉斯说,“在中国,由于老龄化加剧和医保体系尚未完善,阿尔茨海默病的防治将要面对更为复杂的困境,这是任何公共卫生专家和政策制定者都需要着力应对的局面。”
化合物3白色粉末(CHCl3);EI-MS:m/z426[M]+,分子式为C30H50O;1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:4.68(1H,s,H-29),4.56(1H,s,H-29),3.21(1H,dd,J= 11.6,5.1 Hz,H-3),1.67(3H,s,H-30),1.02(3H,s,H-26),0.97(3H,s,H-23),0.96(3H,s,H-27),0.82(3H,s,H-25),0.78(3H,s,H-28),0.78(3H,s,H-24);13C NMR(125 MHz,CDCl3)δ:38.7(C-1),28.0(C-2),79.0(C-3),39.0(C-4),55.3(C-5),18.3(C-6),34.2(C-7),40.8(C-8),50.4(C-9),37.1(C-10),20.8(C-11),25.1(C-12),38.0(C-13),43.0(C-14),27.4(C-15),35.5(C-16),43.0(C-17),48.3(C-18),48.0(C-19),150.6(C-20),29.8(C-21),40.0(C-22),28.5(C-23),15.3(C-24),16.1(C-25),16.2(C-26),14.6(C-27),18.0(C-28),109.3(C-29),19.8(C-30)。以上数据与文献[6]报道基本一致,鉴定化合物3为羽扇豆醇。
化合物4白色固体(CHCl3);EI-MS:m/z426,分子式为C30H50O;1H NMR(500 MHz,CDCl3)δ:3.21(1H,m,H-3),1.72(1H,m,Ha-2),1.62(1H,m,Hb-2),1.56(1H,m,Ha-1),1.56(1H,m,H-8),1.56(1H,m,Ha-11),1.56(1H,m,Ha12),1.55(1H,m,Ha-15),1.31(1H,m,Hb-1),1.31(1H,m,Hb-11),1.31(1H,m,Hb-12),1.30(1H,m,Hb-15),1.25(1H,m,H-5),1.25(18H,m,H-18、20、26、27、29、30);13C NMR(125 MHz,CDCl3)δ:31.3(C-1),32.8(C-2),76.6(C-3),43.3(C-4),44.5(C-5),24.7(C-6),27.3(C-7),46.9(C-8),21.9(C-9),29.5(C-10),27.2(C-11),35.3(C-12),45.3(C-13),48.9(C-14),32.8(C-15),25.2(C-16),52.2(C-17),17.8(C-18),29.5(C-19),19.1(C-20),36.1(C-21),35.0(C-22),30.8(C-23),156.9(C-24),34.8(C-25),23.5(C-26),22.0(C-27),105.9(C-28),18.3(C-29),14.4(C-30)。以上数据与文献[7]报道基本一致,故鉴定化合物4为环桉树醇。
化合物5白色针状结晶(CHCl3);EI-MS:m/z400[M]+,分子式为C28H48O;1H NMR(500 MHz,CDCl3)δ:5.35(1H,d,J= 5.2 Hz,H-6),3.52(1H,m,H-3α),1.01(3H,s,H-19),0.92(3H,d,J= 6.6 Hz,H-28),0.85(3H,d,J= 6.6 Hz,H-27),0.82(3H,d,J= 1.3 Hz,H-25),0.81(3H,d,J= 6.9 Hz,H-21),0.68(3H,s,H-18);13C NMR(125 MHz,CDCl3)δ:37.3(C-1),28.3(C-2),71.8(C-3),42.3(C-4),140.8(C-5),121.7(C-6),31.6(C-7),29.2(C-8),50.1(C-9),36.5(C-10),21.1(C-11),42.3(C-12),45.8(C-13),56.8(C-14),23.1(C-15),24.3(C-16),56.1(C-17),11.9(C-18),19.4(C-19),36.2(C-20),19.1(C-21),34.0(C-22),26.1(C-23),39.8(C-24),30.9(C-25),18.8(C-26),19.8(C-27),12.0(C-28)。以上数据与文献[8]报道基本一致,故鉴定化合物5为菜油甾醇。
化合物6无色针状结晶(CHCl3);ESI-MS:m/z453[M+K]+,分子式为C29H50O;mp.129~130 ℃;Liebermann-Burchard反应阳性;1H NMR(500 MHz,CDCl3)δ:5.34(1H,d,J= 4.6 Hz,H-6),3.51(1H,m,H-3),0.96、0.82、0.80、0.78、0.67(5×CH3),0.90(3H,d,H-21);13C NMR(125 MHz,CDCl3)δ:37.3(C-1),31.7(C-2),71.8(C-3),42.4(C-4),140.8(C-5),121.8(C-6),32.1(C-7),32.1(C-8),50.2(C-9),36.6(C-10),21.2(C-11),39.9(C-12),42.4(C-13),56.8(C-14),24.4(C-15),28.3(C-16),56.1(C-17),11.9(C-18),19.5(C-19),36.2(C-20),18.9(C-21),34.0(C-22),26.1(C-23),45.9(C-24),29.2(C-25),19.9(C-26),19.1(C-27),23.1(C-28),12.1(C-29)。以上数据与文献[9]报道基本一致,故鉴定化合物6为β-谷甾醇。
化合物7黄色针状结晶(CH3OH);mp.313~314 ℃;ESI-MS:m/z303[M+H]+,分子式为C15H10O7;1H NMR(500 MHz,DMSO-d6)δ:12.48(1H,s,5-OH),9.39(1H,br s,OH),7.65(1H,s,H-2′),7.52(1H,d,J= 8.5 Hz,H-6′),6.86(1H,d,J= 8.5 Hz,H-5′),6.38(1H,s,H-8),6.16(1H,s,H-6)。以上数据与文献[10]报道基本一致,与槲皮素对照品共薄层Rf值一致,故鉴定化合物7为槲皮素。
化合物8黄色粉末(CH3OH);ESI-MS:m/z449[M+H]+,分子式为C21H20O11;1H NMR(500 MHz,CD3OD)δ:7.32(1H,d,J= 2.1 Hz,H-2′),7.25(1H,d,J= 2.0 Hz,H-6′),6.85(1H,d,J= 8.3 Hz,H-5′),6.35(1H,d,J= 2.0 Hz,H-8),6.19(1H,d,J= 2.0 Hz,H-6),5.26(1H,s,Rha-H-1),0.85(3H,d,J= 6.2 Hz,Rha-CH3);13C NMR(125 MHz,CD3OD)δ:156.7(C-2),134.2(C-3),178.1(C-4),159.8(C-5),98.9(C-6),165.1(C-7),94.9(C-8),157.4(C-9),104.1(C-10),122.9(C-1′),115.5(C-2′),145.6(C-3′),148.9(C-4′),116.1(C-5′),121.1(C-6′),103.7(C-1″),72.2(C-2″),72.3(C-3″),73.4(C-4″),72.1(C-5″),17.8(C-6″)。以上数据与文献[11]报道基本一致,故鉴定化合物8为槲皮苷。
化合物9白色针晶(CH3OH);ESI-MS:m/z171[M+H]+,分子式为C7H6O5;1H NMR(500 MHz,CD3OD)δ:9.22(3H,br s,OH),7.06(2H,s,H-2,6);13C NMR(125 MHz,CD3OD)δ:121.0(C-1),110.1(C-2),146.0(C-3),138.7(C-4),146.0(C-5),110.1(C-6),168.0(C-7)。以上数据与文献[12]报道基本一致,故鉴定化合物9为没食子酸。
化合物10黄色粉末(CH3OH);ESI-MS:m/z633[M+Na]+,分子式为C27H30O16;1H NMR(500 MHZ,DMSO-d6)δ:12.58(1H,br s,5-OH),10.91(1H,s,7-OH),9.75(1H,s,4-OH),7.52(2H,m,H-2′,H-6′),6.83(1H,d,J= 8.2 Hz,H-5′),6.37(1H,d,J= 2.1 Hz,H-8),6.18(1H,d,J= 2.1 Hz,H-6),5.33(1H,d,J= 7.5 Hz,H-1″),4.37(1H,d,J= 1.1Hz,H-1′′′),3.40(10H,m),0.98(3H,d,J= 6.2 Hz,H-6′′′);13C NMR(DMSO-d6,125 MHz)δ:156.6(C-2),133.3(C-3),177.3(C-4),161.2(C-5),98.7(C-6),164.1(C-7),93.6(C-8),156.6(C-9),103.9(C-10),121.2(C-1′),115.2(C-2′),144.7(C-3′),148.4(C-4′),116.2(C-5′),121.6(C-6′),101.2(C-1″),74.1(C-2″),76.4(C-3″),70.4(C-4″),75.9(C-5″),67.0(C-6″),100.8(C-1′′′),70.5(C-2′′′),70.0(C-3′′′),71.8(C-4′′′),68.2(C-5′′′),17.8(C-6′′′)。以上数据与文献[13]报道一致,故鉴定化合物10为芦丁。
化合物11淡黄色针晶(DMSO);ESI-MS:m/z303[M+H]+,分子式为C14H6O8;1H NMR(500 MHz,DMSO-d6)δ:7.45(2H,s,H-5);13C NMR(125 MHz,DMSO-d6)δ:107.7(C-1,1′),139.6(C-2,2′),136.4(C-3,3′),148.1(C-4,4′),110.3(C-5,5′),112.3(C-6,6′),159.1(C-7,7′)。以上数据与文献[14]报道基本一致,故鉴定化合物11为鞣花酸。
化合物12黄色针晶(CH3OH);ESI-MS:m/z247[M-H]-,分子式为C12H8O6;1H NMR(500 MHz,DMSO-d6)δ:7.27(1H,s,H-7),3.17(2H,t,J= 3.8 Hz,H-10),2.50(2H,t,J= 3.8 Hz,H-9);13C NMR(125 MHz,DMSO-d6)δ:145.0(C-2),140.1(C-3),115.5(C-3a),144.2(C-4),141.4(C-5),149.3(C-6),108.0(C-7),113.3(C-7a),160.6(C-8),23.9(C-9),33.0(C-10),195.6(C-11)。以上数据与文献[14]报道基本一致,故鉴定化合物12为短叶苏木酚。
化合物13黄色无定形粉末(DMSO);ESI-MS:m/z485[M+Na]+,分子式为C21H18O12;1H NMR(500 MHz,DMSO-d6)δ:8.40(1H,s,H-5′),8.07(1H,s,H-5),5.80(1H,d,J= 7.0 Hz,H-1″),4.39(4H,m,H-2″、3″、4″、5″a),4.30(3H,s,3′-OCH3),4.22(3H,s,3-OCH3),3.92(1H,m,H-5″b);13C NMR(125 MHz,C5D5N)δ:111.7(C-1),142.4(C-2),141.4(C-3),60.4(3-OCH3),151.9(C-4),112.5(C-5),112.3(C-6),158.6(C-7),114.5(C-1′),142.5(C-2′),141.9(C-3′),61.9(3′-OCH3),152.5(C-4′),112.6(C-5′),115.1(C-6′),159.2(C-7′),103.7(C-1″),74.5(C-2″),78.2(C-3″),70.7(C-4″),67.4(C-5″)。以上数据与文献[14,15]报道基本一致,故鉴定化合物13为鞣花酸-3,3′-二甲醚-4′-O-β-D-木糖苷。
化合物14黄色无定形粉末(DMSO);ESI-MS:m/z485[M+Na]+,分子式为C21H18O12;1H NMR(500 MHz,DMSO-d6)δ:10.8(1H,s,OH),7.74(1H,s,H-5′),7.52(1H,s,H-5),5.49(1H,d,J= 3.8 Hz,H-1″),5.18(1H,d,J= 5 Hz,H-2″),5.14(1H,d,J= 10 Hz,H-3″),5.11(1H,d,J= 5 Hz,H-4″),4.06(3H,s,-OCH3),4.03(3H,s,-OCH3),3.80~3.20(2H,m,H-5″);13C NMR(125 MHz,DMSO-d6)δ:114.2(C-1),141.6(C-2),141.9(C-3),151.2(C-4),12.8(C-5),111.8(C-6),158.4(C-7),111.1(C-1′),141.0(C-2′),140.6(C-3′),152.9(C-4′),111.9(C-5′),111.6(C-6′),158.4(C-7′),101.8(C-1″),76.2(C-2″),73.1(C-3″),69.3(C-4″),65.8(C-5″),61.7(3-OCH3),61.0(3′-OCH3)。以上数据与文献[16]报道基本一致,故鉴定化合物14为鞣花酸-3,3′-二甲醚-4-O-β-D-木糖苷。
2.2 化合物1~14对A549细胞的抑制活性
以5-氟尿嘧啶(5-FU)作为阳性对照测定化合物1~14对A549细胞的抑制活性,由表1可见,除了化合物1、2和4外,其余化合物对A549细胞均有不同程度的抑制作用,其中以化合物14作用最强。其促进A549细胞凋亡的作用及机制值得进一步深入研究。
表1 化合物1~14对A549细胞的抑制活性
2.3 化合物14对A549细胞凋亡的影响
随着化合物14处理浓度的升高,处理组细胞凋亡率逐渐升高。结果表明化合物14对A549细胞的凋亡具有诱导效应,并呈现一定的剂量依赖性(见图1)。
图1 化合物14对A549细胞凋亡的影响
2.4 化合物14对A549细胞凋亡相关基因表达的影响
用化合物14处理A549细胞24 h后,随着化合物14浓度的增加,Bcl-2蛋白表达量降低,而Bax和p53蛋白表达量逐渐增高。上述结果表明化合物14可能通过抑制肺癌A549细胞Bcl-2蛋白表达,并增强Bax和p53蛋白表达,进而诱导细胞凋亡(见图2~4)。
图2 化合物14对A549细胞Bax蛋白影响
3 结论
鞘花植物中共分离得到14个化合物,主要为萜类、甾醇、黄酮、酚酸、鞣花酸等类型化合物,均为首次从该植物中分离得到。经体外细胞毒活性测定后,发现除了化合物1、2和4外,其余化合物对A549细胞均有不同程度的抑制作用,其中以化合物14作用最强。对化合物14诱导非小细胞肺癌A549细胞凋亡的作用研究发现,其能抑制A549肺癌细胞增殖,其机制可能是通过阻滞细胞周期从而诱导细胞凋亡。
图3 化合物14对A549细胞Bcl-2蛋白影响
图4 化合物14对A549细胞P53蛋白影响