本文是一篇药学论文,本论文首次对云南产金凤花茎中的Cassane二萜进行系统研究,并从中发现Cassane二萜28个,其中新化合物17个,丰富了云实属植物的次生代谢产物库。通过抗炎活性测试,筛选出了3个对LPS诱导的BV-2小胶质细胞NO的产生具有较强抑制活性的化合物,7、11和27,IC50值分为5.68±0.74μM、7.62±0.49μM和8.67±1.02μM,强于阳性对照槲皮素(IC50=11.50±1.0μM),为抗炎活性机制的探讨奠定了基础。
第一章综述
1.1前言
天然产物作为大自然馈赠给人类的宝贵财富,在新药研究与开发的过程中起着不可替代的作用。近年来,随着越来越多具有丰富化学结构和多样生物活性的天然产物被开发成药物,天然产物在人类文明中的地位也越来越重要(李春2021)。据统计,从1981年到2019年这近40年期间,高达52.5%的上市新药直接来源于天然产物或与天然产物所含的药效团相关(Newman 2020)。这些天然产物在医药、食品、化妆品和农用化学品等领域做出了重大贡献(Rates et al.2000)。我国作为植物种质资源最为丰富的国家之一,药用植物资源种类和数量繁多,为药用天然产物的开发提供了得天独厚的条件。
云实属Caesalpinia为豆科Leguminosoe植物,全属约100种,广泛分布于热带和亚热带地区(中国植物志1979)。我国有17种,主要分布于西南至南部地区。其中,金凤花C.pulcherrima、见血飞C.cucullata和苏木C.sappan等14种可作为药用植物,如植物金凤花作为民间用药,种子入药,可用于活血通经(陈龙珠1999),其茎皮、叶和根则可作为水煎汤剂,用于退热、抗真菌感染和预防流产,也可用于治疗慢性肝脏疾病、口腔和咽喉溃疡等(肖苏萍2004);喙荚云实和云实则可用于治疗发热、疟疾和风湿病等(贵州省中药材质量标准1990)。近年来,随着对云实属植物化学成分的研究越来越深入,多种类型的化学成分相继被发现,主要有二萜、三萜、倍半萜、生物碱、皂苷、糖苷等化合物,其中Cassane二萜为该属的特征性成分(袁丽2021)。Cassane二萜具有广泛的药理活性,在抗菌、抗疟疾、抗炎和抗肿瘤等多个方面发挥着重要作用,具有开发成为治疗糖尿病、癌症、心血管等多种疾病的药物的可能,从而为创新性天然药物的开发提供先导化合物(Jing et al 2019;Baldim etal.2012)。本章对2010年以来在云实属植物中发现的410个天然萜类化合物的结构类型、具体分布和生物活性以及构效关系进行了综述。
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1.2云实属植物的萜类化合物研究
1.2.1倍半萜类化合物
2010年以来,在云实属植物中分离得到的倍半萜数量较少,共18个,为化合物1-18,如图1-1,且主要从刺云实C.spinosa及喙荚云实C.minax枝叶中分离纯化得到。尽管倍半萜数量少,但其骨架类型较为丰富,以桉烷型居多(1-4),其余还有香树烷型(5)、十二烷型(6)和胡萝卜烷型(7-8)等。
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第二章金凤花茎中二萜类化合物及其生物活性研究
2.1引言
金凤花Caesalpinia pulcherrima(L.)Sw.又称洋金凤,为豆科(Leguminosae)云实属(Caesalpinia)植物,大灌木或小乔木,原产地为西沙群岛。金凤花在高温高湿的热带地区几乎全年花果期,如火焰蝴蝶般常年于枝头盛开,因此在菲律宾作为一种观赏性药用植物栽培,为热带地区常见的观赏树木之一(Pranithanchai 2009)。目前,中国云南、广东、广西、海南和台湾等地均有栽培。该植物作为传统中药,其种子入药,可用于活血通经(陈龙珠1999);茎皮、叶和根可作为煎剂,用于缓解退热、抗真菌感染和预防流产,也可用于治疗慢性肝脏疾病、口腔和咽喉溃疡等(肖苏萍2004)。据报道该植物含有多种化学成分,如二萜、三萜、倍半萜、黄酮类化合物、类固醇和糖苷等(Erharuyi et al.2016),其中有关cassane二萜研究报道较多。该类二萜不仅结构复杂多样,而且具有广泛的生物活性,如抗菌、抗炎、抗病毒、镇痛、拒食、杀虫、细胞毒活性等(Li et al.2020;Nidhi et al.2017;Yun et al.2021)。目前对金凤花植物的研究多集中于其根部,而有关其他部位化学成分的研究相对较少,本课题组对云南产金凤花的茎进行了系统研究。
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2.2实验材料
2.2.1植物材料
金凤花(C.pulcherrima)茎于2019年5月采集于云南省西双版纳,经中国科学院昆明植物研究所王泽欢博士鉴定。
2.2.2供试细菌
供试的细菌共6株,枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis),蜡状芽孢杆菌(Bacilluscereus),魔芋软腐病菌(Erwinia carotovora subsp.),耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistant staphylococcus aureus,MRSA),猕猴桃溃疡病菌(Pseudomonassyringae pv.Actinidae,Psa)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)。上述菌种均以甘油管保藏自本课题组,从-80℃冰箱中取出,预先在新鲜无菌LB培养基中连续活化两次后使用。
2.2.3培养基及缓冲液
(1)Luria-Bertani液体培养基:胰蛋白胨10 g,酵母提取物5 g,氯化钠10 g,搅拌溶解于900 mL去离子水,用5 M的盐酸溶液和5 M的氢氧化钠溶液调节pH值至7.0,加去离子水定容至1000 mL,在121℃高压下灭菌30 min。
(2)M9乳糖诱导培养基:1.28 g Na2HPO4、0.5 g乳糖、0.05 g NaC l、0.3 gKH2PO4、0.1 g NH4Cl、0.05 g MgSO4、0.001 g CaCl2以及100 mL去离子水。
(3)β-半乳糖苷酶反应缓冲液:0.024 g KH2PO4、0.28 g Na2HPO4、0.02 g KCl、0.8 g NaC l、0.39 gβ-巯基乙醇、0.025 g MgSO4以及100 mL去离子水。
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第三章研究结果与展望.......................81
3.1研究结果...................81
3.2创新点.........................................82
3.3不足之处和展望.............................82
第三章研究结果与展望
3.1研究结果
本研究以云南产云实属植物(Caesalpinia)金凤花(C.pulcherrima)的茎为研究对象,对其次生代谢产物进行重点系统研究,通过多种色谱方法进行靶向分离纯化和结构鉴定,并对单体化合物进行抗细菌、抗神经炎活性的研究。
从金凤花茎的甲醇提取物中共分离纯化得到不重复化合物43个,cassane二萜类化合物28个,其中17个新化合物(pulcherritams I-T,caesalpulcherrins K-L,1-17),和11个已知化合物:neocaesalpin R(18),neocaesalpin P(19),12-demethyl neocaesalpinF(20),caesalpulcherrin Q(21),pulcherralpin(22),pulcherrimin C(23),pulcherrimin E(24),neocaesalpin P(25),neocaesalpin F(26),pulcherrimin G(27),pulcherrin R(28);此外,还包括倍半萜类化合物10个,依次为:(-)-ent-6α-methoxyeudesm-4(15)-en-1β-ol(29),Chaenocevhalol(30),verticillatol(31),4α,10β-Ailoaromaden-dranediol-10-methylether(32),aromadendrane-4β,10β-diol(33),15-Oxo-α-cadinol(34),α-Cadinol(35),l0α-Methoxy-lαH,5βH,7αH-guaian-4β,6β,8β-triol(36),Teuclatriol(37),1(2H)-Azulenone,3,3α,4,5,8,8α-hexahydro-3α,8-dihydroxy-6,8α-dimethyl-3-(1-methylethyl)-(9CI)(38);三萜类化合物5个:taraxerol(39),betulinic acid(40),myrtifolic Acid(41),dulcioicacid(42),bacosine(43)。
通过对化合物1-8、11-16、22-24和22-28等20个cassane二萜化合物的抗炎活性测试发现,化合物7、11和27对LPS诱导的BV-2小胶质细胞NO的产生具有较强的抑制活性,IC50值分为5.68±0.74μM、7.62±0.49μM和8.67±1.02μM,强于阳性对照槲皮素(IC50=11.50±1.0μM)。结合结构分析,α,β-不饱和-γ-内酯型cassane二萜抗神经炎效果优于其他类型二萜,且C-6或C-7位肉桂酰氧基基团的引入有助于增强该类化合物的抗炎活性。
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创新点
本论文首次对云南产金凤花茎中的Cassane二萜进行系统研究,并从中发现Cassane二萜28个,其中新化合物17个,丰富了云实属植物的次生代谢产物库。通过抗炎活性测试,筛选出了3个对LPS诱导的BV-2小胶质细胞NO的产生具有较强抑制活性的化合物,7、11和27,IC50值分为5.68±0.74μM、7.62±0.49μM和8.67±1.02μM,强于阳性对照槲皮素(IC50=11.50±1.0μM),为抗炎活性机制的探讨奠定了基础。另外,对这些Cassane二萜的抗细菌活性进行研究,发现发现了5个具有较强活性的cassane二萜,同时结合细菌生长曲线的测定、细胞膜通透性实验和扫描电子显微镜对细胞膜表面结构的观察,首次揭示了呋喃环型cassane二萜23可能的抑菌机制,为筛选具有显著抗菌活性的先导化合物提供了研究方向,也为云实属植物的可持续开发利用奠定了理论基础及提供科学依据。
参考文献(略)