1、海洋生物来源药物先导化合物的研究进展【摘要】 海洋生物中活性物质丰富，本篇文章对国内外近 3 年来从海洋生物中分离提取到的萜类化合物以及糖苷类化合物进行了归纳，并对其研究趋势进行了展望。这些新发现的萜类化合物广泛分布于海藻、珊瑚、海绵以及一些海洋真菌等海洋生物中，主要以单萜、倍半萜、二萜、三萜结构型式存在；而糖苷类化合物在海藻、海绵、海参、海星等海洋生物中发现大部分以糖苷脂、甾体糖苷、萜类糖苷型式存在。 【关键词】 海洋生物 萜类化合物 糖苷类 生物活性【Abstract】 Marine organism show some important biological activities. T
2、his paper reviews terpenoids and glycosides from marine organism at home and abroad since 2005, and provides scientific evidence for reasonable exploitation and application. Terpenoids are mainly occurred on marine algae, coral, sponge and some fungi by monoterpene, sesquiterpene, diterpene and trit
3、erpene. And glycosides with structures of lipid, steroid and terpenoid are distributed to marine algae, sponge, sea cucumber and starfish.【Key words】 Marine organism; terpenoid; glycoside; bioactivity海洋是生命之源，由于海洋环境的特殊性，具有高压、低营养、低温（特别是深海） 、无光照以及局部高温、高盐等生命极限环境，海洋生物适应了海洋独特的生活环境，必然造就了海洋生物具有独特的代谢途径和遗传背景，
4、必定也会有新的、在许多陆地生物中未曾发现过的新结构类型和特殊生物活性的化合物。萜类物质是一类天然的烃类物质，其分子中具有异戊二烯(C5H8)的基本单位。故凡由异戊二烯衍生的化合物，其分子式符合(C5H8)n 通式的均称萜类化合物(terpenoids)或异戊二烯类化合物（isopenoids） 。但有些情况下，在分子合成过程中由于正碳离子引起的甲基迁移或碳架重排以及烷基化、降解等原因，分子的某一片断会不完全遵照异戊二烯规律产生出一些变形碳架，它们仍属于萜类化合物。海洋生物中萜类化合物主要以单萜、倍半萜、二萜、二倍半萜为主，三萜和四萜种类和数量都较少，且大部分以糖苷形式存在。萜类化合物是海洋生物
5、活性物质的重要组成部分，广泛分布于海藻、珊瑚、海绵、软体动物等海洋生物中，具有细胞毒性、抗肿瘤活性、杀菌止痛等活性作用。糖苷的分类有多种方法，按照在生物体内是原生的还是次生的可将其分为原生糖苷和次生糖苷（从原生糖苷中脱掉一个以上的苷称为次生苷或次级苷） ；按照糖苷中含有的单糖基的个数可将糖苷分为单糖苷、双糖苷、三糖苷等；按照糖苷的某些特殊化学性质或生理活性可将糖苷分为皂苷、强心苷等；按照苷元化学结构类型可分为黄酮糖苷、蒽醌糖苷、生物碱糖苷、三萜糖苷等，海洋类的糖苷大部分是按照此特点分类的，主要包括鞘脂类糖苷、甾体糖苷、萜类糖苷和大环内酯糖苷等，在很多海洋生物如海藻、珊瑚、海参、海绵等中均发现有
6、糖苷类化合物存在。已有的研究表明海洋糖苷类成分大都具有抗肿瘤、抗病毒、抗炎、抗菌、增强免疫力等生物活性。抗白血病和艾氏癌药物阿糖胞苷 Ara-C(D-arabinosyl cytosine) 1、抗病毒药物的 Ara - A 2 以及 Ara-C 的N4-C16-19 饱和脂肪酰基化衍生物 3 是海洋糖苷类药物成功开发的典范1 。本篇文章对国内外自 2005 年来从海洋生物中分离提取到的萜类化合物以及糖苷类化合物进行了总结。1 萜类化合物1.1 单萜 2005 年 M. G. Knott 等人2对从红藻 Plocamium corallorhiza 中分离得到的三种多卤代单萜化合物 ploco
7、ralides A-C（13） 3，4进行了活性研究，发现化合物 Plocaralides B（2） ， C（3）对食管癌细胞 WHCOI 具有中等强度的细胞毒作用，这些化合物具有卤素取代基。1.2 倍半萜 从海泥来源的真菌 Emericella variecolor GF10的发酵液中分离得到两个新型的倍半萜化合物 6-epi-ophiobolin G（4）和 6-epi-ophiobolin N（5） ，化合物在 13M 浓度时能使神经癌细胞Neuro 2A 凋亡，同时伴随细胞萎缩和染色体聚集5 。这一类ophiobolins 是天然的三环或四环的倍半萜化合物，对线虫、真菌、细菌以及肿瘤细
8、胞有着普遍的抑制活性。Willam Fenical 等人从海洋沉积物分离得到一株放线菌 CNH-099，在该菌的代谢产物中分离到具有细胞毒作用的新颖的 marinonc 衍生物 neomarinone（6） 、isomarinone（7） 、hydroxydebromomarinone（8）和 methoxydeuromomarinonc（9） ，它们均是倍半萜萘醌类抗生素。Neomarinone（6）和 marinones（79）对HCrll6 结肠癌细胞显示中等程度的体外细胞毒作用(IC50=8g/ml)，而且，neomarinone(6)对 NCI-s60 癌细胞也具有中等程度细胞毒作用
9、（IC50=10g/ml） 6 。化合物花侧柏烯倍半萜（1012）从希腊北爱情海希俄斯岛采集的红藻 L. microcladia 中分离得到7 。红藻 L. microcladia 经有机溶剂 CH2Cl2/MeOH (3:1)提取，以 Cyclohexane/EtOAc（9:1）为洗脱液进行硅胶柱层析，最后经 HPLC 纯化得到化合物（10-12） 。该试验并对化合物活性进行了研究，发现三种化合物均对肺癌细胞 NSCLC-N6 和 A-549有抑制作用，化合物（10）：IC50=196.9 M (NSCLC-N6)和 242.8 M (A-549)，化合物（11）：IC50 = 73.4M
10、(NSCLC-N6) 和 52.4 M (A-549) ，化合物（12）：IC50= 83.7 M (NSCLC-N6)和 81.0 M (A-549)。后两个化合物对肺癌细胞毒活性作用明显高于第一个化合物，推测可能由于后两个化合物结构中酚羟基以及五环内双键的存在提高了化合物活性，而化合物中溴原子的存在并没有对其活性构成影响。从中国南京采集的红藻 L. okamurai 也分离出四种衍生的花侧柏烯倍半萜化合物，分别是 Laureperoxide （13）, 10-bromoisoaplysin （14）, isodebromolaurinterol （15）和 10-hydroxyisolau
11、rene （16） 8 。5 种 snyderane 倍半萜（1721）化合物从红藻 L. luzonensis 中分离得到9 。从一个软海绵种属 Halichondria sp 中分离得到四种具有抗微生物活性的含氮桉烷倍半萜化合物 halichonadins A-D（2225） 10 。该海绵采集于日本冲绳运天港，2.5 kg 样品溶于 4L MeOH，所得的 115g MeOH 提取物分别用 1200ml EtOAc 和 400MlH2O 萃取，7.9g EtOAc 萃取物经硅胶柱层析后，洗脱液为 MeOH/CHCl3（95:5）和石油醚/乙醚（9:1） ，得到化合物 halichonad
12、ins A-D（2225）和已知化合物 acanthenes B、C。活性检测实验显示：化合物 halichonadins A-D 均具有抗细菌活性，同时 halichonadins B 和 C 也具有抗真菌活性，化合物halichonadins C 对新型隐球菌（Cryptococcus neoformans）的半致死浓度（IC50）达到 0.0625g/ml。三个部分环化的倍半萜（2628）化合物具有抑制磷酸酶 Cdc25B 活性，从海绵 Thorectandra sp.中分离得到11 。冷冻的海绵样品经 4去离子水浸泡冷冻干燥后得到的干涸物， 随后用 MeOH/CH2Cl2（1:1）和
13、MeOH/H2O（9:1）的有机溶剂提取获得粗提物。采用活性追踪的方式，对粗提物（IC50=8g/ml）进一步分离，将其溶于 100mlMeOH/H2O（9:1）有机溶剂中，得到 1.2g 的粗提物加入300ml 正己烷，获得水相部分溶于 MeOH/H2O（7:3）的溶剂中，再用300ml CH2Cl2 提取得到的部分经活性测定显示对磷酸酯酶抑制活性最强（IC50=6g/ml） ，之后采用反相 C-18 柱 HPLC 分离，得到部分环化的倍半萜化合物（26）16-oxo-luffariellolide（12mg, tR=18min） ，化合物（27） 16-hydroxy-luffariell
14、olide (2.5 mg, tR=19min)以及化合物（28） luffariellolide (4.20mg, tR=38min)。五种属于倍半萜类的化合物 hyrtiosins A-E （2933） ，从中国海南两个不同地方的海绵Hyrtios erecta 种属中分离得到12 。氧化的倍半萜化合物 gibberodione（34）, peroxygibberol（35） 和 sinugibberodiol（36）从台湾软珊瑚Sinularia gibberosa 分离得到13 ，化合物（35）具有较温和的细胞毒性14 。从珊瑚 Eunicea sp.中提取的七种倍半萜代谢产物（374
15、3）15 ，含有榄烷，桉烷和吉玛烷骨架结构，研究显示对 Eunicea 种属的疟原虫具有轻度的抑制作用。1.3 二萜 以前很少有从绿藻中分离得到萜类化合物的报道，但是与 2004 年相比，提取的代谢产物数量有所增加16 。从澳大利亚塔斯马尼亚采集的绿藻 Caulerpa brownii 中分离出许多新型二萜类化合物，其中化合物（4448）在没有分支的绿藻中提取得到17 ，而类酯萜化合物（49）是从分支的绿藻中获得，该研究同时显示提取的类酯萜化合物对细胞、鱼类、微生物均有不同程度的毒性作用18 。日本 Koyama K 等人从褐藻 Ishige okamurae 来源的未知海洋真菌(MPUC 0
16、46)中分离到一种新型的二萜类化合物 phomactin H（50） 19 。真菌(MPUC 046)经含 150g 小麦的 400ml 海水 25发酵培养 31 天后，采用 CHCl3 溶剂提取、硅胶层析及 HPLC 纯化得到 phomactin H。该化合物同已发现的 phomactin A-G 化合物一样，均属于血小板活化因子（PAF）拮抗剂，能抑制 PAF 诱导的血小板凝聚，同时推测此活性与化合物的某个特定骨架结构有关。从法国南部大西洋海滨采集的褐藻 Bifurcaria bifurcata 中分离得到（5155）五种新型的极性非环状二萜类化合物20 。该褐藻经CHCl3/MeOH（1
17、:1）提取，硅胶层析（洗脱液为不同比例的Hexane，EtOAc，MeOH） ，经反相 C-18 柱 HPLC 纯化获得十二种化合物，其中五种为新型二萜类化合物。化合物（5153）在 Hexane: EtOAc（2:3）洗脱液中发现，而化合物（54）和（55）则从 Hexane: EtOAc（1:4）洗脱液中获得。6 种新型的 Dactylomelane 二萜类化合物 (5661)从西班牙特纳里夫南部家那利群岛采集的红藻 Laurencia 中分离得到21 ，其结构具有 C-6 到 C-11 环化的单环碳新型结构。采集的红藻经 CH2Cl2/MeOH(1:1)有机溶剂提取后，用洗脱液 Hexa
18、ne/CHCl3/MeOH(2:1:1)进行 Sephadex LH-20 反相色谱分离，结合 TLC 点样筛选的部分用洗脱液EtOAc/hexane（1:4）进行硅胶柱层析，最后采用硅胶柱进行 HPLC 纯化得到六种新型的单环碳二萜类化合物 Dactylomelans。从红藻 L. luzonensis 中也分离得到二萜类化合物 luzodiol (62)9 。一个溴代二萜类化合物 (63)从日本其他红藻 Laurencia 物种中分离得到 22 。Xenicane 二萜类化合物(6471)从台湾珊瑚 Xenia blumi 分离出来，而化合物 xeniolactones A-C (7274
19、) 则是从台湾 Xenia florida中分离出来的23 。化合物 (6467), (69), (70) 和 (72)具有轻微的细胞毒性作用。非 Xenicane 代谢产物 xenibellal (75)对 Xenia umbellata 也具有轻微的细胞毒性作用24 。化合物 Confertdiate (76)是一个四环的二萜类物质，从中国珊瑚 Sinularia conferta 中分离得到25 。从史密森尼博物院癌症研究所收集的海葵中分离得到的二萜类化合物 actiniarins A-C (7779)能适度抑制人 cdc25B 磷酸酶重组26 。Periconicins A,B (80
20、81)27是从内生红树林真菌 Periconia sp.分离得到的二萜类的新化合物，能抑制不同微生物的生长活性，诸如bacillus subtilis ATCC 6633, Staphylococcus aureus ATCC 6358p, Staphylococcus epidermis ATCC 12228 等等。南海真菌 2492#是从采自香港红树林植物 Phiagmites austrah 样品中分离得到的，从 2492#菌株的发酵液中分离得到的两种二萜类化合物 (8283)有很好的生理活性28 ，如抗肿瘤、降压、调整心率失常，同时降压调整心率失常的作用在相同的条件下优于临床现用的阳性
21、对照物。从中国红树林植物 Bruguiera gymnorrhiza 分离出二萜类化合物 (8486)，化合物(86)对小鼠成纤维细胞具有适当的细胞毒活性29 。也从中国红树林另一物种 Bruguiera sexangula var. rhynchopetala 分离出三种二萜类化合物 (8789) 30 。与之结构相似的二萜类化合物 (9093)从中国 Bruguiera gymnorrhiza 中分离得到，其中化合物 (92)和 (93)有轻微的细胞毒活性31 。1.4 二倍半萜 Willam Fenical 研究小组从曲霉属 Aspergillus海洋真菌（菌株编号 CNM-713）分离
22、到一个新的二倍半萜化合物aspergilloxide (94)，该化合物为含有 25 个碳原子的新骨架，对人的结肠癌细胞 HCT-116 有微弱的细胞毒活性32 。在此之前，Willam Fenical 等人从巴哈马的红树林中的漂浮木中也分离到一株真菌Fusarium heterosporum CNC-477， 并从中分离得到一系列多羟基二倍半萜类化合物 neomangicols A-C（9597） 33和 mangicols A-G (98104)6 ，它们的结构如下图所示。Neomangicols 的骨架为 25 个碳的二倍半萜，是首次从天然物中分离得到。药理实验显示化合物 (96)具有和
23、庆大霉素大致相当的对革兰阳性细菌的抑制能力，化合物 (98)和 (99)对 MPA(phorbol myristate acetate)诱导的鼠类耳朵水肿有抗炎症活性。1.5 三萜 从海洋生物中提取得到的三萜类化合物主要以三萜皂苷、三萜烯类、三萜糖苷等形式存在。四环三萜皂苷类化合物nobilisidenol (105) 和 (106)是从中国黑乳海参 Holothuria nobilis分离得到的34 。采集于福建东山的黑乳海参洗净切碎后用 85%的 EtOH冷浸提取，得到的流浸膏均匀分散于水中，依次用石油醚、二氯甲烷、n-BuOH 萃取，研究发现 n-BuOH 提取物经大孔吸附树脂、正相硅胶
24、层析、反相 C-18 硅胶柱层析以及反相 C-18 柱 HPLC 分离得到三萜皂苷类化合物nobilisidenol (105)和(106)。易杨华等同时从海参中提取到了其它的三萜糖苷类化合物以及三萜皂苷脱硫衍生物35，36 。三萜烯类化合物intercedensides D-I（107-112）从中国海参 Mensamaria intercedens中分离得到，具有细胞毒功能37 。新西兰海参 Australostichopus mollis 是单硫酸酯三萜糖甙化合物 mollisosides A（113）, B1（114） 和 B2（115）的来源38 。具有细胞溶解作用的三萜类化合物 s
25、odwanone S (116)是从印度洋多毛岛采集的海绵 Axinella weltneri 中分离得到的39 。三萜苷类化合物 sarasinosides J-M (117-120)分离自印尼苏拉威西岛采集的海绵Melophlus sarassinorum，对 B. subtilis 和 S. cerevisae 的细菌具有抗微生物活性作用40 。2 糖苷类化合物从中国海南采集的甲藻 A. carterae 中分离得到一种不饱和的糖基甘油酯化合物（121） 41 。甲藻采集于中国海南三亚，经分离筛选得到的 A. carterae 大规模培养后用甲苯/MeOH（1:3）的有机溶剂提取，所得干
26、涸物分别用甲苯、1N NaCl 水溶液提取。研究发现有机相提取物经硅胶柱（洗脱液为不同比例的 MeOH/CHCl3） 、反相 C-18 硅胶柱层析（洗脱液为 MeOH/H2O=9:1） ，最后经反相 C-18 柱制备型 HPLC（流动相为MeOH/H2O =95:5）分离纯化得到 25mg 不饱和的糖基甘油酯化合物（121） 。从多米尼克普次矛斯采集的绿藻 Avrainvillea nigricans 中可以分离出一个甘油酯 avrainvilloside（122） ，该化合物含有 6-脱氧-6-氨基糖苷部分42 。两个甘油一酯化合物 homaxinolin（123）和（124） ，磷脂酰胆碱
27、homaxinolin（125）以及能抑制细胞生长的脂肪酸（126）是从韩国海绵Homaxinella sp.中分离得到的43 。从红海采集的海绵 Erylus lendenfeldi 分离得到的两个甾体糖苷类化合物 erylosides K（127）和L（128）能选择性的抑制酵母菌株的 rad50 芽体，rad50 能修复协调受损的双链 DNA44 。海参 Stichopus japonicus 是五种糖苷化合物 SJC-1（129） ，SJC-2（130）, SJC-3（131）, SJC-4（132） 和 SJC-5（133）的主要来源45 。五种化合物均从弱极性 CHCl3/MeOH 部分分离出来，其中 SJC-1（129）, SJC-2（130）, SJC-3（131）是典型的鞘甘醇或植物型鞘甘醇葡萄糖脑苷脂类化合物，含有羟基化或非羟基化的脂肪酰基结构。SJC-4（132） 和 SJC-5（133）也含有羟基化的脂肪酰基结构，但是含
