佛波醇酯類化合物的構(gòu)效關(guān)系研究進(jìn)展

萬 紅，郭 虎，劉 新

(1．重慶市精神衛(wèi)生中心，重慶 401147;2．重慶三峽中心醫(yī)院，重慶 404000;3．重慶醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院，重慶 400010)

佛波醇酯(又名大戟二萜醇酯)類化合物是一類結(jié)構(gòu)新穎的四環(huán)二萜類化合物，由五元環(huán)A、六元環(huán)B、七元環(huán)C、三元環(huán)D，即5/7/6/3四環(huán)體系組成，A，B環(huán)大多以反式稠合(以4β－命名)，少數(shù)以順式稠合(以4α－命名)，順反式構(gòu)型可通過CD譜來鑒別[1]。該類化合物主要來自于大戟科(如巴豆、麻風(fēng)樹)和瑞香科植物。近年來，關(guān)于佛波醇酯類化合物的生物活性報道比較多，現(xiàn)就其生物活性與化學(xué)結(jié)構(gòu)的關(guān)系進(jìn)行綜述。

1 構(gòu)效關(guān)系

佛波醇酯的母體及分子結(jié)構(gòu)見圖1，由于分子的R1，R2，R3，R4位可以發(fā)生不同的酯化反應(yīng)，因此衍生出了許多佛波醇酯化合物，目前已知的巴豆佛波醇酯就至少有19個[2]。佛波醇酯結(jié)構(gòu)上類似于蛋白激酶C(PKC)的生理激活劑。PKC于1977年被Nishizuka等人首先發(fā)現(xiàn)，它是一組磷酯依耐性Ca2+激活的蛋白絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，包括兩個功能區(qū)，即與磷脂、二酰甘油及佛波醇酯結(jié)合的疏水性調(diào)節(jié)區(qū)和與ATP及底物結(jié)合的親水性催化區(qū)[3]。PKC廣泛分布于哺乳動物體內(nèi)的細(xì)胞、組織和器官中，它通過肌醇水解，能通過細(xì)胞膜廣泛傳遞各種細(xì)胞外信息通，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)許多依賴Ca2+的代謝過程，是細(xì)胞內(nèi)信號傳遞的關(guān)鍵分子之一，對細(xì)胞生長起調(diào)控作用。研究表明，PKC在調(diào)節(jié)細(xì)胞的分裂、增殖、凋亡、遷移、黏附、炎癥、腫瘤的發(fā)生以及離子通道等方面都有著重要的生理作用[4－5]。

圖1 佛波醇酯母體及分子結(jié)構(gòu)圖

佛波醇酯是一種兩親性化合物，結(jié)構(gòu)上類似于PKC的天然激活劑二酰甘油，可以作用于PKC的功能區(qū)，且佛波醇酯在細(xì)胞內(nèi)更穩(wěn)定[6－8]，從而產(chǎn)生一系列的生理反應(yīng)。佛波醇酯短時間作用可激活PKC，長時間作用于PKC后，佛波醇酯對其相關(guān)酶具有下調(diào)作用[9]。夏保云等[10]用HL－60細(xì)胞還證明佛波醇－12－十四酸酯－13－乙酸酯(TPA)只對含量豐富的PKC α和PKCβⅡ亞型發(fā)生下調(diào)作用，而對含量很少的PKCβⅠ亞型不發(fā)生下調(diào)作用。表明TPA對蛋白激酶的下降調(diào)節(jié)有激酶和亞型專一性。

2 生物活性

2.1 皮膚黏膜刺激性及致炎癥作用

佛波醇酯對皮膚黏膜的刺激性早已被人發(fā)現(xiàn)，其中最強的是具有開放因子的TPA[1，11]。研究表明，佛波醇酯的刺激性與結(jié)構(gòu)有以下關(guān)系。佛波醇二酯(C－12，C－13上的羥基同時發(fā)生酯化取代時)可以分為兩類:A系，C－12位置上的酯鍵由長鏈脂肪酸形成，C－13位置上的酯鍵由短鏈脂肪酸形成;B系，C－12位置上的酯鍵由短鏈脂肪酸形成，C－13位置上的酯鍵由長鏈脂肪酸形成[12]。A系以TPA為代表，具有強烈的刺激性，致炎癥及促腫瘤作用。并且A系化合物的皮膚刺激性及其他毒性普遍強于B系化合物。但是母體醇分子結(jié)構(gòu)中的5個羥基均未被取代時(即佛波醇)并不顯示皮膚刺激性。或者當(dāng)C－12，C－13，C－20上的羥基同時發(fā)生酯化而衍生出的佛波醇三酯化合物也不顯示對皮膚有刺激性和致炎癥作用，但將C－20上的酯鍵還原為羥基變?yōu)榉鸩ù级r開始顯示出皮膚刺激性和致炎癥作用。這顯示C－20上的羥基酯化與否與對皮膚的刺激性有著密切的聯(lián)系。

2.2 促腫瘤發(fā)生作用

佛波醇酯本身不具有致癌性，但在給予閾下劑量的致癌物質(zhì)后能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長，因此佛波醇酯也被作為輔助致癌物用于各種研究。PKC在腫瘤細(xì)胞中含量較多，可介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的運動、侵襲和轉(zhuǎn)移[13]，所以佛波醇酯能通過PKC介導(dǎo)產(chǎn)生促腫瘤發(fā)生作用。張曦倩等[14]研究發(fā)現(xiàn)，TPA呈濃度依賴性地激活JAR細(xì)胞中的p38MAPK信號通路，從而促進(jìn)人絨癌JAR細(xì)胞的體外侵襲作用。Vaaraniemi等[15]報道，TPA可通過誘導(dǎo)活化腎上皮細(xì)胞PKC信號通路來調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架形態(tài)。潘雷霆等[16]通過體外培養(yǎng)的大鼠關(guān)節(jié)炎模型的滑膜細(xì)胞為研究對象證實了TPA刺激的滑膜細(xì)胞(病變組織的滑膜細(xì)胞是一種類腫瘤細(xì)胞)骨架改變也是有PKC依賴性的。試驗研究表明，佛波醇酯的致癌性隨著不飽和度的增加而降低，但刺激性隨著不飽和度的增加而升高。佛波醇酯皮膚給藥雖未顯示出刺激性和促腫瘤發(fā)生作用，但全身給藥時則顯示出一定的致癌性，提示可能存在不同的作用機理。

2.3 抗癌作用

雖然佛波醇酯以毒性著稱，但民間也將含有佛波醇酯的植物作為藥物使用。與佛波醇酯的促腫瘤作用相反的是，試驗研究發(fā)現(xiàn)佛波醇酯激活PKC以后能引起惡性細(xì)胞的凋亡[17－18]。TPA能夠誘導(dǎo)U937細(xì)胞向巨噬細(xì)胞系分化，誘導(dǎo)K562向巨核系分化。張兵等[19]通過DAPI染色，熒光顯微鏡觀察分析，發(fā)現(xiàn)TPA能夠誘導(dǎo)胃癌MGC80－3細(xì)胞的凋亡。有人已從巴豆油中分離出有抗白血病的佛波醇酯化合物，其中最引人注目的是佛波醇－12－順芷酸酯－13－癸酸酯，國內(nèi)也有以佛波醇酯單體注射液作為治療白血病的一類新藥的研究報道[20]。一系列佛波醇酯的抗白血病研究發(fā)現(xiàn)，C20和C12上的酯基是必須基團(tuán)。

2.4 抗HIV作用

目前，人類抗擊艾滋病的最有效方法是高效抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療(HAART)，但此方法最大的問題在于無法根除患者體內(nèi)的HIV病毒，因為總有少量的病毒隱藏在免疫細(xì)胞中，使現(xiàn)有抗艾滋病藥物無法接近它們。有研究顯示，一些佛波醇酯具有抗HIV的作用，其中最引人注目的是Prostratin(結(jié)構(gòu)見圖1)，而且該化合物沒有促腫瘤生長的作用[21－24]。2001年，美國艾滋病研究聯(lián)盟得到美國國立衛(wèi)生研究院的獨家特許研究其抗艾滋病療效[22]。美國斯坦佛大學(xué)教授Paul AW等對Prostratin進(jìn)行了多年的合成及構(gòu)效研究，美國加州伯克利大學(xué)多位研究人員也正在利用生物技術(shù)生產(chǎn)Prostratin[21]。目前，Prostratin已作為抗艾滋病的新藥進(jìn)入美國臨床試驗研究，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)其至少有2種功效:能促使體細(xì)胞減少分泌HIV病毒受體，使艾滋病感染率下降;可以逼出隱藏在免疫細(xì)胞內(nèi)的HIV病毒。另有研究發(fā)現(xiàn)，Prostratin是通過激活NF－κB信號途徑起作用[25]。有人也從巴豆種子中提取分離出能顯著抑制HIV－1誘導(dǎo)MT24細(xì)胞病變的佛波醇酯化合物[26]。

3 結(jié)語

佛波醇酯只有在A，B環(huán)以反式稠合(以4β－命名)時才具有生物活性，而順式稠合時則無生理活性。佛波醇酯的生物活性與其結(jié)構(gòu)有著緊密的聯(lián)系，在母體結(jié)構(gòu)上的微小變化都會使其生物活性消失或改變，特別是在C－12，C－13，C－20的變化。

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