簡易扁板海綿化學成分研究進展

簡易扁板海綿化學成分研究進展

劉振華，周晨妍

(新鄉醫學院生命科學技術學院 河南省醫學遺傳學與分子靶向藥物高校重點實驗室培育基地，河南 新鄉 453003)

摘要：從簡易扁板海綿可以分離到呋喃類、環狀過氧化物、糖脂類、生物堿、甾體類、脂肪酸衍生物等化合物，分別具有抗腫瘤、抗瘧疾和免疫抑制活性，具有較高的研究價值。對簡易扁板海綿化合物類型進行了歸納分類，并對其主要活性進行綜述，以期為相關研究提供參考。

關鍵詞：簡易扁板海綿；化學成分；呋喃類；環狀過氧化物；糖脂類；生物堿；甾體類；脂肪酸衍生物

基金項目：新鄉醫學院科研培育基金資助項目(2014QN140)，新鄉醫學院高學歷人才支持計劃基金資助項目(100411)

收稿日期：2015-05-27

作者簡介：劉振華(1980-)，男，山西朔州人，博士，講師，研究方向：微生物藥物，E-mail：liuzhenhua_2008@126.com。

doi：10.3969/j.issn.1672-5425.2015.09.002

中圖分類號：Q 959.123文獻標識碼：A

海洋是一個巨大的寶庫，蘊藏著豐富的生物資源，形形色色、種類各異的動物、植物和微生物生活在浩瀚的海洋中。與陸地環境相比，海洋環境具有高壓、高鹽、低溫和寡營養等特點，因此海洋生物可以代謝產生一些不同于陸地生物的特殊結構化合物，從而為人類疾病治療提供豐富的先導物。

海綿屬于初級動物，在海洋中分布廣泛。海綿的生長為附著生長，沒有物理防御機制，卻可以在復雜的海洋生態環境中存活下來，因此，人們推測海綿一定具有特殊的化學防御機制，可以產生大量的化合物用來抵御捕食者，科學家對此做了大量的研究。

簡易扁板海綿(Plakortissimplex)屬于尋常海綿綱(Demospongiae)、同骨海綿目(Hamosclerophorida)、多板海綿科(Plakinidae)。1978 年，美國Faulkner 研究組[1]首次對Plakortis屬海綿進行了研究，從巴拿馬海綿P.halichondrioides中分離得到聚酮類過氧化物plakortin。其后意大利的Fattorusso課題組[2]對Plakortissimplex進行了長期和系統的化學成分研究。近年來，我國研究人員陸續從南海永興島附近的Plakortissimplex中發現了一系列抗瘧疾和細胞毒活性化合物。

到目前為止，各國相關研究者從Plakortissimplex中分離得到大量化合物，結構類型多樣，包括呋喃類、環狀過氧化物、生物堿和糖脂類等。作者在此對簡易扁板海綿化合物進行歸類，綜述了其主要活性，以期為相關研究提供參考。

1呋喃類化合物

這是目前從Plakortissimplex中分離到數量最多的一類化合物。早在1980年，Stierle等[3]就從加勒比海海綿Plakortis屬中分離到這類化合物，并報道這類化合物是海綿化合物主要成分。作者研究表明，從我國南海永興島采集的Plakortissimplex(編號XSA-02)的主要成分也是一種呋喃類化合物(數據未發表)，而且同Stierle報道的化合物一致。李國強課題組[4]和Fattorusso課題組[2]分別從Plakortissimplex中分離到呋喃類化合物。這類化合物的共同特點是結構中含有一個呋喃環，支鏈有時含有雙鍵。李國強課題組的報道指出，一些呋喃類化合物有微弱細胞毒作用[4]。文獻報道的從Plakortissimplex中分離到的呋喃類化合物見表1。

2環狀過氧化物

環狀過氧化物在Plakortissimplex中廣泛存在，且具有明顯的抗瘧疾活性。此外，還有一部分過氧化物顯示抗腫瘤活性。這類化合物的共同特點是結構中含有一個六元過氧化物環。有關此類結構的化合物和活性見表2。

表1來源于Plakortissimplex的呋喃類化合物的結構

Tab.1Structures of furans from spongePlakortissimplex

化合物結構活性參考文獻化合物8、10、11具有一定細胞毒活性[4] 有選擇性抗腫瘤活性[2]化合物1具有強烈的細胞毒活性[5]

表2來源于Plakortissimplex的環狀過氧化物的結構

Tab.2Structures of cycloperoxide from spongePlakortissimplex

化合物結構活性參考文獻 有一定抗瘧疾活性[6]

續表2

化合物結構活性參考文獻中等抗瘧疾活性[7]未見報道[8]有抗腫瘤活性[9]化合物3有中等抗腫瘤活性 [10]化合物3和5對鼠科動物白血病細胞有一定活性[11]化合物5有較好的抗腫瘤活性[12]化合物3有明顯的抗腫瘤活性[13]

3糖脂類化合物

糖脂類化合物主要見于Fattorusso課題組[15-18]的報道。這是一類分離于正丁醇部位的具有較大極性的化合物，部分化合物具有免疫抑制活性，其結構和活性見表3。

表3來源于Plakortissimplex的糖脂類化合物

Tab.3Structures of glycolipid from spongePlakortissimplex

化合物結構活性參考文獻未見報道[14]細胞毒活性[15] 通過非細胞毒活性 抑制細胞增殖[16] 免疫抑制活性[17]

4生物堿類化合物

生物堿一般是指含有負氧化N原子的非氨基酸及肽的環狀天然有機化合物，生物堿在自然界中廣泛存在，其中多具有明顯的生物活性。從Plakortissimplex中分離到的生物堿化合物數量不多，表明其在此種海綿中屬于微量成分，已報道的生物堿化合物及其活性見表4。

表4來源于Plakortissimplex的生物堿類化合物的結構

Tab.4Structures of alkaloid from spongePlakortissimplex

化合物結構活性參考文獻未見報道[18]未見報道[14]

5甾體類化合物

Fattorusso課題組[19]從Plakortissimplex中分離到一種甾體類化合物，結構見圖1，但未見其生物活性的報道。

圖1　分離自 Plakortis simplex的甾體類化合物的結構 Fig.1　Structures of steroid from sponge Plakortis simplex

6脂肪酸衍生物

林厚文課題組從Plakortissimplex中分離到一些鏈狀脂肪酸衍生物，結構見圖2，其中化合物1具有一定的細胞毒活性[20]。

圖2　分離自 Plakortis simplex的脂肪酸衍生物的結構 Fig.2　Structures of fatty acid derivative from sponge Plakortis simplex

7結語

從自然界中分離純化天然化合物，研究其生物活性，作為先導化合物進行結構優化從而形成各種治療疾病的藥物，是天然產物科學工作者孜孜以求的目標。人們已經從陸地生物中分離純化到很多化合物用于疾病治療，典型的如青霉素和紫杉醇。然而，病原體抗藥性在不斷進化，人類疾病的種類在逐漸增多，人類對疾病發生發展機制的了解也在逐步深入，這就要求天然產物科學工作者分離出更多的化合物，增加化合物結構的多樣性，豐富化合物的種類和數量，以供藥物活性篩選。

人們已經從Plakortissimplex中分離到呋喃類、環狀過氧化物、糖脂類和生物堿等化合物，部分化合物具有一定的細胞毒、抗瘧疾和免疫抑制活性，但沒有分離到結構獨特的化合物，可能需要從微量成分或者大極性部位入手。此外，Plakortissimplex在中國南海、加勒比海等不同海域都有分布，但不同來源的Plakortissimplex均可分離到呋喃類化合物和環狀過氧化物，表明這兩類化合物可以作為此種海綿的化學分類學特征。

參考文獻：

[1]HIGGS M D，FAULKNER D J.Plakortin，an antibiotic fromPlakortishalichondrioides[J].J Org Chem，1978，43(18)：3454-3457.

[2]CAMPAGNUOLO C，FATTORUSSO E，TAGLIALATELASC-AFATI O，et al.Plakortethers A-G:A new class of cytotoxic plakortin-derived metabolites[J].Eur J Org Chem，2002，2002(1)：61-69.

[3]STIERLE D B，STIERLE D J.Metabolites of three marine sponges of the genusPlakortis[J].J Org Chem，1980，45(17):3396-3401.

[4]ZHANG J，TANG X，LI J，et al.Cytotoxic polyketide derivatives from the south China sea spongePlakortissimplex[J].J Nat Prod，2013，76(4):600-606.

[5]LIU X F，SHEN Y，YANG F，et al.Simplexolides A-E and plakorfuran A，six butyrate derived polyketides from the marine spongePlakortissimplex[J].Tetrahedron，2012，68(24):4635-4640.

[6]CHIANESE G，PERSICO M，YANG F，et al.Endoperoxide pol-yketides from a ChinesePlakortissimplex：Further evidence of the impact of stereochemistry on antimalarial activity of simple 1,2-dioxanes[J].Bioorganic & Medicinal Chemistry，2014，22(17):4572-4580.

[7]FATTORUSSO C，CAMPIANI G，CATALANOTTI B，et al.Endoperoxide derivatives from marine organisms：1,2-Dioxanes of the plakortin family as novel antimalarial agents[J].J Med Chem，2006，49(24)：7088-7094.

[8]FATTORUSSO E，TAGLIALATELA-SCAFATI O，ROSA M D，et al.Metabolites from the spongePlakortissimplex.Part 3: Isolation and stereostructure of novel bioactive cycloperoxides and diol analogues[J].Tetrahedron，2000，56(40):7959-7967.

[9]CAFIERI F，FATTORUSSO E，TAGLIALATELA-SCAFATI O，et al.Metabolites from the spongePlakortissimplex.Determination of absolute stereochemistry of plakortin.Isolation and stereostructure of three plakortin related compounds[J].Tetrahedron，1999，55(22):7045-7056.

[10]HOLZWARTH M，TRENDEL J M，ALBRECHT P，et al.Cyclic peroxides derived from the marine spongePlakortissimplex[J].J Nat Prod，2005，68(5):759-761.

[11]RUDI A，TALPIR R，KASHMAN Y.Four new C161,2-dioxene-polyketides from the spongePlakortisaffsimplex[J].J Nat Prod，1993，56(12)：2178-2182.

[12]VAROGLU M，PETERS B M，CREWS P.The structures and cytotoxic properties of polyketide peroxides from a plakortis sponge[J].J Nat Prod，1995，58(1):27-36.

[13]RUDI A，AFANII R，GRAVALOS L G，et al.Three new cyclic peroxides from the marine spongePlakortisaffsimplex[J].J Nat Prod，2003，66(5)：682-685.

[14]COSTANTINO V，FATTORUSSO E，IMPERATORE C，et al.Plaxyloside from the marine spongePlakortissimplex：An improved strategy for NMR structural studies of carbohydrate chains[J].Eur J Org Chem，2001，2001(23):4457-4462.

[15]COSTANTINO V，FATTORUSSO E，MANGONI A，et al.Gl-ycolipids from sponges.Part 8：Plakopolyprenoside from the marine spongePlakortissimplex.An improved procedure for isolation of glycolipids as peracetyl derivatives[J].Tetrahedron，2000，56(10):1393-1395.

[16]COSTANTINO V，FATTORUSSO E，MANGONI A，et al.Glycolipids from sponges.Ⅶ.Implexides，novel immunosuppressive glycolipids from the caribbean spongePlakortissimplex[J].Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters，1999，9(2):271-276.

[17]COSTANTINO V，FATTORUSSO E，MANGONI A，et al.Glycolipids from sponges.6.Plakoside A and B，two unique prenylated glycosphingolipids with immunosuppressive activity from the marine spongePlakortissimplex[J].J Am Chem Soc，1997，119(51):12465-12470.

[18]CAMPAGNUOLO C，FATTORUSSO E，TAGLIALATELA-SCAFATI O.Plakohypaphorines A-C，iodine-containing alkaloids from the caribbean spongePlakortissimplex[J].Eur J Org Chem，2003,2003(2):284-287.

[19]COSTANTINO V，FATTORUSSO E，IMPERATORE C，et al.The first 12-methylhopanoid:12-Methylbacteriohopanetetrol fro-m the marine spongePlakortissimplex[J].Tetrahedron，2000，56(23):3781-3784.

[20]YU H B，LIU X F，XU Y，et al.Woodylides A-C，new cytotoxic linear polyketides from the south China sea spongePlakortissimplex[J].Marine Drugs，2012，10(5):1027-1036.

Research Progress of Chemical Substances from SpongePlakortisSimplex

LIU Zhen-hua,ZHOU Chen-yan

(HenanProvinceKeyLaborataryofMedicalGeneticsandMolecularTargetingDrugs,

CollegeofLifeScienceandTechnology，XinxiangMedicalUniversity，Xinxiang453003，China)

Abstract：Furans，cycloperoxides，glycolipids，alkaloids，steroids and fatty acid derivatives could be separated from sponge Plakortis simplex，and some of them possess anti-tumor，anti-malaria and immunosuppressive activity.In this paper，the types of compounds from sponge Plakortis simplex were classified，and their main activities were summarized.We expect this paper will provide reference for related research.

Keywords：sponge Plakortis simplex；chemical substance;furans；cycloperoxides；glycolipids;alkaloids;steroids;fatty acid derivatives