枝孢屬真菌次生代謝產物中化學成分及其生物活性的研究進展

董錦潤，李 靖，陳玉惠，馮小飛

西南林業大學，云南 昆明 650224

活性天然產物是新藥研發的重要源泉，擁有巨大的市場和潛力。自20世紀60年代以來，內生真菌因其代謝途徑復雜，代謝產物種類多樣而日益受到研究者的重視[1-3]。Cladosporiumsp.真菌屬于子囊菌門（Ascomycota）座囊菌綱（Dothideomycetes）煤炱目（Capnodiales）暗色孢科（Dematiaceae）[4]，其菌落呈絮狀，中央黑色外包一層白色菌絲，邊緣白色，中央隆起，菌絲發達，深色且分枝，分生孢子淡色至深橄欖色，孢痕和孢臍明顯[5-7]。目前，Index Fungorum 數據庫收錄的枝孢屬真菌已經有800 多種。枝孢屬真菌廣泛寄生于土壤、海洋及植物體內，除了能合成與宿主相同或相似的化合物外，還可合成生物堿、聚酮類、醌類、甾體和萜類等多種類型的化合物，這些物質大多具有不同程度地抗病原菌、抗腫瘤、抗病毒等活性[8-9]。本文對2000年以來枝孢屬真菌次生代謝產物的化學成分及其生物活性的研究進展進行綜述，以期為枝孢屬真菌次生代謝產物的研究提供參考。

1 生物堿類

目前從枝孢屬發酵物中發現的生物堿類共有42 個，結構類型主要包括胺和氨基類、吲哚類、吡咯里西啶類以及喹唑啉等，結構見圖1，具有抗菌、抗腫瘤、抗病毒和抗氧化等生物活性。

圖1 枝孢屬真菌次生代謝產物中生物堿類化合物的化學結構Fig.1 Chemical structures of alkaloids in secondary metabolites from Cladosporium fungi

cladosporine A（1）是具有新穎骨架的吲哚二萜類生物堿，該化合物對金黃葡萄球菌Staphylococcus aureus209P 及白色念球菌Candida albicansFIΜ709有很好的抑制效果，其最低抑菌濃度（minimal inhibitory concentration，ΜIC）值分別為4、16 μg/mL，這也是首次報道枝孢屬真菌中存在的吲哚二萜生物堿[10]。從深海來源的枝孢屬真菌Cladosporiumsp.SCSIO z015 中分離得到4 個新的有植物堿之稱的桔霉素類化合物cladosporins A～D（2～5）。它們對鹽水蝦具有低毒活性，其半數致死濃度（medium lethal concentration，LC50）分別為72.0、81.7、49.9、81.4 μmol/L，此外化合物5 還表現出較強的抗氧化活性對 1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl，DPPH）自由基的清除活性，其半數抑制濃度值（half-inhibitory concentration，IC50）值為16.4 μmol/L[11]。從來自紅樹林的枝孢屬真菌Cladosporiumsp.PJX-41 中分離得到6 個新的吲哚類生物堿（6～11）及8 個已知的生物堿（12～19），其中化合物8、11、13～15、17 具有較強的抗甲型流感病毒（influenza A virus，H1N1）流感病毒活性，它們的IC50值為82～89 μmol/L[12]。枝孢屬真菌Cladosporiumsp.SCSIO z0025 來自深海沖繩海槽沉積物，從其發酵物中發現了8 個新的酰胺類生物堿cladosporiumins A～H（20～27），抗腫瘤細胞毒、抗菌、抗乙酰膽堿酯酶等活性測試顯示它們都不具有明顯的抑制活性[13]。化合物cladosporitin A（28）、cladosporitin B（29）及talaroconvolutin A（30）為琥珀酰亞胺類生物堿，從紅樹林來源枝孢屬真菌Cladosporiumsp.HNWSW-1 中分離得到，其中化合物28、29 為新化合物，化合物30 對人宮頸癌HeLa細胞和人肝癌BEL-7042 細胞的細胞毒活性的IC50值分別為（14.9±0.21）、（26.7±1.1）μmol/L，對α-葡萄糖苷酶也具有抑制活性，IC50值為（78.2±2.1）μmol/L[14]。從海綿來源枝孢屬真菌SCSIO41007 分離得到2′-deoxythymidine（31）、cyclo-(Gly-Leu)（32）、3-carboxylic acid（33）等生物堿類化合物[15]。運用高速逆流色譜分步洗脫模式，從海洋來源枝孢屬真菌Cladosporiumsp.分離得到3 個含硫化合物cladosporin A（34）、cladosporin B（35）、haematocin（36），它們屬于環縮二氨酸類生物堿，其中化合物34、35 為新化合物，它們都表現出抑制肝癌HepG2細胞的增殖作用[16]。從南極來源的枝孢霉屬真菌Cladosporiumsp.NJF6 中獲得N-乙酰苯乙胺（37）、3-吲哚乙酸（38）、N-乙酰基色胺（39）、苯乙胺（40）、3-醛基吲哚（41）和對羥基苯乙胺（42）6 個生物堿類化合物[17]。

2 聚酮類

聚酮類化合物是枝孢屬真菌次生代謝產物中主要的活性產物之一，其中部分類型化合物具有抗心血管疾病、抗菌、抗腫瘤等生物活性[18]，目前從枝孢屬發現的聚酮類化合物有45 個，見圖2。

圖2 枝孢屬真菌次生代謝產物中聚酮類化合物的化學結構Fig.2 Chemical structures of polyketides in secondary metabolites from Cladosporium fungi

從紅樹林來源枝孢屬真菌中分離得到1 個已知化合物（43）及5 個新的聚酮類化合物（44～48），其中化合物43 具有清除DPPH 自由基的抗氧化活性，其IC50值為2.65 μmol/L[19]。Zhu 等[20]從海洋來源枝孢屬真菌OUCΜDZ-1635中分離到cladodionen（49）和cladosacid（50）2 個新的聚酮類化合物，其中化合物49 對人乳腺癌ΜCF-7 細胞、HeLa 細胞、人結腸癌HCT-116 細胞及人早幼粒急性白血病HL-600 細胞等腫瘤細胞株顯示出細胞毒活性，IC50值分別為18.7、19.1、17.9、9.1 μmol/L。從印度尼西亞海綿來源枝孢屬真菌分離得到1 個新聚酮類化合物cladosporamide A（51）和1 個丙烯基苯酮衍生化合物（52），它們都表現出對蛋白質酪氨酸磷酸酶1B的抑制活性[21]。從軟珊瑚來源枝孢屬真菌TZP29 中分離得到2 個新化合物cladospolide E（53）和cladospolide F（54）及4 個已知聚酮類化合物（55～58），其中化合物53、55～57 對HepG2 細胞有調脂活性[22]。從紅樹林沿海秋茄來源枝孢屬真菌KcFL6中發現了4 個聚酮類化合物cladosporone A（59）、cladosporol （60）、cladosporol C（61）、cladosporol D（62），其中化合物59 是新化合物。4 個化合物都沒有表現出對多株真菌和細菌的抑制活性，但化合物59、62 對多株腫瘤細胞具有不同程度的抑制活性[23]。從植物來源枝孢屬真菌IFB3lp-2 中分離得到3 個新的聚酮類化合物（63～65），它們都沒有表現出抗腫瘤、抗病毒及乙酰膽堿酯酶抑制活性[24]。從枝孢屬真菌NRRL 29097 的固體發酵物中分離到cladoacetal A（66）、cladoacetal B（67）、3-(2-formyl-3-hydroxyphenyl)-propionic acid （68）、3-deoxyisoochracinic acid（69）、isoochracinol（70）、7-hydroxy-3-(2,3-dihydroxybutyl)-1(3H)-isobenzofuranone（71）、(+)-cyclosordariolone（75）和altersolanol J（76）8 個新的聚酮類化合物及isomeric 1-(1,3-dihydro-4-hydroxy-1-isobenzofuranyl) butan-2,3-diols（72）、7-hydroxy-1(3H)-isobenzo furanone（73）、isoochracinic acid（74）、altersolanol A（77）和macrosporin（78）6 個聚酮類衍生物。沒有化合物表現出抗真菌活性，但部分化合物具有抗細菌活性[25]。運用活性導向分離手段，從枝孢屬枝孢芽枝菌Cladosporium cladosporioides中分離得到cladosporins 1、2（79、80）、5′-hydroxyasperentin（81）和cladosporin-8-methyl ether（82）4 個聚酮類化合物。對植物病原菌的抑制活性顯示，30 μmol/L 化合物79 對尖孢炭疽菌Colletotrichum acutatum、草莓炭疽菌Colletotrichum fragariae、膠孢炭疽菌Colletotrichum gloeosporioides及葡萄生單軸霉菌Plasmopara viticola4 株病原菌的抑制率分別為92.7%、90.1%、95.4%、79.9%，而化合物80 對3 株病原菌C.fragariae、C.gloeosporioides、P.viticola的抑制率分別為50.4%、60.2%、83.0%[26]。重寄生菌也即菌寄生菌，從枝孢屬重寄生菌菌株Cladosporium tenuissimum的發酵液中分離得到5 個聚酮類化合物（83～87），且5 個化合物都能不同程度地抑制菜豆銹病菌的生長[27]。

3 大環內酯類

目前從枝孢屬真菌發酵物中發現的大環內酯類化合物數量較多，共有28 個，見圖3，它們具有抗菌、抗腫瘤等生物活性。枝孢屬真菌SCNU-F0001采集自紅樹林，從其發酵液中分離得到3 個大環內酯類化合物thiocladospolide E（88）、cladospamide A（89）、cladospolide B（90），其中化合物88、89為新化合物。3 個化合物都沒有表現出抗腫瘤細胞的增殖活性及抗細菌活性[28]。枝孢屬真菌RA07-1是中國南海柳珊瑚的內生菌，從其固體發酵液分離得到7 個大環內酯類化合物（91～97），其中化合物cladosporilactam A（91）為新的化合物，而化合物91 對HeLa 細胞具有顯著的抑制作用，其IC50值為0.76 μmol/L[29]。自栓皮櫟內生菌枝孢屬真菌I(R)9-2的液體發酵液中分離得到1 個新的大環內酯類化合物brefeldin A（98），該化合物具有較好的抗真菌活性[30]。Gesner 等[31]從淺水紅海海綿來源內生菌枝孢屬真菌的液體發酵液中分離得到3 個大環內酯類化合物pandangolide 1a（99）、diastereomer pandangolide 1（100）、icladospolide B（101），其中化合物99 是新化合物。枝孢屬真菌L037 是從沖繩島Seragaki 海灘光化藻分離得到的內生菌，從其液體發酵液分離得到2 個新的大環內酯類化合物sporiolide A（102）、sporiolide B（103），它們對小鼠淋巴瘤L1210 細胞的IC50值分別為0.13、0.81 μmol/L；化合物102 對惡臭假單胞桿菌Pseudomonas putida、枯草芽孢桿菌Bacillus subtilis及釀酒酵母Saccharomyces cerevisiae具有抑制作用，而化合物103 對藤黃微球菌Micrococcus luteus具有抗細菌活性[32]。

圖3 枝孢屬真菌次生代謝產物中大環內酯類化合物的化學結構Fig.3 Chemical structures of macrolides in secondary metabolites from Cladosporium fungi

從內生菌枝孢屬真菌FT-0012 分離得到3 個大環內酯類化合物dospolide D（104）、ladospolides A（105）和ladospolides B（106），其中化合物104 為新化合物，其對稻瘟霉Pyricularia oryzae和總狀毛霉Muco rracemosus2 株真菌具有抑制作用[33]。枝孢屬菌株colocasiae A801 來自于廣東串錢柳，從其發酵液中分離得到2 個新的大環內酯類化合物（107、108），它們都沒有表現出抗腫瘤細胞毒活性、抗細菌活性及α-葡糖苷酶抑制等活性[34]。

枝孢屬內生真菌DH14 分離自中華稻蝗，對其發酵液進行分離后得到3 個大環內酯類化合物lunatoic acid A（109）、5Z-7-oxozeaenol（110）、zeaenol（111），它們都具有較好的抑制野草馬齒莧幼苗生長活性，IC50值分別為4.51、4.80、8.16μmol/L，接近陽性對照化合物2,4-二氯苯氧基乙酸的活性（IC50值為1.95 μmol/L）[35]。馬川等[36]從川芎中分離鑒別出了1 株內生枝孢屬真菌IS384，并從該菌發酵液中首次分離獲得1 個大環內酯類化合物cladospolide B（112），該化合物對菌株ATCC 29212 具有抑制作用，其ΜIC 值為0.31μg/mL。從紅樹林來源枝孢菌cladosporioides ΜA-299 中分離得到3 個新的大環內酯類化合物cladocladosin A（113）、thiocladospolides F（114）、thiocladospolides G（115），它們對E.tarda、V.anguillarum、P.Aeruginosa以及H.maydis4 株細菌表現出顯著的抗細菌活性[37]。

4 醌類化合物

目前從枝孢屬發酵物發現的醌類化合物共有16 個，以9,10-蒽醌及其衍生物最為常見，見圖4，它們具有抗菌、抗腫瘤等生物活性。

圖4 枝孢屬真菌次生代謝產物中醌類化合物的化學結構Fig.4 Chemical structures of quinones in secondary metabolites from Cladosporium fungi

從紅樹林來源枝孢屬真菌HNWSW-1 發酵液中分離得到anthraquinone（116），其對α-葡萄糖苷酶具有抑制活性，IC50值為（49.3±10.6）μmol/L[14]。枝孢屬真菌RSBE-3 來自植物蘿芙木，對其發酵物進行分離得到anhydrofusarubin（117）和fusarubin（118），其對人慢性粒細胞白血病K562 細胞的增殖具有抑制作用，IC50值分別為3.97、3.58 μmol/L，此外，化合物118 對金黃葡萄球菌、大腸桿菌Escherichia coli、綠膿桿菌Pseudomonas aeruginosa及巨大芽孢桿菌Bacillus megaterium4 株細菌具有顯著的抑制作用[38]。從植物紅牛膝的葉片分離鑒別出了1 株內生枝孢屬真菌TΜPU1621，并從該菌發酵液中分離獲得7 個醌類化合物cladosporol（119）、cladosporols B～D（120～122），cladosporol F（123）、2-chloro-cladosporol D（124）和2-bromo-cladosporol D（125），其中化合物125 為新化合物。其中化合物119～121 及化合物125 對2 株耐甲氧西林金葡菌細菌ATCC43300 和ATCC700698 有抑制活性，而化合物120 的抑制率最高，其ΜIC 值分別為3.13、12.5 μg/mL[39]。從海洋來源枝孢屬真菌KFD33 發酵液中分離到5個新的茈醌類化合物altertoxins VIII～XII（126～130）及1 個已知的化合物cladosporol I（131），經紫色桿菌CV026 模型篩選，發現6 個化合物具有群體感應抑制活性，其ΜIC 值分別為30、30、20、30、20、30 μg/mL[40]。

5 甾體與萜類化合物

目前枝孢屬報道的甾體與萜類化合物共41 個，其中甾體化合物以角甾烷型的骨架較常見，而萜類化合物以羊毛脂甾烷型為骨架的四環三萜類較多，如圖5所示，活性篩選涉及抗病毒、抗腫瘤、抗菌等方面。

圖5 枝孢屬真菌次生代謝產物中甾體與萜類化合物的化學結構Fig.5 Chemical structures of steroids and terpenes in secondary metabolites from Cladosporium fungi

從枝孢屬真菌SCSIO41007 中分離得到6 個甾體類化合物（132～137），其中化合物132～134 為新化合物，化合物133 具有較弱的抗甲型H3N2 流感病毒活性，其IC50值為16.2 μmol/L，另外，6 個化合物對ΜCF-7 細胞、K562 細胞、人胃癌SGC-7901 細胞都不具有細胞毒活性[15]。Yu 等[41]從南海柳珊瑚來源枝孢屬真菌WZ-2008-0042 中分離得到7 個甾體類化合物（138～144），其中化合物138 為新化合物，具有潛在的抗呼吸道合胞病毒活性，其IC50值為0.12 mmol/L，另外，7 個化合物對乙酰膽堿酯酶的抑制作用都較弱，同時只有化合物143 表現出對痢疾志賀菌Shigella dysenteriae的抑制活性，其ΜIC 值為3.13 μmol/L。Hosoe 等[42]從枝孢屬真菌FΜ49189w 中分離得到12 個三萜及甾體類化合物（145～156），其中化合物145、146 是新化合物。Hosoe 等[43]繼續從枝孢屬真菌FΜ49189w 中分離得到7 個三萜類化合物（145、157～162），其中化合物157～159 為新化合物，化合物145、157 具有較強的抑制煙曲霉Aspergillus fumigatus的作用，化合物161、162 具有較弱的抑制煙曲霉的作用，而其他化合物沒有表現出抗真菌活性。馬川等[36]從川芎中分離出1 株內生菌枝孢屬真菌IS384，并從該菌發酵液中分離到麥角甾醇（163）。鄒建華等[44]首次從紅樹林來源內生枝孢屬真菌Cladosporium cladosporioides中分離得到3 個甾體類化合物麥角甾-5,7,22-三烯-3β-醇（164）、24-亞甲基羊毛脂甾-8-烯-3β-醇（165）、β-谷甾醇（166）。Cladosporium cladosporioidesJG-12 是分離自角果木的內生枝孢屬真菌，從中分離鑒定了 1 個甾體類化合物ergosterolperoxide (3β-hydroxy-5,8-epidioxy-ergosta-6,22-diene)（167）[45]。從枝狀枝孢菌中分離得到2個甾體類化合物豆甾-4-烯-3-酮（168）和3β-羥基-5α,8α-過氧化麥角甾-6（169）[46]。從南極來源的枝孢霉屬真菌Cladosporiumsp.NJF6、NJF4 中分離到甾醇（170）及倍半萜類化合物（171～172）[17]。

6 其他類型化合物

目前枝孢屬報道的其他類型化合物共71 個，包括脂肪酸、香豆素及酯類化合物等，如圖6所示。

圖6 枝孢屬真菌次生代謝產物中其他類型化合物的化學結構Fig.6 Chemical structures of other types of compounds in secondary metabolites from Cladosporium fungi

從來自條斑紫菜的枝孢屬內生真菌N5 中分離得到13 個不同類型的化合物：L-β-phenyllactic acid（173）、α-resorcylic acid（174）、p-hydroxy benzoic acid methyl ester（175）、phenyllactic acid（176）、4-hydroxyphenehyl alchol（177）、p-hydroxyphenylacetic acid（178）、Nβ-acetyltryptamine（179）、cyclo(Trp,Pro)（180）、cyclo(Trp,Val)（181）、(R)-mevalonolactone（182）、nicotinicacid （183）、acetyl-tyramine（184）、p-hydroxy-benzyl alcohol（185）。其中化合物173、176、185 首次從枝孢屬中分離得到，并且它們還具有非常強的抗細菌活性，另外，所有化合物都不具有對鹽水蝦的毒性作用，是環境友好型的[47]。

馬延紅等[48]從瀕危藏藥肉葉金腰內生枝孢屬真菌J6 發酵物中分離得到5 個化合物：alternariol（186）、alternariol 5-O-methyl ether（187）、β-咔啉（188）、尿嘧啶（189）和尿嘧啶核苷（190），這是關于金腰屬植物內生真菌次生代謝產物研究的首次報道。從紅樹林內生枝孢屬真菌Cladosporium cladosporioides中分離得到7 個脂肪酸及其他類型化合物：二十四烷酸（191）、1-(硬脂酸)-2-(亞油酸)-3-油酸甘油酯（192）、1,2,3-三亞油酸甘油酯（193）、1,3-二油酸甘油酯（194）、肉桂酸（195）、苯丙酸（196）和丁二酸單乙酯（197）[44]。從角果木內生真菌Cladosporium cladosporioidesJG-12 發現了5 不同結構類型化合物：(5S)-5-hydroxy-7-(4′′-hydroxy-3′′-methoxy-phenyl)-1-phenyl-3-heptanone（198）、ilicicolin H（199）、2-chloro-3,5-dimethoxybenzyl alcohol（200）、(7R)-methoxypurpuride（201）、(5aS,9S,9aS)-1,3,4,5,5a,6,7,8,9,9a-decahydro-6,6,9atrimethyl-3-oxonaphtho [1,2-c]furan-9-ylN-acetyl-Lvalinate（202）[45]。劉歡歡等[46]從枝狀枝孢菌大米固體發酵中分離得到4 個化合物：6,8-二羥基-3-甲基-1H-異鉻-1-酮（203）、6-甲氧基-8-羥基-3-甲基異香豆素（204）、腺嘌呤核苷（205）和甘露醇（206）。從南極來源的枝孢霉屬真菌Cladosporiumsp.NJF6、NJF4 中分離到7 個二酮哌嗪類化合物（207～213）及4 個芳香酸（214～217）[17]。從紅樹林內生枝孢屬真菌Cladosporiumsp.JJΜ22 中分離得到4新的環己烯cladoscyclitol A～D（218～221）及1 個苯酚類化合物 4-O-α-D-ribofuranose-2-pentyl-3-phemethylol（222），化合物219、222 具有潛在的α-葡糖苷酶抑制活性，IC50值分別為 2.95、2.05μmol/L[49]。從紅樹植物角果木內生枝孢霉屬JS1-2中分離得到5 個異香豆素類化合物（223～227），1個苯并呋喃衍生物（228），1 個異色滿衍生物（229）及5 個其他類化合物（230～234）。化合物228～230、233 對金黃色葡萄球菌有抑制作用，其ΜIC 值均為12.5 μg/mL。另外化合物226、227、230、231、233 對棉鈴蟲幼蟲生長具有抑制活性，其IC50值均為100 μg/mL[50]。

7 結語與展望

自青霉素、鏈霉素等重要抗生素發現以來，從微生物次生代謝產物發現新型藥物一直是相關研究領域的熱點課題。由于微生物可通過菌種選育、代謝調控、規模發酵以及其他現代生物工程手段大幅度提高目標物質的產量，易于實現工業化生產，因此微生物天然產物的研究越來越多地受到學術界和醫藥工業界的關注。

枝孢屬真菌在自然界中分布廣泛，其次生代謝產物結構多樣，有些具有顯著的生物活性，如具有新穎骨架的吲哚二萜類生物堿cladosporine A 對細菌Staphylococcus aureus及真菌Candida albicans具有很好的抑制作用。在過去的20 中，從枝孢屬內生真菌中分離得到新化合物約占化合物總數的33%，其中多達1/4 的化合物表現出抗腫瘤、抗氧化、抗病毒及抗病原菌等生物活性。然而，國內外對該屬內生真菌的藥理活性成分及作用機制等并未有系統研究和探討，尚需深入研究以發現更多結構新穎并具有生物活性的化合物，為合理開發和利用枝孢屬真菌提供更多科學依據。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突