阿爾泰冷蒿化學成分研究

李知瑾 鄭麗華 劉 磊*

1.東北師范大學藥物基因與蛋白篩選國家工程實驗室，吉林 長春 130024; 2.廈門市健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)中心(廈門醫(yī)藥研究所)/廈門市天然藥物研究與開發(fā)重點實驗室，福建 廈門 361008

冷蒿(ArtemisiafrigidWilld.)又名白蒿、小白蒿、阿給等，為菊科蒿屬(CompositaeArtemisiaLinn.)小灌木植物，具有芳香氣味，主要分布于青海、新疆、西藏等以及我國西北、華北、東北各省區(qū)，冷蒿是一種中藥材，也是藏族、蒙古族常用的一種民間藥材[1-3]。冷蒿在不同民族間都有應用，中醫(yī)藥以地上部分入藥，蒙醫(yī)藥以全草或地上部分入藥，藏醫(yī)藥以地上部分入藥，中醫(yī)藥、民族醫(yī)藥、民間醫(yī)藥主要利用冷蒿的地上部分入藥[4-7]，因此本研究選擇阿爾泰冷蒿地上部分作為原材料進行研究。在蒙醫(yī)藥大師占布拉道爾吉編著的《無誤蒙藥鑒》、藏族經典醫(yī)書《四部醫(yī)典》和《晶珠本草》中對冷蒿均有藥用記載，蒙藥中冷蒿主治出血、關節(jié)腫脹、腎熱等[5-6]，藏藥中冷蒿主治癰癤、肺病、腎病等[8]，中醫(yī)在治療上主治炎癥和驅蟲等[4]。根據(jù)已有文獻[9-25]報導，冷蒿化學成分的研究中，涉及產地主要是我國內蒙古自治區(qū)、青海省、河北省及加拿大，未見對于新疆地區(qū)阿爾泰冷蒿化學成分的研究，在已有研究中，冷蒿的化學成分主要有黃酮類化合物、倍半萜類化合物、苯丙素類化合物、酚類化合物等；對冷蒿的藥理作用現(xiàn)今也有很多研究，比如抗癌、抗氧化、調節(jié)免疫功能、抗炎消腫等[2,9,12,26-27]。因此，本課題選擇阿爾泰冷蒿作為材料，對其化學成分及抗腫瘤活性進行研究。冷蒿是蒿類植物在草原區(qū)分布最廣的植物[28]，阿爾泰冷蒿是生長在阿爾泰地區(qū)的種子植物，其資源豐富，這證明阿爾泰冷蒿資源易于獲得。雖然阿爾泰地區(qū)的冷蒿資源豐富，但是其并未得到有效的利用，因此本課題組與新疆藥監(jiān)局合作，首次選用阿爾泰冷蒿作為原材料對其化學成分及抗腫瘤活性進行研究，研究的意義在于為阿爾泰冷蒿的應用提供前期的理論基礎。

1 材料與儀器

本實驗藥材為阿爾泰冷蒿的地上部分，2011年秋季采集于新疆地區(qū)。由新疆藥監(jiān)局提供并鑒定此植物為菊科蒿屬(CompositaeArtemisiaLinn.)植物阿爾泰冷蒿(ArtemisiafrigidWilld.)，室溫陰干，粉碎成粗粉。正己烷、石油醚(PE)、二氯甲烷(CHCl2)、氯仿(CHCl3)、乙酸乙酯(EtOAc)、甲醇(MeOH)、乙醇(EtOH)、丙酮(PA)、正丁醇(nBuOH)、吡啶(Py)、二甲基亞砜(DMSO)等試劑均為分析純，由北京化工廠生產。柱層析用聚酰胺(天津南開化工廠)、Sephadex LH-20(Pharmacia公司)、硅膠(青島海洋化工廠)、大孔樹脂D101(天津光復)。旋轉蒸發(fā)儀(上海申生科技有限公司)，回流提取器(天津玻璃儀器廠)，SHZ-D型循環(huán)水式多用真空泵(鄭州長城科工貿有限公司)，ZK072B真空干燥型電熱真空干燥箱(上海市實驗儀器總廠)。BRUKER Ultra ShieldTM AV400MHzNMR超導核磁共振波譜儀(德國BRUKER公司)，高效液相色譜儀(Aglient 1100)，IP X-射線晶體衍射儀(Rigaku IIIA，日本理學株式會社)。人肝癌細胞系(HepG2細胞)購于上海細胞庫。

2 提取分離

稱取7 kg干燥阿爾泰冷蒿地上部分粗粉，70%EtOH浸沒粗粉，回流提取2 h/次，共提取3次，隨后合并提取液，減壓濃縮得墨綠色浸膏，再懸浮于適量去離子水中，依次用與去離子水等體積的PE、EtOAc、水飽和的nBuOH各萃取3次，分別合并各萃取層，減壓濃縮得到萃取物。對石油醚層萃取物(136.0 g)、乙酸乙酯層萃取物(131.3 g)、水飽和的正丁醇層(436.0 g)進行硅膠柱層析、聚酰胺柱層析、葡聚糖凝膠柱層析、大孔樹脂柱層析、半制備高效液相色譜的系統(tǒng)分離，每個流份薄層色譜(TLC)或高效液相色譜(HPLC)跟蹤檢測，最終確定化合物的純度，得到化合物1～化合物10。

3 結構鑒定

化合物1：白色針狀結晶，易溶于CHCl3，化學結構式如圖1所示。1H NMR (400MHz, CDCl3)：δ1.001(3H,d,J=2.8 Hz) 29位的一個甲基質子信號。13C NMR(100Hz,CDCl3)：δ213.19(C=O), 59.48(C-10), 58.23(C-4), 53.10(C-8), 42.79(C-18), 42.14(C-5), 41.52(C-2), 41.29(C-6), 39.69(C-14), 39.25(C-22), 38.29(C-13), 37.44(C-9), 36.00(C-11), 35.62(C-16), 35.34(C-19), 35.01(C-29), 32.77(C-15), 32.42(C-21), 32.08(C-28), 31.77(C-30), 30.50(C-17), 29.99(C-12), 28.16(C-20), 22.27(C-1) , 20.25(C-27), 18.65(C-26), 18.23(C-7), 17.94(C-25), 14.60(C-24)。上述核磁共振波譜數(shù)據(jù)與已有文獻[29]報道的數(shù)據(jù)基本一致，化合物1鑒定為木栓酮。

化合物2：白色油狀，易溶于CHCl3，化學結構式如圖1所示。1H NMR (400MHz, CDCl3)：δ3.60(1H,m)、3.85(1H,s)為連氧碳上的質子信號，δ5.61(1H,s)為雙鍵碳上的質子信號。13C NMR(100Hz,CDCl3)：δ146.23(C-5), 123.87(C-6), 71.36(C-3), 65.35(C-7), 55.71 (C-17), 49.42(C-14), 45.83(C-24), 42.26(C-9),42.30(C-13), 42.00(C-4), 39.17(C-12),37.51(C-8), 37.00(C-1), 37.40(C-10), 36.10(C-20),33.91(C-22),δ31.38(C-2), 25.92(C-23), 28.27(C-16),24.29(C-15), 29.12(C-25), 23.06(C-28),20.70(C-11),18.79(C-27), 19.79(C-26), 19.02(C-21), 18.24(C-19),12.06(C-29), 11.71(C-18)，上述核磁共振波譜數(shù)據(jù)與已有文獻[30-31]報道的數(shù)據(jù)基本一致，因此鑒定化合物2為豆甾-5-烯-3β,7α-二醇。

圖1 化合物1～10的化學結構式圖

化合物3：黃色粉末，易溶于CHCl3、DMSO，化學結構式如圖1所示。1H NMR (400MHz, CDCl3)：δ7.71(1H,s)、7.66(1H,dd)、7.04(1H,d,J=8.40Hz)、6.50(1H,s)為黃酮骨架結構上2’、6’、5’、8位的質子信號。13C NMR(100Hz,CDCl3)：δ178.90(C-4), 158.78(C-7), 155.95(C-2), 152.79(C-5), 152.32 (C-9), 148.35(C-4’), 146.36(C-3’), 138.71(C-3), 122.61(C-6’), 122.48(C-1’), 114.59(C-5’),110.93(C-2’), 106.60(C-10), 90.33(C-8), 60.90(-OCH3),60.18(-OCH3), 56.33(-OCH3), 56.14(-OCH3)，上述核磁共振波譜數(shù)據(jù)與已有文獻[32]報道的數(shù)據(jù)基本一致，化合物3鑒定為3,5-二羥基-6,7,3’,4’-四甲氧基黃酮。

化合物4：黃色結晶，易溶于CHCl3、DMSO，化學結構式見圖3。1H NMR (400MHz, CDCl3)：δ7.74(1H,dd)、7.69(1H,d,J=1.6Hz)、6.99(1H,d,J=8.4Hz)、6.51(1H,s)為黃酮骨架結構上2’、6’、3’、8位的質子信號。13C NMR(100Hz,CDCl3)：δ178.89(C-4), 158.78(C-7), 155.87(C-2), 152.79(C-5), 152.32 (C-9), 151.41(C-4’), 148.80(C-5’), 138.84(C-3), 132.23(C-6), 122.93(C-6’), 122.15(C-1’),111.31(C-2’), 110.87(C-3’), 90.33(C-8), 60.89(-OCH3),60.20(-OCH3), 56.33(-OCH3), 56.10(-OCH3) , 56.01(-OCH3)，上述核磁共振波譜數(shù)據(jù)與已有文獻[33]報道的數(shù)據(jù)基本一致，化合物4鑒定為蒿黃素。

化合物5：黃色粉末，易溶于DMSO，化學結構式如圖1所示。1H NMR (400MHz, DMSO-d6)：δ12.96(1H,s)為黃酮5位羥基質子信號，δ7.33(2H,s)、6.99(1H,s)、6.56(1H,s)、6.20(1H,s)為黃酮骨架芳香環(huán)上的質子信號，δ10.79(1H,s)、9.31(1H,s)為兩個羥基的質子。13C NMR(100Hz,DMSO-d6)：δ181.77(C-4), 164.09(C-2), 163.62(C-7), 161.37(C-5), 157.30 (C-9), 148.15(C-3’、C-5’), 139.83(C-4’), 120.35(C-1’), 104.36(C-2’、C-6’), 103.70(C-3), 103.56(C-10),98.78(C-6), 94.15(C-8), 56.34(2個-OCH3)，上述核磁共振波譜數(shù)據(jù)與已有文獻[34]報道的數(shù)據(jù)基本一致，化合物5鑒定為苜蓿素。

化合物6：黃色油狀，易溶于MeOH、DMSO，化學結構式如圖1所示。1H NMR (500MHz, DMSO-d6)：δ7.52(1H,d,J=5.0Hz)、7.44(1H,dd)、6.84 (1H,d,J=15.0 Hz)、6.80(1H,s)為黃酮骨架芳香環(huán)質子信號。13C NMR(100Hz,DMSO-d6)：δ178.13(C-4), 158.56(C-7), 156.06(C-2), 149.41(C-5,C-9,C-4’), 145.40 (C-3’), 137.53(C-3), 131.54(C-6), 120.71(C-1’,C-6’), 115.65(C-5’), 115.28(C-2’), 105.49(C-10), 91.24(C-8),60.02(-OCH3),59.59(-OCH3), 56.44(-OCH3)，上述核磁共振波譜數(shù)據(jù)與已有文獻[35-36]報道的數(shù)據(jù)基本一致，化合物6鑒定為貓眼草酚D 。

圖2 化合物7的HMBC圖示解析

化合物7：無色結晶，易溶于MeOH、DMSO，化學結構式如圖1所示。1H NMR (400 MHz, MeOD)：δ6.00(1H,d,J=5.84Hz)、5.88(1H,d,J=5.84 Hz)為一組烯基質子信號，δ4.93與氘代甲醇試劑峰重疊為化合物上6位質子信號，化學位移值在3.00以下的均為此化合物的烷基取代基團。13C NMR(100Hz,MeOD)：δ183.46(C-12), 140.48(C-3), 138.57(C-2), 90.03(C-1), 84.55(C-6), 81.07(C-4), 76.13(C-10), 66.24(C-5), 41.75(C-7), 41.10(C-11), 36.95(C-9),28.77(C-14), 26.32(C-15), 24.04(C-8), 11.22(C-13)。HMBC(MeOD)：C、H的遠程相關，清楚地給出C、H的遠程相關關系。通過HMQC(MeOD)波譜給出的信息可以得出以下結論，此化合物的2、3、5、6、7、8、9、11、13、14、15位上直接相連的C、H有相關，如圖2所示。上述核磁共振波譜數(shù)據(jù)與已有文獻[37]報道的數(shù)據(jù)基本一致，并用SHELXTL軟件進行數(shù)據(jù)分析通過對化合物結構的調整使得Goof值接近1，證明此化合物單晶衍射所得到的結果符合此化合物的絕對構型，如圖3所示。因此認為化合物7是Roxbughianin B。

化合物8：黃色粉末，易溶于DMSO，化學結構式如圖1所示。1H NMR (400MHz, DMSO-d6)：δ7.46(1H,d,J=8.48 Hz)、6.91(1H,d,J=8.24Hz)為黃酮骨架結構上2’和6’位的芳香環(huán)上的質子信號，δ4.60-δ5.39之間為與黃酮相連的葡萄糖質子信號。13C NMR(100Hz,DMSO-d6)：δ181.87(C-4), 164.45(C-2), 162.93(C-7), 161.12(C-9), 156.93 (C-5), 149.92(C-3’), 145.77(C-4’), 121.35(C-6’), 119.15(C-1’), 113.55(C-2’), 105.32(C-10),103.15(C-3), 99.87(C-1’’) , 99.52(C-6), 94.70(C-8), 77.15(C-5”), 76.38(C-3’”), 73.10(C-2’”),69.53(C-4”), 60.60(C-6”)，上述核磁共振波譜數(shù)據(jù)與已有文獻[38]報道的數(shù)據(jù)基本一致，化合物8鑒定為木犀草素-7-O-β-D-葡萄糖苷。

化合物9：黃色粉末，易溶于DMSO，化學結構式如圖1所示。1H NMR (400MHz, DMSO-d6)：δ12.95(1H,s)和δ9.36(1H,s)為黃酮上羥基質子信號，δ7.36(2H,s)、7.08(1H,s)、6.94(1H,s)、6.46(1H,s)、6.44(1H,s)為黃酮骨架芳香環(huán)上的質子信號，δ4.64-δ5.39之間為與黃酮相連的葡萄糖質子信號。13C NMR(100Hz,100MHz, DMSO-d6)：δ182.05(C-4), 164.09(C-2,C-4’), 162.99(C-7), 161.06(C-9), 156.85(C-5), 148.19(C-3’,5’), 140.04(C-1’), 120.16(C-10), 104.48(C-2’,6’), 103.77(C-3), 100.12(C-1’’),99.48(C-6), 95.29(C-8) , 77.34(C-5”), 76.47(C-3”), 73.12(C-2”), 69.62(C-4’’), 60.61(C-6”), 56.35(2個-OCH3)，上述核磁共振波譜數(shù)據(jù)與已有文獻[39-40]報道的數(shù)據(jù)基本一致，化合物9鑒定為苜蓿素-7-O-β-D-葡萄糖苷。

化合物10：黃色粉末，易溶于DMSO，化學結構式如圖1所示。1H NMR (400MHz, DMSO-d6)：δ7.33(2H,s)、7.05(1H,s)、6.57(1H,s)、6.21(1H,s)為黃酮骨架芳香環(huán)上的質子信號，δ4.33-δ5.14之間為與黃酮相連的葡萄糖質子信號。13C NMR(100Hz,DMSO-d6)：δ181.90(C-4), 164.36 (C-2), 163.01(C-7), 161.40(C-9), 157.42(C-5), 152.89(C-4’), 137.57(C-1’), 125.72(C-10), 104.95(C-2’,6’), 103.84(C-3), 101.95(C-1’’),98.95(C-6), 94.32(C-8) , 77.41(C-5”), 76.62(C-3”), 74.16(C-2”), 69.88(C-4”), 60.79(C-6”), 56.73(2個-OCH3)，上述核磁共振波譜數(shù)據(jù)與已有文獻[41]報道的數(shù)據(jù)基本一致，化合物10鑒定為苜蓿素-4’-O-β-D-葡萄糖苷。

4 抗腫瘤活性

由于本實驗從阿爾泰冷蒿中提取分離得到的化合物主要包括黃酮類化合物和倍半萜類化合物，有文獻報道顯示黃酮類化合物和倍半萜類化合物具有較好的抗腫瘤活性，因此本實驗選擇對阿爾泰冷蒿中提取分離得到的化合物進行抗腫瘤活性研究。將對數(shù)生長期的人肝癌細胞HepG2接種在96孔細胞培養(yǎng)板中，在恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h后，分別加入0.1、1、10、100 μg/mL不同濃度的藥物(用DMSO將化合物配制成10 mg/mL的母液，再用含有3%血清的細胞培養(yǎng)液進行逐級稀釋)，每孔為100 μL。藥物作用48 h后，每孔加入20 μL 2.5 mg/mL MTT溶液，在恒溫培養(yǎng)箱中繼續(xù)培養(yǎng)4 h，之后棄上清，每孔加入100 μL DMSO，使用微量震動器震動10 min之后用多功能酶標儀檢測OD490值。對以上10個化合物進行抗腫瘤活性的初步篩選，結果顯示化合物2、化合物3、化合物7的IC50值分別為(78.54± 20.51 )μg/mL、(34.58± 2.42) μg/mL 、(149.52± 7.09)μg/mL ，化合物4和化合物8的 IC50值均大于200 μg/mL ，化合物1、化合物5、化合物6、化合物9、化合物10由于在檢測時發(fā)現(xiàn)有藥物在細胞培養(yǎng)板內析出，因此數(shù)據(jù)不可信。

5 討論

本論文對阿爾泰冷蒿地上部分的化學成分進行研究，對其70%乙醇提取物的石油醚萃取層、乙酸乙酯萃取層、水飽和的正丁醇萃取層混合物進行分離，經鑒定得到10個單體化合物，其中7個黃酮類化合物、2個甾體類化合物和1個倍半萜類化合物，并首次解析化合物7Roxbughianin B的絕對構型。通過文獻查閱可知，蒿屬植物中含有大量的黃酮類化合物[42]和倍半萜類化合物[43]，其中從黃蒿中提取分離得到的青蒿素即為倍半萜類化合物的典型代表。本實驗結果可知，阿爾泰冷蒿中提取分離得到的蒿黃素(4230 mg)和Roxbughianin B(174 mg)含量較其他成分略多。根據(jù)文獻查閱發(fā)現(xiàn)，至今僅有一篇文獻[44]在灰苞蒿中提取的到Roxbughianin B，主要提取分離流程分為四步，利用甲醇提取，乙酸乙酯萃取，兩次硅膠柱色譜分離得到 Roxbughianin B(6 mg)，對比已有文獻的提取分離方法可知，本實驗對Roxbughianin B的提取分離流程更為簡單并且提取率更高，即阿爾泰冷蒿提取分離Roxbughianin B得步驟為三步，70%乙醇提取，乙酸乙酯萃取，一次硅膠柱色譜分離得到Roxbughianin B(174 mg)。因此，以上結果就為蒿黃素和Roxbughianin B的來源提供了新思路。

冷蒿的藥理作用方面，有文獻[12]研究顯示冷蒿總黃酮具有較強的抗氧化能力，本課題通過抗腫瘤活性篩選發(fā)現(xiàn)，3,5-二羥基-6,7,3’,4’-四甲氧基黃酮(3)對人肝癌細胞HepG2有較好的抑制作用，3,5-二羥基-6,7,3’,4’-四甲氧基黃酮是一種黃酮類化合物，在此前的研究中并未發(fā)現(xiàn)冷蒿中黃酮類化合物具有抗腫瘤活性。然而，本實驗提取分離得到的倍半萜類化合物Roxbughianin B對人肝癌細胞HepG2的抑制作用效果不佳，根據(jù)之前的文獻報道，從冷蒿中提取分離的倍半萜類化合物具有較好的抗腫瘤活性，其中包括去氫-姜黃烯、二氫去氫木香內酯對人子宮頸腫瘤細胞、人腦神經膠質瘤細胞、人肝癌細胞和人黑色素瘤細胞的生長均有影響[9]。從本研究的結果可知，阿爾泰冷蒿的化學成分研究還有很大的空間，因此對于阿爾泰冷蒿的研究還應繼續(xù)，對其化學成分的深度挖掘將對阿爾泰冷蒿的應用提供前期的理論基礎。