巴西苏木素的研究进展

王鑫;赵焕新;白虹

【摘 要】Brazilin is one of the major active constituents of Caesalpinia sappan.This review focuses on extraction and isolation,structural

elucidation,analytical methods,pharmacological activities and synthesis of brazilin,which provides some useful information for further research and development on brazilin.%目的:对巴西苏木素的研究进展进行综述.方法:参考相关文献,对巴西苏木素在提取分离、结构鉴定、含量测定、药理活性以及合成等方面进行概述.结果和结论:巴西苏木素结构骨架特殊,具有多种药理活性,有一定的开发利用价值,但在提取分离和化学合成方面需优化步骤、提高收率,药理活性及其作用机制、药代动力学和毒理学等方面值得进一步深入研究. 【期刊名称】《中医药学报》 【年(卷),期】2013(041)003 【总页数】5页(P1-168)

【关键词】巴西苏木素;提取分离;结构鉴定;含量测定;药理活性;合成 【作 者】王鑫;赵焕新;白虹

【作者单位】山东省医学科学院药物研究所,山东省罕少见病重点实验室,山东济南250062;山东省医学科学院药物研究所,山东省罕少见病重点实验室,山东济南250062;山东省医学科学院药物研究所,山东省罕少见病重点实验室,山东济南250062

【正文语种】中 文 【中图分类】R284

苏木为豆科云实属植物苏木(Caesalpinia sappan L.)的干燥心材，具有活血祛瘀、消肿止痛的功效，常用于治疗跌打损伤、骨折筋伤、瘀滞肿痛、闭经痛经、产后瘀阻、胸腹刺痛、痈疽肿痛等症。巴西苏木素(Brazilin)，又称苏方木素，巴西红木素，苏枋隐色素，是苏木的主要活性成分，同时作为一种天然色素常用于病理组织染色。巴西苏木素属于高异黄酮类化合物的衍生物(结构见图1)，分子式为C16H14O5，具有抗菌、抗炎、降血糖、免疫调节等多种药理活性。此外，巴西苏木素是目前评价苏木药材质量的重要依据，2010版《中国药典》规定，苏木药材中该化合物的含量不得少于0.5%。通过查阅文献，未见对巴西苏木素研究进行综述的报道。笔者结合近几十年来国内外文献，对巴西苏木素在提取分离、结构鉴定、含量测定、药理活性及合成等方面的研究进行了总结，为巴西苏木素的深入开发和利用提供参考依据。 1 提取分离

图1 Brazilin及其衍生物的结构

文献和专利报道有关巴西苏木素的提取分离方法大同小异，通常采用含水乙醇或甲醇对苏木药材加热回流提取，回收溶剂得到粗提物，然后依次用不同极性的溶剂如石油醚、乙酸乙酯和正丁醇进行萃取，巴西苏木素主要集中在乙酸乙酯部位。对于乙酸乙酯提取物，结合多种柱色谱(如硅胶柱色谱、葡聚糖凝胶柱色谱、聚酰胺柱色谱和大孔树脂柱色谱等)进行分离，或利用重结晶等方法，可得到巴西苏木素［1－6］。由于传统的柱色谱分离技术具有时间长，溶剂消耗大等缺点，Xu等［7］首次应用高速逆流色谱(HSCCC)技术制备苏木中的高异黄酮类化合物，以氯仿－

甲醇－水(4:3:2，v/v/v)为两相溶剂系统，上相为固定相，下相为流动相，在流速为1.0mL/min，旋转速度为900rpm，检测波长为280nm，温度为25℃的条件下，从120mg粗提物中一步分离得到18mg巴西苏木素，纯度和平均回收率均为85%。 2 结构鉴定

巴西苏木素为高异黄酮类化合物的衍生物，母核结构由A，B，C和D四个环组成(图1)，主要结构特征如下:(Ⅰ)氢谱中存在一组典型的ABX偶合的苯环质子信号和两个孤立的烯氢信号;(Ⅱ)一组含氧取代亚甲基(偶合常数约为11Hz)和一组苄基取代亚甲基(偶合常数约为15Hz);(Ⅲ)一个叔醇羟基和三个酚羟基;(Ⅳ)两个手性中心C－3和C－4。在结构鉴定中值得一提的是两个手型中心立体构型的确定。文献［8］报道了巴西苏木素的四乙酰基衍生物(2)在热催化的作用下，易脱去一分子乙酸而得到化合物3，说明巴西苏木素中3－OH和4－H为cis构型。其绝对构型通过化学转化法得以确定，简述如下:苏木醇(4)、表苏木醇(5)以及相应的三甲基衍生物(6和7)易发生环合反应，分别生成巴西苏木素(1)以及相应的三甲基衍生物(8)［9］。其中，化合物6和7的绝对构型通过 Horeau s partial resolution method 得以确定［10］。由于在反应过程中，只涉及到手性碳C－4，而C－3并没有参与成环，说明巴西苏木素中C－3的空间取向与化合物6和7一致(图2)。因此，巴西苏木素的绝对构型为3S，4R。 图2 化合物3－7的结构 3 含量测定

高效液相色谱法(HPLC)已经成为中医药质量分析的重要手段。作为苏木的主要有效成分，对巴西苏木素进行含量测定非常必要，目前基本采用HPLC法，检测波长为280nm或285nm。赵焕新等［11］采用Agilent Zorbax XDB －C18柱(150mm ×4.6mm，5μm)，流动相为甲醇－0.1%醋酸(20:80)，检测波长为

280nm，测得云南产苏木药材中巴西苏木素的含量为1.09%。陈玉平等［12］建立了苏木的质量控制方法，利用Agilent Zorbax SB －C18柱(150mm ×4.6mm，5μm)，乙腈(A)－水(B)梯度洗脱(0～20min，8%A;20～25min，8% ～

60%A;25 ～35min，60%A)，检测波长为285nm，对18个不同产地苏木中的巴西苏木素进行了含量测定，发现其含量为0.12% ～1.73%，说明不同来源的国产药材中巴西苏木素的含量差异很大。Batubara等［13］采用 Shim pack VP ODS－C18柱(150mm ×4.6mm，4.6μ m)，甲醇(A)－0.05%三氟醋酸(B)系统洗脱(0～45min，5% ～100%A)，检测波长为280nm，测得印尼五个产地苏木中巴西苏木素的含量为0.52% ～3.49%，提示国外药材中巴西苏木素的含量也存在明显的地区差异。此外，陈雪敏等［14］采用Agela Venusil XBP－C18柱，甲醇(A)－0.2%甲酸水溶液(B)梯度洗脱(0～30min，18%A;30～50min，18% ～50%A;50 ～55 min，50%A)，检测波长为285nm，测定了苏木水提物中的巴西苏木素，结果表明，苏木水提物中巴西苏木素含量为17.81%。通过对比，文献11报道的测定方法最为简便、快捷。 4 药理活性 4.1 抗菌作用

作为抗菌的有效成分，巴西苏木素对一些耐抗生素的细菌，如耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌、耐万古霉素的肠球菌以及耐多药的洋葱伯克霍尔德菌及其它细菌具有显著的抑制作用，其最小抑菌浓度为4～32μg/mL［15］。Batubara 等［16］在研究 28 种植物的祛痘功效时，发现苏木甲醇提取物及50%乙醇提取物对痤疮丙酸杆菌的生长具有明显的抑制作用，进一步对甲醇提取物进行分离，得到巴西苏木素，原苏木素A及苏木酮B，活性筛选结果表明，巴西苏木素较原苏木素A和苏木酮B具有更强的抗菌活性，最小抑制浓度为0.5mg/mL。 4.2 降血糖作用

Won等［17］考察了巴西苏木素对大鼠肝细胞糖质新生和生酮作用的影响，发现巴西苏木素可能通过降低大鼠肝细胞的糖质新生能力，从而达到降糖目的。Khil等［18］考察了巴西苏木素促进脂肪细胞内糖转运的关键分子结构，结果表明，巴西苏木素中的儿茶酚羟基氧化后产生的过氧化物通过抑制磷酸酶来调节糖运转。此外，研究发现巴西苏木素能够抑制与胰岛素信号通路有关的蛋白激酶C和胰岛素受体丝氨酸酶，表明巴西苏木素可能通过降低丝氨酸的磷酸化作用增加胰岛素受体的功能，从而降低血糖浓度［19］。 4.3 免疫调节作用

Moon等［20］考察了巴西苏木素对正常雌性CBA小鼠的免疫调节作用，发现与对照组相比，巴西苏木素组能显著降低有丝原诱导的细胞增殖和由ConA导致的脾T细胞生长因子的生长。同时发现，与正常对照组相比，巴西苏木素可显著增强对脾细胞增殖的抑制作用。为探讨巴西苏木素免疫调节的作用机制，Chio等［21］考察了巴西苏木素对T细胞功能及脾细胞数的影响。实验表明，巴西苏木素可能通过影响IL－2产物及IL－2受体表达，进一步诱导T细胞功能的变化，而这些变化可能成为改善三氟溴乙烷导致的免疫功能紊乱，有丝诱导的脾细胞增值和脾细胞数改变的作用机制之一。 4.4 抗炎作用

诱生性NO合成酶(iNOS)对于抗炎和抗肿瘤活性均发挥了重要作用。Bae等［22］和 Washiyama等［23］发现巴西苏木素可抑制iNOS基因的表达，这可能是其抗炎和抗肿瘤的作用机制。Hu等［24］发现巴西苏木素能够诱导巨噬细胞内血红素合酶－1(HO－1)的表达，同时可抑制脂多糖诱导的巨噬细胞中NO，PGE2，TNF－a，IL－1 b的释放，降低iNOS的基因表达，表明巴西苏木素在巨噬细胞中的抗炎作用机制与HO－1相关。Lee等［25］研究表明，巴西苏木素体外可剂量依赖性地抑制EL－4 T细胞中由十四酸佛波酯和环磷酸腺苷诱导的IL－4和IL－

5的mRNA和蛋白表达。体内实验发现巴西苏木素可减少支气管肺泡灌洗液中IL－4，IL－5，IL－13，嗜酸细胞活化趋化因子 －1以及肿瘤坏死因子－a的释放，可通过减少IL－4产物抑制TH2功能，减少卵清蛋白诱导的肺嗜酸性粒细胞、降低气道高反应以及气道重塑的作用，提示巴西苏木素可能对过敏性疾病具有治疗作用。 4.5 其他

通过大鼠离体动脉、人脐静脉上皮细胞和肠系膜动脉实验，发现巴西苏木素可具有血管舒张作用，其作用机制与NO的释放及cGMP合成有关［26－28］。Hwang等［29］考察了巴西苏木素的抗血小板作用，并指出其作用机制可能通过抑制［Ca2+］升高，进一步抑制磷脂酶A2(PLA2)的活性。Moon等［30］研究表明，巴西苏木素具有保肝作用，可以减轻BrCCl3对肝细胞的伤害，同时可抑制由 BrCCl3导致的微粒体钙活性降低。Kim等［31］考察巴西苏木素对人多发性骨髓瘤U266细胞的抗肿瘤作用，发现巴西苏木素具有抑制组蛋白去乙酰化酶，抑制调节细胞凋亡和细胞周期停滞转录因子的作用，提示巴西苏木素为一潜在的可单独使用或与其他药物联合应用来治疗多发性骨髓瘤的化学成分。Lee等［32］研究发现，巴西苏木素可通过抑制人真皮纤维细胞中NF－κB的活性来降低紫外线B诱导的MMP－1和MMP－3的表达和分泌，提示巴西苏木素有可能用于治疗由紫外线导致的皮肤光老化。此外，巴西苏木素与铜离子形成的复合物可以破坏DNA的超螺旋结构等［33］。 5 合成

以上药理研究表明，巴西苏木素具有多种生物活性，但作为天然产物，含量较少，仅依靠从植物中分离不能满足对其深入研究的需要。因此，利用化学方法合成巴西苏木素成为了学者们的研究内容。目前，文献已报道了多种合成巴西苏木素及其衍生物的化学方法。上世纪 70年代，Morsingh［34］利用 O －

trimethyldeoxybrazilone合成了一组巴西苏木素的对应异构体(dl－brazilin)，进一步通过化学转化及重结晶得以分离，其中，d－型为天然存在的巴西苏木素。近年来，Huang等［35］对巴西苏木素的全合成路线进行了研究，通过特殊的化学转变方法，如利用IBX将苯酚氧化为邻醌，进一步异构化，分子内环合等方法得到了巴西苏木素的外消旋体(反应流程见图3)。此外，为了寻找新的活性成分，潘成学等［36］合成了一系列巴西苏木素类似物(9a－9m，结构见图4)，其中大多数化合物对人癌细胞株HT29，A549，HL60及K562显示出较强的细胞毒活性。后期，又以3－(3，4－二甲氧苯基)丙酸为起始原料，经傅－克酰化反应、双羟基化、Lombardo反应、高价碘的氧化及类Pinacol重排等共10步反应，合成出了巴西苏木素的二甲醚化衍生物(10)［37］。 图3 巴西苏木素的合成路线 图4 巴西苏木素类似物的结构 6 结语

天然产物及其衍生物是各种药物先导化合物的重要源泉，从活性天然产物骨架中寻找新药，依然是今后药物研发的重要途径。巴西苏木素为中药苏木的主要化学成分，由于其结构骨架特殊且具有多种药理活性，近年来备受关注。本文总结了巴西苏木素在提取分离、结构鉴定、含量测定、药理活性以及合成方面的研究进展，为该化合物的深入开发利用提供了参考依据。但是，巴西苏木素的研究还存在一些有待解决的问题。例如，在提取分离方面，目前仍多采用传统柱色谱法，多种填料反复交叉使用，不仅操作繁琐而且重现性较差，HSCCC技术的应用实现了快速分离，保证了良好的重现性，为巴西苏木素的制备提供了一种新型高效的方法，但得率低，不适用于工业化制备。目前，虽有文献报道巴西苏木素及其类似物的合成，但需提高得率，简化合成工艺，实现工业化生产，还需大量的研究工作要做。药理活性方面，对巴西苏木素的研究主要集中在抗菌、降血糖、免疫调节和抗炎等方面，苏木

的传统功效为活血化瘀，消肿止痛，与其相对应的药理活性研究较少，仅考察了巴西苏木素抗血小板聚集和舒张血管的作用，因此非常有必要对巴西苏木素在抗心脑血管疾病其它方面的作用及其机制进行研究。为深入考察其药理活性的作用机制及作用靶点，对巴西苏木素在微量样本，如血浆和组织中的测定方法也应成为下一步研究的重点。此外，巴西苏木素的药代动力学和毒理学研究未见报道，有待于进一步探索。 参考文献:

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