萜類化合物-北京課件

1萜類化合物生物活性研究

Thebiologicactivityandmechanismofterpenoids2萜類化合物來源及開發(fā)應(yīng)用：萜類化合物是多種水果、蔬菜及香料中存在的天然成分，尤其在柑橘類水果、香料和草藥的精油中含量較高。萜類化合物在醫(yī)療衛(wèi)生、食品、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的開發(fā)價值日益受到人們關(guān)注。性質(zhì)及代謝：萜類化合物為烴類及其含氧衍生物，具有異戊二烯骨架結(jié)構(gòu)；脂溶性；全身分布，對脂肪組織具有一定親和性。

生物活性：萜類化合物具有抗菌、抗氧化、抑瘤、保肝、抗炎等生物活性。摘要3一、萜類化合物結(jié)構(gòu)及來源

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萜類化合物是多種水果、蔬菜及香料中存在的天然成分，在柑橘類水果（特別是其果皮）、香料的精油中含量較高，如橙皮精油中檸檬烯含量高達90%（w/w）。萜類化合物的來源和分布6白胡椒黃豆葡萄酒植物油食品調(diào)料、葡萄酒、植物油（大麥油、橄欖油、棕櫚油）、黃豆等都是該類化合物的豐富來源。7萜類化合物是多種中藥和天然植物藥的主要有效成分青蒿薄荷金合歡樟樹紅豆杉雷公藤靈芝8萜類化合物在海洋生物特別是海藻中也廣泛存在10單萜類化合物是由兩個異戊二烯單元聚合而成的化合物及其衍生物，為揮發(fā)油的組分。多數(shù)單萜類化合物具有較強的香氣和生理活性。單萜（玫瑰油、香茅油）（檸檬油）橙花醇攏牛苗兒醇檸檬醛a檸檬醛b單鏈單萜橙花醇具有抗菌作用。

單鏈單萜：12樟腦冰片異冰片雙環(huán)單萜：雙環(huán)單萜樟腦和龍腦（冰片）具有興奮、鎮(zhèn)痙和驅(qū)蟲作用。（龍腦油）（樟樹）14維生素A（動物肝臟）單環(huán)二萜維生素A可提高視力，防止夜盲癥；二環(huán)二萜銀杏內(nèi)脂可有效治療心血管疾??；三環(huán)二萜雷公藤內(nèi)酯具有抗癌、抗炎、抗生育等作用；四環(huán)二萜甜菊苷可用作禁糖病人的甜味劑，其甜度為蔗糖的300倍；五環(huán)二萜烏頭堿具有鎮(zhèn)痛、局部麻醉、降溫、消腫的活性。

二萜類化合物是由4個異戊二烯單元聚合而成的化合物及其衍生物。分子量增大，絕大多數(shù)不具揮發(fā)性。二萜雷公藤內(nèi)酯（雷公藤）15角鯊烯β-胡蘿卜素

三萜類化合物是由6個異戊二烯單元聚合而成的化合物及其衍生物。以游離狀態(tài)存在時稱為三萜類化合物或三萜苷元，與糖結(jié)合則稱為三萜皂苷。三萜

三萜角鯊烯在生物體內(nèi)可轉(zhuǎn)化為膽固醇；β-胡蘿卜素在生物體能氧化成維生素A，是一種前維生素。16工業(yè)樹脂

萜類化合物在醫(yī)療衛(wèi)生、食品、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的開發(fā)價值日益受到人們關(guān)注。開發(fā)應(yīng)用農(nóng)用拒食劑抗腫瘤藥清涼油抗瘧疾藥口香糖17二、性質(zhì)與代謝

18性狀單萜與倍半萜多為有特殊香氣的油狀液體，二萜、三萜多為結(jié)晶體。萜類化合物多具有苦味，又稱苦味素。個別化合物具有強的甜味，如甜菊苷的甜味是蔗糖的300倍。萜類化合物多具有旋光和折光性。溶解度多具有親脂性，難溶于水，易溶于乙醇等有機溶劑。具有內(nèi)酯結(jié)構(gòu)的萜類化合物易溶于堿水。理化反應(yīng)對熱、光及酸堿敏感易發(fā)生加成反應(yīng)、氧化反應(yīng)、脫氫及分子重排，導致結(jié)構(gòu)改變。理化性質(zhì)

20三、海藻萜類化合物生物活性

及機理研究

Thebiologicactivityandmechanismoflaurenciaterpenoidsextract21從天然動植物中尋找高效、低毒的抗腫瘤成分是近年來各國科學家研究的熱點之一。海洋活性物具有抗腫瘤活性或細胞毒性，其中海藻萜類合物尤其顯示出較大開發(fā)潛力。LaportMS,SantosOC,MuricyG.Marinesponges:potentialsourcesofnewantimicrobialdrugs.CurrPharmBiotechnol,2009,10:86-105.KimMM，MendisE，KimSK.LaurenciaokamuraiExtractContainingLaurinterolInducesApoptosisinMelanomaCells[J].JMedFood,2008,11(2):260-6.AdrianTE.Novelmarine-derivedanti-canceragents.CurrPharmDes,2007,33:3417-26.

海藻萜類化合物抗腫瘤活性引關(guān)注23

凹頂藻

研究LTE對酒精暴露大鼠肝損傷的保護作用及機制對大鼠肝細胞超微結(jié)構(gòu)及增殖活性的影響對大鼠氧化應(yīng)激及脂質(zhì)代謝的影響

對大鼠肝細胞凋亡相關(guān)基因表達的影響研究LTE對改善機體DNA氧化/烷化損傷及修復作用彗星電泳技術(shù)高效毛細管區(qū)帶凝膠電泳技術(shù)提取萜類化合物（LTE）進行安全性評價研究LTE的抗腫瘤活性及機制胃癌/乳腺癌細胞體外增殖抑制和凋亡誘導實驗荷S180/H22/乳腺癌大鼠體內(nèi)抑瘤實驗24干預(yù)物：凹頂藻萜類化合物（Laurenciaterpenoidsextract,LTE）。

對提取物進行純化，得到溴代倍半萜單體海兔素。

安全性實驗顯示，LTE的LD50>3160mg/kg，屬基本無毒。95%乙醇浸泡3次40℃、55℃甲醇各浸泡2次濾液入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀凹頂藻浸膏（合并）加足量乙酸乙酯乙酸乙酯相凹頂藻提取物(萜含量63.29%)粉碎抽濾

加10倍水減壓蒸發(fā)減壓蒸發(fā)

萃取

濾渣凹頂藻干品LTE提取及安全性評價安全性評價動物實驗

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O6-MeG是DNA氧化及烷化損傷代謝產(chǎn)物，其水平高低可反映機體DNA氧化及烷化損傷程度。采用高效毛細管區(qū)帶凝膠電泳技術(shù)檢測了補充LTE對大鼠血液中O6MeG水平的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn):LTE對大鼠血漿中O6-MeG含量的影響組別n劑量/(mg·kg-1)O6-MeG（μmol·L-1）LTE低劑量組10-2.89±0.35LTE中劑量組10252.34±0.34LTE高劑量組10501.50±0.25a正常對照組101001.88±0.34aaP<0.05，與正常對照組比較.

與對照組比較，LTE中、高劑量組血液中O6-MeG水平顯著下降。LTE對DNA氧化損傷的修復作用27

無限增殖和凋亡抑制是腫瘤細胞特性之一，對其增殖的抑制程度可反映藥物抗腫瘤活性的高低。

MTT實驗及凋亡小體檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，海兔素對胃癌SGC-7901細胞具有明顯的抑制增殖和誘導凋亡作用。海兔素對胃癌SGC-7901細胞增殖和凋亡的影響

海兔素誘導SGC-7901細胞凋亡的形態(tài)學改變A：對照組，少見凋亡小體形成；B～C：海兔素120,240mg·L-1組，可見典型凋亡小體形成。海兔素對SGC-7901細胞增殖的影響28海兔素劑量依賴性誘導SK-BR-3細胞凋亡

MTT及流式細胞術(shù)檢測發(fā)現(xiàn)，海兔素對乳腺癌SK-BR-3細胞具有明顯的抑制增殖和誘導凋亡作用。海兔素對乳腺癌SK-BR-3細胞增殖和凋亡的影響海兔素對SK-BR-3細胞增殖的影響與對照組（0組）比較，海兔素可使SK-BR-3細胞分別發(fā)生早期和中晚期凋亡。30流式細胞術(shù)檢測海兔素對FCM-7細胞凋亡和細胞周期的影響P<0.05，與對照組比較組別劑量/mg·L-1凋亡率（%）G0-G1q期S期G2－M期對照組01.8348.6±2.9231.5±1.7219.9±0.71海兔素組1010.859.3±2.2727.3±1.6313.4±0.53海兔素組2023.9*73.4±1.93*19.2±1.59*7.40±0.38*海兔素組4033.6*79.5±2.37*15.0±1.34*5.47±0.24*經(jīng)海兔素作用后，F(xiàn)CM-7細胞出現(xiàn)明顯的凋亡亞二倍體峰，且細胞生長被阻滯在G0/G1期。海兔素對乳腺癌FCM-7細胞增殖和凋亡的影響流式細胞術(shù)檢測海兔素對FCM-7細胞凋亡的影響

31組別劑量/mg·L-1Fas（%）Bcl-2（%）PCNA（%）VEGF（pg/ml）IECa2+（指數(shù)）對照組07.65±0.8517.8±1.5890.2±1.74117.35±10.2528546±764海兔素組1014.61±1.23*15.7±0.8887.3±2.11104.17±11.2338306±665*海兔素組2025.65±1.57*11.3±0.65*76.±1.38*46.65±9.57*49054±697*海兔素組4038.65±1.89*7.91±0.47*53.±0.94*28.65±7.49*61823±894*海兔素對FCM-7細胞蛋白表達和IECa2+的影響*

P<0.05，與對照組比較.

海兔素可能通過以下途徑誘導FCM-7腫瘤細胞凋亡：促進線粒體Ca2+釋放抑制Bcl-2、PCNA、VEGF等抗凋亡蛋白表達，提高Fas等促凋亡蛋白表達

線粒體膜通透性增加引發(fā)的基質(zhì)Ca2+（IECa2+）濃度升高是細胞發(fā)生凋亡的最初信號；腫瘤的發(fā)生也涉及多種基因的異常表達。采用流式細胞術(shù)和ELISA實驗對海兔素誘導FCM-7細胞凋亡的分子機制進行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：

海兔素對乳腺癌FCM-7細胞增殖和凋亡的影響32A：各組荷S180瘤小鼠肉瘤質(zhì)量（g）；B：各組荷S180瘤小鼠抑瘤率（%）。*P＜0.05，與模型組比較免疫抑制是荷瘤機體的重要特征，改善免疫器官和免疫細胞的機能狀況，可大大增強機體抗腫瘤能力。建立了S180荷瘤鼠模型，并從免疫機能改善方面評價LTE干預(yù)對S180腫瘤組織生長增殖的影響及其作用機制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：LTE對S180荷瘤鼠的抑瘤活性

LTE對荷瘤小鼠S180

肉瘤生長的影響LTE對S180肉瘤生長具有抑制作用，抑瘤率達到51.2％。

33檢測結(jié)果顯示，一定劑量LTE可顯著提高S180荷瘤鼠胸腺指數(shù)和脾指數(shù)。補充LTE還可顯著增強S180荷瘤鼠淋巴細胞增殖活性和免疫球蛋白含量。LTE對S180荷瘤鼠免疫功能的改善作用LTE對荷S180小鼠胸腺指數(shù)及脾指數(shù)的影響LTE對荷S180小鼠淋巴細胞增殖活性的影響34本研究建立了H22荷瘤鼠模型，采用ELISA等實驗評價LTE干預(yù)對腫瘤組織生長增殖的影響和對機體的免疫調(diào)節(jié)作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：LTE對H22荷瘤鼠的抑瘤活性和免疫機制

LTE對荷瘤小鼠H22腫瘤生長的影響A：各組荷H22小鼠腫瘤質(zhì)量（g）；B：各組荷H22小鼠抑瘤率（%）。

*P＜0.05，與模型組比較LTE對H22腫瘤生長具有抑制作用，抑瘤率達到41.4％。一定劑量LTE可促進H22荷瘤鼠免疫因子的分泌，改善機體抗腫瘤免疫功能。LTE對血清中IL-6和TNF-α水平的影響

35A：各組荷H22小鼠血漿SOD水平；B：各組荷H22小鼠血漿MDA濃度，*P＜0.05，與模型組比較。采用酶學實驗和H2O2誘導實驗，評價補充LTE對H22荷瘤鼠機體抗氧化能力的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：LTE抑制H22荷瘤鼠腫瘤生長的抗氧化機制

LTE對荷H22腫瘤小鼠血漿中SOD、MDA的影響LTE對荷H22腫瘤小鼠紅細胞溶血度的影響補充LTE可提高荷瘤鼠SOD活性，并使MDA含量顯著降低，還可顯著降低H2O2誘導的荷瘤鼠紅細胞溶血度，提高機體抗氧化水平，改善機體抗腫瘤能力。36模型組環(huán)磷酰胺對照組LTE干預(yù)組LTE對H22荷瘤鼠腫瘤組織凋亡相關(guān)蛋白表達的影響

LTE可下調(diào)荷H22小鼠腫瘤組織VEGF表達(抑制新生血管形成)LTE可下調(diào)荷H22小鼠腫瘤組織PCNA表達（抑制腫瘤細胞增殖）LTE可抑制荷H22小鼠腫瘤組織突變型P53表達（抑制腫瘤組織生長）LTE可下調(diào)荷H22小鼠腫瘤組織MMP-9表達（阻止腫瘤細胞侵襲和轉(zhuǎn)移）37

建立了二甲基苯蒽誘導的乳腺癌荷瘤動物模型，觀察補充LTE對乳腺癌腫瘤生長的影響。LTE對乳腺癌荷瘤鼠的抑瘤活性VEGFMMP-2MMP-9免疫組化結(jié)果顯示，模型組腫瘤組織中棕黃色顆粒含量較多與模型組比較，LTE干預(yù)組腫瘤組織中棕黃色顆粒明顯減少結(jié)論：LTE可有效抑制乳腺癌荷瘤鼠腫瘤生長，其抑瘤作用可能通過改善機體免疫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能、增強機體抗氧化能力、抑制新生血管形成、阻止腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移等多種抗腫瘤途徑來實現(xiàn)。

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乙醇是肝細胞的一種凋亡誘導劑，可通過多種途徑誘導肝細胞發(fā)生凋亡。線粒體作為信號放大器及效應(yīng)器，在肝細胞凋亡中起到關(guān)鍵的作用。

乙醇代謝及其誘導肝細胞凋亡的分子機制能量代謝障礙MPTP開放，大量活性氧釋放氧自由基線粒體鈣超載內(nèi)質(zhì)網(wǎng)乙醇基質(zhì)高滲，線粒體腫脹細胞色素C釋放入胞漿

BCL-2家族線粒體數(shù)目減少激活caspase級聯(lián)反應(yīng)外膜通透性改變凋亡39LTE對大鼠肝細胞增殖活的影響分組細胞的增殖活性（OD值）細胞增殖率（PI,%）A（正常對照組）0.408±0.0510B（酒精對照組）0.314±0.058-23.0C（LTE低劑量組）0.575±0.07240.9D（LTE高劑量組）0.714±0.03675.0E（LTE低劑量保護）0.515±0.06526.2F（LTE高劑量保護）

0.617±0.02151.2圖1各組大鼠肝細胞增殖活性的測定結(jié)果00.10.20.30.40.50.60.70.8A組B組C組D組E組F組吸光度（OD值）酒精對照組肝細胞增殖活性與正常組比較明顯降低。LTE保護組與酒精對照組比較，肝細胞增殖活性則明顯提高。提示LTE對酒精引發(fā)的肝細胞增殖活性損傷有一定的防護作用。

LTE可促進酒精暴露大鼠肝細胞增殖40LTE可改善酒精暴露大鼠肝細胞超微病理結(jié)構(gòu)正常對照組LTE干預(yù)組甘利欣藥物組酒精模型組損傷肝細胞脂肪變性，細胞內(nèi)脂滴沉積→脂肪代謝功能障礙線粒體腫脹，→呼吸功能喪失。核糖體脫失→代謝功能障礙干預(yù)后，線粒體及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形態(tài)結(jié)構(gòu)得到改善，線粒體增生。41LTE具有降低肝細胞脂肪變程度的生物學效應(yīng)LTE可降低血清轉(zhuǎn)氨酶及血脂水平給予高劑量LTE和甘利欣干預(yù)能同時夠降低血清中ALT、AST水平。42LTE可明顯增強酒精暴露大鼠抗氧化能力及氧化應(yīng)激水平

O2-

SODGSH-PxH2O2GSSGGSHH2OMDA長期酒精攝入導致體內(nèi)氧化應(yīng)激，使SOD、GSH-Px消耗過多，脂質(zhì)過氧化程度加劇。LET干預(yù)后，抗氧化酶活力及清除自由基能力得到提高。LTE補充使GSH-Px活性明顯升高。43LTE對酒精暴露大鼠SOD及MDA的影響LTE補充使MDA含量明顯下降LTE補充使SOD活性明顯升高44

血紅素氧化酶(hemeoxygenase，HO)是血紅素降解的起始酶和限速酶，作為一種應(yīng)激蛋白，適量高表達，可減少脂質(zhì)過氧化，緩解氧化應(yīng)激狀態(tài)，對機體、組織起到抗氧化的保護作用。LTE可提高酒精暴露大鼠HO-1水平CO、Fe2+、DADPO2、NADPH血紅素氧化酶Hemeoxygenize膽綠素還原酶BiliverdinReductase膽綠素Biliverdin血紅素Heme膽紅素Bilirubin45酒精模型組甘利欣藥物組正常對照組LTE高劑量組LTE中劑量組LTE低劑量組酒精模型組大鼠肝臟中的HO-1表達較正常對照組明顯下降。補充LTE、甘利欣各組大鼠肝臟中的HO-1呈彌漫性表達上調(diào)，尤其以高劑量LET組和甘利欣組較明顯。

HO-1免疫組織化學染色圖片46LTE干預(yù)組甘立欣藥物組正常對照組酒精對照組酒精對照組正常對照組LTE干預(yù)組甘立欣藥物組大鼠肝細胞bax表達水平(DAB染色,×200)

干預(yù)后，bax表達水平顯著下降大鼠肝細胞bcl-2表達水平(DAB染色,×200)

干預(yù)后，bcl-2表達水平顯著升高bcl-2/bax比值增高

LTE對酒精暴露大鼠bcl-2和bax表達水平的影響47研究受到國家自然科學基金、山東省科技發(fā)展計劃、山東省衛(wèi)生廳、山東省教育廳、青島市科技局等多項科研基金資助。已有30余篇論文發(fā)表于國內(nèi)外核心期刊如《AsiaPacificJournalofClinicalNutrition》、《營養(yǎng)學報》、《中國藥理學通報》等，得到國內(nèi)外同行的認同和肯定。本研究已培養(yǎng)9名碩士研究生，其中一人獲青島大學優(yōu)秀碩士論文獎。論文“海藻萜類化合物對大鼠急性酒精性肝損傷保護作用的研究”獲中國食品科學技術(shù)學會科技創(chuàng)新獎-優(yōu)秀論文獎二等獎。本課題采用的DNA損傷檢測技術(shù)已開發(fā)試劑盒10余年，至今已在全球廣泛應(yīng)用。本課題于1996年在國內(nèi)實驗室成功建立DNA損傷分型標準，并被廣泛應(yīng)用。成果48HuiLIANG,HEJuan,MAAi-guo,ZHANGPei-hua,BIShu-lian,SHIDa-yongEffectofLaurenciaterpenoidextractsupplementationonDNAoxidationandalkylationdamageinmice[J.]AsiaPacificJournalofClinicalNutrition,2007:16,164-168.LIANGHui,HEJuan,DONGChun-jing,MAAi-guo.AnticanceractivitiesandMechanismofLaurenciaterpenoidextract[J].TheproceedingsoftheChinaassociationforscienceandtechnology,2006,3(2):173-7.LIANGHui,LIUYing,HANLei,HEJuan,MAAi-guo.EffectofAplusinontheproliferrationandapoptosisinHumanbreastcancerSK-BR-3.2011KoreaandChinajointinternationalphytonutrientsymposium.LIANGHui,HEJuan,DONGChun-jing,MAAi-guo.Studiesontheantioxidantactivitiesofaplysininagingmice（AsiaPacificJournalofClinicalNutrition,2006:15,S103.LIANGHui，LIUYing,H