第五章海绵药物(萜类)

第五章海绵及其化合物是结构最简单的多细胞动物之一，几乎所有的海绵都是海洋生活的，它们营固着生活（sessile）。形状、大小和颜色的变化很多，在体表面有许多小的入水口（Ostia），使水进入身体，并通过水沟系进行循环，在水沟系中，浮游生物和有机颗粒被滤出并食用。水沟系和相对柔软的骨架使大多数海绵动物具有海绵的独特特征，海绵动物被划分为一个单独的门，称作多孔动物门（Porifera）。海绵动物约有5000种，其中一半种类为化石，现存种类中仅有一个科，150种左右为淡水种，其他的均为海洋生活，从潮间带到9000m的深海均有分布，靠近河口处的海域往往更丰富，常有其优势种。海绵动物没有消化腔及口，没有神经结构，也没有组织器官的分化，而细胞具有相当的原始性及独立性，这些特征说明了它的原始性。海绵的分类钙质海绵纲（Calcarea）同腔目（Homocoela）31种异腔目（Heterocoela）六放海绵纲（Hexactinellida）六放星目（Hexasterophora）64种双盘目（Amphidiscophora）寻常海绵纲（Demospongiae）四射海绵亚纲（Tetractinellida）9目500种单轴海绵亚纲（Monaxonida）角质海绵亚纲（Keratosa）硬质海绵纲（Sclerospongiae）海绵的结构和代谢海绵的生物学特性海绵动物的生理活动是依靠于通过身体的水流而进行，水流可以带进食物及氧气、带走代谢废物、生殖细胞，总之靠水流完成生长、发育及繁殖。海绵动物取食各种有机物颗粒，食物的选择主要是看有机物颗粒是否能进入入水孔。海绵动物没有专营呼吸与排泄的细胞，而是当水流过身体时，大多数细胞均可与水接触，各自独立完成呼吸与排泄的机能。海绵动物没有神经结构，对刺激的反应常是局部的、缓慢的，对刺激反应的大小是依赖于刺激的强弱。各种各样的海绵SpongeFingerSpongeAbluepricklyspongeOrganPipespongePinkSpongeCalcareousSpongeMauveSpongeRedFanSponges穿贝海绵（Cliona）牙买加的珊瑚海绵Sclerosponges,DeepReefofDiscoveryBay,Jamaica结壳海绵（Encrustingsponges）（Euplectella）草海绵（GrassSponge）Knowninthemarketasgrasssponges,membersofthegenusSpongiaincludecoarse,commercialnaturalspongesthathaveirregularlytuftedsurfaces.InFloridaandtheWestIndies,S.gramineaandS.equinasupportedthrivingspongedivingindustriesuntiltheadventofsyntheticspongematerials.第二节海绵中的药理活性化合物种类主要是生物碱、甾醇、萜类、大环内酯、肽类等等，其中，以萜类化合物为数最多，特别是由五个异戊二烯单位构成的二倍半萜含量尤其丰富。生理作用具有显著的生物活性抗菌、抗肿瘤(细胞毒性)、抗真菌、抗病毒(甚至HIV)、抗炎、心血管等活性β-谷甾醇大环内酯化合物或称巨环内酯，是分子结构中含有十几个原子组成的内酯环，一般都是抗生素，大环连接一个或多个脱氧糖（多是红霉糖及脱氧糖胺），环由14、15或16个单元组成。属于天然产物中的多烯酮类。一、海绵萜类化合物1按含有异戊二烯单元的数目分单萜、倍半萜、二萜类、二倍半萜、三萜类等化合物。2其结构特点可分呋喃萜、异氰萜、spongiane型萜、scalarane型萜、类胡萝卜素萜等化合物的碳可以看成是由若干个异戊二烯单位主要以头尾相接而成的。CCCCCCH2CCH3CHCH2异戊二烯头尾异戊二烯单位这种结构特点叫做萜类化合物的异戊二烯规律。月桂烯对薄荷烯（存在于柠檬，橘子中）姜烯（存在于姜油中）（存在于月桂子油等中）松节油（蒎烯）异樟烯（存在于松节油等中）（存在于姜油，冷杉等中）α萜类化合物是指具有(C5H8)n通式以及其含氧和不同饱和程度的衍生物，可以看成是由异戊二烯或异戊烷以各种方式连结而成的一类天然化合物。根据组成分子的异戊二烯单位的数目可将萜分成以下几类：单萜（C10）：2个异戊二烯单位倍半萜（C15）：3个异戊二烯单位双萜（C20）：4个异戊二烯单位三萜（C30）：6个异戊二烯单位四萜（C40）：8个异戊二烯单位结构特点的分类异腈（Isocyanide）是通式为R-N≡C的一类有机化合物，-NC基团的氮原子与其他基团相连大多数存在于海洋生物体中的异腈都属于萜类紫草呋喃萜（shikonofuran)spongiane型萜scalarane型萜3目前在海绵中仅发现一个单萜Adriadysiolide，其结构如下：Spectraandchemicaltransformationsallowtoestablishthegrossstructure6,7-epoxy-4,7-dimethyl-1-oxa-spiro[4.4]non-3-en-2-oneforadriadysiolide,thefirstmonoterpenoidisolatedfromamarinesponge,aDysideasp.oftheAdriaticSea.Adriadysiolide,theFirstMonoterpenoidIsolatedfromaMarineSpongeOOO13467896,7-环氧呋喃-4,7-二甲基-3-烯-2-酮-呋喃Adriamicinstimulatedcompositionphospholipidsantioxidationactivity亚德里亚霉素,阿霉素(一种抗肿瘤药)4、倍半萜化合物可以分为呋喃倍半萜和异氰倍半萜两大类呋喃倍半萜pallescensin-A6,6,9a--三甲基-4,5,5a,6,7,8,9,9a-octahydronaphtho[1,2-b]呋喃6,6,9a-Trimethyl-4,5,5a,6,7,8,9,9a-octahydronaphtho[1,2-b]furanO来自海绵DichostereumpallescensCN异氰倍半萜axisonitrile-III大都具有独特的生物活性具有一定的体外抗疟疾活性倍半萜类化合物SesquiterpenoidsFrom海绵Axinellacannabine活性作用1.细胞毒性从海绵polyfibrosponigaaustrails得到的降倍半萜polyfibrospongolsA（R=H）、B（R=OH）（5）都具有；2.体外抗疟疾活性从海绵Axinyssasp中得到的含异硫氰基的倍半萜(-)-9-isothiocyanatopupukaenane（6）具有一定的体外抗疟疾活性；3.强烈的抗生性从海绵Dysideaherbacea中得到的三环倍半萜γ-hydroxybutenolide（7）可以作为防污剂。5二萜化合物种类：一类是牻牛儿基伽罗木醇的衍生物，一类是环状的isoagathicacide的衍生物。生理作用：尽管目前从海绵中得到的二萜化合物还较少，但它们也具有多样的生物活性，如具有抑制藤壶幼虫沉降及变形的活性；对脂肪氧合酶有抑制作用；具有微弱的细胞毒性。伽罗木醇3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇3,7-Dimethyl-1,6-octadien-3-ol牻牛儿基OOH直链二萜化合物牻牛儿基伽罗木醇衍生物OO(18)环状二萜呋喃化合物isoagathicacide6二倍半萜化合物意义：由5个异戊二烯结构单元构成的二倍半萜在天然有机化合物是较少的一种萜类化合物。其总数约为200多个，其中70％来自海绵，这些化合物的发现在理论上具有重要意义。生理活性作用：人体肿瘤细胞有毒性蛋白致活酶的抑制剂抗炎剂salmahyrtisolA细胞毒性小鼠白血病性（p-388），人肺癌（1-549），与人类结肠癌（羟色胺-29）红海海绵hyrtios7三萜化合物OROR=OH(33)海绵的代谢产物虽然以丰富的萜类化合物为特征，但是三萜类却很罕见对结肠肿瘤细胞都表现出较好的毒性和选择性抗白血病活性磷脂酶C抑制剂抑制海星原胚胎的形成。8萜类化合物的分离海绵→乙醇提取→回收乙醇→浸膏加水→环己烷萃取→5%醋酸水溶液洗涤→环己烷部分→回收环己烷→浸膏→硅胶柱层析→石油醚、乙酸乙酯、甲醇依次洗脱→不同洗脱部位→混合溶剂石油醚-乙酸乙酯洗脱→多种单体化合物。二、海绵甾醇化合物甾醇是生物膜的重要组成部分，也是某些激素的前体。海绵中富含具有生理活性的甾醇化合物，目前已从海绵中分离出200多种新的单羟基甾体化合物。与陆生植物甾醇相比，这些海绵甾醇一般具有更为丰富多样的碳骨架和支链，其中有些独特的结构是陆生植物中所未发现的。甾体化合物主要包括单羟基、多羟基甾醇，甾酮及甾醇的硫酸盐、硫酸酯，甾醇皂苷、甾醇苷等甾体衍生物官能团和成键类型R1R2R3R1、R2一般为甲基，称为角甲基，R3为其它含有不同碳原子数的取代基。甾是个象形字，是根据这个结构而来的，“田”表示四个环，“R”表示为三个侧链。许多甾体化合物出这三个侧链外，甾核上还有双键、羟基和其他取代基。ABCD1234567891011121314151617181920Clathsterol从Clathria属海绵中得到抗HIV-1RT的磺化甾醇clathsterol三、海绵生物碱化合物海绵中的生物碱种类繁多，结构独特，生理活性表现各异，其生理活性大致分为细胞毒性、抗肿瘤活性、抗菌活性、抗炎活性及对心血管和神经系统的活性等。在寻求海洋药物及其先导化合物的过程中，海绵中的生物碱化合物越来越受到人们的重视。生物碱（alkaloid）是存在于自然界（主要为植物，但有的也存在于动物）中的一类含氮的碱性有机化合物，有似碱的性质，所以过去又称为赝碱。大多数有复杂的环状结构，氮素多包含在环内，有显著的生物活性，是中草药中重要的有效成分之一。小蘖碱生物体内的碱性含氮有机化合物。大多数存在于植物体中，个别存在于动物体内。具环状结构，难溶于水，与酸可形成盐，有一定的旋光性与吸收光谱，大多有苦味，呈无色结晶状，少数为液体。生物碱由不同的氨基酸或其直接衍生物合成而来，是次级代谢物之一，对生物机体有毒性或强烈的生理作用。目前已分离到10000余种，其中80余种已用于临床，如黄连中的小檗碱(berberine)用于抗菌消炎，麻黄中的麻黄碱(ephedrine)用于平喘，萝芙木中的利血平(reserpine)用于降压，喜树中的喜树碱(camptothecine)与长春花中的长春新碱(vincristine)用于抗肿瘤等。按照生物碱的基本结构，已可分为60类左右。一些主要类型：有机胺类(麻黄碱、益母草碱、秋水仙碱)吡咯烷类(古豆碱、千里光碱、野百合碱)吡啶类(菸碱、槟榔碱、半边莲碱)异喹啉类(小檗碱、吗啡、粉防己碱)吲哚类(利血平、长春新碱、麦角新碱)莨菪烷类(阿托品、东莨菪碱)咪唑类(毛果芸香碱)喹唑酮类(常山碱)、嘌呤类(咖啡碱、茶碱)、甾体类(茄碱、浙贝母碱、澳洲茄碱)、二萜类(乌头碱、飞燕草碱)、其它类(加兰他敏、雷公藤碱)。生物碱的药理作用：①抗肿瘤、②心血管、③胃肠道抑制作用、④止痛退热作用从南非海绵Haliclonatulearensis中分离出一种不寻常的具有细胞毒性的生物碱化合物Halitulin“Halitulin和Epibatidine的不对称全合成”四、海绵神经酰胺类化合物神经酰胺类化合物是由丝氨酸和十六酰辅酶A缩合而来，广泛存在于动、植物的组织中，它们是生物膜的组成部分，在生物系统中扮演着重要的角色。神经鞘脂类及其代谢物、神经酰胺、神经鞘氨醇、神经鞘氨醇-1-磷酸盐在各种细胞中起着如细胞区分、衰老、死亡、增殖等作用，而神经酰胺类化合物还能抑制鼠结肠癌。特别在神经酰胺类化合物被发现可能行