中国苔类植物Heteroscyphus coalitus (Hook.) Schiffn产生的特异性代谢物及其抗炎活性

《Phytochemistry》：Specialized Metabolites from the Chinese Liverwort Heteroscyphus coalitus (Hook.) Schiffn and Their Anti-inflammatory Activity.

从煤黄蕨海鞘叶状体中分离出21种化合物，含5种新结构：3种ent-克莱多烷型二萜（1-3）、1种ent-阿魏烷型二萜（5）及1种新型2-去氧芳基萜（15）。结构经NMR、HRESIMS及ECD确证。其中化合物12、17、20表现出显著NO抑制活性（IC50分别为21.35、27.36、13.98 μM），通过抑制NF-κB p65磷酸化及降低TNF-α、IL-6、IL-1β水平实现抗炎作用。

　　

作者：袁双志、张娇珍、张春阳、乔亚楠、娄宏翔

单位：山东大学齐鲁医学院药学院天然产物化学系，化学生物学重点实验室（教育部），以及中药功能成分发现与利用国家重点实验室，中国济南 250012

摘要

从苔类植物Heteroscyphus coalitus（Hook.) Schiffn.中分离出了四种先前未报道的二萜类化合物——ent-clerodanoids（coalitins A-C，1-3）、ent-abietanoid（coalisin A，5）和一种2-norent-aromadendrane类型的倍半萜类化合物（coalisin B，15），同时还发现了16种已知的化合物。值得注意的是，coalisin B（15）是一种具有独特2-nor-ent-aromadendrane骨架的倍半萜类化合物，这种骨架与常见的天然化合物系列不同。这些化合物的结构通过核磁共振（NMR）光谱数据分析、高分辨率电喷雾离子化质谱（HRESIMS）数据以及实验电子圆二色性测量得以确定。进一步的研究表明，化合物12、17和20在RAW 264.7细胞中表现出较强的NO抑制作用，其IC₅₀值分别为21.35、27.36和13.98 μM。机制研究表明，12、17和20的强抗炎活性与其能够下调NF-κB p65的相对磷酸化水平并同时抑制细胞因子TNF-α、IL-6和IL-1β的产生密切相关。

引言

苔类植物是陆地上最古老的植物类群之一，能够合成多种单萜、倍半萜、二萜和三萜类化合物以及芳香化合物（Asakawa和Ludwiczuk，2018；Han等人，2021；Zhang等人，2024）。其中许多化合物具有广泛的生物活性，包括抗炎、细胞毒性、抗氧化、抗菌、抗真菌、神经保护以及驱虫作用，并在环境信号传导和通讯中发挥作用（Labbé等人，2005；Tosun等人，2013；Gilabert等人，2015；Zhang等人，2021；Marques等人，2022；Zhang等人，2024；Duhl等人，2008；Agatha等人，2024）。因此，苔类植物是一种尚未得到充分研究的丰富代谢物来源，对于发现新的药物先导物具有巨大潜力。特别是属于Heteroscyphus属的物种（如Heteroscyphus planus（Mitt.）Heteroscyphus bescherellei（Steph.）和Heteroscyphus coalitus（Hook.）），由于它们能大量产生结构独特且具有生物活性的次级代谢物，在天然产物研究中备受关注（Lin等人，2014；Wang等人，2020）。以往对Heteroscyphus属的植物化学研究已经鉴定出少量的大环双苄基化合物（Nagashima等人，2004）以及多种结构多样的萜类化合物，包括常见的ent-clerodane（Nabeta等人，1994；Wang等人，2020）、ent-labdane（Lin等人，2014）、sacculatane（Asakawa等人，1990）和epi-neoverrucosane（Hashimoto等人，1995）类型的二萜类化合物，以及典型的ent-aromadendrane（Lin等人，2012）、ent-2,3-secoaromadendrane（Hashimoto等人，1995；Nabeta等人，1996）、calamenene和cadinene类型的倍半萜类化合物（Nabeta等人，1992）。迄今为止，关于Heteroscyphus属化合物的药理学研究主要集中在细胞毒性和抗真菌作用上（Lin等人，2012，2014；Wang等人，2020），而对其抗炎潜力的研究仍相对较少。

作为我们对中国苔类植物中结构独特且具有生物活性的天然产物持续研究的一部分，我们对在中国海南省采集的H. coalitus这一化学和生物学上尚未充分研究的物种进行了化学分析。本文探讨了H. coalitus的化学成分及其抗炎潜力。

结构解析

从苔类植物H. coalitus（Hook.) Schiffn.中共分离出21种化合物（1-21），其中包括五种此前未报道的化合物1-3、5和15（图1）。

coalitin A（1）呈白色无定形粉末状。其分子式为C₂₂H₃₂O₅，通过高分辨率电喷雾离子化质谱（HRESIMS）在m/z 399.21381 [M+Na]⁺处得到确认（C₂₂H₃₂O₅Na的理论值为399.21420），表明其含有七个不饱和键。红外光谱显示了特征性的吸收峰。

结论

在本研究中，从苔类植物H. coalitus中分离出了五种先前未报道的萜类化合物和16种已知化合物。其中，coalitins A-B（1-2）属于一种罕见的ent-spiroclerodane类型的二萜类化合物。coalisin B（15）是一种新型的2-nor-ent-aromadendrane类型的倍半萜类化合物。在所有分离出的代谢物中，化合物12、17和20表现出最强的抗炎活性，并具有显著的NO抑制作用。

实验方法

NMR光谱数据是在Bruker AVIII HD-600（600 MHz）光谱仪上，使用氯仿-d或DMSO-d₆作为溶剂进行测量的。红外光谱数据由Nicolet iN10 micro-FTIR（Thermo Scientific）光谱仪采集。圆二色性和紫外光谱数据由Chirascan V100（Applied Photophysics）光谱极化仪记录。高分辨率电喷雾离子化质谱数据由Q-Exactive（Thermo Scientific）质谱仪获得。光学旋转数据在Anton Paar MCP 200极化仪（MeOH，20 °C）上测定。纯化工作采用制备型高效液相色谱（preparative HPLC）完成。

作者贡献声明

娄宏翔：撰写、审稿与编辑、项目监督、资金申请、概念构思。张娇珍：实验研究。袁双志：撰写初稿、实验研究、数据分析。乔亚楠：实验研究。张春阳：项目监督

数据获取

数据可应要求提供。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：82293682和82173703）的资助。作者感谢山东大学分析测试中心的工作人员协助收集NMR光谱数据。