Tolypaxillines A–J：一种来自土壤真菌的具有神经保护作用的吲哚二萜类化合物 Tolypocladium album DWS131

从土壤真菌Tolypocladium album DWS131中分离出10种新吲哚二萜类化合物（tolypaxillines A–J）及6种已知类似物，通过NMR和质谱鉴定其结构，发现新型六元酮酰胺环及七元环骨架体系，其中tolypaxilline J具有罕见开环结构。体外实验显示5个化合物对谷氨酸诱导的R28细胞具有神经保护活性，paxilline效果最佳，并首次证实其通过抑制SLC7A11/GPX4通路抑制铁死亡，动物实验验证其视网膜保护作用。

　　

谭宇芬|陈星毅|王超|梁爱琳|卢文宇|冯乐萌|黄琦|蒋月萍|刘邵|夏晓波|李静|王文轩

中南大学湘雅医院国家老年疾病临床研究中心药学系，中国湖南省长沙市410008

摘要

从土壤来源的真菌 DWS131的培养物中分离出了10种此前未描述的吲哚二萜类化合物（tolypaxillines A–J）以及6种已知的类似物。通过1D/2D核磁共振（NMR）、高分辨质谱（HRESIMS）、电子圆二色性计算以及与已知化合物的NMR数据比对确定了它们的结构。Tolypaxilline A、Tolypaxilline B和shearinine PC含有一个八元酮酰胺环，该环位于一个全新的6/8/6/6/6五环骨架中。Tolypaxillines C–I被鉴定为七元吲哚二萜类化合物，具有6/5/5/6/6/6/5七环结构。值得注意的是，Tolypaxilline J是一种含有八元酮酰胺开环结构的罕见吲哚二萜类化合物。利用谷氨酸诱导的R28细胞兴奋毒性模型评估了这些化合物的体外神经保护作用，结果显示tolypaxilline C、tolypaxilline F、paxilline、7-hydroxypaxilline-13-ene和PC-M6具有显著的保护效果，其中paxilline的保护作用最强。此外，paxilline在N-甲基-D-天冬氨酸诱导的视网膜损伤模型中也表现出保护作用。进一步的研究表明，paxilline通过调节SLC7A11/GPX4信号通路抑制铁死亡（ferroptosis），显示出作为视网膜保护剂的潜力。

引言

吲哚二萜类（IDTs）是一类重要的生物碱，其特征是具有由香叶基香叶基二磷酸（GGPP）衍生而来的环状二萜骨架，并与来自色氨酸的吲哚部分紧密结合（Kozák等人，2019；Reddy等人，2019）。IDTs包括paxilline型和非paxilline型生物碱，是吲哚萜类化合物中结构多样性和生物活性最丰富的家族之一。这些化合物具有多种生物活性，包括抑制蛋白酪氨酸磷酸酶（Cao等人，2023；Zhang等人，2023；Dai等人，2024）、细胞毒性（Gao等人，2016；Ariantari等人，2019；Xu等人，2019a；Qin等人，2021；Li等人，2023）、HMG-CoA还原酶降解（Su等人，2023）、神经保护（Wang等人，2023）、抗疟疾作用（Yang等人，2023）和抗病毒作用（Fan等人，2013）。由于吲哚核心和环状萜骨架可以经过多种合成修饰，因此可以生成大量的化合物。这种治疗潜力与复杂的化学多样性相结合，推动了IDTs的合成和生物合成途径的广泛研究（Bundela等人，2023；Dai等人，2023；Hibbard等人，2023；Kim等人，2023）。因此，IDTs作为药物开发的潜在先导化合物受到了越来越多的关注。

土壤来源的真菌天然产物因其多样的生物活性、独特的结构特征以及引入新的作用机制的潜力而受到越来越多的关注（Zhang等人，2022）。由于IDTs的有趣结构和强大的生物活性，人们持续从土壤来源的真菌中寻找之前未报道的具有生物活性的化合物，从而不断拓展这一领域的研究。对在稻米培养基上培养的 DWS131的乙酸乙酯提取物进行LC-MS分析发现其中含有丰富的IDT类代谢物，且粗提物具有显著的神经保护作用。本研究旨在通过分离并鉴定其IDT成分来阐明该菌株的化学特征。利用谷氨酸诱导的R28细胞兴奋毒性模型（体外）和NMDA诱导的大鼠视网膜损伤模型（体内）评估了这些化合物的神经保护作用。本文描述了这些化合物的分离、结构鉴定及其神经保护效果。

结构鉴定

Tolypaxilline A（1）以黄色无定形粉末的形式获得。根据质子化分子离子峰在m/z 570.3092 [M + H]?（C₃₂H₄₄NO₈的预测值为570.3061）处的数据，确定其分子式为C₃₂H₄₃NO₈，HRESIMS谱图显示存在12个不饱和度。¹³C NMR和DEPT光谱数据（表3）表明含有32个碳原子，其中包括两个羰基（δ_C 176.8, 210.2），其中一个为酰胺羰基，以及六个芳香环。

结论

通过对土壤来源的真菌 DWS131的化学研究，发现了16种次级代谢物，其中包括10种未描述的吲哚二萜类化合物（1–10）和6种已知的类似物（11–16）。特别是，Tolypaxilline J具有独特的B/C环开放结构，这表明了该类化合物的高化学多样性。更重要的是，化合物3、6、11、12和16在体外表现出保护作用，其中化合物11的保护效果最强。

一般实验程序

紫外光谱使用UH5300 UV-VIS双光束分光光度计（Hitachi，日本）获得。红外光谱使用Shimadzu傅里叶变换红外光谱仪和KBr压片进行测量。电子圆二色光谱使用Applied Photophysics光谱仪记录。高分辨质谱（HRESIMS）数据使用Q Exactive Obitrap质谱仪（ThermoFisher Scientific，美国）获得。1D和2D NMR光谱使用Avance III 600 MHz Bruker光谱仪（Bruker BioSpin，Rheinstetten，德国）记录。

CRediT作者贡献声明

卢文宇：研究、数据分析、数据管理。 冯乐萌：数据分析、数据管理。 王超：研究、资金筹集、数据分析、数据管理。 梁爱琳：方法学研究、研究、数据分析。 谭宇芬：初稿撰写、研究、数据分析。 王文轩：撰写与编辑、初稿撰写、监督、软件使用、项目管理、资金筹集、概念构思。 陈星毅：撰写。

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文工作的利益冲突。

致谢

本项工作得到了国家自然科学基金（82173713和82101127）、湖南省自然科学基金（2024JJ8127）、湖南省中医药管理局项目（B2023059）、长沙市自然科学基金（kq2403041）、中国博士后基金（2021M693556）以及中南大学基本科研业务费（2024ZZTS0990）的支持。感谢提供NMR测量的便利。