新型十元内酯类化合物的发现：作为靶向Wnt/β-连环蛋白信号通路的成骨细胞生成促进剂

《Bioorganic Chemistry》：Discovery of novel ten-membered lactones as osteoblastogenesis agents targeting Wnt/β-catenin signaling pathway

十二种新型十元环内酯化合物crispatumines A–L及两种已知类似物从青藏苔真菌Trichocladium crispatum中分离，通过光谱及X射线解析结构，其中A和B为首个氧桥连接的双单体，C–F为带有不同取代基的十元环内酯单体，G–K为含吡喃环的双聚体，L为氧化降解产物。体外和体内实验显示化合物1、3–9、11及13、14可促进成骨细胞分化，其中4、8号激活Wnt/β-catenin通路，8号在斑马鱼模型中缓解骨质疏松。本研究扩展了十元环内酯的化学多样性并揭示了骨质疏松治疗新靶点。

　　

翟一杰|张静文|杨佳轩|王婷婷|高金明|王伟毅|韩文博

中国陕西省西北农林科技大学化学与药学院天然产物与化学生物学重点实验室，陕西省杨陵市712100

摘要

从与苔藓相关的真菌Trichocladium crispatum SQ11–20中分离出了12种新的十元内酯类化合物crispatumines A-L（1–12），以及两种已知的类似物decarestrictine I（13）和botryolide B（14）。通过光谱数据、基于J的构型分析、¹³C NMR计算（结合DP4+概率分析）、改进的Mosher方法、计算ECD以及单晶X射线衍射技术阐明了它们的结构。Crispatumines A和B（1和2）是首个氧桥连接的十元内酯单体同二聚体的例子；crispatumines C-F（3–6）是带有各种附加结构的独特十元内酯单体；crispatumines G-K（7–11）是含有吡喃环的稀有十元内酯二聚体，其环系统分别为9/5/6/10/3和9/5/6/6；而crispatumine L（12）是由十元内酯单体氧化裂解产生的产物。此外，这些化合物还在体外和体内测试了其成骨细胞生成活性。碱性磷酸酶（ALP）和Alizarin red S（ARS）染色实验表明，化合物1、3–9、11、13和14显著增强了地塞米松诱导的MC3T3-E1细胞的成骨细胞生成能力。重要的是，化合物4和8通过激活Wnt/β-连环蛋白信号通路表现出强烈的成骨细胞生成活性。此外，化合物8还能缓解地塞米松引起的斑马鱼骨质疏松症状。这些发现不仅扩展了十元内酯类的化学多样性，也为骨质疏松症治疗药物的研发提供了新的思路。

引言

与年龄相关的骨质疏松症是一种全身性疾病，其特征是骨密度和骨质量下降、骨微结构受损以及骨脆性和骨折风险增加[1]。据报道，全球约有2亿患者被诊断出患有骨质疏松症[2]，这已成为一个重大的公共卫生问题[3]。在正常生理条件下，成骨细胞和破骨细胞维持着骨形成的平衡，但在老年时期，骨髓间充质细胞（BMSCs）分化为成骨细胞的程度相对较低，导致骨形成和吸收失衡，最终引发老年性骨质疏松症[4]、[5]。BMSCs的成骨分化受到多种信号通路的调控，尤其是Wnt/β-连环蛋白信号通路[6]。Runx2（runt相关转录因子2）是经典Wnt/β-连环蛋白通路的重要下游蛋白，它可以调节碱性磷酸酶（ALP）、骨钙素（OCN/BGP）和胶原蛋白I（COL1A1）的表达，并促进成骨细胞的增殖和分化[7]。临床上，用于治疗骨质疏松症的药物如阿仑膦酸盐、利塞膦酸盐、伊班膦酸盐和唑来膦酸盐主要是骨吸收抑制剂，但具有严重的副作用[8]。因此，迫切需要开发新的抗骨质疏松症药物。

十元内酯是一大类多酮类化合物，主要在真菌中发现[9]，例如来自Penicillium属的decarestrictines[10]。十元内酯因其有趣的化学合成机制和生物活性而备受关注[11]、[12]。迄今为止，已从真菌、细菌、海洋生物和昆虫中发现了超过300种十元内酯[9]。然而，大多数十元内酯是单体，二聚体在自然界中极为罕见[13]、[14]。在我们持续探索真菌中的新型和/或生物活性天然产物的过程中[15]、[16]、[17]、[18]、[19]，我们重新研究了真菌Trichocladium crispatum SQ11–20，从而鉴定出了12种结构多样的十元内酯crispatumines A-L（1–12），它们具有成骨细胞生成活性，同时还发现了两种已知的类似物decarestrictine I（13）和botryolide B（14）（图1）。本文介绍了这些十元内酯的分离、结构鉴定和生物活性评估。

方法部分

通用方法

光学旋转测量使用Rudolph Research Analytical Autopol III自动偏振仪（Rudolph Research Analytical）进行。高分辨率电喷雾离子化质谱（HRESIMS）数据由AB SCIEX LC-30 A+ TripleTOF5600⁺（AB SCIEX）仪器采集。紫外（UV）和电子圆二色性（ECD）光谱使用Applied Photophysics Chirascan光谱仪（Applied Photophysics, Ltd.）测量。红外（IR）光谱则由Bruker Tensor 27仪器记录。

化合物1–12的结构鉴定

Crispatumine A（1）的分子式为C₂₀H₂₆O₇，其Na⁺配位分子离子在HR-ESI-MS中的质谱值为m/z 401.1570（C₂₀H₂₆O₇Na的calculated值为401.1571）。在¹H NMR谱（表1）中，两组相互耦合的质子信号分别位于δ_H 5.93（d，J = 6.2 Hz）/5.83（d，J = 6.2 Hz）和δ_H 6.12（br d，J = 6.0 Hz）/5.69（dd，J = 6.0, 2.3 Hz），表明1可能是decarestrictine I的同二聚体[20]（如果……）

结论

总之，从与苔藓相关的真菌Trichocladium crispatum SQ11–20中鉴定了总共14种十元内酯（1–14），其中包括12种未描述的代谢物crispatumines A-L（1–12）。Crispatumines A和B（1和2）是首个氧桥连接的十元内酯单体同二聚体的例子；crispatumines C-F（3–6）是带有各种附加结构的独特十元内酯单体；crispatumines G-K（7–11是……

CRediT作者贡献声明

翟一杰：撰写初稿、实验研究、资金申请。张静文：实验研究、数据分析。杨佳轩：方法学设计、实验研究。王婷婷：实验研究。高金明：指导工作、资源协调。王伟毅：撰写、审稿与编辑、指导工作、资源管理。韩文博：撰写、审稿与编辑、指导工作、数据管理。

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（编号：82404476、22277099、42376127）、陕西省创新能力支持计划（2024RS-CXTD-67）以及福建省市省部共建科技创新专项资金（2024Y0077、2025Y0080）的支持。