从 Tinospora crispa (L.) Hook.f. & Thomson 中提取的结构多样的 clerodane 二萜类化合物具有抗炎和抗糖尿病作用

《Phytochemistry》：Structurally diverse clerodane diterpenoids with anti-inflammatory and anti-diabetic effects from Tinospora crispa (L.) Hook.f. & Thomson

从香果藤中分离出23个双环烯醚萜类化合物（8个新化合物），通过光谱和量子计算确定结构，发现6/5/6/6、6/5/6等不同环系统。抗炎活性测试显示tinosporol C和rumphioside F可抑制NO释放，分子对接显示与iNOS/COX-2结合。硼戊糖苷E对α-葡萄糖苷酶抑制活性达2.3 μM，为槲皮素14倍。这些成果为香果藤在糖尿病和炎症治疗中的应用提供科学依据。

　　

陈向红|高天|王强|袁一阳|于晨阳|李军|黄贤居|熊辉|梅志楠|杨光忠|陈宇

中南民族大学化学与材料科学学院，中国武汉430074

摘要

从Tinospora crispa（L.）Hook.f. & Thomson中分离出了8种先前未报道的克莱罗烷二萜类化合物（1-8），命名为tinocrispines A-H，以及15种已知的相关化合物（9-23）。通过光谱数据结合量子化学计算来研究这些化合物的结构特征和绝对构型。所有分离出的克莱罗烷二萜类化合物都含有6/5/6/6、6/5/6、6/6/5、6/6/6和6/6的融合环系统，并含有不同的杂环结构。利用基于细胞的实验方法（测量LPS处理的RAW264.7巨噬细胞中的一氧化氮（NO）释放量）评估了这些化合物的抗炎作用。Tinosporol C（IC₅₀ = 5.4 μM）和rumpioside F（IC₅₀ = 8.7 μM）表现出强烈的抑制NO释放的作用。分子对接研究表明，tinosporol C和rumpioside F可以通过氢键和疏水相互作用与iNOS/COX-2蛋白的活性位点结合。值得注意的是，borapetoside E显示出显著的α-葡萄糖苷酶抑制活性（IC₅₀ = 2.3 μM），其抑制活性是槲皮素的14倍（IC₅₀ = 32.3 μM）。分子对接和分子动力学模拟表明，borapetoside E可以通过氢键和疏水相互作用有效地与α-葡萄糖苷酶活性位点附近的氨基酸残基相互作用。这些发现为T. crispa在糖尿病和炎症性疾病中的应用提供了科学依据。

引言

克莱罗烷二萜类化合物是一类结构多样的天然物质，其特征是具有十个碳原子的十环烷结构（C-1至C-10）。此外，这些化合物还含有从C-11到C-16的六碳侧链，具体位于C-9位置。这些化合物根据四种不同的neo-克莱罗烷类型及其对映体（称为ent-neo-克莱罗烷）进行分类。其中，Me-19/H-10和Me-17/Me-20的相对位置在该分类中起着关键作用。四种已鉴定的类型包括cis-cis（CC）、cis-trans（CT）、trans-trans（TT）和trans-cis（TC），每种类型都表现出独特的结构特征，从而增加了化合物的多样性。这种多样性主要来源于C-9处的不同取代基，包括含有2-乙基呋喃和3-乙基-2-丁内酯的侧链，以及十环烷核心中含氧环的数量，如17,12-δ-内酯环、6,18-γ-内酯环和6,17-γ-内酯环（Li等人，2016年）。Tinospora属于金虎尾科，是cis-克莱罗烷二萜类化合物的宝贵来源（Haque等人，2023年；Liang等人，2024年）。这些化合物具有多种生物活性，包括抗炎（Song等人，2024年）、抗菌（Song等人，2024年）、抗糖基化（Kabbashi等人，2023年）以及抑制精氨酸酶（Hoang等人，2024年）的作用。

Tinospora crispa（L.）Hook.f. & Thomson是一种多年生攀缘植物，生长于东南亚（热带和亚热带气候区）。作为一种传统的民族药用植物，该物种在中国、孟加拉国、马来西亚和菲律宾等国家被广泛使用。其叶子、茎、种子、根茎和根可以制成各种制剂，用于治疗高血压、糖尿病、风湿病和炎症等疾病。例如，中国云南的傣族药物Keluolei Fengxiao San主要用于治疗类风湿性关节炎。幼茎具有薄而光滑的表皮特征，而成熟茎则表现出明显的结节状突起。此外，茎中含有苦味的乳白色乳汁（Haque等人，2023年；Singh等人，2021年；Pan等人，2019年）。由于T. crispa广泛的地理分布及其在制药领域的重要性，它已成为众多研究的对象。研究表明，T. crispa茎的80%乙醇提取物具有抗炎和软骨保护作用，显示出作为更有效的骨关节炎（OA）保护剂的潜力（Llamasares-Castillo等人，2024年）。此外，T. crispa的极性组分已被证明可以减少IRS1在丝氨酸312位的磷酸化。这种减少对于促进GLUT4（一种关键的葡萄糖转运蛋白）向细胞膜的转运至关重要，从而增强糖原合成（Zuhri等人，2023年）。这些发现突显了T. crispa在代谢调节和糖尿病管理中的潜力。T. crispa提取物在骨关节炎和糖尿病的治疗中具有潜在应用价值。此外，从T. crispa中成功提取并分析了多种具有显著抗炎和降血糖作用的cis-克莱罗烷化合物（You等人，2022年；Zhu等人，2022年；Van Quoc等人，2024年；Van Quoc等人，2024年）。其中，tinopanoid M对神经炎症表现出良好的活性，IC₅₀为5.6 μM。它通过抑制LPS诱导的TLR4依赖性途径（特别是Stat3和MAPK途径）实现这一效果。此外，tinopanoid M还能激活与神经保护作用相关的HO-1介导的途径（Zhu等人，2023年）。此外，borapetoside E也被认为是一种潜在的治疗代谢疾病的药物（Xu等人，2017年）。我们之前从Tinospora sinensis中分离并报道了六种属于克莱罗烷类的二萜类化合物（Wen等人，2020年）。这一发现为支持Tinospora属化合物治疗潜力的证据提供了支持。为了发现更多具有生物活性的Tinospora属克莱罗烷二萜类化合物，我们对这种植物进行了系统的植物化学研究。结构探索采用了多种先进的光谱技术。本报告全面概述了Tinospora衍生物质的分离过程和结构鉴定（图1），并重点探讨了它们的抗炎和抗糖尿病作用。

结构阐明

Tinocrispine A（1）是一种无色化合物，分子式为C₂₆H₃₄O₁₁，在m/z 545.1996 [M+Na]⁺处观察到（C₂₆H₃₄O₁₁Na⁺的计算值为545.1993），这一结果得到了¹³C-NMR数据的进一步验证。氢缺乏指数（IHD），也称为不饱和度，用于衡量分子中存在的环和/或多重键（双键或三键）的数量。研究发现该分子中含有10个IHD。¹H NMR谱（表1）

结论

总之，从T. crispa中分离出了总共23种克莱罗烷二萜类化合物（其中8种为先前未报道的）。通过光谱数据以及利用DP4+和MAE_ΔΔδ参数的ECD和NMR计算确定了它们的结构和绝对构型。所研究的克莱罗烷二萜类化合物具有多种杂环结构：6/5/6/6、6/5/6、6/6/5、6/6/6和6/6的融合环。通过细胞中的NO生成实验评估了它们的抗炎作用，以及抗糖尿病作用

一般实验程序

NMR实验使用Bruker AVANCE III光谱仪进行，工作频率分别为600 MHz和500 MHz。ECD光谱使用Chirascan-Plus圆二色光谱仪获得。光学旋转在甲醇中用Autopol IV偏振仪记录。UV光谱使用UH5300双光束UV-VIS分光光度计测量。高分辨率电喷雾质谱在Thermo Scientific Q Exactive Orbitrap LC-MS/MS系统上进行。

CRediT作者贡献声明

王强：撰写——初稿，研究。高天：撰写——初稿，研究。袁一阳：验证，形式分析。陈宇：撰写——审阅与编辑，监督，形式分析，概念化。梅志楠：资金获取，概念化。陈向红：撰写——初稿，研究。杨光忠：撰写——审阅与编辑，项目管理，概念化。李军：形式分析，数据管理。于晨阳：验证，

未引用的参考文献

Nishidono和Tanaka，2022年；Nishidono和Tanaka，2024年；Song等人，2024年。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究得到了中国国家重点研发计划（2022YFC3502200）、中南民族大学的科学研究平台基金（PTZ24024）以及中南民族大学的学术创新团队基金（XTZ24025）的支持。