发现一种源自竹子汁液的二羟基苯乙酮类似物，可作为有效的抗炎剂用于治疗急性肝衰竭

《Bioorganic Chemistry》：Discovery of a bamboo sap-derived dihydroxyacetophenone analog as a potent anti-inflammatory agent against acute liver failure

　　

郝彦哲|胡勇|王宇乐|杜秀英|朱庆远|张汝军|陈振华|赵伟民|唐伟

安徽医科大学药学院临床药理学研究所；教育部抗炎免疫医学重点实验室（安徽医科大学），中国合肥230032

摘要

急性肝衰竭仍是一种危及生命的疾病，目前有效的治疗手段十分有限。通过生物活性引导的竹汁分级提取，我们发现1-(2,3-二羟基苯基)乙烷-1-酮（ZL-2，IC₅₀ = 17.25 μM）具有抗炎活性，可作为潜在候选药物。通过对27种结构类似物的合成及构效关系研究，发现羟基取代模式和酰基链长度对药物的抗炎效果和细胞毒性起着关键作用。在所研究的系列化合物中，2,5-二羟基结构且带有C₇酰基链的化合物20表现出最强的抗炎活性（IC₅₀ = 2.70 μM），但其治疗窗口较窄（SI = 1.6），需进一步优化。通过对酚羟基进行双乙酰化处理，得到了化合物27，该化合物在抗炎活性（IC₅₀ = 2.84 μM）和选择性（SI > 35）之间达到了最佳平衡。从机制上来看，化合物27通过抑制RAW 264.7细胞和骨髓来源巨噬细胞中NF-κB和STAT3的磷酸化，从而减轻巨噬细胞介导的炎症反应和氧化应激。在LPS/D-半乳糖胺诱导的小鼠急性肝衰竭模型中，口服给予化合物27（40 mg/kg）可显著降低血清ALT/AST水平、肝脏坏死程度以及促炎细胞因子的含量。值得注意的是，在Tlr4^?/?小鼠中，这些保护作用消失，表明该药物的作用依赖于TLR4信号通路。化合物27是一种全新的、可通过合成方法获得的具有体内护肝作用的抗炎药物，值得进一步开展临床前研究。

引言

急性肝衰竭是一种严重的临床综合征，其特征是患者在没有原有肝病的情况下出现大量肝细胞坏死和严重的肝脏功能障碍[1]。其病因多样，包括病毒感染、药物、酒精、有毒化学物质以及自身免疫性肝炎等[2]。急性肝衰竭的病理生理过程极为复杂，涉及活性氧过度生成、程序性细胞死亡以及由多种细胞因子和趋化因子引发的过度免疫反应。这些因素最终会导致全身性炎症反应以及核因子κB等关键信号通路的紊乱[3]、[4]。虽然N-乙酰半胱氨酸仍是治疗对乙酰氨基酚引起的急性肝衰竭的首选药物，糖皮质激素也被广泛用作抗炎药物，但它们的临床应用往往受到严重副作用的限制。因此，亟需开发新的疗法和药物来治疗急性肝衰竭。

作为肝脏中特化的驻留巨噬细胞，库普弗细胞是体内数量最多的驻留巨噬细胞，对于肝脏的免疫监视起着至关重要的作用[5]、[6]、[7]。当这些细胞检测到与病原体相关的分子模式或损伤相关分子模式时，会主要通过Toll样受体4被激活。这一激活会引发包括NF-κB和信号转导及转录激活因子3在内的下游信号通路，进而破坏机体的氧化还原平衡，并产生大量的促炎细胞因子，如IL-6和TNF-α[8]、[9]、[10]。这些由巨噬细胞产生的细胞因子不仅会促使外部免疫细胞侵入肝实质，还会直接促进肝细胞凋亡，从而推动急性肝衰竭的进展。因此，研发能够调节巨噬细胞炎症反应的化合物对于治疗急性肝衰竭具有重要意义。

天然产物历来是药物发现的基石，它们提供了结构多样且具有生物学意义的化学骨架[11]、[12]、[13]、[14]、[15]。中医拥有四千多年的临床应用历史，为寻找具有药理活性的候选药物提供了极为丰富的资源[16]、[17]。基于生物活性的分级提取是一种严谨合理的策略，可用于从复杂的天然物质中识别出活性成分，同时筛选掉无活性的组分[18]、[19]、[20]。竹汁是通过对竹子进行热处理得到的液体，传统上就被用于清热、化痰和止咳[21]。尽管现代药理学研究显示竹汁还具有抗氧化和抗炎等多种功效[22]、[23]、[24]，但其发挥护肝作用的具体活性成分至今仍未被充分研究。

在本研究中，通过生物活性引导的竹汁分级提取，我们发现了1-(2,3-二羟基苯基)乙烷-1-酮（ZL-2）这一重要的抗炎成分。通过全面的构效关系研究，包括羟基取代模式（2,3-、3,4-和2,5-系列）、酰基链长度（C₂–C₁₂）以及酚羟基的修饰方式，我们确定化合物27（IC₅₀ = 2.84 μM，SI > 35）——即2,5-二羟基-C₇结构骨架的双乙酰化衍生物——是最具潜力的候选药物。在脂多糖刺激的巨噬细胞中，化合物27通过调控NF-κB/STAT3信号通路，抑制了炎症反应和氧化应激。体内实验表明，化合物27能有效减轻LPS/D-半乳糖胺诱导的急性肝衰竭小鼠模型的肝脏损伤。通过Tlr4^?/?小鼠进行的机制研究进一步证实，化合物27的护肝作用主要依赖于TLR4信号通路。综上所述，这些研究结果阐明了化合物27在巨噬细胞中的抗炎机制及其在肝脏损伤模型中的保护作用，为其作为治疗急性肝衰竭的新药候选物提供了依据。

章节节选

从竹汁中分离出ZL-2的生物活性引导方法

为了找出竹汁中的抗炎成分，我们采用了系统性的生物活性引导分级提取方法（见图1）。首先用二氯甲烷提取新鲜竹汁，得到粗提物1.0克。随后通过硅胶柱层析对该粗提物进行分离，根据薄层色谱结果将提取物分为10个初步组分（Fr.1-Fr.10）。

初步的抗炎活性筛选显示，Fr.2、Fr.3和Fr.4具有

结论

总之，通过系统的生物活性引导的竹汁分级提取，我们确定了ZL-2是其中关键的抗炎成分。大量的构效关系研究表明，2,5-二羟基取代结构搭配C₇酰基链是一种高效的药效团，而对两个酚羟基进行双乙酰化处理后的化合物27在保持高效抗炎活性的同时，还显著提升了选择性。化合物27可通过TLR4/NF-κB/STAT3信号通路抑制巨噬细胞介导的炎症反应和氧化应激。

实验流程概述

核磁共振实验是在布鲁克Advance III 400/600/800 MHz仪器（布鲁克公司，德国埃特林根）以及Quantum-I Plus 400 MHz光谱仪（QOne Instruments公司，中国武汉）上进行的，以TMS作为内标。液相色谱-质谱联用分析则使用的是配备Shimadzu SPD-M20二极管阵列检测器的Shimadzu LC-MS-2020光谱仪（岛津公司，日本京都）。高分辨率电喷雾离子化质谱分析则是通过Agilent G6520 Q-TOF质谱仪完成的。半制备型高效液相色谱分析则是在Unimicro EasySep-1010二元色谱系统中进行的。

作者贡献说明

郝彦哲：论文撰写——初稿撰写、正式分析、数据整理。 胡勇：论文撰写——初稿撰写、正式分析、数据整理。 王宇乐：正式分析、数据整理。 杜秀英：正式分析、数据整理。 朱庆远：正式分析、数据整理。 张汝军：数据整理。 陈振华：数据整理。 赵伟民：论文撰写——审阅与编辑、项目监督、项目管理、概念设计。 唐伟：论文撰写——审阅与编辑、项目监督、项目管理。

利益冲突声明

作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了中国科学院的战略重点研究计划的支持，项目编号为XDB1060000。同时，我们也感谢中国科学院上海中药研究所的张海燕教授在初步生物活性测定方面提供的帮助。