丙烯酸雷公藤甲素酯、其制备方法及其应用与流程

本发明属于医药技术领域，具体涉及一种雷公藤甲素的衍生物、其制备方法以及其医药用途。

背景技术：

雷公藤甲素又称雷公藤内酯、雷公藤内酯醇，是从卫矛科植物雷公藤的根、叶、花及果实中提取的一种环氧二萜内酯化合物，与雷公藤碱、雷公藤次碱、雷公藤晋碱、雷公藤春碱、雷公藤增碱和雷公藤明碱等生物碱构成了雷公藤提取物的主要活性成分，难溶于水，易溶于甲醇、二甲基亚砜、无水乙醇、乙酸乙酯、氯仿等。目前研究表明，它具有抗氧化，抗类风湿，抗老年性痴呆症、抗癌等功效。现代研究表明：雷公藤甲素不仅有抗类风湿作用，还有抗老年性痴呆症、抗癌作用。

但是，雷公藤甲素虽然具有较好的活性，也具有较强的毒性，临床试验表明，其在消化系统、泌尿系统、心血管系统、血液系统、过敏反应、神经系统、生殖系统等方面都表现出较强的毒副作用。在保证一定活性的基础上，减弱其毒性是雷公藤甲素衍生物研究的一个重要方向。有研究表明，雷公藤甲素的毒性与其12,13位的环氧环有关，该基团很容易和多种蛋白进行结合，产生多种生物学效应。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提供一种雷公藤甲素的衍生物，以解决上述技术问题中的至少一个。进一步的，本发明还在于提供上述化合物的制备方法及其医药用途。

本发明的又一个目的在于提供一雷公藤甲素的衍生物的制备方法，以解决上述技术问题中的至少一个。

本发明提供的一种雷公藤甲素的衍生物，具体为丙烯酸雷公藤甲素酯及其药学上可接受的盐，其结构式如式i所示。

本发明的丙烯酸雷公藤甲素酯的合成路线为：

将雷公藤甲素与酰化试剂(丙烯酰氯、丙烯酰溴、丙烯酸苷、丙烯酸或其等价物3-氯丙酰氯)，加入到有机溶剂中(无水二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、乙醚)中，以三乙胺、三甲胺、吡啶、二异丙基乙基胺(ditea)、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(dbu)、2,6-二甲基吡啶、4-二甲基氨基吡啶(dmap)等有机碱做缚酸剂，以4-二甲基氨基吡啶、二环己基碳二亚胺(dcc)、1-羟基-7-氮杂苯并三氮唑(hoat)、1-羟基苯并三唑(hobt)、o-苯并三氮唑-四甲基脲六氟磷酸酯(hbtu)、o-苯并三氮唑-n,n,n',n'-四甲基脲四氟硼酸(tbtu)等为催化剂，室温下搅拌1-4h(具体可以是2h)，用饱和碳酸氢钠水溶液淬灭反应，二氯甲烷(或其他与水相容性不好的有机极性溶剂)萃取，水层可以用二氯甲烷(或其他与水相容性不好的有机极性溶剂)再萃取两次，合并二氯甲烷(或其他与水相容性不好的有机极性溶剂)萃取液，用饱和氯化钠水溶液洗去萃取液中大部分水，再用干燥剂(无水硫酸钠、无水硫酸镁、无水氯化钙等一种或几种吸水剂)干燥，减压蒸干，经过硅胶柱层析纯化，得到式ⅰ化合物。

本发明的丙烯酸雷公藤甲素酯及其药学上可接受的盐，具有抗癌活性，动物体内实验能够有效抑制动物的肿瘤生长。多个体外实验证明其能够使p53的蛋白表达量显著增加，促进肿瘤细胞的凋亡，有效抑制肿瘤细胞生长，并具有抑制癌细胞转移的作用。更为重要的是，其对正常细胞的毒性小于雷公藤甲素。

本发明在雷公藤甲素的c14-羟基上引入具有特异选择性的官能团，这个官能团将优先同靶标蛋白结合，增强了其选择性，并减弱了其毒性。同时，由于引入的官能团是大小适中的可旋转的柔性基团，对12,13位的环氧环将产生一定的位阻效应，也可提高其选择性，减弱毒性。

附图说明

图1为丙烯酸雷公藤甲素酯的¹hnmr谱图；

图2为丙烯酸雷公藤甲素酯的¹³cnmr谱图；

图3为丙烯酸雷公藤甲素酯的dept135谱图；

图4为裸鼠瘤体内荧光信号图；

图5为裸鼠皮肤表面观察的皮下移植瘤；

图6为处死裸鼠后剥取的瘤体组织；

图7为丙烯酸雷公藤甲素酯对凋亡相关的重要蛋白表达的影响；

图8为不同浓度药物对lo2细胞的毒性作用；

图9为不同浓度药物对肝癌细胞增殖率的影响；

图10为不同浓度丙烯酸雷公藤甲素酯对肝癌细胞凋亡的诱导作用；

图11为丙烯酸雷公藤甲素酯对肝癌细胞迁移的抑制作用。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细的说明。

取103.4mg(0.287mmol)雷公藤甲素与4-二甲基氨基吡啶1.75mg(0.01435mmol)溶于5ml无水二氯甲烷中，加入319.5mg(3.157mmol)三乙胺，冰浴至约0℃，逐滴加入259.7mg(2.87mmol)丙烯酰氯，滴毕逐渐恢复至室温，搅拌反应2h，tlc检测反应完全，停止搅拌，用饱和碳酸氢钠水溶液淬灭反应，二氯甲烷萃取，水层用二氯甲烷再萃取两次，合并二氯甲烷萃取液，用饱和氯化钠水溶液洗去二氯甲烷萃取液中的大部分水，再无水硫酸钠干燥，减压蒸干，经制备薄层硅胶板分离，用石油醚-乙酸乙酯(2:1-1:1)作展开剂，得到无色透明油状物32.1mg，收率约为27.0％。经过检测，该化合物的结构式如式ⅰ所示，即丙烯酸雷公藤甲素酯。

如图1-3所示，式ⅰ化合物，分子式c23h26o7，esi-msm/z:414.1679[m+h]⁺(理论值)。

¹hnmr(600mhz,cdcl3)δ6.54(d,j＝16.1hz,1h),6.23(dd,j＝17.3,10.4hz,1h),5.94(d,j＝10.4hz,1h),5.15(s,1h),4.77–4.61(m,2h),3.84(d,j＝3.2hz,1h),3.52(dd,j＝30.8,4.2hz,2h),2.70(d,j＝13.3hz,1h),2.32(d,j＝18.3hz,1h),2.18(d,j＝26.5hz,2h),1.90(d,j＝39.2hz,2h),1.59(dd,j＝4.8,16.0hz,1h),1.24(m,1h),1.06(s,3h),0.97(d,j＝7.0hz,3h),0.85(d,j＝6.9hz,3h).

¹³cnmr(151mhz,cdcl3)δ173.24,165.52,159.98,132.46(ch2),127.78,125.63,71.13,69.98(ch2),63.64,63.40,61.11,59.78,55.36,55.09,40.40,35.71,29.86(ch2),28.33,23.47(ch2),17.58,17.08(ch2),16.76,13.74.

一、丙烯酸雷公藤甲素酯对裸鼠hepg2皮下移植瘤的抑制试验

1实验材料

1.1实验动物：裸鼠，雄性，4-6周，体重约18-20g，该小鼠购自北京维通利华实验动物技术有限公司(合格证号：11400700270675)。

1.2细胞：hepg2细胞系；药物：上述实施例合成的丙烯酸雷公藤甲素。

1.3其他实验试剂及耗材：

无菌生理盐水，手术剪，镊子，显示读数游标卡尺(广州威佳科技有限公司)，1ml的注射器，棉签。rpmi-1640培养基、dmem培养基(gbico，usa)；胎牛血清(gibco，北美)；青链霉素(双抗)、0.25％胰蛋白酶(含edta)；细胞凋亡试剂盒、细胞周期试剂盒(杭州联科生物技术有限公司)；细胞培养瓶、细胞培养皿(coring，美国纽约)；2ml冻存管(coring，美国洛杉矶)；96孔细胞培养板，6孔细胞培养板(coring，美国洛杉矶)。ripa裂解液(强)、pmsf蛋白酶抑制剂、磷酸酶蛋白复合抑制剂(广州鼎国生物技术公司)；吐温20(st825，碧云天，广州威佳科技有限公司)，sds-page凝胶试剂盒(碧云天，广州威佳科技有限公司)，5×loadingbuffer(碧云天，广州威佳科技有限公司)；prismproteinmarker(thermo，美国)；ecl化学发光液(p0018a,碧云天，广州威佳科技有限公司)；pvdf膜(碧云天，广州威佳科技有限公司)；薄滤纸，海绵，1.5μm的薄板(bio-rad,美国)；甲醇(国药集团化学试剂有限公司)；甘氨酸(青岛生工生物科技有限公司)，sds(北京拜尔迪生物技术有限公司)，trisbase(上海百研生物科技有限公司)，tbs粉末(碧云天，广州威佳科技公司)；脱脂奶粉(bd，uk)。

1.4实验仪器设备

万分之一天平(北京雷多利斯科学仪器有限公司)，二氧化碳培养箱(上海博讯实业有限公司)；细胞超净工作台(艺思高科技有限公司，新加坡)；低速台式离心机(dt5-3，北京时代北利离心机有限公司)；酶标仪victorx5型(美国，perkinelmer)；液氮罐(locatorplus，美国)。多功能冷冻离心机(5430r，eppendorf，中国eppendorf有限公司)，电泳、转膜装置(bio-rad，美国)，调速振荡器(hs260,ika上海圣科仪器设备有限公司)，恒温金属浴锅(q872)，凝胶成像系统(xr+)(bio-rad，上海labaratories有限公司)，摇床(sk-l330-pro)。

2实验过程

2.1动物模型的建立

稳定表达荧光素酶的hepg2-luc细胞株的建立：取处于对数生长期的hepg2细胞以1×10⁵/孔铺到24孔板中，过夜培养使细胞充分贴壁。用含有6μg/mlpolybrene的2ml新鲜培养基替换原培养基加入稳定表达荧光素酶(luciferase)的重组慢病毒颗粒约1×10⁵转染单位，37℃孵育4h后加入2ml新鲜培养基稀释polybrene。继续培养，用新鲜培养基替换含有病毒的培养基。继续培养，更换含嘌呤霉素(puromycin)的培养基进行抗性筛选，挑取耐药克隆，继续筛选两周，最终获得能稳定表达荧光素酶的细胞株hepg2-luc。

利用hepg2-luc细胞株构建荷鼠：将冻存的hepg2-luc细胞复苏至100cm²培养瓶，体外培养至对数生长期以含edta的0.25％胰蛋白酶消化，收集细胞，于室温1000rpm离心3min，弃上清，以无血清dmem培养基洗涤细胞，台盼蓝拒染实验检测细胞存活率(活细胞比例超过95％方满足实验要求)。加入少许无血清dmem培养基重悬细胞，细胞计数。用75％酒精消毒裸鼠背部皮肤，取含1×10⁷细胞悬液约200μl接种于裸鼠右前腋下，无菌条件下继续饲养周，观察有无肉眼可见皮下种植瘤。

利用小动物活体成像系统检测瘤体生长：每只裸鼠腹腔注射150μl30mg/kg荧光素底物，观察15min，感应箱内乙醚麻醉裸鼠5min，快速将麻醉好的裸鼠转移至观察箱中，将裸鼠头部对准并固定于锥形鼻塞内，设置参数进行荧光成像(如果有瘤体生长则可在相应位置检测到强度不等的荧光信号)，成像结束后重新将裸鼠转移至感应箱内，打开氧气阀以复苏裸鼠。

2.2动物分组及给药

分组：1周后所有裸鼠均观察到皮下肿块，并以小动物活体成像技术验证了瘤体对生长，故按照体重大小将裸鼠排序、编号，利用excel软件产生18个随机数，将随机数与裸鼠编号分别一一对应，按照随机数大小将裸鼠等分为模型组，低剂量组(100μg/kg)，中剂量组(200μg/kg)和高剂量组(400μg/kg)。随机分组后对裸鼠称重及测量肿瘤体积，用统计学检验，检验裸鼠体重和肿瘤体积在各组间的差异，各组间无差异，均衡性较好说明分组正确。

给药：腹腔注射给药，使用一次性无菌注射器进行腹腔注射丙烯酸雷公藤甲素溶液。模型组裸鼠给予生理盐水，给药组按照的剂量给予丙烯酸雷公藤甲素溶液。每日1次，连续给药13日。

2.3观察和记录

用药后每天对裸鼠进行常规观察，包括精神状态、活动情况、饮食情况、皮肤色泽和粪便性状等，每周2次测量并记录裸鼠体重，测量移植瘤大小，每周1次进行活体成像，监测瘤体生长及远处转移情况，连续3周直至给药结束。

2.4取材

给药结束后，动物麻醉，颈椎离断处死，完整剥离瘤体，测量肿瘤组织大小并记录。

2.5westernblot

肿瘤组织于冰上解冻后，取50mg于组织匀浆管中，并加入含蛋白酶抑制剂和磷酸酶抑制剂的组织裂解液500μl(罗氏品牌的片剂使用方法为：1片/10ml)。高速匀浆后，12000rpm/min离心15min，取上清，bca法测定样品蛋白浓度，将各个样品浓度调成一致后，加入蛋白上样缓冲液5xloadingbuffer，100℃变性10min，-80℃保存。

选择适合品牌的10％预混聚丙烯酰胺凝胶配制液，然后根据使用说明将实验中所使用的凝胶配制好(包括分离胶和积层胶，大概需时约2h)；在等胶凝固的过程中需要提前配好sds-page凝胶电泳液，将配好的胶放在电泳槽中，然后加入电泳液，每孔加样槽中加上10-30μl的样品，80v低压使样品跑过积层胶后，调整电压为100v使样品跑完整块胶，完成sds-page凝胶电泳操作；其次，进行转膜操作(pvdf膜，提前在甲醇中预润湿5min)，转膜条件为：300ma，120-150min(对应分子量为100kda的分界线时间选择，其中所分离的蛋白分子量小于100kda的选择转膜时间为120min，分子量大于100kda的选择转膜时间为150min)；转膜结束之后，用5％脱脂牛奶封闭2h按照相应的条带4℃冰箱中过夜孵育一抗；次日用tbst洗液将未结合的一抗洗去(清洗5遍，每遍5min)；二抗37℃孵育2h，tbst洗液将未结合的二抗洗去(清洗5遍，每遍5min)；ecl发光液作为底物曝光目的条带，分析记录并统计结果。

3结果与分析

3.1本实验建立了能够稳定表达荧光素酶的肝癌细胞株hepg2-luc，利用该种细胞构建了裸鼠皮下肝癌种植瘤模型。

实验中，随机将裸鼠分为四组：模型组(model)，低剂量组(tpo-l)，中剂量组(tpo-m)及高剂量组(tpo-h)，连续给药13天后处死裸鼠并获取种植瘤组织及组织标本。实验中，利用小动物活体成像技术监测瘤体生长情况，如图4所示，相较于模型组，各剂量给药组裸鼠瘤体内荧光信号均显著减弱，且呈剂量依赖性；并且高剂量组减弱更明显，提示丙烯酸雷公藤甲素酯(式ⅰ化合物)能够显著抑制瘤体内肝癌细胞的增殖。如图5所示，裸鼠皮下移植瘤与皮肤表面可以看到，给药组(尤其是高剂量组)的瘤体体积明显小于模型组，且呈剂量相关性。同样，如图6所示，处死裸鼠后剥取的瘤体组织，给药组瘤体体积均小于模型组，进一步验证了丙烯酸雷公藤甲素酯的体内抗肝癌效应。

3.2本实验中还观察了丙烯酸雷公藤甲素酯对凋亡相关的重要蛋白表达的影响。

p53是一种非常重要的抑癌基因，具有促进基因修复、调节细胞周期进展和诱导细胞凋亡等多种生物学功能，其中发生在丝氨酸位点的磷酸化具有促进细胞凋亡的作用。caspase-8和caspase-3在caspase级联反应中分别在起始者和执行者的上处于核心位置，是细胞凋亡发生的关键步骤及一切凋亡信号的共同通路。如图7所示，高剂量组可使p53的蛋白表达量显著增加，而低中剂量组无明显变化。中剂量组可显著升高caspase-8的蛋白表达量，而低及高剂量又可降低其表达量。中、高剂量组可显著升高caspase-3的蛋白表达量，低剂量组则降低其表达量。

二、丙烯酸雷公藤甲素酯对肝癌细胞增殖凋亡的作用

1实验材料

1.1细胞株和药物

本实验所用到的lo2、hepg2、hep3b、smmc-7721、bel-7402细胞均购自于atcc。细胞使用含10％胎牛血清、1×10⁵u·l-1青霉素和100mg·l-1链霉素的dmem完全培养基，于5％co2，37℃以及饱和湿度下培养。

1.2试剂

胎牛血清，dmem培养基，青霉素、链霉素双抗(美国gibco公司)；annexinv-fitc/pi凋亡检测试剂盒，ecl检测试剂盒(凯基生物)；mmt试剂盒，bca蛋白浓度测定试剂盒，sds-page蛋白上样缓冲液，pmsf，np40裂解液(碧云天)；β-actin，caspase-3、cleaved-caspase-3、parp、cleaved-parp抗体以及二抗(美国cst公司)。

1.3仪器healforce生物安全柜、newbrunswick二氧化碳培养箱、roche生化分析仪、倒置显微镜、bd流式细胞仪、bio-rad蛋白电泳系统、biotekepoch酶标仪等。

2实验方法

2.1细胞毒性实验

取对数生长的lo2细胞，以每孔1×10⁴个接种于96孔板。分别使用终浓度为0，10，50，100nm的药物处理的细胞，24小时后收集培养上清，使用roche生化分析仪检测培养上清ldh活性。

2.2mmt法检测细胞增殖

待肝癌细胞生长至对数期时，将单细胞悬液以每孔1×10⁴个接种于96孔板。空白组为含10％胎牛血清的dmem培养基，对照组为加入溶剂对照(dmso)细胞组，实验组为不同终浓度(10，25，50，100nm)的药物处理的细胞组。处理24小时后，小心吸掉培养基上清，每孔加入用培养基稀释的终浓度为0.5mg·l^-1的mtt溶液100μl，培养细胞4小时后，弃培养基，每孔加入150μl的dmso溶液，避光置摇床上低速摇10分钟，待结晶物充分溶解后，用酶标仪在490nm处检测每孔的吸光度(a)。细胞增殖抑制率＝[(对照组a450-空白组a450)-(实验组a450-空白组a450)/(对照组a450-空白组a450)]×100％。

2.3流式细胞术检测细胞凋亡

取对数生长期的肝癌细胞，以每孔5×10⁵个接种于12孔板。使用终浓度为0，50，100nm的丙烯酸雷公藤甲素酯(以下简称tpo)和雷公藤内酯三醇(以下简称tp-3-oh)处理的细胞。处理24小时后，使用0.25％的无edta胰酶消化收集细胞，用预冷的pbs洗涤2次，并用300μl1×bindingbuffer重悬细胞。每管细胞悬液加入5μlfitcannexinv和5μlpi，室温避光孵育5分钟，1小时内使用流式细胞仪检测。

2.4westernblot检测凋亡相关蛋白

取对数生长期的bel-7402细胞，以每孔5×10⁵个接种于12孔板。使用终浓度为0，50，100nm的tpo处理的细胞。处理24小时后，收集细胞后加入裂解液，冰上充分裂解后提取总蛋白。使用bca法测定蛋白浓度后，加入loadingbuffer并于100℃煮沸10分钟使蛋白充分变性。变性后的样品经过sds-page凝胶电泳，并电转移至pvdf膜。转移后的pvdf膜使用tbst配置的5％bsa溶液室温封闭1小时，再经过相应的一抗4℃孵育过夜、tbst洗涤、二抗室温孵育2小时、tbst再次洗涤，最后加入ecl化学发光液使膜条发光，并使用感光胶片压片、显影、定影得出电泳结果，并观察不同处理组之间凋亡相关蛋白的变化趋势。

2.5划痕实验

取对数生长期的huh7细胞，以每孔5×10⁵个接种于24孔板。待长满后，用无菌枪头进行划痕，划痕后用pbs洗细胞3次，去除划下的细胞，并加入含50nmtpo的无血清培养基继续培养24、48小时，并进行拍照。使用imagej软件对划痕照片进行分析，计算划痕距离，评价划痕愈合情况。

3结果处理与分析

3.1统计学分析

采用spss16.0软件进行结果分析。统计数据以均值±标准差(x±s)表示。数据先进行正态性检验和方差齐性检验，组间比较采用单因素方差分析或t检验，取p<0.05具有统计学意义。

3.2tpl(雷公藤甲素)、tp-3-oh、tpo对正常肝细胞毒性的比较

图8的细胞毒性实验结果显示，tpl处理的lo2细胞培养上清的ldh活性显著增加，而tp-3-oh、tpo处理组上清ldh活性明显低于tpl处理组，说明tp-3-oh、tpo对肝细胞的毒性明显低于雷公藤甲素。

3.3tp-3-oh、tpo对肝癌细胞增殖的抑制作用

图9mtt实验结果显示，tpo对hepg2、hep3b、smmc-7721、bel-7402四种肝癌细胞的增殖有明显抑制作用，且呈剂量依赖效应，说明tpo对肝癌细胞的增殖具有抑制作用。tp-3-oh对肝癌细胞的增殖没有明显抑制作用。

3.4tpo对肝癌细胞凋亡的诱导作用

图10流式结果显示，tpo处理后，hep3b和bel-7402两种肝癌细胞的annexinv和pi阳性细胞比例明显增加(a)；图10westernblot结果显示，tpo处理后，bel-7402细胞caspase-3和parp的剪切明显增加(b)，说明tpo具有诱导肝癌细胞凋亡的作用。tp-3-oh对肝癌细胞凋亡的诱导作用不明显(结果未显示)。

3.5tpo对肝癌细胞迁移的抑制作用

图11划痕实验结果显示，tpo能够明显抑制huh7细胞的迁移，且差异具有统计学意义(p<0.05)，提示tpo可能具有抑制肝癌细胞转移的作用。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。