大戟科植物中的卡斯班二萜类化合物通过抑制NF-κB信号通路来调节小胶质细胞的极化，从而减轻神经炎症

《Bioorganic Chemistry》：Casbane diterpenoids from Euphorbiaceae suppresse neuroinflammation by regulating microglia polarization via inhibiting NF-κB signaling

抗神经炎症活性casbane二萜衍生物的首次陆生植物来源发现及机制研究。从大戟科植物圆叶猪菜（T. rotundifolia）和白木樨（N. japonica）中分离出8个新casbane二萜，其中化合物1通过抑制NF-κB信号通路显著降低LPS刺激小胶质细胞中NO和促炎细胞因子分泌。首次证实陆生植物来源casbane二萜具有抗神经炎症活性。

　　

Baojun Su|Yaqi Wang|Haiyan Zhao|Yongli Zhang|Hengshan Wang|Guijie Zhang|Yan Wang|Dong Liang

广东药科大学药学院，中国广州510006

摘要

通过对Triadica rotundifolia和Neoshirakia japonica的植物化学研究，发现了八种新的卡斯班二萜类衍生物。所有分离物的结构均通过综合光谱技术进行了表征，包括紫外光谱（UV）、红外光谱（IR）、核磁共振（NMR）、质谱（MS）以及X射线衍射。值得注意的是，化合物1（6S,12R-二羟基-1S,2R-卡斯巴-3E,7E,10E-三烯-5-酮）在LPS刺激的 microglia 中表现出强烈的NO生成抑制作用。后续实验表明，化合物1显著减少了促炎细胞因子的分泌，并使 microglia 从M1状态极化为M2状态，这在细胞和动物模型中均显示出一致的神经保护作用。进一步分析显示，化合物1通过阻断IκBα的磷酸化及其在LPS刺激细胞中的核转位，干扰了NF-κB信号通路。本研究首次报道了来自T. rotundifolia和N. japonica的卡斯班二萜类化合物，也是首次发现来自陆地植物来源的具有抗神经炎症作用的卡斯班二萜类化合物。

引言

Triadica rotundifolia（Hemsl.）和Neoshirakia japonica（Siebold & Zucc.）最初被归类在《中国植物志》（Flora Reipublicae Popularis Sinicae, FRPS）的Sapium属中，分别为Sapium rotundifolium Hemsl.和Sapium japonicum（Siebold & Zucc.） Pax & K. Hoffm.。然而，《中国植物志》（Flora of China, FOC）的后续分类修订将这些物种重新归入大戟科（Euphorbiaceae）中两个密切相关的属。

在传统中医中，T. rotundifolia（中文名：圆叶乌头）是一种重要的草药，具有治疗疥疮、湿疹、皮肤感染以及蛇咬伤的历史应用。同样，N. japonica（中文名：白木乌头）被用于缓解肌肉骨骼疾病，如过度劳累引起的疲劳、腰痛和膝痛[14]。

大戟科（Euphorbiaceae），特别是Sapium和Euphorbia属，是生物活性植物化学物质的丰富来源，二萜类化合物是一类结构多样且药理意义重大的化合物[5,6,29]。该科包含多种二萜类亚类，如松脂烷、阿提萨烷、贝耶拉烷、卡斯班烷、塞姆布拉烷、环米尔萨烷、达夫纳烷、欧弗拉克汀、英根烷、异松脂烷、贾特罗烷、劳德烷、拉提兰烷、米尔萨烷、帕拉利兰烷、佩普卢烷、普雷米尔萨烷、普雷塞盖坦烷、拉姆诺福兰烷、罗萨烷、塞盖坦烷和蒂吉兰烷类衍生物[18,33,34]。

特别值得关注的是卡斯班二萜类化合物，其特点是含有一个独特的14元大环结构，其中包含一个环丙烷部分。迄今为止，仅分离出了大约100多种卡斯班二萜类化合物[23]，其中约一半最初是从Sinularia海洋软珊瑚中鉴定出来的[20]。值得注意的是，大戟科是这些结构独特代谢物的主要陆地来源[23]。

现有研究表明，海洋来源的卡斯班二萜类化合物具有抗炎作用，尤其是在抑制脂多糖（LPS）诱导的氮氧化物（NO）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）释放方面[21,22,26,31,32]。然而，来自陆地来源的卡斯班二萜类的潜在抗炎活性尚未得到研究，这为未来的药理学研究提供了有趣的方向。

作者对T. rotundifolia进行了研究，发现了二萜类、三萜类[37]、木脂素和苯丙素[36]。从N. japonica中分离出了倍半萜木脂素[35]、黄酮醇苷和苯丙素苷[38]。其中一些成分具有抗炎潜力。基于这些发现，我们的研究重点关注卡斯班二萜类化合物，最终从这两种大戟科植物中分离并阐明了八种新型化合物的结构（图1）。值得注意的是，其中一种卡斯班二萜类化合物（化合物1）表现出强烈的抗神经炎症活性——这是首次发现来自陆地大戟科植物的卡斯班二萜类化合物具有抗炎作用。机制研究表明，化合物1显著抑制了LPS诱导的核因子κB（NF-κB）的激活，表明其抗神经炎症作用是通过调节NF-κB信号通路实现的。

实验方法

一般实验程序

HRESIMS数据使用Agilent 6545 Q-TOF LC-MS光谱仪获取。NMR光谱在Bruker AV-400或AV-600光谱仪上记录，以溶剂峰作为内标。光学旋转在JASCO P-2000偏振仪上测量，ECD光谱使用JASCO J-1500光谱偏振仪获得。对于手性分离，使用了Daicel Chiralpak AD-H柱（10 × 250 mm, 5 μm）。其他仪器和材料均按照先前报道的协议进行操作[15]。

植物材料

地上部分

结构鉴定

无色晶体化合物1在HRESIMS中显示出准分子离子峰，m/z值为319.2269 [M?H]（计算值319.2268，C??H??O?），确定其分子式为C??H??O?（含有6个不饱和键）。红外光谱显示特征性的羟基（3410 cm?1）和羰基（1708 cm?1）吸收峰，这与¹³C NMR信号（表2）中的δC值69.3、73.0（氧化碳）和198.9（羰基）相符。¹H NMR光谱（表1）显示五个甲基单峰（δH 1.08–1.92）。

结论

本研究首次从大戟科（Euphorbiaceae）的陆地植物T. rotundifolia和N. japonica中发现了结构新颖的卡斯班二萜类化合物，这些化合物具有显著的抗神经炎症作用。其中，化合物1（6S,12R-二羟基-1S,2R-卡斯巴-3E,7E,10E-三烯-5-酮）表现出强烈的NO生成抑制作用和促炎细胞因子释放抑制作用，在LPS刺激的 microglia 中尤为突出。从机制上讲，它通过调节NF-κB信号通路来发挥抗神经炎症作用。

CRediT作者贡献声明

Baojun Su：撰写——初稿、可视化、实验研究、数据分析。Yaqi Wang：撰写——初稿、实验研究、数据分析。Haiyan Zhao：实验研究。Yongli Zhang：实验研究。Hengshan Wang：指导。Guijie Zhang：数据验证、指导。Yan Wang：撰写——审稿与编辑、指导、资金申请。Dong Liang：撰写——审稿与编辑、指导、概念构思。

未引用参考文献

[30]

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金（编号：22407030）的支持。我们感谢该项目对广西（编号：2024KY0064）的青年和中年教师基础科学研究能力的提升。同时，我们也感谢广西师范大学药用资源化学与分子工程国家重点实验室（编号：CMEMR2023-A01）的支持。