黃酮類(lèi)化合物的分子修飾與構(gòu)效關(guān)系的研究

黃 鑫，梁劍平，郝寶成(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蘭州畜牧與獸藥研究所，農(nóng)業(yè)部獸用藥物創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅省新獸藥工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州730050;2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京100081)

黃酮類(lèi)化合物(Flavonoids)又稱(chēng)類(lèi)黃酮，是一類(lèi)重要的天然有機(jī)化合物。它廣泛存在于自然界的各種植物中，是食物和中草藥中的主要成分之一，具有多種多樣的生物活性，在數(shù)量上被稱(chēng)為天然酚性化合物之最。黃酮類(lèi)化合物的分子結(jié)構(gòu)主要是指以基本母核為2-苯基色原酮(2-phenylchromone)類(lèi)的化合物，泛指2個(gè)苯環(huán)(A環(huán)與B環(huán))通過(guò)C6-C3-C6連接形成一系列的化合物(圖1)。由于C環(huán)的不同，將黃酮類(lèi)化合物分為黃酮類(lèi)、異黃酮類(lèi)、黃酮醇類(lèi)、二氫黃酮、查耳酮類(lèi)及花色素、黃烷醇類(lèi)以及它們的一些衍生物。黃酮類(lèi)化合物自1931年Walz首次從豆奶中提取出大豆異黃酮糖苷以后，國(guó)內(nèi)外學(xué)者先后對(duì)其各種性質(zhì)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)它具有許多優(yōu)良的生物學(xué)活性，包括抗氧化活性、抗炎活性、雌激素活性、抗過(guò)敏活性、抗腫瘤活性、抗真菌、抗菌活性、清除自由基、抗輻射作用、抗癌和抗腫瘤等［1］，頗受人們的追捧。

1 黃酮類(lèi)化合物分子修飾方法

天然黃酮類(lèi)化合物及其衍生物從植物、微生物等中獲得，種類(lèi)達(dá)上千種。但是，近年來(lái)黃酮類(lèi)化合物由于溶解度差、生物利用度低等原因在臨床上應(yīng)用不多。為了緩解和改善這些限制因素，目前的研究主要是利用各種分子修飾方法如酶法分子修飾、微生物法分子修飾和化學(xué)法分子修飾等技術(shù)，對(duì)黃酮類(lèi)化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，以達(dá)到對(duì)其功能的增強(qiáng)。在這3種修飾方法中，化學(xué)修飾方法由于條件可控、選擇性修飾便捷等原因最常被采用;酶法和微生物法反應(yīng)條件溫和，專(zhuān)一性好，可用于大規(guī)模工廠化生產(chǎn)。目前，黃酮類(lèi)化合物的結(jié)構(gòu)修飾主要集中在 C 環(huán)2、3位，A 環(huán)5、6、7、8位，B 環(huán)2'、3'、4'位。各種不同類(lèi)型的取代基如鹵素、烷(氧)基、芳基、吡啶基、氨基、羧基、磺酸基、磷酸基等及其他各種官能團(tuán)均被引入，以此來(lái)豐富其種類(lèi)，改善其化學(xué)性質(zhì)［2］。

1.1 化學(xué)修飾法 由于化學(xué)修飾選擇多，反應(yīng)成熟，控制方便，目前采用最普遍的分子結(jié)構(gòu)修飾方法。近來(lái)，有一些基于化學(xué)修飾的新方法。張?bào)K等［3］利用定量構(gòu)效關(guān)系(QSAR)模型，對(duì)木犀草素的功能基團(tuán)進(jìn)行取代，研究其結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。研究表明，在木犀草素的C5'位和C8位連接-CH2OH和-NHCH3基團(tuán)，可通過(guò)提供電子使得修飾后分子的最低空分子軌道能量升高而有效提高其生物活性;若在同一位點(diǎn)用-OH基團(tuán)結(jié)構(gòu)修飾，則可通過(guò)降低修飾后分子的水合能而提高木犀草素的生物活性;如果在木犀草素的A、B、C環(huán)可取代位點(diǎn)上任意取代兩個(gè)基團(tuán)生物活性總優(yōu)于一個(gè)取代基團(tuán)的活性，而如果在A、B、C環(huán)上的基團(tuán)取代位點(diǎn)過(guò)多則可能會(huì)導(dǎo)致環(huán)上活性基團(tuán)如酚羥基等形成分子內(nèi)氫鍵，反而會(huì)抑制木犀草素的生物活性。這種利用數(shù)學(xué)模型的方法，將黃酮類(lèi)化合物的各個(gè)位點(diǎn)取代情況用數(shù)學(xué)公式計(jì)算出來(lái)，不僅直觀可信，減少試驗(yàn)的盲目性，而且節(jié)約時(shí)間和資源，可能會(huì)給研究化合物分子改造提供新的思路和方法。

1.2 酶修飾法 黃酮類(lèi)化合物可以被來(lái)源于自然界的植物細(xì)胞、微生物和游離的酶催化進(jìn)行糖基化修飾。糖苷化后黃酮類(lèi)化合物能夠改善其構(gòu)效關(guān)系，提高溶解性和生物利用度。Hye等［4］在糖基轉(zhuǎn)移酶和蔗糖合成酶的融合蛋白(Os-UGT3-AtSUS fusion protein)存在下，糖基供體為UDP-葡萄糖，將槲皮素(30 mg/L)進(jìn)行糖基化，得到槲皮素-7，3'-二-O-葡萄糖苷。Shimoda等［5］以來(lái)源于甘薯(Ipomoea batatas)植物細(xì)胞的酶，可以將橙皮素的3'位、7位和5位羥基糖基化，將其轉(zhuǎn)變?yōu)槌绕に?7-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、橙皮素-3'-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、橙皮素-5-O-β-D-吡喃葡萄糖苷3種橙皮素糖苷，橙皮素(0.45 g/L)總轉(zhuǎn)化率為52%。

任亮等［6］在操作溫度為25℃下，利用右旋糖酐蔗糖酶在濃度30%DMSO-濃度70%乙酸-乙酸鈣(0.02 mol/L，pH 5.4)的反應(yīng)體系進(jìn)行試驗(yàn)，催化合成一種槲皮素葡萄糖苷。在上述體系中，以濃度10%蔗糖為酶催化反應(yīng)的糖基供體，以槲皮素為糖基的受體，當(dāng)右旋糖酐蔗糖酶活力為40 U/ml，轉(zhuǎn)速為150 r/min時(shí)，槲皮素糖苷的轉(zhuǎn)化率最高，可達(dá)39.5%。在上述條件下，槲皮素主骨架上的5個(gè)羥基可能都被糖基化。

Park等［7］將從成熟的橘皮中提取出來(lái)的黃酮類(lèi)化合物柚皮蕓香苷(Narirutin)和橙皮苷(Hesperidin)進(jìn)行分離純化，以從產(chǎn)乙醇熱厭氧桿菌(Thermoanaerobacter)中提取的葡萄糖轉(zhuǎn)移酶(CGTase)和從青霉菌中提取的橙皮苷酶這2種市售酶為催化劑，以環(huán)糊精為糖基供體，催化上述2種黃酮類(lèi)化合物進(jìn)行糖基化反應(yīng)，得到柚苷基-7-O-葡萄糖苷(CFs-glc)和橙皮素-7-O-葡萄糖苷。試驗(yàn)表明，經(jīng)過(guò)酶法修飾的這2種物質(zhì)具有優(yōu)良的保肝功能。此外，它們的抗氧化、抗炎作用明顯增強(qiáng)。隨著代謝組學(xué)和酶組學(xué)的發(fā)展，黃酮化合物的酶糖基化依然成為熱點(diǎn)研究項(xiàng)目。由于酶修飾法的高效性、專(zhuān)一性以及高轉(zhuǎn)化率等特點(diǎn)，該方法有望在黃酮化合物工業(yè)化轉(zhuǎn)化大生產(chǎn)中被應(yīng)用。

1.3 微生物修飾法 天然黃酮類(lèi)化合物主要通過(guò)植物提取，提供大量植物的原料，而且易受季節(jié)和地域的影響，產(chǎn)率、純度也很低，且廢棄物對(duì)環(huán)境的影響很大。但是，隨著合成生物學(xué)與代謝工程的發(fā)展，黃酮類(lèi)化合物新的生物合成代謝途徑被建立，現(xiàn)已有用大腸桿菌、酵母等微生物來(lái)合成黃酮類(lèi)化合物及其衍生物的研究，并且在此基礎(chǔ)上可以利用上述酶分子修飾法，將其甲基化或糖基化修飾以增加新的生物活性功能。

黃酮類(lèi)化合物在植物體內(nèi)的合成途徑是一個(gè)復(fù)雜的酶促反應(yīng)過(guò)程，而其他的黃酮類(lèi)化合物及衍生物都是在體內(nèi)以二氫黃酮為前體轉(zhuǎn)變而來(lái)的;黃酮類(lèi)化合物在生物體內(nèi)合成的途徑較短，所以適合在微生物中合成［8］。Santos等［9］利用基因工程的方法，將粘紅酵母(Rhodotorula glutinis)RgTAL和密碼子優(yōu)化后的Sc4CL操縱子構(gòu)成上游模塊，將擬南芥(Arabidopsis thaliana)AtCHS和葛根(Pueraria lobata)PlCHI構(gòu)成下游模塊，用trc和GAP啟動(dòng)子協(xié)調(diào)模塊表達(dá)，以酪氨酸前體，工程大腸桿菌進(jìn)行發(fā)酵生成0.61 mg/L柚皮素。Leonard 等［10］將表達(dá) Pc4CL2、PhCHS 和 MsCHI的底盤(pán)大腸桿菌中引入發(fā)光桿菌(Photorhabdus luminescens)Pluacc和生物素連接酶(Biotin-protein ligase，birA)基因birA后，以對(duì)香豆酸為前體，可生成383 mg/L柚皮素，是出發(fā)菌株產(chǎn)量的12.6倍，如果再引入大腸桿菌丙二酰輔酶A合酶(malonyl coa synthase，ACS)基因acs，且在添加乙酸的條件下，可將柚皮素的產(chǎn)量提高到429 mg/L。目前，國(guó)內(nèi)進(jìn)行黃酮類(lèi)化合物微生物合成的主要有陳堅(jiān)等［11］課題組對(duì)二氫黃酮類(lèi)的合成。主要工作是將N端膜結(jié)構(gòu)域經(jīng)過(guò)改造的非洲菊GhF3'H與長(zhǎng)春花細(xì)胞色素P450還原酶(CPR)基因CrCPR構(gòu)成融合蛋白，并與 RgTAL、Pc4CL、PhCHS、MsCHI、谷氨酸棒狀桿菌accBC等和大腸桿菌內(nèi)源性乙酰輔酶A合酶(ACS)基因acs一起導(dǎo)入到工程大腸桿菌中，并保證各基因的表達(dá)，以酪氨酸為前體物質(zhì)，最后生成產(chǎn)量達(dá)106.7 mg/L圣草酚。隨著代謝組學(xué)和基因工程學(xué)的發(fā)展，利用大腸桿菌、酵母菌等模式生物合成天然產(chǎn)物，因其操作快捷簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、低成本、對(duì)環(huán)境影響小等眾多優(yōu)勢(shì)而成為研究熱點(diǎn)。

2 黃酮類(lèi)化合物分子修飾與功能的關(guān)系

黃酮類(lèi)化合物生物活性作用廣泛，有抗菌、抗病毒、抗氧化、消除自由基等一系列藥理作用。這也對(duì)應(yīng)著它結(jié)構(gòu)的多樣性。用分子修飾的方法可以改變其原有結(jié)構(gòu)或構(gòu)象，增加或修改化合物的活性基團(tuán)或部位，達(dá)到擴(kuò)展黃酮類(lèi)化合物生理作用功能、提高生物利用度及溶解度的作用，已引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，相關(guān)研究也都展開(kāi)，但其結(jié)構(gòu)的改變也有可能對(duì)其生理活性產(chǎn)生不利的影響。

2.1 抗菌作用 黃酮類(lèi)化合物具有優(yōu)良的抗菌活性，而且由于它不易產(chǎn)生耐藥性，在自然界中廣泛存在，逐漸成為研究的熱點(diǎn)。有文獻(xiàn)報(bào)道，富含黃酮類(lèi)化合物的天然產(chǎn)物具有良好的抗菌作用，且對(duì)耐抗生素的細(xì)菌依然敏感［12-13］。楊彩霞等［14］綜述了黃酮類(lèi)化合物抑制甚至殺死細(xì)菌的作用機(jī)制主要是通過(guò)抑制三羧酸循環(huán)阻斷能量攝取、增加細(xì)胞膜通透性、破換細(xì)胞完整性、抑制細(xì)胞內(nèi)酶的活性和蛋白質(zhì)的合成、抑制核酸合成等。

黃酮類(lèi)化合物3，4'，5-三羥基-3'，3-二甲氧基黃酮對(duì)大腸桿菌的MIC為31.25 μg/ml，鼠李檸檬素比該化合物僅在3'位上少一個(gè)甲氧基，其他結(jié)構(gòu)相似，鼠李檸檬素對(duì)大腸桿菌則沒(méi)有抑制效果。這一現(xiàn)象顯示該黃酮類(lèi)化合物的抗大腸桿菌作用的構(gòu)效與其3'-甲氧基的存在有關(guān)［15］。

Wu等［16］為了探究黃酮類(lèi)化合物抗菌作用與膜的相互關(guān)系，選用了11種黃酮類(lèi)化合物(其中包括2種聚甲氧基黃酮和4種異黃酮)，觀察對(duì)大腸桿菌的抑制情況，發(fā)現(xiàn)黃酮類(lèi)化合物對(duì)大腸桿菌的抑制作用程度不同，其抗菌活性從強(qiáng)到弱依次為山柰酚＞槲皮素＞白楊素＞木犀草素＞黃芩苷＞紅橘黃酮＞5，6，7，4'-四甲氧基黃酮，黃豆苷＞染料木苷＞芒柄花苷＞葛根素。研究表明，抗菌活性最強(qiáng)的山柰酚、槲皮素、白楊素的 MIC50值分別是25.00、35.76、36.72 μg/ml，而異黃酮芒柄花苷和葛根素的MIC50值分別為712.5、1 500.0 μg/ml。這說(shuō)明黃酮類(lèi)化合物的分子結(jié)構(gòu)比異黃酮化合物更適合抑菌作用。研究者采用QSAR(定量構(gòu)效關(guān)系)模型，并結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果對(duì)黃酮類(lèi)化合物的構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行推測(cè)，發(fā)現(xiàn)①黃酮類(lèi)化合物環(huán)上3位的羥基對(duì)其抗菌活性有重要作用;②甲氧基能夠降低黃酮類(lèi)化合物的抗菌活性，具體體現(xiàn)在紅橘黃酮和5，6，7，4'-四甲氧基黃酮A環(huán)和B環(huán)上有4～5個(gè)甲氧基，導(dǎo)致其抗菌活性較低，但是A環(huán)8位上的甲氧基能增強(qiáng)黃酮類(lèi)化合物的抗菌作用;③4種異黃酮中黃豆苷的抗菌活性最高，推測(cè)可能是由于A環(huán)7位和8位上糖苷化使其抗菌活性減弱。

Ward等［17］發(fā)現(xiàn)，黃酮類(lèi)化合物的鹵代也影響其活性，若B環(huán)鹵代抑菌活性增強(qiáng)，A環(huán)的鹵代則抑菌活性降低。研究顯示，黃酮類(lèi)化合物B環(huán)上3位和4位的氯代以及4'位上的溴取代對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌能力與其母體化合物相比提高了1倍，對(duì)大腸桿菌的抑菌能力提高4倍。另外，溴代后得到的3-甲基-6-溴黃烷酮與母體相比抑菌作用減弱，表明A環(huán)上的鹵代可能減弱其抑菌能力。

Brunskole等［18］測(cè)定了27種母核結(jié)構(gòu)不同的黃酮類(lèi)化合物對(duì)大腸桿菌模型中重組3HNR(黑色素生物合成酶的活性)的抑制活性。結(jié)果顯示，雞豆黃素A在半抑制濃度為12 μmol/L時(shí)活性抑制活性最強(qiáng)。構(gòu)效關(guān)系研究表明，黃酮類(lèi)化合物母核A環(huán)上第5位和第7位的羥基與抑制活性有關(guān)，C環(huán)上第3位和A環(huán)上第6位以及B環(huán)上第3'位的羥基取代后抑制活性減弱。

2.2 抗病毒作用 黃酮類(lèi)化合物的抗病毒作用廣泛，現(xiàn)已報(bào)道的有抗流感病毒、單純皰疹病毒(HSV)、人類(lèi)免疫缺陷病毒(HIV病毒)、呼吸道合胞病毒、脊髓灰質(zhì)炎病毒和辛德畢斯病等。其抗病毒的機(jī)制主要是通過(guò)阻斷病毒對(duì)宿主細(xì)胞的吸附、穿入、復(fù)制等環(huán)節(jié)增強(qiáng)機(jī)體免疫功能，刺激機(jī)體的免疫系統(tǒng)產(chǎn)生干擾素、白介素等細(xì)胞因子，增強(qiáng)機(jī)體免疫功能而發(fā)揮抗病毒作用［19］。

Liu等［20］利用25種黃酮類(lèi)化合物對(duì)3種流感病毒(NAs)的抑制作用，揭示黃酮類(lèi)化合物的構(gòu)效關(guān)系。這3種NAs分別是 A/PR/8/34(H1N1)、A/Jinan/15/90(H3N2)和B/Jiangshu/10/2003。通過(guò)該試驗(yàn)結(jié)果，可推測(cè)出黃酮類(lèi)化合物抑制NAs潛能排序?yàn)槌韧军S酮/黃酮醇＞異黃酮＞二氫黃酮/二氫黃酮醇、黃烷/黃烷醇。構(gòu)效關(guān)系研究說(shuō)明，在黃酮類(lèi)化合物A環(huán)的7位羥基、B環(huán)的4'位羥基、C環(huán)4位羰基和2，3位雙鍵都是其活性必需基團(tuán)，糖基化會(huì)極大地降低其對(duì)NAs的抑制活性。為了證實(shí)這些推測(cè)，該試驗(yàn)采用致細(xì)胞病變效應(yīng)法CPE測(cè)試上述8種化合物的體外抗病毒活性。試驗(yàn)結(jié)果與所推測(cè)的構(gòu)效一致。

Ryu等［21］從柘樹(shù)(Cudrania tricuspidata)中提取了6 種天然黃酮類(lèi)化合物，測(cè)定其對(duì)NAs活性抑制的IC50值，并且利用計(jì)算機(jī)的方法對(duì)其進(jìn)行構(gòu)效關(guān)系研究。這6種化合物與流感病毒NAs作用的關(guān)鍵基團(tuán)是B環(huán)上間苯二酚取代，此外還有A環(huán)的極性取代基團(tuán)。極性取代基團(tuán)的作用是與NAs受體的活性部位形成氫鍵，抑制其活性。

Chen等［22］將槲皮素-3-β-半乳糖苷合成該化合物新的衍生物，通過(guò)測(cè)定其對(duì)SARS-CoV 3CLpro的抑制活性，推斷槲皮素A環(huán)第7位上的羥基取代可增強(qiáng)該衍生物的抑制活性，而且在第7位上取代一個(gè)較大的糖苷基。該衍生物仍有抑制活性，但是糖取代基若被乙?；笠种苹钚詴?huì)降低。

2.3 抗氧化作用 黃酮類(lèi)化合物具有良好的抗氧化作用、抗衰老作用，一直受人們所推崇。其抗氧化機(jī)制主要通過(guò)抑制和清除自由基和活性氧來(lái)避免氧化損傷。研究槲皮素、茶多酚、兒茶素、木犀草素、蘆丁等構(gòu)效關(guān)系，發(fā)現(xiàn)天然黃酮類(lèi)化合物中含有較多的羥基，具有較強(qiáng)的清除自由基的能力，相鄰羥基取代基數(shù)目越多，活性越強(qiáng);羥基的糖基化或甲氧基取代都對(duì)其抗氧化作用不利，而且B環(huán)上的羥基活性比A環(huán)更大［23］。

Das等［24］概括了黃酮類(lèi)化合物抗氧化的作用機(jī)制，即①黃酮類(lèi)化合物與許多酶的相互作用;②清除活性氧自由基的能力;③螯合金屬離子的能力;④與其他抗氧化劑的協(xié)同或增效作用。此外，黃酮類(lèi)化合物的自身結(jié)構(gòu)和A、B、C環(huán)上取代基的數(shù)目和位置也與其抗氧化作用密切相關(guān)。雖然各種黃酮類(lèi)化合的抗氧化特性都已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，但很少有研究系統(tǒng)地對(duì)其抗氧化活性與構(gòu)效關(guān)系做深入探討。Das等利用改造的定量構(gòu)效關(guān)系模型QSAR系統(tǒng)地對(duì)黃酮類(lèi)化合物結(jié)構(gòu)、取代基數(shù)目、位置做了分析，發(fā)現(xiàn)采用QSAR模型計(jì)算推測(cè)的黃酮類(lèi)化合物抗氧化能力的結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相似，最后確定出20種黃酮類(lèi)化合物的抗氧化活性最高。

Cai等［25］用改良的ABTS·+和DPPH的方法測(cè)定了從具有抗癌作用的中草藥中提取的91種天然黃酮類(lèi)化合物及其衍生物的清除氧自由基活性，發(fā)現(xiàn)其中有許多具有強(qiáng)的清除氧自由基的活性，而另外一部分并無(wú)此活性。經(jīng)過(guò)對(duì)具有強(qiáng)活性化合物的構(gòu)效關(guān)系的研究，發(fā)現(xiàn)黃酮類(lèi)化合物清除氧自由基活性的相關(guān)基團(tuán)是母核上羥基取代基的數(shù)目和位置，相鄰位點(diǎn)羥基取代基數(shù)目越多活性越強(qiáng)，取代基數(shù)目越少活性越弱，甚至沒(méi)有活性;A環(huán)、B環(huán)上的鄰苯二羥基和C環(huán)3位的-OH、-CO取代基是重要活性基團(tuán);黃酮類(lèi)化合物母核骨架中心的吡喃環(huán)氧化情況影響其抗氧化活性，C環(huán)上的雙鍵和羰基如果共軛則有利于母核骨架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定;羥基取代基的糖基化和甲基化均會(huì)降低黃酮類(lèi)化合物抗氧化活性，取代基的數(shù)目和結(jié)構(gòu)也會(huì)影響黃酮類(lèi)化合物的抗氧化活性。

Amaral等［26］從兩種常用的抗癌和抗炎中草藥中提取分離了兩種黃酮類(lèi)化合物的活性成分，采用ABTS/HRP和DPPH方法探究黃酮類(lèi)化合物抗氧化活性與清除自由基功能相關(guān)的構(gòu)效關(guān)系。研究表明，這一系列的黃酮類(lèi)化合物的抗氧化活性與結(jié)構(gòu)的關(guān)系是其活性與黃酮類(lèi)化合物母核中B環(huán)上3'，4'鄰位二羥基取代、B環(huán)與C環(huán)的功能基團(tuán)之間的共軛效應(yīng)和3位和5位羥基取代基與羰基之間的共軛效應(yīng)等有關(guān)。

Sadeghipour等［27］為了研究黃酮類(lèi)化合物的抗氧化活性，將過(guò)氧化亞硝酸鹽與11種天然黃酮化合物反應(yīng)來(lái)研究其抗氧化活性能力，并且得到構(gòu)效關(guān)系。試驗(yàn)中選用天然黃酮類(lèi)化合物，兒茶素、黃衫素、木犀草素、槲皮素和楊梅素為第一組，因?yàn)檫@些化合物的B環(huán)上3'，4'位為鄰二羥基，抗氧化活性最高;第二組選用的是柚皮素、山柰酚和桑黃素等，這些化合物因其B環(huán)上4'位為羥基取代基，抗氧化活性較前一組弱。比較這兩組化合物的反應(yīng)活性，發(fā)現(xiàn)第二組的活性比第一組弱50%，由此可以推測(cè)這兩組化合物中可能含有相同的活性必需基團(tuán)。經(jīng)分析，可以確定為B環(huán)上的羥基取代基，即B環(huán)上3'，4'位鄰二羥基和4'位羥基取代基是抗氧化活性的活性必需基團(tuán)。另外，發(fā)現(xiàn)若B環(huán)3'位上羥基取代后使其抗氧化活性減弱甚至消失，而C環(huán)上2，3位雙鍵和4位羰基的影響不太明顯。

Modak 等［28］從一種植物(Heliotropium sinuatum)的滲出液中提取出黃酮類(lèi)化合物，發(fā)現(xiàn)其抗氧化活性的構(gòu)效關(guān)系，即黃酮類(lèi)化合物母核骨架上羥基取代基的數(shù)目和位置至關(guān)重要，B環(huán)上3'，4'位羥基取代的黃酮化合物活性最高，這類(lèi)化合物脫氫作用的ΔH值最低。經(jīng)過(guò)分析，可知C環(huán)上2位、3位的雙鍵有利于氧化后自由基的穩(wěn)定。

2.4 抗炎作用 饒澄等［29］綜述了黃酮類(lèi)化合物的抗炎作用機(jī)制主要通過(guò)對(duì)花生四烯酸(Arachidonic acid，AA)代謝酶及其代謝產(chǎn)物等炎癥遞質(zhì)產(chǎn)生抑制作用;通過(guò)降低基質(zhì)金屬蛋白酶(Matrix metalloproteinases，MMPs)以及減少血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(Vascular endot helial growth factor，VEDF)表達(dá)等方式抑制血管生的生產(chǎn);抑制補(bǔ)體-中性粒細(xì)胞-活性氧正反饋活化環(huán)控制炎癥應(yīng)答等途徑發(fā)揮其抗炎作用的。

脂氧化酶(Lipoxygenase，LOX)被認(rèn)為是風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、腸炎、牛皮癬、過(guò)敏性鼻炎、動(dòng)脈硬化和某些癌癥等的炎癥介質(zhì)。某些黃酮類(lèi)化合物具有抑制脂氧化酶活性的功能，因此具有保護(hù)血脂不受自由基的破壞即抗炎作用。Vasquez-Martinez等［30］在色原酮骨架C環(huán)2位、3位上分別設(shè)計(jì)連接不同的烷基或芳香基，在其他不同的位點(diǎn)上連上羥基合，最終合成41種異黃酮類(lèi)衍生物，將這些黃酮類(lèi)衍生物進(jìn)行體外試驗(yàn)，研究其抑制人脂氧化酶(hLOX)同工酶12-hLOX、15-hLOX-1和15-hLOX-2的抑制活性。研究結(jié)果與槲皮素、黃芩素、漆樹(shù)黃酮等已知具有hLOX抑制活性的天然黃酮化合物作比較，分析構(gòu)效關(guān)系，發(fā)現(xiàn)黃酮類(lèi)衍生物的抑制活性、選擇性與其母核骨架上的芳香性和氧化狀態(tài)至關(guān)重要，對(duì)黃酮類(lèi)化合物進(jìn)行分子修飾可以使其成為12-hLOX、15-hLOX-1等的選擇性抑制劑，發(fā)揮其抗炎作用;A環(huán)、B環(huán)上的鄰苯二酚結(jié)構(gòu)是活性必需基團(tuán);異黃酮和異黃烷酮對(duì)12-hLOX均有抑制作用，而異黃烷酮對(duì)15-hLOX-1抑制作用更明顯，但對(duì)15-hLOX-2抑制作用甚微;不同化合物與受體蛋白的結(jié)合方式不同，B環(huán)有取代基會(huì)因?yàn)楫慄S烷酮C環(huán)柔性升高而與受體蛋白的結(jié)合方式發(fā)生改變，導(dǎo)致其化合物的活性喪失，但是異黃酮和異黃烷酮較前者C環(huán)剛性高，B環(huán)不易被影響，B環(huán)上的抑制活性也不會(huì)受到影響。

參與炎癥反應(yīng)的細(xì)胞中白細(xì)胞滲出是炎癥反應(yīng)最重要的特征。消除炎癥最普遍的認(rèn)識(shí)是抑制白細(xì)胞的活性或形成。Sartor［31］等通過(guò)27種黃酮化合物抑制白細(xì)胞胰肽酶E和白明膠酶的研究，發(fā)現(xiàn)抑制白細(xì)胞胰肽酶E活性的功能基團(tuán)是3位上的羥基或半?；?、B環(huán)上的3個(gè)羥基取代、4'位上單羥基取代、2，3位間雙鍵;抑制白明膠酶的作用是由A環(huán)或B環(huán)的3個(gè)羥基和3位的半酰基決定的。Paoletti等［32］以芹菜素為先導(dǎo)化合物，引入異戊烯基合成新的黃酮類(lèi)衍生物。在這些化合物中8-preny lnaringenin(8-PN)和8-prenylapigenin(8-PA)能夠抑制核因子-kB活化和活性氧自由基的累積，從而抑制脂多糖誘導(dǎo)基因的表達(dá)水平。黃酮類(lèi)化合物的抗炎作用主要通過(guò)影響細(xì)胞的分泌、有絲分裂及細(xì)胞間的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其構(gòu)效關(guān)系尚不明確。

2.5 其他功能 天然黃酮類(lèi)化合物的來(lái)源豐富，結(jié)構(gòu)多樣，功能廣泛，受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。由于黃酮類(lèi)化合物能抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)、促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的分化和凋亡等，已成為近來(lái)黃酮類(lèi)化合物研究的新熱點(diǎn)。黃酮的抗腫瘤活性結(jié)構(gòu)主要集中在黃酮分子中的B環(huán)和C環(huán)以及羥基的位置和C2、C3位的雙鍵。適當(dāng)?shù)牧u基，C2、C3位呈雙鍵，B環(huán)定位于2、3、6位的羥基，B環(huán)鄰位羥基等對(duì)于植物黃酮發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)可能是至關(guān)重要的。此外，黃酮類(lèi)化合物還有消除自由基、保護(hù)心血管、鎮(zhèn)痛解痙作用、保肝、瀉下、雌激素樣作用等生物功能。已有文獻(xiàn)報(bào)道，這些功能都與黃酮化合物結(jié)構(gòu)上的活性基團(tuán)的位置和種類(lèi)有關(guān)。所以，利用一些新興的技術(shù)如網(wǎng)絡(luò)病理學(xué)方法等對(duì)黃酮類(lèi)化合物的分子進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，將會(huì)有巨大的潛力［2］。

3 設(shè)想與展望

目前對(duì)黃酮類(lèi)化合物的結(jié)構(gòu)修飾改造主要是在A環(huán)6、7、8 位，B 環(huán)2'、3'、4'位上的活性基團(tuán)取代作用，如鹵素、烷基或烷氧基、芳基、氨基、羧基等，以此法來(lái)改善黃酮類(lèi)化合物的抗菌、抗氧化以及消除自由基等多種活性功能，并且羥基作為取代基的個(gè)數(shù)和位置對(duì)其活性也有影響。而C環(huán)2、3位的雙鍵和羰基的修飾對(duì)其活性的影響甚大。一般認(rèn)為，若2、3位的雙鍵和羰基發(fā)生加氫反應(yīng)，則會(huì)降低天然黃酮類(lèi)化合物的生物活性。經(jīng)綜合分析黃酮類(lèi)化合物的結(jié)構(gòu)信息，將3種修飾方法(化學(xué)修飾方法、酶修飾法和微生物修飾法)結(jié)合起來(lái)，并且輔以計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)，構(gòu)建一套完整的有關(guān)黃酮類(lèi)化合物的分離提取、結(jié)構(gòu)改造、構(gòu)效關(guān)系、藥理作用研究的綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以更好地為人類(lèi)健康造福。

天然黃酮類(lèi)化合物的藥理作用廣泛，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。了解和掌握其構(gòu)效關(guān)系與作用基團(tuán)，對(duì)天然黃酮類(lèi)化合物在臨床應(yīng)用和生產(chǎn)實(shí)際中的影響很大。目前，對(duì)于天然黃酮類(lèi)化合物及其衍生物的研究主要是利用各種藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法、計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)等多方面對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，以研究其構(gòu)效關(guān)系。人們應(yīng)該不斷利用新出現(xiàn)的技術(shù)和方法，研究黃酮類(lèi)化合物的作用本質(zhì)，彌補(bǔ)其各種缺陷和不足，以加強(qiáng)天然黃酮類(lèi)化合物的綜合利用價(jià)值。

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