从多年生野生蔬菜Chenopodium serotinum L.中提取的具有α-葡萄糖苷酶抑制活性的奥莱烷型糖苷

《Journal of Agricultural and Food Chemistry》：Oleanane-Type Glycosides with α-Glucosidase Inhibitory Activity from Chenopodium serotinum L., an Everlasting Wild Vegetable

抗糖尿病活性研究 | 皂苷结构鉴定 | α-葡萄糖苷酶抑制 | 分子对接 | 新化合物发现 | 三糖链结构 | Chenopodium serotinum | 糖基配体

　　在自然界中，许多植物含有丰富的生物活性化合物，这些化合物不仅在植物自身防御中发挥重要作用，也在医药和营养学领域展现出巨大潜力。近期，一项针对一种名为 *Chenopodium serotinum* 的植物的研究，揭示了其植物体中富含一类新的三萜类糖苷化合物，这些化合物不仅具有独特的化学结构，还显示出一定的生物活性。*Chenopodium serotinum*，俗称“小鹅掌”，是一种广泛分布于欧洲、日本、中国大陆及台湾地区的年生草本植物，因其快速生长特性，被认定为一种入侵物种。尽管该植物在古代文献中有所记载，如《诗经》中提到的“野菜”，但其化学成分尚未被深入研究。因此，本研究通过多种色谱技术，从该植物的地上部分提取并分离出一系列新的化合物，为这一植物的药理学研究提供了重要的物质基础。

### 化合物的提取与分离

研究人员首先通过甲醇（MeOH）提取了 *Chenopodium serotinum* 的地上部分，获得了136.9克的MeOH提取物。随后，通过液液萃取法，将提取物分为四个部分：二氯甲烷（CH?Cl?）可溶部分、乙酸乙酯（EtOAc）可溶部分、正丁醇（n-BuOH）可溶部分和水（H?O）可溶部分。其中，n-BuOH可溶部分因其具有皂苷的特性（如搅拌时产生泡沫），成为研究的重点。该部分经过进一步的柱层析，包括Sephadex LH-20柱和C-18柱，最终分离出12种化合物，包括7种新的三萜类糖苷（命名为chenoponins A–G）、2种蜕皮激素（β-ecdysone和makisterone A）以及2种非甾体糖苷（stophylionoside D和icariside B?）。这些化合物的结构通过多种光谱技术进行了深入分析，包括红外光谱（IR）、紫外光谱（UV）、圆二色光谱（CD）、一维和二维核磁共振（1D/2D NMR）以及高分辨率质谱（HRESIMS）等。

### 化合物的结构分析

在结构分析方面，研究团队发现，chenoponins A–G均属于三萜类糖苷，其核心结构为三萜骨架，通过糖苷键连接到不同的糖基部分。例如，chenoponin A（化合物1）的结构为甲基21β,28-二羟基-18β-甘草酸，通过β- sophorosyl-(1→3)连接到α-L-阿拉伯吡喃糖。其分子式为C??H??O??，通过HR-ESI-MS确认。在NMR谱中，化合物1的糖部分表现出与β-D-葡萄糖（1→2）-β-D-葡萄糖（1→3）-α-L-阿拉伯吡喃糖相似的结构，表明其糖苷键连接方式与已知的某些植物糖苷相似。此外，其结构中还存在一个独特的β-取代的α,β-不饱和酮基团，这是其区别于其他三萜类糖苷的重要特征。

同样，chenoponin B（化合物2）的结构为3β,21β,28-三羟基-18β-olean-12-en-11-one，通过β-sophorosyl-(1→3)连接到α-L-阿拉伯吡喃糖。其分子式为C??H??O??，HR-ESI-MS显示其具有与化合物1相似的特征，但缺少一个酯基团，说明其在糖苷部分的结构上有所差异。而chenoponin C（化合物3）的结构为3β,28-二羟基-18β-olean-12-ene-11,21-二酮，通过β-sophorosyl-(1→2)连接到α-L-阿拉伯吡喃糖。其分子式为C??H??O??，NMR谱分析显示其糖部分的结构与化合物1和2类似，但其三萜部分的结构更倾向于酮基团，而非酯基团。

此外，chenoponin D（化合物4）的结构为3β,21β,28-三羟基-18β-olean-12-en-11-one，通过β-glucosyl-(1→3)连接到α-L-阿拉伯吡喃糖。其分子式为C??H??O??，显示出比化合物2更简化的三萜部分。这表明，随着糖苷链的简化，化合物的结构可能发生变化，从而影响其生物活性。同样，chenoponin E（化合物5）和chenoponin F（化合物6）的结构均包含三萜骨架，其中化合物5的三萜部分为3β,21β,28-三羟基-18β-olean-12-en-11-one，而化合物6则为3β,28-二羟基-olean-11,13(18)-二烯-21-one，其结构差异在于是否含有一个额外的羟基基团。

chenoponin G（化合物7）的结构为3β,28,30-三羟基-12-oleanene-11,21-二酮，通过β-sophorosyl-(1→3)连接到α-L-阿拉伯吡喃糖。其分子式为C??H??O??，显示出比化合物5多一个羟基基团，这可能是其生物活性更强的原因之一。通过NMR和HRESIMS分析，研究团队确认了这些化合物的糖苷键连接方式和三萜骨架的结构特征。

### 化合物的生物活性研究

为了进一步评估这些化合物的潜在药理活性，研究团队进行了分子对接（molecular docking）模拟，并结合体外实验，评估其对α-葡萄糖苷酶的抑制作用。分子对接结果表明，这些化合物能够与α-葡萄糖苷酶的活性位点结合，形成氢键相互作用，从而影响其催化活性。其中，chenoponin A（化合物1）显示出最显著的抑制活性，其IC??值为23.25 ± 1.00 μM，表明其具有一定的酶抑制能力。

体外实验进一步验证了分子对接的结果。在α-葡萄糖苷酶活性测试中，化合物1的IC??值为23.25 μM，而化合物2的IC??值为55.25 μM，化合物7的IC??值为66.21 μM，化合物11的IC??值超过249 μM。这些结果表明，化合物1的抑制活性最强，而其他化合物的活性则相对较低。相比之下，作为阳性对照的乙酰果糖（acarbose）的IC??值仅为0.03 μM，说明这些化合物在抑制α-葡萄糖苷酶方面仍有一定潜力。

### 化合物的药理学意义

在药理学方面，这些新发现的三萜类糖苷可能具有多种生物活性。例如，chenoponin A（化合物1）显示出对α-葡萄糖苷酶的中等抑制作用，这可能意味着其在糖尿病治疗方面具有应用前景。α-葡萄糖苷酶是糖代谢中的关键酶，其抑制剂可以延缓碳水化合物的吸收，从而降低血糖水平。因此，化合物1的这一特性可能使其成为一种潜在的抗糖尿病药物。

此外，一些已知的三萜类糖苷，如来自 *Chenopodium quinoa* 的化合物，已被报道具有抗炎、抗癌和抗糖尿病活性。这表明，*Chenopodium serotinum* 中的这些化合物可能具有类似的生物活性。研究团队还提到，这些化合物的糖苷部分与 *Chenopodium quinoa* 的糖苷部分相似，但三萜骨架的差异可能影响其功能特性。例如，某些化合物可能通过其三萜部分的特定官能团，如酮基或酯基，表现出不同的生物活性。

值得注意的是，尽管这些化合物显示出一定的生物活性，但它们在体外实验中对环氧化酶（COX-1和COX-2）的活性无明显影响，这可能意味着其主要作用靶点为α-葡萄糖苷酶或其他相关酶。然而，这一研究为后续的药理学研究提供了重要的基础，特别是在探讨其对糖代谢和炎症反应的潜在影响方面。

### 化合物的结构多样性与功能关系

在结构多样性方面，这些化合物表现出显著的差异。例如，某些化合物（如化合物1和2）含有不同的糖苷键连接方式，而另一些化合物（如化合物4和5）则在糖苷部分上有所不同。这种结构上的多样性可能与其生物活性的差异有关。例如，化合物1的糖苷部分为β-sophorosyl-(1→3)-α-L-阿拉伯吡喃糖，而化合物2的糖苷部分为β-sophorosyl-(1→3)-α-L-阿拉伯吡喃糖，但其三萜部分缺少一个酯基团，这可能影响其在细胞内的稳定性或活性。

此外，化合物3和5的结构相似，但它们的三萜部分存在细微差异，这可能导致其在体外实验中的活性不同。例如，化合物3的三萜部分为3β,28-二羟基-18β-olean-12-ene-11,21-二酮，而化合物5的三萜部分为3β,21β,28-三羟基-18β-olean-12-en-11-one。这种结构上的差异可能使其在不同酶的活性测试中表现出不同的结果。

从分子对接的角度来看，这些化合物的结构差异也影响了其与α-葡萄糖苷酶的结合方式。例如，化合物1的20β-CO?Me基团通过形成分子内氢键，减少了其结构的灵活性，从而增强了其与酶的结合能力。而化合物7的额外羟基基团可能在分子对接过程中造成空间位阻，使其与酶的结合能力下降。这些结果表明，化合物的结构与其生物活性之间存在一定的关联，这种关联可能为未来的药物设计提供参考。

### 化合物的药用价值与未来研究方向

从药用价值来看，*Chenopodium serotinum* 这种植物虽然在传统医学中被提及，但其化学成分尚未被系统研究。此次研究不仅揭示了其含有多种三萜类糖苷，还发现了这些化合物具有一定的生物活性，尤其是对α-葡萄糖苷酶的抑制作用。这一发现可能为开发新型抗糖尿病药物提供新的思路。此外，由于三萜类糖苷通常具有多种生物活性，如抗炎、抗癌等，这些化合物的潜在药用价值值得进一步探索。

在研究方法上，本研究采用了一系列先进的分析技术，包括分子对接和体外实验，以评估化合物的生物活性。这种方法不仅能够预测化合物与靶点的相互作用，还能通过实验验证其实际效果，为天然产物的药理学研究提供了重要的技术支撑。未来的研究可以进一步探讨这些化合物在体内的代谢过程、其对其他酶的抑制能力以及其对不同细胞模型的影响。

此外，由于这些化合物的结构新颖，它们可能具有独特的生物活性，这需要通过进一步的实验来验证。例如，可以研究它们对其他代谢酶的影响，或者评估它们在动物模型中的药效。这些研究不仅有助于理解这些化合物的生物学功能，还能为其在药物开发中的应用提供依据。

### 结论

综上所述，*Chenopodium serotinum* 的地上部分含有多种新的三萜类糖苷，其中一些显示出对α-葡萄糖苷酶的抑制作用。这些化合物的结构新颖，具有潜在的药理学意义，尤其是在糖尿病治疗方面。通过分子对接和体外实验，研究团队确认了这些化合物的结构特征及其与酶的相互作用方式，为未来的药理学研究提供了重要的基础。尽管目前这些化合物的活性仍需进一步验证，但它们的发现为天然产物的开发和应用打开了新的研究窗口。未来的研究可以进一步探讨这些化合物的生物活性、代谢途径及其在人体中的作用机制，以期发现更多潜在的药物应用价值。