陳瑞蛟 孔慶勝 綜述

（濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院山東省出生缺陷研究與轉(zhuǎn)化協(xié)同創(chuàng)新中心，山東 濟(jì)寧272067）

海洋雙四氫異喹啉生物堿是一大類結(jié)構(gòu)復(fù)雜，種類眾多的天然產(chǎn)物，包括Renieramycins、Saframycins、Ecteinascidins等［1－2］。此類生物堿及其類似物具有顯著的抗腫瘤、抗菌等活性，在化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等研究領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注［3］。其中Ecteinascidin 743（ET－743）自2007年開始率先在歐洲、韓國等成為治療多種晚期軟組織腫瘤的抗癌藥物（藥 品 名：Trabectedin；Yondelis）［4－5］。研 究 表明，在抗腫瘤活性上ET－743比目前臨床上廣泛使用的喜樹堿、紫杉醇、阿霉素、博來霉素、絲裂霉素C、順鉑及依托泊苷等著名抗癌藥物高出1～3個數(shù)量級，且具有獨(dú)特的多重作用機(jī)制。

1 Renieramycins類生物堿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1974年，加拿大科學(xué)家Kluepfel等［6］從葡萄牙鏈霉菌Streptomyces lusitanus AYB－1206中分離得到了第一例具有抗腫瘤活性的四氫異喹啉類生物堿Naphthyridinomycin。到目前為止，已經(jīng)有60多個此類化合物被報道，雖然具有抗腫瘤活性的四氫異喹啉類生物堿結(jié)構(gòu)復(fù)雜、數(shù)量繁多，但其在化學(xué)結(jié)構(gòu)上有相似性和差別，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)［1－2］，可以 將 其 分 為 3 大 家 族：1）Saframycin 家族；2）Naphthyridinomycin家族；3）Quinocarcin家族。

Renieramycins類生物堿屬于第一類Saframycin家族，它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是［1－2］：1）含有2個四氫異喹啉結(jié)構(gòu)單元；2）C1位上的側(cè)鏈不再是Saframycins類的酰胺基，而是含有酯基或者是游離羥基。從1982年至今，化學(xué)家從海洋生物中分離得到一系列具有此類似結(jié)構(gòu)和良好生物活性的分子［1－2］，從而引起了藥物及有機(jī)化學(xué)家們的廣泛關(guān)注。其中很多個化合物及其衍生物顯示了很好的抗癌活性，如乳腺癌、直腸癌、肺癌等。見圖1。

圖1 Renieramycins類生物堿

2 Renieramycins類生物堿的分離和生物活性

1982年，F(xiàn)aulkner等［7］從海綿體 Reniera sp．中分離得到4個類似于Saframycin類的新化合物，并且把他們命名為Renieramycin A，B，C，D。他們發(fā)現(xiàn)這4個新化合物具有抗菌活性，但是不能確定是否具有和Saframycin A一樣的抗癌活性。

1989年，F(xiàn)aulkner等［8］從海綿體 Reniera sp．中又分離了2個新化合物——Renieramycin E，F(xiàn)。這2個化合物很不穩(wěn)定，特別是溶于氯仿并暴露在空氣中或者是在柱色譜分離時，降解速度非?？臁?/p>

1992年，Davidson［9］從深藍(lán)色的Fijian海綿體Xestospongia caycedoi．中分離到Renieramycin G。研究發(fā)現(xiàn)，Renieramycin G的穩(wěn)定性要好于Renieramycin E，F(xiàn)，可能是由于它的C21位是酰胺而不是Renieramycin E，F(xiàn)中的甲醇胺。雖然穩(wěn)定性好了，但是它的活性卻表現(xiàn)為中等強(qiáng)度。見表1。

表1 Renieramycin G的癌細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)

1998年，Parameswaran等［10］從海綿體 Haliclona cribicutis中分離到了 Renieramycin H，I。他們認(rèn)為Renieramycin H是具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的雙四氫異喹啉生物堿，區(qū)別于其他Renieramycins類生物堿的地方是在C3－C4之間存在一個雙鍵，并且在橋頭C13上連接一個羥基。

2000年，Pettit等［11］在馬爾代夫共和國的珊瑚礁通道上收集的藍(lán)色海綿體Cribrochalina中分離得到了Cribrostatin IV，它的結(jié)構(gòu)與Parameswaran等分離報道的Renieramycin H很類似，在C3－C4之間也存在一個雙鍵。在生物活性方面，Cribrostatin IV在微摩爾等量級上具有一定的細(xì)胞毒素和抗菌活性。結(jié)果見表2。

表2 Cribrostatin IV的癌細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)

2001年，Kubo等［12］通過氫譜和碳譜對 Renieramycin H進(jìn)行分析研究，并且結(jié)合Pettit等分離得到Cribrostatin IV的波譜信息，發(fā)現(xiàn)Parameswaran等鑒定的結(jié)構(gòu)是錯誤的，其實(shí)Renieramycin H和Cribrostatin IV是同一個化合物。Kubo等對Renieramycin H的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了修飾更正后，化學(xué)家們對于Renieramycin I結(jié)構(gòu)的對與錯至今仍存在爭議。

2000年，F(xiàn)ontana等從太平洋裸鰓亞目動物Jorunna funebris的皮和黏液中分離得到一個新的雙四氫異喹啉生物堿——Jorumycin。它與之前分離的Renieramycins類生物堿的區(qū)別在于C1位上的側(cè)鏈由當(dāng)歸?；?yōu)橐阴；?，13－14］。他們研究發(fā)現(xiàn)Jorumycin具有很好的抗癌活性。結(jié)果見表3。

表3 Jorumycin的癌細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)

2003年，F(xiàn)usetani課題組［15］從海綿體 Neopetrosia sp．中分離出一個新的四氫異喹啉生物堿——Renieramycin P。它同后面Saito課題組分離出來的Renieramycin N結(jié)構(gòu)很類似，區(qū)別就在于C21位上的取代基由氰基變?yōu)榱u基。Fusetani等研究表明，Renieramycin P也具有很好的抗癌活性。結(jié)果見表4。

表4 Renieramycin P的癌細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)

隨后，Saito課題組［16］報道了從藍(lán)色的泰國海綿體Xestospongia sp．中分離得到的3個新型的雙四氫異喹啉生物堿——Renieramycin J，K，L，它們的特點(diǎn)是在C21位上連接了一個烷烴鏈。但是他們不能確切地證明這3個化合物到底是天然產(chǎn)物還是人造產(chǎn)物，因?yàn)檫@3個化合物很有可能在分離過程中與丙酮進(jìn)行了分子交換。這種結(jié)果可以預(yù)測Renieramycin J可能是Renieramycin E與丙酮在C21位上進(jìn)行反應(yīng)生成的，根據(jù)這個結(jié)論，他們課題組對海綿體Xestospongia sp．先用KCN進(jìn)行預(yù)處理，然后從處理后的海綿體Xestospongia sp．中分離得到了兩個相對穩(wěn)定的新化合物——Renieramycin M，N，通過KCN預(yù)處理，這樣就可以使C21位上的羥基轉(zhuǎn)化為氰基，這樣的結(jié)構(gòu)相對來說就比較穩(wěn)定了。使用這種方法，他們分離出克級以上的Renieramycin M和Ecteinascidin 770。但是，Renieramycin N對光和氧氣特別的敏感，很容易氧化成另一個新化合物Renieramycin O。Saito課題組對分離的幾個化合物進(jìn)行了活性探究，發(fā)現(xiàn)它們也具有很好的抗腫瘤活性。結(jié)果見表5。

表5 Renieramycin M－O的癌細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)（IC50／nM）

2004年，Saito課題組［17］通過深入研究，從KCN預(yù)處理過的海綿體Xestospongia sp．中又分離出4個 Renieramycins類生物堿——Renieramycin O，Renieramycin Q，R，S。這4個新化合物與以前報道的Renieramycins類生物堿非常類似，區(qū)別最大的是Renieramycin S，其C18位上第一次發(fā)現(xiàn)是游離的酚羥基。Saito課題組并對它們的生物活性進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)它們具有很好的抗癌活性，并且與自身的結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)聯(lián)。結(jié)果見表6。

表6 Renieramycin M－O的癌細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)（IC50／nM）

2007年，Saito等［18］從 KCN預(yù)處理過的泰國裸鰓亞目動物Jorunna funebris的外皮、內(nèi)臟器官和附著卵的帶狀物中又分離出3個穩(wěn)定的Renieramycins型的雙四氫異喹啉生物堿——Jorunnamycin A－C。這3個化合物同2000年由Fontana課題組分離的Jorumycin結(jié)構(gòu)類似，側(cè)鏈從乙?；?yōu)橛坞x羥基或者丙?；?。他們對這類化合物進(jìn)行了生物活性研究。結(jié)果見表7。

表7 Jorunnamycins類化合物的癌細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)（IC50／nM）

2009年，Saito課題組［19］通過對藍(lán)色的泰國海綿體Xestospongia sp．深入研究，從其中又提取出2個新型的雙四氫異喹啉生物堿——Renieramycin T，U。區(qū)別于其它Renieramycins類化合物的地方在于它們擁有1個高芳香性的A環(huán)，這兩個化合物就像是Renieramycins和Ecteinascidins的雜交結(jié)構(gòu)。他們研究發(fā)現(xiàn)這類化合物也具有不錯的抗癌活性。結(jié)果見表8。種人類癌細(xì)胞沒有活性。結(jié)果見表9。

表9 Renieramycin V的癌細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)（IC50／μM）

表8 Renieramycin T的癌細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)（IC50／nM）

2012年，Saito課題組［20］從藍(lán)色的泰國海綿體Xestospongia sp．分出的小極性部分提取得到一個新型的 Renieramycins類天然產(chǎn)物——Renieramycin V，它區(qū)別于其它Renieramycins類化合物的地方是C14位上連接一個甾醇醚，是此類生物堿中第一例與甾族化合物偶聯(lián)在一起的化合物。雖然Renieramycin V的結(jié)構(gòu)新穎，但是它對很多

隨后，Saito課題組［21］報道了從經(jīng)過KCN預(yù)處理的菲律賓海綿體Xestospongia sp．中提取了3個新的雙四氫異喹啉天然產(chǎn)物——Renieramycin W，X，Y。第一次發(fā)現(xiàn)在Renieramycin W和Renieramycin X化合物的C1側(cè)鏈上連接一個順芷酰基，很明顯看出它們倆分別是Renieramycin M和Renieramycin T的雙鍵順反異構(gòu)體。而Renieramycin Y的特點(diǎn)是它的A環(huán)上擁有一個五取代的苯酚，這也是在這一家族中第一次出現(xiàn)。Renieramycin Y化合物的分離提取更進(jìn)一步證實(shí)了這一家族生物合成的正確性，骨架由L－酪氨酸轉(zhuǎn)化為L－3－甲基－4甲氧基－5羥基－苯丙氨酸進(jìn)一步演變而成。

3 總結(jié)和展望

在天然產(chǎn)物化學(xué)研究中，四氫異喹啉類生物堿的研究是非?；钴S的領(lǐng)域，也是尋找和發(fā)現(xiàn)天然抗癌、抗腫瘤藥物先導(dǎo)性分子以及其它功能分子的重要源泉。本文對具有抗腫瘤活性的Renieramycins生物堿進(jìn)行了分離和生物活性的綜述。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)多個Renieramycin類化合物表現(xiàn)出很強(qiáng)的抗腫瘤活性，很有可能成為潛在的抗腫瘤藥物分子。由于大多數(shù)這類生物堿在天然生物中含量低，來源有限，限制了對其大規(guī)模的活性篩選，同時鑒于四氫異喹啉類生物堿的結(jié)構(gòu)多樣性及其高抗癌抗腫瘤的生物活性，有機(jī)化學(xué)家對它們產(chǎn)生了濃厚的興趣［3］。

［1］ Scott J D，Williams R M．Chemistry and biology of the tetrahydroisoquinoline antitumor antibiotics［J］．Chem Rev，2002，102（5）：1669－1730．

［2］ Avenda?o C，de la Cuesta E．Recent synthetic approaches to 6，15－iminoisoquino［3，2－b］3－benzazocine compounds［J］．Chem Eur J，2010，16（32）：9722－9734．

［3］ 陳瑞蛟．四氫異喹啉生物堿jorumycin的全合成研究進(jìn)展［J］．濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2014，37（1）：2－4．

［4］ Molinski T F，Dalisay D S，Lievens S L，et al．Drug development from marine natural products［J］．Nat Rev Drug Discovery，2009，8（1）：69－85．

［5］ Cuevas C，F(xiàn)rancesch A．Development of Yondelis○R（trabectedin，ET－743）．A semisynthetic process solves the supply problem［J］．Nat Prod Rep，2009，26（3）：322－337．

［6］ Kluepfel D，Baker H A，Piattoni G，et al．Naphthyridinomycin，a new broad－spectrum antibiotic［J］．J Antibiot，1975，28（7）：497－502．

［7］ Frincke J M，F(xiàn)aulkner D J．Antimicrobial metabolites of the sponge Reniera sp［J］．J Am Chem Soc，1982，104（1）：265－269．

［8］ He H Y，F(xiàn)aulkner D J ．Renieramycins E and F from the sponge Reniera sp．：reassignment of the stereochemistry of the renieramycins［J］．J Org Chem，1989，54（24）：5822－5824．

［9］ Davidson B S．Renieramycin G，a new alkaloid from the sponge Xestospongia caycedoi［J］．Tetrahedron Lett，1992，33（26）：3721－3724．

［10］Parameswaran P S，Naik C G，Kamat S Y，et al．Renieramycins H and I，two novel alkaloids from the sponge Haliclona cribricutis Dendy［J］．Indian J Chem，1998，37B，1258－1263．

［11］Pettit G R，Knight J C，Collins J C，et al．Antineoplastic A－gents 430．Isolation and Structure of Cribrostatins 3，4，and 5 from the Republic of Maldives Cribrochalina Species［J］．J Nat Prod，2000，63（6）：793－798．

［12］Saito N，Sakai H，Suwanborirux K，et al．13CNMR Spectral Assignment of 5－Hydroxy－1，5－imino－3－benzazocin－4，7，10－trione Derivatives：The Revised Structure of Renieramycin H［J］．Heterocycles，2001，55（1）：21－28．

［13］Fontana A，Cavaliere P，Wahidulla S，et al．A New Antitumor Isoquinoline Alkaloid from the Marine Nudibranch Jorunna funebris［J］．Tetrahedron，2000，56（37）：7305－7308．

［14］Saito N，Tanaka C，Koizumi Y，et al．Chemistry of renieramycins．Part 6：Transformation of renieramycin M into jorumycin and renieramycin J including oxidative degradation products，mimosamycin，renierone，and renierol acetate［J］．Tetrahedron，2004，60（17）：3873－3881．

［15］Oku N，Matsunaga S，Van Soest RWM，et al．Renieramycin J，a highly cytotoxic tetrahydroisoquinoline alkaloid，from a marine sponge neopetrosia sp．［J］．J Nat Prod，2003，66（8）：1136－1139．

［16］Suwanborirux K，Amnuoypol S，Plubrukarn A，et al．Chemistry of Renieramycins．Part 3．Isolation and Structure of Stabilized Renieramycin Type Derivatives Possessing Antitumor Activity from Thai Sponge Xestospongia Species，Pretreated with Potassium Cyanide［J］．J Nat Prod，2003，66（11）：1441－1446．

［17］Amnuoypol S，Suwanborirux K，Pummangura S，et al．Chemistry of Renieramycins．Part 5．Structure Elucidation of Renieramycin－Type Derivatives O，Q，R，and S from Thai Marine Sponge Xestospongia Species Pretreated with Potassium Cyanide［J］．J Nat Prod，2004，67（6）：1023－1028．

［18］Charupant K，Suwanborirux K，Amnuoypol S，et al．Jorunnamycins A－C，new stabilized renieramycin－type bistetrahydroisquinolines isolated from the Thai nudibranch Jorunne fuhebris［J］．Chem Pharm Bull，2007，55（1）：81－86．

［19］Daikuhara N，Tada Y，Yamaki S，et al．Chemistry of renieramycins．Part 7：Renieramycins T and U，novel renieramycin–ecteinascidin hybrid marine natural products from Thai sponge Xestospongia sp［J］．Tetrahedron Lett，2009，50（29）：4276－4278．

［20］Saito N，Yoshino M，Charupant K，et al．Part 10：Structure of Renieramycin V，a Novel Renieramycin Marine Natural Product Having a Sterol Ether at C－14Position［J］．Heterocycles，2012，84（1）：309－314．

［21］Tatsukawa M，Punzalan LLC，Magpantay HDS，et al．Chemistry of renieramycins．Part 13：Isolation and structure of stabilized renieramycin type derivatives，renieramycins W – Y，from Philippine blue sponge Xestospongia sp．，pretreated with potassium cyanide［J］．Tetrahedron，2012，68（36）：7422－7428．