槲皮素-3-O-β-D-木糖苷

产品名称: 槲皮素-3-O-β-D-木糖苷
英文名: Quercetin 3-O-β-D-xylopyranoside
中文别名:
英文别名:
Cas 号: 549-32-6
产品编码:BP3340
分子式: C₂₀H₁₈O₁₁
分子量: 434.353
来源:
物理性状: Yellow powder
化合物类型: Flavonoids

纯度: 95%~99%
分析方法: HPLC-DAD or/and HPLC-ELSD
鉴定方法: 质谱（Mass）, 核磁（NMR）
包装: 棕色小玻璃瓶，标准包装10mg，20mg，50mg；可以按客户需求包装。
可以满足克级以上大量需求，详情请咨询。

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槲皮素-3-O-β-D-木糖苷的HPLC图谱

槲皮素-3-O-β-D-木糖苷的核磁图谱

储存条件：短期保存 2~8℃，长期保存 -20 ~ -80℃

引言/概述

黄酮类化合物作为自然界中分布最广泛的植物次生代谢产物之一，长期以来因其广泛的生物活性而备受关注。槲皮素（Quercetin）作为黄酮醇类化合物的典型代表，其抗炎、抗氧化、抗肿瘤等药理作用已被大量研究证实。然而，槲皮素本身存在水溶性差、口服生物利用度低等成药性缺陷，限制了其临床应用。自然界通过糖基化修饰，巧妙地生成了多种槲皮素糖苷衍生物，这些衍生物往往在改善溶解性、增强稳定性及调节生物活性方面展现出独特优势。槲皮素-3-O-β-D-木糖苷（Quercetin 3-O-β-D-xylopyranoside， Q3X）便是其中一种重要的单糖苷化合物。

Q3X， CAS号549-32-6，是槲皮素C环3位羟基与β-D-木吡喃糖基通过糖苷键连接形成的O-糖苷。与常见的葡萄糖苷或鼠李糖苷相比，其连接的木糖基团在结构和性质上具有特殊性，可能带来差异化的生物学效应。该化合物最初从豆科植物含羞草（Mimosa pudica L.）中分离得到，后续也在其他多种药用植物中被发现。近年来，随着天然产物分离鉴定技术的进步和分子药理学研究的深入，Q3X超越其母核槲皮素的独特药理活性，尤其是在抗氧化及相关疾病干预方面的潜力，逐渐成为研究热点。本文旨在系统综述Q3X的化学特性、植物来源、药理活性、作用机制、成药性及其临床应用前景，以期为该化合物的深入研究和开发提供全面的科学参考。

化学结构与理化性质

槲皮素-3-O-β-D-木糖苷的分子式为C20H18O11，分子量为434.35 g/mol。其核心结构为经典的2-苯基色原酮-4-酮骨架，即槲皮素母核。槲皮素本身为五羟基黄酮，其A环具有5,7-位两个酚羟基，B环具有3‘,4’-位两个邻位酚羟基，而C环3位为一个醇羟基。Q3X的结构特征在于，其C环3位的羟基与一分子β-D-木吡喃糖基形成了糖苷键。

木糖是一种五碳醛糖（戊糖），其吡喃环形式在Q3X中以β构型与槲皮素相连。与常见的六碳糖葡萄糖苷相比，木糖基团缺少一个-CH2OH基团，分子更小，亲水性略有不同。这一结构修饰对化合物的理化性质产生了决定性影响。计算得到的脂水分配系数（LogP）为0.4784，表明该化合物具有适中的亲脂性，但相较于槲皮素（LogP约1.5-2.0），其亲水性显著增强。拓扑极性表面积（TPSA）高达190.28 Ų，这主要归因于分子中众多的氢键受体（氧原子）。理论水溶性数值为0.7123，证实了其在水中的溶解性优于槲皮素。这些理化参数提示，Q3X可能具有更好的体液溶解度和制剂加工性能。

糖苷键的存在也影响了化合物的化学稳定性。3位糖基化保护了该位置的羟基，可能使分子对氧化降解的敏感性发生变化。同时，作为糖苷，其在体内易受肠道和血液中糖苷酶的水解，可能生成次级苷元，这是其药代动力学行为的关键特征之一。

植物来源与提取方法

Q3X在植物界中并非普遍存在，但已在多个科的植物中被鉴定出来，显示出一定的分布特异性。
1. 主要植物来源：
* 豆科（Fabaceae）：是最早且最著名的来源。含羞草（Mimosa pudica L.）的全草或叶片是分离得到Q3X的经典原料。此外，在一些黄芪属（Astragalus）植物中也有检出。
* 其他科属：研究报道其在金丝桃科（如贯叶连翘Hypericum perforatum）、菊科、蔷薇科等部分植物中存在，常与其它黄酮糖苷共存。

1. 提取与分离方法：
   Q3X的提取分离遵循植物多酚类成分的一般流程，但需针对其极性和稳定性进行优化。
   • 提取：常用甲醇、乙醇或其水溶液（如70-80%乙醇）进行回流提取或超声辅助提取。乙醇水溶液因其成本低、毒性小而常用于大规模初步提取。微波辅助提取和加压溶剂萃取等现代技术有助于提高提取效率和节约时间。
   • 分离纯化：粗提物经石油醚、乙酸乙酯等溶剂初步脱脂和分段后，富含极性黄酮苷的部分（通常存在于正丁醇或水层）是目标所在。进一步的纯化高度依赖色谱技术。
     • 柱色谱：常采用硅胶柱色谱、聚酰胺柱色谱或反相硅胶（如ODS-C18）柱色谱进行初步分离。大孔吸附树脂（如D101、AB-8）也常用于富集和脱色。
     • 高效液相色谱：制备型高效液相色谱（Prep-HPLC）是获得高纯度Q3X单体的最关键步骤。通常使用反相C18色谱柱，以甲醇-水或乙腈-水（常含少量甲酸或乙酸调节pH）为流动相进行梯度洗脱。通过紫外检测器在黄酮类化合物的特征吸收波长（如254 nm或360 nm附近）进行监测。
   • 鉴定：化合物的结构鉴定主要依靠波谱学方法。紫外光谱（UV）可提示黄酮母核及羟基取代模式。质谱（MS，尤其是ESI-MS或HR-MS）可提供精确分子量及糖苷键断裂的碎片离子信息。核磁共振谱（NMR，包括1H NMR、13C NMR、HSQC、HMBC等）是解析其平面及立体结构的金标准，能够明确槲皮素母核上各质子和碳的化学位移，以及木糖基的连接位置（3位）和糖苷键构型（β型）。

药理活性研究

大量体外和少量体内研究表明，Q3X继承了槲皮素的部分生物活性，并因其独特的糖基化修饰而展现出新的特点，其核心药理活性围绕强大的抗氧化作用展开，并延伸至多个相关领域。

1. 核心抗氧化活性：Q3X的抗氧化能力是其最突出的特性。其分子中的酚羟基（尤其是B环的邻二酚羟基）是提供电子的活性基团，能有效清除自由基，如DPPH自由基、ABTS⁺自由基、超氧阴离子（O₂⁻•）和羟自由基（•OH）。研究表明，其清除自由基的能力与槲皮素相当甚至在某些体系中更强，这可能与糖基的引入改变了分子的电子分布和与自由基的反应性有关。在细胞模型中，Q3X能显著降低由过氧化氢（H₂O₂）、脂多糖（LPS）或其它刺激诱导的活性氧（ROS）水平，保护细胞免受氧化应激损伤。

2. 抗炎作用：氧化应激与炎症反应紧密相连。Q3X通过其抗氧化作用，间接发挥抗炎效应。研究显示，它能抑制脂多糖（LPS）刺激的巨噬细胞（如RAW264.7）中一氧化氮（NO）和前列腺素E2（PGE2）的过量产生，并下调诱导型一氧化氮合酶（iNOS）和环氧合酶-2（COX-2）的表达。此外，它对多种促炎细胞因子（如TNF-α、IL-1β、IL-6）的分泌也有抑制作用。

3. 皮肤保护与抗光老化：基于其抗氧化和抗炎特性，Q3X在皮肤药理学中备受关注。研究表明，它能抑制酪氨酸酶（TYR）的活性，提示其具有潜在的美白功效。更重要的是，在紫外线（UV）诱导的皮肤光老化模型中，Q3X能通过清除ROS，抑制基质金属蛋白酶（如MMP-1， MMP-3）的过表达。MMPs是降解皮肤真皮层胶原蛋白和弹性蛋白的关键酶，其活性被UV通过ROS途径激活。因此，Q3X通过抗氧化-抑制MMPs通路，保护皮肤细胞外基质，延缓光老化，在功能性化妆品和皮肤外用药物中具有应用潜力。

4. 神经保护潜力：虽然其血脑屏障透过性较低，但一些研究提示其可能对神经退行性疾病相关模型具有保护作用。在氧化应激或β-淀粉样蛋白诱导的神经细胞损伤模型中，Q3X能提高细胞存活率，减少凋亡。其机制可能与激活细胞内在的抗氧化防御系统有关。

5. 其他潜在活性：初步研究还提示Q3X可能具有抗糖尿病（通过保护胰岛β细胞免受氧化损伤）、心血管保护（减轻内皮细胞氧化损伤）等活性，但这些领域的研究尚处于起步阶段，需要更多证据支持。

作用机制与分子靶点

Q3X的药理作用并非简单的自由基直接淬灭，而是涉及多靶点、多通路的复杂调控网络，其核心机制围绕调控细胞氧化还原平衡展开。

1. 直接抗氧化与酶抑制：

   • 自由基清除：作为氢供体，直接中和各类自由基。
   • 金属离子螯合：其邻位酚羟基可螯合Fe²⁺、Cu²⁺等过渡金属离子，抑制芬顿反应，阻止•OH的生成。
   • 酶直接抑制：可直接与酪氨酸酶（TYR）的活性中心结合，竞争性抑制其催化活性，减少黑色素合成。同样，可能通过直接相互作用影响MMPs的活性。

2. 激活内源性抗氧化防御系统——NRF2/ARE通路：这是Q3X发挥细胞保护作用的核心分子机制。核因子E2相关因子2（NRF2， 由NFE2L2基因编码）是调控细胞抗氧化应激反应的关键转录因子。在静息状态下，NRF2与细胞质中的伴侣蛋白Keap1结合，被泛素化降解。当受到氧化应激或某些化合物（如Q3X）刺激时，NRF2与Keap1解离，易位至细胞核，与抗氧化反应元件（ARE）结合，启动下游一系列Ⅱ相解毒酶和抗氧化蛋白的转录表达。

   • 关键靶点基因：Q3X通过激活NRF2，显著上调血红素加氧酶-1（HMOX1）、超氧化物歧化酶（SOD1， SOD2）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX1）等关键抗氧化酶的表达。HMOX1的诱导被认为是NRF2激活的标志性事件，其产物胆红素和CO具有强大的抗氧化和抗炎作用。SOD、CAT、GPX构成了细胞清除ROS的级联酶系统。这一系统性的上调，使细胞自身抵御氧化损伤的能力得到根本性增强。

3. 抑制炎症信号通路：Q3X的抗炎作用与其抑制NF-κB和MAPK等经典促炎信号通路密切相关。它能够抑制IκBα的降解和NF-κB p65亚基的核转位，从而阻断NF-κB的转录活性，减少iNOS、COX-2及多种炎性细胞因子的表达。同时，它也能抑制JNK、p38 MAPK等激酶的磷酸化激活。

4. 抑制细胞外基质降解：在皮肤光老化模型中，Q3X通过上述抗氧化和抗炎机制，抑制UV诱导的AP-1转录因子活化，进而下调其靶基因MMP-1和MMP-3的转录和表达，从而保护胶原蛋白，维持皮肤结构完整性。

综上所述，Q3X的作用机制是一个从直接抗氧化到激活内源性防御、再到调控下游炎症和基质代谢通路的立体网络。NRF2是其发挥核心保护作用的关键枢纽分子。

成药性评价与药代动力学

尽管Q3X在体外展现出优异的活性，但其成为药物还需跨越成药性的门槛。基于计算参数和有限的实验数据，可对其成药性进行初步评价。

1. 类药五原则初步分析：

   • 分子量：434.35，略高于理想值（<500），但仍在可接受范围。
   • LogP：0.48，表明具有较好的亲水亲油平衡，利于吸收。
   • 氢键供体/受体：分子中含有多个氢键供体（酚羟基）和受体（羰基、醚键），TPSA值较高（190.28），这通常不利于被动跨膜扩散，尤其是通过血脑屏障。
   • 可旋转键数：适中，不影响分子刚性。

2. 关键成药性参数：

   • 水溶性：理论值和实验均表明其水溶性显著优于槲皮素，有利于制成口服液、注射液或外用制剂。
   • 血脑屏障透过性：预测为“低”。这与其较高的TPSA和极性相符，提示其难以进入中枢神经系统，对于中枢靶点的疾病治疗是劣势，但也可能降低中枢神经副作用的风险。
   • 心脏安全性（hERG抑制）：预测为“否”，提示其潜在的心脏毒性风险较低，这是一个重要的安全性优势。
   • 遗传毒性（Ames试验）：预测值为1.2，通常认为小于1.5为阴性，提示其致突变风险较低。

3. 药代动力学预测与挑战：

   • 吸收：作为极性较大的糖苷，其在小肠的吸收可能涉及主动转运（如葡萄糖转运蛋白SGLT1）或被动扩散，但效率通常低于苷元。肠道菌群中的糖苷酶可能将其水解为槲皮素和木糖，槲皮素再被吸收，这是黄酮苷常见的代谢途径。
   • 分布：由于极性较大，预测其血浆蛋白结合率可能适中，组织分布可能偏向于肾脏、肝脏等血流丰富的器官，难以广泛分布到脂肪组织和中枢。
   • 代谢：除可能的肠道水解外，在肝脏可能经历Ⅱ相结合反应（葡萄糖醛酸化、硫酸化）。木糖基的存在可能影响其代谢模式和速率。
   • 排泄：推测其主要经肾脏和胆汁排泄。
   • 生物利用度：综合其吸收、代谢首过效应等因素，其口服绝对生物利用度可能不高，这是大多数黄酮苷面临的共同挑战。制剂技术（如纳米晶、磷脂复合物、环糊精包合）可能是提高其生物利用度的关键。

目前，关于Q3X系统药代动力学的研究数据非常缺乏，这是未来转化研究必须填补的空白。

临床应用前景与展望

基于其独特的药理活性和相对良好的安全性预测，Q3X在多个领域具有潜在的应用价值。

1. 皮肤科与化妆品领域：这是目前最具直接应用前景的方向。

   • 功能性化妆品添加剂：作为高效的天然抗氧化剂和酪氨酸酶抑制剂，可用于开发抗衰老、美白、抗光损伤的精华、乳液、面膜等高端护肤品。
   • 外用药物：可用于治疗或辅助治疗与氧化应激和炎症相关的皮肤疾病，如日光性皮炎、皮肤光老化、炎症后色素沉着等。可开发成乳膏、凝胶等剂型。

2. 慢性炎症性疾病辅助治疗：鉴于其抗炎和抗氧化作用，Q3X或含Q3X的植物提取物可能作为膳食补充剂或辅助药物，用于管理关节炎、动脉粥样硬化、代谢综合征等慢性低度炎症性疾病。需要更深入的动物模型和临床研究验证。

3. 神经退行性疾病预防：虽然BBB透过性差，但其代谢产物槲皮素或可通过BBB。此外，通过制剂学手段（如纳米载体靶向递送）改造后，可能用于阿尔茨海默病、帕金森病等疾病的预防性干预研究。

4. 面临的挑战与未来研究方向：

   • 系统药效学与药代动力学研究：亟需在动物模型（尤其是疾病模型）中验证其体内活性，并开展完整的ADME研究，明确其体内命运。
   • 作用机制深度挖掘：利用组学技术（转录组学、蛋白组学、代谢组学）全面揭示其作用网络，发现新的作用靶点。
   • 结构优化与衍生物开发：以其为先导化合物，通过化学修饰（如制备前药、合成脂溶性更强的衍生物）改善其药代动力学性质，特别是提高口服生物利用度和组织靶向性。
   • 制剂技术开发：探索纳米递送系统（脂质体、聚合物纳米粒）、微乳、透皮促渗技术等，以克服其溶解性、稳定性和吸收方面的局限。
   • 临床前安全性评价：进行系统的急毒、长毒、生殖毒性等GLP合规研究，为临床研究申报奠定基础。
   • 资源与可持续生产：植物提取受季节、产地影响，化学合成或生物合成（如微生物发酵、合成生物学）是保障稳定、可持续供应的未来方向。

结语

槲皮素-3-O-β-D-木糖苷作为一种天然存在的槲皮素木糖苷，凭借其独特的化学结构，在继承槲皮素广谱生物活性的同时，展现出增强的亲水性和独特的生物效应。其强大的抗氧化能力，特别是通过激活NRF2/ARE通路增强细胞内在防御系统的核心机制，为其在氧化应激相关疾病，尤其是皮肤光老化和慢性炎症领域的应用提供了坚实的科学依据。尽管在成药性方面面临口服生物利用度和血脑屏障透过性等常见挑战，但其良好的水溶性、预测的低心脏毒性和遗传毒性为其开发奠定了安全基础。未来，通过深入的药理学机制研究、系统的药代动力学评估以及先进的制剂技术和结构修饰策略，槲皮素-3-O-β-D-木糖苷有望从一种有潜力的天然产物分子，逐步走向临床应用，为开发新型的抗氧化、抗炎、皮肤保护药物或功能性产品提供重要的候选物质。