英文名: Gossypol
中文别名:
英文别名: Thespesin
Cas 号: 303-45-7
产品编码：BP0687
分子式: C30H30O8
分子量: 518.562
来源:
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。
棉酚存在三种会相互转换的异构体，
棉酚的HPLC图谱
棉酚的核磁图谱
储存条件：短期保存 2~8℃，长期保存 -20 ~ -80℃
155.52
4.76
3.55
0.01
2.60
4.68
低
92.84
3.64
否
否
是
否
有
有
0.6
是
否
是
否
棉酚（Gossypol），CAS号303-45-7，是一种存在于锦葵科棉属植物（如陆地棉、海岛棉）色素腺体中的多酚类双萘醛化合物。自19世纪末被分离鉴定以来，其复杂的生物活性与显著的毒性长期吸引着科学界的目光。早期研究主要关注其作为棉籽饼粕中的抗营养因子和毒性物质，可导致单胃动物（如猪、禽）生长抑制、贫血甚至死亡。然而，随着研究的深入，棉酚展现出令人惊异的“双刃剑”特性：在毒性之外，其广泛的药理活性，尤其是抗肿瘤和男性抗生育作用，使其从一种农业毒物转变为极具潜力的药物先导化合物。
上世纪七八十年代，中国科学家率先开展了棉酚作为男性口服避孕药的大规模临床研究，证实了其可逆性的抗精子发生作用，一度使其成为非激素类男性避孕领域最受瞩目的候选者。尽管因潜在的长期毒副作用（如低血钾症）和个体差异未能最终上市，但这一研究奠定了棉酚在生殖医学中的重要地位。与此同时，肿瘤学家发现棉酚对多种癌细胞系具有强烈的抑制作用，其作用机制与调控细胞凋亡密切相关。特别是其作为Bcl-2家族蛋白的小分子抑制剂的身份被揭示后，棉酚在肿瘤靶向治疗领域的研究重新焕发了活力。
本文旨在系统综述棉酚的化学特性、植物来源、药理活性，并重点围绕其两大核心应用方向——男性避孕与抗肿瘤，深入剖析其作用机制与分子靶点。同时，结合其成药性参数，评价其开发面临的挑战与前景，以期为这一独特天然产物的未来研究与转化提供全面的学术视角。
棉酚的化学名为2,2'-双（8-甲酰基-1,6,7-三羟基-5-异丙基-3-甲基萘），分子式为C₃₀H₃₀O₈，分子量为518.5620。其核心结构由两个通过单键连接的萘环骨架构成，每个骨架上均连有甲酰基、羟基、异丙基和甲基等官能团。这种对称的双萘醛结构是其具有多样生物活性的化学基础。
棉酚最显著的化学特性是其手性。由于连接两个萘环的单键旋转受阻，棉酚存在一对光学异构体：(+)-棉酚和(-)-棉酚。自然界中棉籽内通常以消旋体形式存在，但两种对映体在生物活性上存在显著差异。例如，(-)-棉酚在抑制精子发生和肿瘤细胞增殖方面的活性通常强于(+)-棉酚，而某些毒副作用可能与特定构型相关。这种立体选择性为开发低毒高效的棉酚衍生物提供了重要思路。
从理化性质看，棉酚呈黄色结晶粉末，其计算LogP值为4.7640，表明其具有高度的亲脂性。理论极性表面积（TPSA）为155.52 Ų，提示分子中存在较多氢键供体和受体（多个酚羟基和醛基）。其水溶性极低，约为0.0072 mg/mL，这严重限制了其在水性制剂中的直接应用和口服生物利用度。棉酚可溶于大多数有机溶剂，如丙酮、氯仿、二甲亚砜等。在碱性条件下，其酚羟基可解离，溶解度有所增加。其醛基具有较高的反应活性，易与生物大分子（如蛋白质、氨基酸）中的氨基发生希夫碱反应，这可能是其部分药理作用和毒性的分子基础。
棉酚主要来源于锦葵科棉属植物的器官，特别是棉籽的色素腺体（又称油腺）。这些深色的腺体是棉酚及其相关萜类化合物（如棉酚紫、棉酚绿）的储存库，含量约占棉籽仁干重的0.4%-2.0%。不同棉花品种、种植环境、采收期以及籽仁的不同部位（如子叶、胚轴）中棉酚含量差异显著。除棉籽外，棉花的根、茎、叶等营养器官中也含有少量棉酚。
从棉籽中提取棉酚是获取该化合物的主要途径。传统方法基于其溶解性，主要包括：
1. 有机溶剂萃取法：最常用的方法。通常采用丙酮、乙醇、甲醇、异丙醇或混合溶剂对脱脂棉籽粕进行索氏提取或浸提。丙酮因其对棉酚选择性高、沸点适中而最为常用。粗提液经浓缩、冷却后可析出棉酚粗晶体。
2. 酸水解法：棉籽中部分棉酚以结合态（如与蛋白质结合）存在。采用稀酸（如草酸、磷酸）处理棉籽粕，可水解结合键释放出游离棉酚，再经有机溶剂萃取。
3. 超临界流体萃取法：采用超临界CO₂作为萃取剂，具有效率高、无溶剂残留、可保持棉酚天然构型等优点，但设备成本较高。
粗提物需经过进一步纯化才能获得高纯度棉酚。纯化方法包括重结晶（常用溶剂为乙酸乙酯、石油醚/乙酸乙酯混合溶剂）、柱层析（硅胶柱、聚酰胺柱等）以及制备型高效液相色谱法。对于光学异构体的分离，则需要使用手性固定相色谱技术。近年来，也有研究探索利用微生物转化或植物细胞培养技术生产棉酚，但尚未实现规模化。
棉酚的药理活性谱十分广泛，主要涵盖抗生育、抗肿瘤、抗病毒、抗寄生虫及抗炎等方面，其中前两者研究最为深入。
1. 男性抗生育活性
这是棉酚最早被系统研究的药理作用。大量动物实验和临床研究表明，口服一定剂量的棉酚可有效、可逆地抑制精子发生。其作用特点是：首先导致精子活力下降、畸形率升高，随后精子数量减少直至无精症。停药后，多数受试者的生精功能可逐渐恢复。其作用靶点并非下丘脑-垂体-性腺轴，不影响睾酮水平和性欲，属于非激素类避孕药，这一特性使其具有独特优势。然而，临床应用中发现的剂量依赖性低血钾症和个体不可逆性无精症（约10%）等副作用，阻碍了其作为常规避孕药的推广。
2. 抗肿瘤活性
棉酚对多种人类肿瘤细胞系和动物移植瘤模型显示出广谱的抗增殖和促凋亡活性，包括乳腺癌、前列腺癌、肺癌、结肠癌、淋巴瘤、胶质母细胞瘤等。其抗肿瘤效应具有浓度和时间依赖性。除了直接诱导肿瘤细胞凋亡，研究还表明棉酚能抑制肿瘤血管生成、逆转肿瘤多药耐药、与化疗/放疗产生协同效应。
3. 其他活性
- 抗病毒：对HIV、疱疹病毒、呼吸道合胞病毒等有一定抑制作用，机制可能与干扰病毒复制或进入细胞有关。
- 抗寄生虫：对疟原虫、血吸虫、维虫等具有杀灭作用。
- 抗炎与免疫调节：可抑制巨噬细胞炎症因子释放，调节免疫反应。
棉酚的多重药理作用源于其与多种细胞内关键蛋白和信号通路的相互作用，其作用机制复杂且尚未完全阐明。目前研究聚焦于以下几个核心靶点与通路：
1. 男性避孕相关靶点：CATSPER通道与SPATA16蛋白
近年研究突破性地发现，棉酚的快速抗精子作用（在数小时内使精子失活）主要源于其对精子特异性钙离子通道CATSPER的直接抑制。CATSPER是由至少四个核心亚基（CATSPER1-4）组成的复合物，位于精子鞭毛主段，对精子超活化（一种获得受精能力的高活力运动状态）和顶体反应至关重要。棉酚能够直接结合并阻断CATSPER通道，抑制钙离子内流，从而迅速削弱精子活力与受精能力。这一发现揭示了棉酚起效迅速的分子基础，并推动了将其开发为“事后”或按需使用男性避孕药的策略转变。此外，有研究提示棉酚也可能影响精子发生相关蛋白如SPATA16的功能，但其具体作用方式有待明确。
2. 抗肿瘤核心靶点：Bcl-2家族蛋白
棉酚抗肿瘤，尤其是促凋亡作用的核心机制，在于其作为泛Bcl-2家族蛋白的小分子抑制剂。Bcl-2家族（包括抗凋亡蛋白如Bcl-2、Bcl-xL、Mcl-1，以及促凋亡蛋白如Bax、Bak）是调控线粒体途径细胞凋亡的关键开关。棉酚通过其醛基等结构与Bcl-2、Bcl-xL等抗凋亡蛋白的疏水性沟槽结合，竞争性抑制其与促凋亡蛋白（如Bim、Bad）的结合，从而解除抗凋亡蛋白对凋亡的封锁。具体而言，棉酚与Bcl-xL和Bcl-2蛋白结合的Ki值分别为0.5-0.6 μM和0.2-0.3 mM，显示出对Bcl-xL更高的亲和力。这种结合导致促凋亡蛋白被释放并激活，引发线粒体外膜透化，细胞色素c释放，进而激活caspase级联反应，最终导致细胞凋亡。
3. 其他重要靶点与通路
- 能量代谢：棉酚可抑制多种脱氢酶（如乳酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶）和线粒体呼吸链复合物I，干扰细胞能量代谢，导致ATP耗竭。
- 信号转导通路：棉酚能影响多条肿瘤相关信号通路，如抑制Akt/mTOR、STAT3、NF-κB等促生存和增殖通路，同时激活p53、JNK等促凋亡或应激通路。
- 自噬：棉酚在特定条件下可诱导保护性或致死性自噬，其在肿瘤治疗中的角色具有情境依赖性。
- 活性氧（ROS）：棉酚可诱导细胞内ROS水平升高，造成氧化应激损伤，促进凋亡。
基于提供的参数与现有研究，对棉酚的成药性进行综合评价：
药代动力学特性：棉酚口服后可经胃肠道吸收，但由于其低水溶性和高亲脂性，吸收缓慢且不完全，个体差异大。在动物和人体内，棉酚广泛分布于各组织，尤其在脂肪、肝脏、肾脏中浓度较高。其血脑屏障透过性低，可能与分子量大、TPSA较高有关，这对减少中枢神经毒性可能有利。棉酚在体内经历广泛的代谢，主要途径包括醛基还原为醇、甲基氧化为羧酸、葡萄糖醛酸结合等。其代谢产物多样，部分仍具活性。棉酚及其代谢物主要经胆汁随粪便排泄，少量经尿液排出，消除半衰期较长，易在体内蓄积。
成药性优势与挑战：
- 优势：
1. 明确的分子靶点：对CATSPER通道和Bcl-2家族蛋白的作用机制相对明确，有利于靶向药物设计。
2. 独特的非激素避孕机制：为男性避孕提供了全新选择。
3. 广谱抗肿瘤潜力：尤其对过表达Bcl-2/Bcl-xL的耐药肿瘤可能有效。
为改善成药性，当前策略主要集中在：结构修饰（合成水溶性更高、毒性更低的衍生物，如将醛基还原或衍生化，或合成非对称结构类似物）；制剂创新（开发纳米粒、脂质体、环糊精包合物等新型递送系统以提高溶解度和靶向性）；以及探索局部给药（如针对避孕用途的局部凝胶或缓释植入剂，以降低全身暴露和毒性）。
尽管棉酚作为原形药物直接开发面临诸多障碍，但其独特的双靶点（CATSPER与Bcl-2家族）特性赋予了其广阔的临床应用前景，未来研究将朝着精准化、低毒化和联合化方向发展。
1. 男性避孕领域
- 按需避孕/事后避孕：基于棉酚快速抑制CATSPER通道的特性，开发局部给药剂型（如阴道凝胶、栓剂或男性外用凝胶），在性生活前后使用，使精子暂时失活。这种“事件驱动”模式可避免长期口服的全身毒性和不可逆风险，是目前最具吸引力的转化方向。
- 新型口服避孕药：通过结构优化，寻找保留抗CATSPER活性但消除主要毒副作用（特别是低血钾和不可逆不育）的棉酚衍生物或类似物。
- 联合用药：探索棉酚与其他作用机制避孕药的低剂量组合，以增强效果、减少各自用量和毒性。
2. 抗肿瘤治疗领域
- 靶向Bcl-2家族耐药肿瘤：针对血液系统恶性肿瘤（如慢性淋巴细胞白血病）和实体瘤中过表达Bcl-2/Bcl-xL的亚型，开发棉酚衍生物（如AT-101，一种棉酚醋酸酯衍生物）作为单一疗法或与标准化疗、靶向药、免疫疗法联用，以克服耐药、协同增效。多项相关临床试验已在开展中。
- 基于生物标志物的精准治疗：未来应用需筛选对棉酚及其衍生物敏感的患者群体（如肿瘤高表达Bcl-2/Bcl-xL，或特定基因背景），实现个体化治疗。
- 局部治疗：对于浅表肿瘤或手术残留灶，可探索局部注射或植入棉酚缓释制剂。
3. 其他潜在应用
在明确安全剂量的前提下，棉酚的抗病毒、抗寄生虫活性也可能在特定领域（如局部抗病毒制剂）找到用武之地。
展望：棉酚的未来在于“扬长避短”。通过现代药物化学、结构生物学和制剂学手段，将其核心药理活性（CATSPER抑制和Bcl-2抑制）与毒性结构分离，是研发成功的关键。同时，深入阐明其引起低血钾等特异性毒副作用的精确分子机制，将为安全预警和规避策略提供依据。作为连接传统植物化学与现代精准医学的桥梁分子，棉酚的深入研究将持续为创新药物开发提供宝贵启示。
棉酚，这一源自棉花的天然双萘醛化合物，以其独特的化学结构和纷繁复杂的生物活性，在天然产物药理学史上留下了浓墨重彩的一笔。从最初的农业毒物，到男性避孕的先锋探索，再到肿瘤靶向治疗的新星候选，其研究历程充分体现了对天然分子认知的不断深化和转化思维的创新。尽管其原形药物因水溶性差、治疗窗窄和特定毒性等问题在成药道路上遭遇挫折，但这也恰恰激发了更深入的机制研究和更精巧的药物设计。
当前研究已将其两大核心应用——通过抑制CATSPER通道实现快速男性避孕，以及通过拮抗Bcl-2家族蛋白诱导肿瘤细胞凋亡——推向了分子靶向的新高度。这些突破不仅为开发新型非激素男性避孕方法和克服肿瘤耐药策略带来了希望，也彰显了从传统药用植物资源中发现并优化先导化合物的永恒价值。未来，通过多学科交叉协作，针对棉酚的理性结构修饰、创新递送系统开发以及基于生物标志物的精准临床应用探索，有望最终克服其成药瓶颈，将这一“双刃剑”分子锻造为安全有效的现代药物，服务于人类生殖健康与肿瘤治疗的重大需求。棉酚的研究故事远未结束，它将继续作为天然产物转化研究的经典案例，启迪更多创新药物的发现与开发。
版权所有：© 成都普瑞法科技开发有限公司（2015）备案号：蜀ICP备15035167号-1 客服热线：400-829-7929
技术支持：南京库价
