白芥子苷

产品名称: 白芥子苷
英文名: Glucosinalbin
中文别名:
英文别名: Glucosinalbate; Sinalbin; Sinalbine
Cas 号: 19253-84-0
产品编码:BP4442
分子式: C₁₄H₁₉NO₁₀S₂
分子量: 425.423
来源:
化合物类型:

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，按客户需求包装。
存储: 贮存在避光密闭容器中，冷藏或者冷冻长期保存。
样品溶液最好临用新配。如果需要提前配制的话，最好分成独立包装冷冻保存（-20℃以下），临用前再取出解冻，通常可以保存2周。

可以满足克级以上大量需求，详情请咨询。

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白芥子苷的HPLC图谱

白芥子苷的核磁图谱

储存条件：短期保存 2~8℃，长期保存 -20 ~ -80℃

引言/概述

在天然产物化学与药理学研究的广阔领域中，芥子油苷类化合物因其独特的化学结构及广泛的生物活性而备受关注。白芥子苷（Glucosinalbin），作为一种重要的烷基芥子油苷，是十字花科植物中普遍存在的特征性次生代谢产物。其CAS号为19253-84-0，化学本质为一种葡萄糖醛酸衍生物。传统上，富含白芥子苷的植物如白芥（Sinapis alba L.）种子（即白芥子）在民间医学中常用于祛痰、镇咳及外敷治疗炎症。现代药理学研究逐步揭示，白芥子苷不仅是其前体物质，其水解产物（如异硫氰酸酯等）更展现出包括抗微生物、抗炎、抗氧化乃至潜在的抗肿瘤等多重生物活性。特别是在全球面临日益严峻的微生物耐药性挑战的背景下，从天然产物中寻找新型抗菌先导化合物成为研究热点。白芥子苷及其衍生物通过作用于Toll样受体4（TLR4）、核苷酸结合寡聚化结构域蛋白2（NOD2）、二氢叶酸还原酶（DHFR）等多个关键靶点，显示出独特的抗微生物潜力。本文旨在系统综述白芥子苷的化学特性、植物来源、药理活性、作用机制、成药性评价及其临床应用前景，以期为该天然产物的深度开发与利用提供科学依据。

化学结构与理化性质

白芥子苷的化学名称为4-羟基苯甲基芥子油苷，是一种含硫的葡萄糖苷。其分子式为C14H19NO9S2，分子量为425.4370。其核心结构由三部分组成：一个β-D-葡萄糖基、一个通过硫苷键连接的硫酸肟基团（-C(=N-OSO3-)），以及一个由硫原子连接的烷基侧链（R基）。在白芥子苷中，R基为对羟基苯甲基（4-羟基苄基），这一结构特征决定了其水解产物的特异性。

该化合物的理化性质与其生物活性和代谢密切相关。其计算所得的脂水分配系数（LogP）为-0.8210，表明其具有较好的亲水性。拓扑极性表面积（TPSA）高达186.34 Ų，这主要归因于分子中含有多个羟基、硫酸酯基和糖环上的氧原子，这些基团是潜在的氢键供体和受体，导致分子极性较强。理论计算的水溶性值为8.4284（单位通常为mg/mL或log mol/L量级，具体取决于模型），印证了其良好的水溶性。这些性质意味着白芥子苷在生物体内更倾向于分布在亲水环境中，不易透过脂质双分子层，对其吸收、分布和代谢有重要影响。

白芥子苷的稳定性受pH值、温度和酶活性的显著影响。在完整植物组织中，其与内源性黑芥子酶（myrosinase）物理分隔。当组织受损（如切割、咀嚼）时，酶与底物接触，迅速催化白芥子苷水解，生成葡萄糖、硫酸氢根以及不稳定的中间体。该中间体经洛森重排（Lossen rearrangement）主要转化为对羟基苯甲基异硫氰酸酯，这是其发挥多种生物活性的关键活性物质。此外，在特定条件下（如低pH、存在铁离子或表硫醇蛋白），也可能生成硫氰酸酯或腈类化合物。

植物来源与提取方法

白芥子苷是十字花科植物的标志性成分之一，尤其在白芥（Sinapis alba L.）种子中含量最为丰富，这也是其名称的由来。此外，在油菜籽、某些品种的芥菜、萝卜、西兰花等十字花科蔬菜中也存在，但含量和具体种类存在差异。白芥子中白芥子苷的含量可高达种子干重的2-5%，是其最主要的芥子油苷成分。

从植物材料中提取白芥子苷，需充分考虑其水溶性和对酶促水解的不稳定性。经典的提取流程通常包括以下关键步骤：
1. 原料预处理：将植物种子粉碎以增加接触面积，但需注意控制温度，避免内源黑芥子酶激活。常用方法包括使用沸甲醇或乙醇瞬间灭酶，或在低温下干燥粉碎。
2. 溶剂提取：由于白芥子苷极性大、水溶性好，最常用的提取溶剂是甲醇、乙醇或甲醇-水混合溶液。有时采用热水提取，但必须事先彻底灭活黑芥子酶，否则提取过程即发生水解。
3. 脱脂与纯化：种子材料通常含大量油脂，可先用非极性溶剂（如石油醚）进行脱脂处理。提取液经过滤、浓缩后，可采用大孔吸附树脂（如AB-8、D101）进行富集，利用不同浓度的乙醇水溶液进行梯度洗脱。进一步纯化可借助硅胶柱层析、反相高效液相色谱（RP-HPLC）或制备型液相色谱等技术。
4. 鉴定与定量：纯化后的白芥子苷可通过核磁共振（NMR，特别是1H-NMR和13C-NMR）、质谱（MS）进行结构确证。常规定量分析多采用高效液相色谱-紫外检测法（HPLC-UV）或液相色谱-质谱联用法（LC-MS），因其本身无强紫外吸收，常通过检测其在黑芥子酶作用下生成的特定水解产物来间接定量，或利用其末端吸收进行检测。

近年来，超声波辅助提取、微波辅助提取等绿色技术也被应用于提高提取效率、缩短时间并减少溶剂用量。

药理活性研究

白芥子苷本身作为糖苷前药，其直接的生物活性研究相对较少，但其酶解产物——特别是对羟基苯甲基异硫氰酸酯——已被证实具有广泛的药理活性。目前研究主要聚焦于其抗微生物、抗炎、抗氧化等方面。

1. 抗微生物活性
这是白芥子苷相关研究中最受关注的领域。大量体外研究表明，其水解产物对多种细菌和真菌具有抑制或杀灭作用。
* 抗菌作用：对羟基苯甲基异硫氰酸酯对金黄色葡萄球菌（包括耐甲氧西林菌株MRSA）、大肠杆菌、单核细胞增生李斯特菌、幽门螺杆菌等均有显著抑制作用。其作用迅速，能破坏细胞膜完整性，导致内容物泄漏。
* 抗真菌作用：对白色念珠菌、光滑念珠菌、烟曲霉等致病真菌表现出活性，能干扰菌丝生长和孢子萌发。
* 抗寄生虫作用：初步研究显示，其对某些肠道寄生虫也可能有抑制效果。
白芥子苷完整的糖苷形式穿透微生物细胞膜的能力较弱，其抗微生物活性主要依赖于在感染部位或微生物周围经酶解或化学水解后释放出活性异硫氰酸酯。

2. 抗炎与免疫调节活性
十字花科蔬菜的摄入与慢性炎症性疾病风险降低相关，芥子油苷及其水解产物是关键贡献者。研究表明，白芥子苷水解产物能够抑制脂多糖（LPS）等诱导的巨噬细胞中一氧化氮（NO）、前列腺素E2（PGE2）以及促炎细胞因子（如TNF-α、IL-1β、IL-6）的过度产生。其抗炎作用与调控核因子-κB（NF-κB）和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）等炎症信号通路密切相关。

3. 抗氧化活性
对羟基苯甲基异硫氰酸酯能够诱导细胞内Ⅱ相解毒酶（如谷胱甘肽S-转移酶、醌氧化还原酶）的表达，这一过程通常由Nrf2/ARE信号通路介导。这些酶类有助于清除活性氧（ROS），增强细胞的抗氧化防御能力，从而保护细胞免受氧化应激损伤。

4. 其他潜在活性
部分研究提示，芥子油苷及其水解产物可能具有化学预防作用，即通过调节致癌物代谢、诱导细胞周期阻滞和凋亡等机制，潜在抑制某些癌症的发生发展，但关于白芥子苷特异性研究的数据仍有限，需进一步探索。

作用机制与分子靶点

白芥子苷及其活性水解产物的药理作用涉及多靶点、多通路的复杂机制，尤其在抗微生物和抗炎方面。

1. 抗微生物作用机制与靶点
其抗微生物机制并非单一，而是多管齐下：
* 细胞膜与细胞壁靶点：活性异硫氰酸酯是亲电性分子，可与细菌细胞膜上的硫醇基、氨基等亲核基团反应，破坏膜脂质和膜蛋白功能，增加膜通透性，导致细胞内容物外泄和死亡。这与影响PBP2（青霉素结合蛋白2，参与细胞壁合成）等靶点有关。对于真菌，其可能抑制ERG11（羊毛甾醇14α-去甲基化酶）或CYP51（细胞色素P450家族51，类似功能），干扰麦角甾醇合成，破坏真菌细胞膜完整性。此外，可能影响真菌细胞壁β-1,3-葡聚糖合成酶FKS1。
* 细胞内代谢酶靶点：异硫氰酸酯可进入微生物细胞内，抑制关键代谢酶。例如，可能竞争性抑制细菌的二氢叶酸还原酶（DHFR），干扰叶酸代谢，从而抑制核酸合成。也可能作用于DNA旋转酶（GYRB亚基），影响DNA复制。
* 先天免疫受体激动：近年研究发现，某些芥子油苷或其降解产物可能作为微生物相关分子模式（MAMP）的类似物，直接或间接激活宿主的模式识别受体（PRR）。白芥子苷相关靶点中提到的TLR4和NOD2正是两类重要的PRR。TLR4识别LPS后，通过接头蛋白MYD88启动下游信号，触发促炎因子和抗菌肽（如防御素β1， DEFB1）的产生。NOD2感知胞内肽聚糖片段。白芥子苷或其代谢物可能调控这些通路，增强宿主固有免疫应答，间接发挥抗感染作用。

2. 抗炎与抗氧化作用机制
* NF-κB与MAPK通路抑制：活性水解产物能抑制IκB激酶（IKK）的活性，阻止IκB降解，从而抑制NF-κB核转位及其转录活性。同时，也能抑制p38、JNK等MAPK的磷酸化。这两条通路是炎症介质产生的核心，其抑制导致TNF-α、IL-6、COX-2等表达下降。
* Nrf2/ARE通路激活：异硫氰酸酯是经典的Nrf2激活剂。它能修饰Keap1蛋白上的半胱氨酸残基，使Nrf2从Keap1复合体中解离并转移至细胞核，与抗氧化反应元件（ARE）结合，启动一系列抗氧化和Ⅱ相解毒酶基因（如HO-1, NQO1, GST）的表达，增强细胞抗氧化能力。

成药性评价与药代动力学

基于提供的成药性参数和现有知识，对白芥子苷作为潜在药物先导化合物的特性进行初步评价：

1. 成药性参数分析
* 分子量（425.4）：略高于Lipinski“五规则”建议的500 Da上限，但仍在许多口服药物范围内。
* LogP（-0.82）与TPSA（186.34 Ų）：显著的亲水性和高极性表面积是其最突出的特征。这预示着其口服生物利用度可能较低，因为难以被动扩散透过肠上皮细胞脂质膜。高TPSA也常与低血脑屏障透过率相关。
* 水溶性：良好的水溶性有利于制成注射剂或口服液体制剂，但不利于跨膜吸收。
* 血脑屏障透过性：预测为“低”，这与高TPSA和亲水性相符，意味着其可能不易进入中枢神经系统，对于中枢感染治疗是劣势，但可能减少中枢副作用。
* hERG抑制：“否”是一个积极信号，提示其潜在的心脏毒性（引发长QT综合征）风险较低。
* Ames试验（0.9）：该数值通常指回复突变率，接近1或低于2通常被认为是阴性结果（无致突变性）的指标，表明其遗传毒性风险可能较低。

2. 药代动力学特征
关于白芥子苷本身的药代动力学研究非常有限，其特性主要基于芥子油苷类的普遍规律进行推断：
* 吸收：完整的白芥子苷口服后，在上消化道吸收甚微。它主要到达结肠，在肠道菌群分泌的硫苷酶作用下水解，释放出活性异硫氰酸酯。后者可被结肠吸收，或进一步代谢。
* 分布：吸收后的异硫氰酸酯在血液中浓度较低，半衰期短，广泛与谷胱甘肽（GSH）结合，形成巯基尿酸结合物（mercapturic acid pathway），这是其主要代谢途径。结合物极性更大，分布于全身各组织，但浓度不高。
* 代谢：如前所述，主要代谢途径是与GSH结合，依次经γ-谷氨酰转移酶、半胱氨酸甘氨酸酶、N-乙酰转移酶催化，最终生成N-乙酰半胱氨酸结合物（巯基尿酸）从尿中排出。少量可能发生环化或其他修饰。
* 排泄：主要以巯基尿酸结合物的形式经肾脏随尿液快速排出。

综上所述，白芥子苷本身并非理想的直接成药分子，其高亲水性导致透膜性差，口服生物利用度极低。它的价值更在于作为前体化合物。其设计策略可能包括：开发基于白芥子苷和黑芥子酶的共给药系统（如靶向结肠递送），或以其活性水解产物（异硫氰酸酯）为母核进行结构修饰，在保留活性的同时改善其脂溶性和稳定性，或开发为局部外用制剂（如抗皮肤感染药膏、漱口水等），绕过全身吸收的瓶颈。

临床应用前景与展望

白芥子苷及其活性产物的多重生物活性为其在多个医疗领域的应用提供了可能，但同时也面临挑战。

1. 潜在临床应用方向
* 局部抗感染治疗：鉴于其水解产物对多种细菌和真菌的广谱抑制作用，以及较低的全身毒性风险，开发为局部外用制剂前景广阔。例如，用于治疗皮肤细菌感染（如毛囊炎、伤口感染）、真菌感染（如足癣、皮肤念珠菌病）的乳膏、凝胶或洗剂。口腔含漱液可用于防治龋齿、牙周病相关致病菌。
* 胃肠道健康与感染：作为前药，白芥子苷可靶向结肠，在肠道菌群作用下局部释放活性物质，用于调节肠道菌群、治疗肠道感染（如艰难梭菌感染）或炎症性肠病（IBD）的辅助治疗。其激活NOD2、调节肠道免疫的特性尤其值得在IBD领域深入研究。
* 功能性食品与膳食补充剂：富含白芥子苷的十字花科蔬菜提取物可作为预防慢性炎症、增强免疫力的功能性成分。需要标准化其含量和活性，并明确其长期食用的安全剂量。
* 农业与食品保鲜：其抗微生物活性可用于开发植物源生物农药或天然食品防腐剂，减少化学制剂的使用。

2. 挑战与未来研究方向
* 稳定性与递送系统：活性异硫氰酸酯化学性质活泼、不稳定、易挥发。如何设计稳定的前药形式（如白芥子苷本身是其一）、或开发先进的药物递送系统（纳米粒、脂质体、微胶囊）以保护活性分子、控制其释放地点和时间，是转化的关键。
* 机制深度解析：虽然已知多个靶点，但白芥子苷及其产物与TLR4、NOD2等免疫受体的直接相互作用模式、精确的结合位点尚不清晰。需要更多分子对接、点突变、共结晶等结构生物学研究予以阐明。
* 系统药效与安全性评价：目前活性数据多来自体外研究，亟需在合适的感染或炎症动物模型中验证其体内疗效。尽管Ames试验和hERG抑制提示安全性较好，但仍需进行全面的临床前毒理学研究，包括亚慢性毒性、生殖毒性等。
* 结构优化：以对羟基苯甲基异硫氰酸酯为先导，进行合理的化学修饰，旨在提高其稳定性、降低刺激性、改善药代动力学性质，是发现更优候选药物的必经之路。
* 联合用药潜力：探索其与现有抗生素的协同作用，可能有助于降低抗生素用量、延缓耐药性产生。

结语

白芥子苷作为十字花科植物中一种特征性的烷基芥子油苷，不仅是一种重要的植物次生代谢产物，更是一个蕴含丰富药理活性的天然化合物宝库。其本身作为前体，在特定条件下水解生成的对羟基苯甲基异硫氰酸酯，展现出显著的抗微生物、抗炎和抗氧化等多重生物活性。作用机制研究揭示了其通过直接作用于微生物细胞膜/壁、关键代谢酶，以及调控宿主TLR4、NOD2、Nrf2等多条信号通路，发挥多靶点协同效应的特点。尽管其固有的强亲水性和作为前药的特性给直接系统给药带来挑战，但在局部抗感染治疗、结肠靶向给药以及作为功能性食品成分等领域展现出明确的应用潜力。未来的研究应聚焦于克服其稳定性与递送难题，深入阐明其分子作用细节，并通过系统的临床前与临床研究验证其安全有效性。随着天然产物研究技术的不断进步，白芥子苷这一古老的植物成分有望在现代药学中焕发新生，为开发新型抗感染和抗炎药物提供重要的候选分子和思路。