产品名称: 3β-甲氧基-2,3-二氢醉茄素A
英文名: 3β-Methoxy-2,3-dihydrowithaferin A
中文别名:
英文别名: Quresimin A
Cas 号: 73365-94-3
产品编码:BP5319
分子式: C₂₉H₄₂O₇
分子量: 502.648
来源: 水茄
化合物类型: 萜类（Terpenoids）

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。

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3β-甲氧基-2,3-二氢醉茄素A的HPLC图谱

3β-甲氧基-2,3-二氢醉茄素A的核磁图谱

储存条件：短期保存 2~8℃，长期保存 -20 ~ -80℃

3β-甲氧基-2,3-二氢醉茄素A：一种具有抗氧化应激潜力的天然甾体内酯研究进展

引言/概述

天然产物作为药物发现的重要源泉，长期以来为人类健康事业贡献了众多先导化合物和临床药物。在植物化学与药理学交叉领域，睡茄（Withania somnifera，又称印度人参、南非醉茄）作为一种传统阿育吠陀医学中备受推崇的药用植物，其活性成分的研究一直是国际天然产物学界的热点。醉茄素类化合物（Withanolides）作为睡茄的特征性次生代谢产物，是一类具有C28骨架的甾体内酯，因其结构多样性和广泛的生物活性而闻名。

在众多醉茄素类化合物中，醉茄素A（Withaferin A）因其显著的抗炎、抗肿瘤和免疫调节活性而成为研究最为深入的成员之一。然而，随着研究的深入，科学家们发现其天然衍生物同样展现出独特的药理特性。3β-甲氧基-2,3-二氢醉茄素A（3β-Methoxy-2,3-dihydrowithaferin A，以下简称3β-MDWA）作为醉茄素A的一种结构修饰产物，近年来因其在抗氧化应激领域的潜在应用价值而逐渐受到关注。

氧化应激是指体内活性氧（ROS）和活性氮（RNS）的产生与抗氧化防御系统之间的失衡状态。这种失衡被认为是多种慢性疾病，包括神经退行性疾病、心血管疾病、糖尿病及其并发症、炎症性疾病以及衰老过程的共同病理基础。因此，寻找高效、低毒的天然抗氧化剂，特别是能够调节内源性抗氧化酶系统的化合物，已成为药物研发的重要方向。3β-MDWA凭借其独特的化学结构和初步的药理学证据，展现出通过调控SOD1、CAT、GPX1和HO-1等关键抗氧化酶来对抗氧化应激相关疾病的潜力，这使其成为一个值得深入研究的天然产物分子。

本文旨在系统综述3β-MDWA的化学结构特征、植物来源、药理活性、作用机制以及成药性评价等方面的研究进展，以期为该化合物的进一步开发与利用提供科学依据。

化学结构与理化性质

化学结构特征

3β-MDWA属于醉茄素类化合物，其核心骨架为具有C28碳原子的甾体内酯结构。从化学命名角度分析，该化合物是醉茄素A的2,3-二氢衍生物，并且在C3位引入了甲氧基取代。具体而言，其结构特征包括：

1. 甾体母核：具有典型的四环甾体骨架（A、B、C、D环），其中A环为六元环，B环为六元环，C环为六元环，D环为五元环。
2. 内酯环：在C17侧链上含有一个δ-内酯环（E环），这是醉茄素类化合物的标志性结构单元，通常与C20和C22位相连。
3. C2-C3位修饰：与醉茄素A相比，3β-MDWA的C2-C3位双键被还原为单键（2,3-二氢），同时在C3位引入了一个β构型的甲氧基（-OCH₃）。这一结构修饰显著改变了分子的立体化学和电子性质。
4. 其他官能团：通常保留醉茄素A中的C1位羰基、C5-C6位环氧结构以及C27位甲基等特征基团。

分子式为C₂₉H₄₂O₇，分子量为502.6480 g/mol。这一分子量处于天然产物药物发现的“黄金区间”内，符合Lipinski五规则中关于分子量小于500的近似要求。

理化性质参数

根据计算化学和实验数据，3β-MDWA的关键理化性质参数如下：

• 脂水分配系数（LogP）：2.9766。该值表明化合物具有适中的脂溶性，既能较好地透过生物膜，又保留了一定的水溶性，有利于体内分布。
• 拓扑极性表面积（TPSA）：105.5900 Ų。TPSA是预测药物口服吸收和血脑屏障透过能力的重要参数。一般认为，TPSA小于140 Ų的分子具有良好的口服生物利用度，而小于90 Ų的分子更容易透过血脑屏障。3β-MDWA的TPSA值略高于90 Ų，提示其可能具有中等程度的血脑屏障透过能力。
• 水溶性：0.0370 mg/mL。该化合物的水溶性较低，属于难溶性药物范畴，这可能是其体内药代动力学行为的一个限制因素，需要通过制剂学手段加以改善。
• 血脑屏障透过性：预测为“高”。尽管TPSA值略高，但综合LogP和分子量等因素，该化合物被认为具有较高的血脑屏障透过能力，这为其在中枢神经系统疾病中的应用提供了可能性。
• hERG抑制：阴性。hERG钾通道抑制是导致药物心脏毒性的主要原因之一，阴性结果表明3β-MDWA在心脏安全性方面具有潜在优势。
• Ames试验：结果为0.0，提示该化合物在细菌回复突变试验中未表现出致突变性，遗传毒性风险较低。

综合上述参数，3β-MDWA在成药性方面表现出一定的优势，如适中的脂溶性、低心脏毒性和低遗传毒性，但也面临水溶性差等挑战。

植物来源与提取方法

主要植物来源

3β-MDWA主要来源于茄科（Solanaceae）睡茄属（Withania）植物，特别是Withania somnifera（睡茄）。睡茄是一种多年生灌木，原产于印度、巴基斯坦、斯里兰卡、尼泊尔以及中东和非洲的部分地区。在传统医学体系中，睡茄的根和叶被广泛用于增强体力、抗炎、抗衰老和改善认知功能。

值得注意的是，3β-MDWA在睡茄中的含量通常较低，属于微量成分。其生物合成途径与醉茄素A密切相关，可能通过醉茄素A的C2-C3双键还原和C3位甲氧基化修饰生成。此外，其他睡茄属植物如Withania coagulans和Withania aristata中也可能含有该化合物，但相关报道较少。

提取与分离纯化方法

由于3β-MDWA在植物材料中的含量较低，其提取和纯化需要采用特定的策略：

1. 提取溶剂选择：基于化合物的中等脂溶性（LogP≈2.98），通常采用极性适中的有机溶剂进行提取。常用的提取溶剂包括甲醇、乙醇或甲醇-水混合体系。研究表明，70%-80%的甲醇水溶液对醉茄素类化合物的提取效率较高。

2. 提取方法：

3. 冷浸提取：将干燥的睡茄根或叶粉末在室温下用甲醇浸泡，反复提取3-5次，每次24-48小时。
4. 超声辅助提取：利用超声波的空化效应破坏细胞壁，提高提取效率，缩短提取时间。

5. 索氏提取：适用于实验室小规模提取，但高温可能对热敏性成分造成影响。

6. 初步分离：提取液经减压浓缩后，通常采用液-液萃取进行初步分离。将粗提物悬浮于水中，依次用石油醚、乙酸乙酯和正丁醇萃取。3β-MDWA主要富集于乙酸乙酯萃取部位。

7. 色谱分离纯化：

8. 硅胶柱色谱：采用正相硅胶柱，以氯仿-甲醇或正己烷-乙酸乙酯梯度洗脱，实现初步分离。
9. 反相柱色谱：使用C18反相硅胶柱，以甲醇-水或乙腈-水体系进行梯度洗脱，进一步纯化。

10. 制备型高效液相色谱（Prep-HPLC）：作为最终纯化手段，采用C18制备柱，以乙腈-水（通常为40:60至60:40）等度或梯度洗脱，可获得纯度大于98%的3β-MDWA单体。

11. 结构鉴定：纯化后的化合物通过核磁共振波谱（¹H-NMR、¹³C-NMR、2D-NMR）、高分辨质谱（HR-ESI-MS）以及圆二色谱（CD）等技术进行结构确证。其中，C3位甲氧基的β构型可通过NOESY谱中H-3与H-5的相关信号加以确认。

药理活性研究

抗氧化活性

3β-MDWA的核心药理活性体现在其抗氧化应激能力上。氧化应激涉及多种病理过程，而该化合物通过多途径发挥保护作用：

1. 直接自由基清除能力：初步的化学实验表明，3β-MDWA在DPPH（1,1-二苯基-2-三硝基苯肼）和ABTS（2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）自由基清除实验中表现出一定的活性，但其直接清除能力弱于经典的抗氧化剂如维生素C或Trolox。这表明其抗氧化作用可能更多依赖于间接机制，即通过调节内源性抗氧化系统发挥作用。

2. 细胞水平抗氧化保护：在过氧化氢（H₂O₂）或叔丁基过氧化氢（t-BHP）诱导的氧化损伤细胞模型中，3β-MDWA预处理能够显著提高细胞存活率，降低细胞内ROS水平，减少脂质过氧化产物丙二醛（MDA）的生成。这些保护作用在多种细胞系中均有报道，包括肝细胞（HepG2）、神经元细胞（SH-SY5Y）和内皮细胞（HUVEC）等。

3. 增强内源性抗氧化酶活性：3β-MDWA最显著的作用是上调多种关键抗氧化酶的表达和活性。研究发现，该化合物能够显著提高超氧化物歧化酶（SOD1）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶1（GPX1）以及血红素加氧酶-1（HO-1）的活性。这些酶构成了机体抗氧化防御系统的核心，SOD1负责将超氧阴离子转化为H₂O₂，CAT和GPX1进一步将H₂O₂分解为水，而HO-1则催化血红素降解，产生具有抗氧化活性的胆红素和一氧化碳。

抗炎活性

氧化应激与炎症反应密切相关，3β-MDWA的抗氧化作用也延伸至抗炎领域。在脂多糖（LPS）刺激的巨噬细胞模型中，该化合物能够抑制促炎因子如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）和白细胞介素-1β（IL-1β）的释放。其机制可能与抑制核因子-κB（NF-κB）信号通路的激活有关，而NF-κB正是氧化应激敏感的关键转录因子。

神经保护作用

鉴于其良好的血脑屏障透过性预测，3β-MDWA的神经保护潜力备受关注。在β-淀粉样蛋白（Aβ）诱导的阿尔茨海默病细胞模型中，该化合物能够减少Aβ聚集引起的神经毒性，保护突触功能。此外，在帕金森病相关的6-羟基多巴胺（6-OHDA）损伤模型中，3β-MDWA通过激活Nrf2/ARE通路，上调抗氧化酶表达，减轻多巴胺能神经元的氧化损伤。

其他潜在活性

初步研究还提示3β-MDWA可能具有以下活性：
- 保肝作用：在四氯化碳（CCl₄）或对乙酰氨基酚（APAP）诱导的肝损伤动物模型中，该化合物能够降低血清转氨酶水平，减轻肝组织坏死。
- 心血管保护：通过抑制血管内皮细胞的氧化损伤和炎症反应，可能对动脉粥样硬化具有预防作用。
- 抗衰老：在模式生物（如线虫）中，3β-MDWA能够延长寿命，并提高应激抵抗能力。

作用机制与分子靶点

核心信号通路：Nrf2/ARE通路

3β-MDWA抗氧化应激作用的核心分子机制是通过激活核因子E2相关因子2（Nrf2）/抗氧化反应元件（ARE）信号通路。Nrf2是调控细胞抗氧化防御的“主开关”，在正常生理状态下与Kelch样ECH相关蛋白1（Keap1）结合，处于被抑制状态。当细胞受到氧化应激或亲电试剂刺激时，Nrf2从Keap1解离，转位进入细胞核，与小Maf蛋白形成异二聚体，结合到靶基因启动子区的ARE序列，启动下游抗氧化酶的表达。

研究表明，3β-MDWA可能通过以下方式激活Nrf2通路：
1. 直接修饰Keap1：化合物中的α,β-不饱和羰基结构（C1位羰基）可能作为Michael加成受体，与Keap1蛋白中的半胱氨酸残基（如Cys151、Cys273、Cys288）发生共价结合，导致Keap1构象改变，释放Nrf2。
2. 促进Nrf2核转位：通过增强Nrf2蛋白的稳定性，减少其泛素化降解，增加核内Nrf2水平。
3. 增强ARE结合活性：提高Nrf2与ARE序列的结合效率，从而增强下游基因的转录活性。

靶点网络分析

3β-MDWA通过Nrf2通路调控的靶点网络包括：

1. SOD1（铜锌超氧化物歧化酶）：位于细胞质中，催化超氧阴离子（O₂⁻）歧化为H₂O₂和O₂。SOD1的上调能够有效清除线粒体呼吸链产生的超氧阴离子，保护细胞免受氧化损伤。
2. CAT（过氧化氢酶）：主要存在于过氧化物酶体中，将H₂O₂分解为H₂O和O₂。CAT与SOD1协同作用，形成完整的抗氧化链。
3. GPX1（谷胱甘肽过氧化物酶1）：位于细胞质和线粒体中，利用还原型谷胱甘肽（GSH）将H₂O₂和有机氢过氧化物还原为H₂O和相应的醇。GPX1的活性依赖于硒半胱氨酸残基。
4. HO-1（血红素加氧酶-1）：催化血红素降解为胆绿素、一氧化碳（CO）和游离铁。胆绿素进一步转化为胆红素，两者均为强效抗氧化剂；CO具有抗炎和细胞保护作用；游离铁则被铁蛋白螯合，减少铁介导的氧化损伤。

此外，Nrf2通路还调控其他抗氧化酶如谷胱甘肽S-转移酶（GST）、醌氧化还原酶1（NQO1）以及GSH合成相关酶等，共同构成一个协同的抗氧化网络。

与其他信号通路的交叉对话

3β-MDWA的作用并非局限于Nrf2通路，还涉及与其他信号通路的交叉对话：

1. NF-κB通路：氧化应激通常激活NF-κB，促进促炎因子表达。Nrf2的激活可以通过竞争性结合转录共激活因子（如p300/CBP）或通过HO-1产物CO的抑制作用，负向调控NF-κB活性，从而发挥抗炎作用。
2. PI3K/Akt通路：研究表明，Nrf2的激活部分依赖于PI3K/Akt信号通路。3β-MDWA可能通过激活Akt，促进Nrf2的核转位和转录活性。
3. MAPK通路：包括ERK、JNK和p38 MAPK在内的丝裂原活化蛋白激酶通路也参与Nrf2的调控。3β-MDWA可能通过调节MAPK的磷酸化水平，影响Nrf2的活性和稳定性。

成药性评价与药代动力学

成药性综合分析

基于前述理化性质参数和初步药理学数据，对3β-MDWA的成药性进行综合评价：

优势方面：
- 分子量适中（502.65 Da），接近Lipinski规则上限，但仍处于可接受范围。
- LogP值（2.98）符合理想的口服药物脂溶性范围（1-3）。
- 无hERG抑制活性，心脏安全性良好。
- Ames试验阴性，遗传毒性风险低。
- 具有明确的分子靶点（Nrf2通路）和清晰的药理机制。
- 血脑屏障透过性高，为中枢神经系统疾病治疗提供了可能。

挑战方面：
- 水溶性极低（0.037 mg/mL），属于BCS II类或IV类药物，口服生物利用度可能受限。
- TPSA值（105.59 Ų）略高，可能影响口服吸收和细胞膜透过性。
- 含有多个可代谢位点（如酯键、环氧结构），代谢稳定性有待评估。
- 作为天然产物，其来源有限，化学合成或半合成路线的开发是规模化生产的关键。

药代动力学特征

目前关于3β-MDWA的系统药代动力学研究尚不充分，但基于其结构特征和同类化合物的研究可进行合理推测：

1. 吸收：口服吸收可能较差，主要受限于水溶性。采用纳米制剂、磷脂复合物或环糊精包合物等制剂技术有望提高其口服生物利用度。
2. 分布：由于LogP适中且血脑屏障透过性高，该化合物可能广泛分布于全身各组织，包括脑组织。血浆蛋白结合率可能较高。
3. 代谢：主要代谢途径可能包括：
4. C1位羰基还原：生成相应的醇代谢物。
5. C5-C6环氧水解：生成二醇衍生物。
6. C3位甲氧基去甲基化：生成羟基衍生物。
7. 内酯环水解：开环生成羧酸代谢物。
   这些代谢反应主要由细胞色素P450酶系（特别是CYP3A4）和酯酶催化。
8. 排泄：代谢物可能主要通过胆汁和粪便排泄，少量经尿液排泄。

安全性评价

初步的安全性数据令人鼓舞：
- 急性毒性：在啮齿类动物中，3β-MDWA的LD₅₀值尚未系统报道，但同类化合物醉茄素A的LD₅₀约为200-300 mg/kg（腹腔注射），提示3β-MDWA可能具有类似的毒性范围。
- 遗传毒性：Ames试验阴性，表明无致突变性。
- 心脏毒性：无hERG抑制活性，QT间期延长风险低。
- 长期毒性：缺乏长期毒性研究数据，这是未来开发中需要重点关注的方向。

临床应用前景与展望

潜在适应症

基于3β-MDWA的药理活性和作用机制，其在以下疾病领域具有潜在应用价值：

1. 神经退行性疾病：
2. 阿尔茨海默病：通过抗氧化和抗炎作用，保护神经元免受Aβ毒性损伤。
3. 帕金森病：保护多巴胺能神经元，延缓疾病进展。

4. 肌萎缩侧索硬化症（ALS）：SOD1突变是家族性ALS的重要病因，上调SOD1活性可能具有治疗意义。

5. 代谢性疾病：

6. 糖尿病及其并发症：氧化应激在糖尿病肾病、视网膜病变和神经病变中起关键作用。

7. 非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）：通过减轻肝脏氧化应激和炎症反应。

8. 心血管疾病：

9. 动脉粥样硬化：抑制血管内皮氧化损伤和炎症反应。

10. 缺血再灌注损伤：在心肌梗死和脑卒中模型中发挥保护作用。

11. 衰老相关疾病：通过激活Nrf2通路，延缓细胞衰老和组织退行性变。

开发策略与挑战

1. 制剂开发：针对水溶性差的问题，可开发脂质体、纳米粒、固体分散体或磷脂复合物等新型制剂，提高口服生物利用度。此外，经皮给药或鼻腔给药途径也可能成为替代方案。

2. 结构优化：基于3β-MDWA的结构骨架，通过药物化学手段进行结构修饰，如引入亲水性基团（磷酸基、氨基酸酯等）提高水溶性，或修饰代谢不稳定位点提高代谢稳定性。

3. 组合疗法：与现有药物（如多奈哌齐、左旋多巴）联合使用，发挥协同作用，降低单一药物剂量和毒副作用。

4. 生物标志物开发：建立基于Nrf2通路激活的生物标志物（如HO-1表达水平），用于临床药效评价和剂量优化。

5. 临床转化：需要完成从临床前到临床研究的跨越，包括：

6. 完善药代动力学和毒理学研究。
7. 开展I期临床试验，评估人体安全性和耐受性。
8. 设计II期临床试验，验证在特定适应症中的疗效。

未来研究方向

1. 深入机制研究：利用结构生物学方法解析3β-MDWA与Keap1蛋白的相互作用模式，明确其结合位点和构效关系。
2. 代谢组学研究：系统分析3β-MDWA对细胞代谢网络的影响，揭示其多靶点调控特征。
3. 合成生物学：通过基因工程手段改造睡茄或构建异源表达系统，实现3β-MDWA的可持续生产。
4. 人工智能辅助设计：利用机器学习预测3β-MDWA衍生物的药理活性和药代动力学性质，加速先导化合物优化。

结语

3β-甲氧基-2,3-二氢醉茄素A作为醉茄素A的天然衍生物，凭借其独特的化学结构和通过Nrf2/ARE通路调控SOD1、CAT、GPX1和HO-1等关键抗氧化酶的分子机制，在抗氧化应激相关疾病的治疗中展现出令人瞩目的潜力。其适中的脂溶性、良好的血脑屏障透过性、低心脏毒性和低遗传毒性等成药性优势，为其进一步开发奠定了坚实基础。

然而，该化合物的研究仍处于早期阶段，面临着水溶性差、药代动力学数据缺乏、临床前研究不充分等挑战。未来的研究需要在深入阐明其分子机制的基础上，通过药物化学修饰和制剂学手段克服其局限性，并逐步推进临床转化。随着对氧化应激在疾病发生发展中作用认识的不断深入，以及天然产物药物发现技术的持续进步，3β-MDWA有望成为治疗神经退行性疾病、代谢性疾病和心血管疾病的新型候选药物，为人类健康事业做出贡献。

从更广阔的视角来看，3β-MDWA的研究也体现了天然产物化学与药理学交叉融合的典型范式——从传统药用植物中发现活性分子，通过现代科学技术阐明其作用机制，最终将其转化为临床可用的治疗药物。这一过程不仅需要化学家和药理学家的紧密合作，还需要药物化学、制剂学、毒理学和临床医学等多学科的协同攻关。相信在不远的将来，随着研究的深入，3β-MDWA及其衍生物将为氧化应激相关疾病的治疗提供新的选择。