产品名称: 丝石竹皂苷元
英文名: Gypsogenin
中文别名:
英文别名: Astrantiagenin D; Githagenin；Gypsophilasapogenin
Cas 号: 639-14-5
产品编码:BP2413
分子式: C30H46O4
分子量: 470.694
来源:
化合物类型: 三萜类(Triterpenoids)
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。
提供相关图谱和分析方法指导，可以提供包括色谱柱，标准品和分析方法在内的含量测定整体服务包，价格优惠。
丝石竹皂苷元的核磁图谱
丝石竹皂苷元的HPLC图谱
储存条件：短期保存 2~8℃，长期保存 -20 ~ -80℃
74.60
5.82
4.01
0.00
5.17
3.19
低
92.17
4.85
否
否
否
否
无
无
0.0
否
否
是
否
天然产物作为药物发现的重要源泉，在人类对抗疾病的漫长历史中扮演着不可替代的角色。从传统草药中分离、鉴定活性成分，并阐明其药理作用机制，是现代药物化学与药理学研究的重要范式。在众多具有生物活性的天然产物中，三萜类化合物因其结构多样性和广泛的药理活性而备受关注。丝石竹皂苷元（Gypsogenin），作为一种源自石竹科（Caryophyllaceae）植物的五环三萜类皂苷元，近年来因其独特的生物活性谱和潜在的治疗价值，逐渐成为天然产物药理学领域的研究热点。
丝石竹皂苷元，化学名为3β-羟基-23-氧代-齐墩果-12-烯-28-酸，是一种典型的齐墩果烷型五环三萜。其结构特征在于A环上存在一个醛基（-CHO）和羟基（-OH），这一独特的官能团组合赋予了它区别于其他三萜皂苷元（如齐墩果酸、熊果酸）的化学性质和生物活性。早期研究主要关注其作为皂苷水解产物的化学特性，但近二十年来，随着对其药理活性的深入挖掘，丝石竹皂苷元展现出多方面的治疗潜力，尤其在抗肿瘤、神经保护及抗菌领域表现突出。
值得注意的是，丝石竹皂苷元被鉴定为一种选择性的混合型丁酰胆碱酯酶（Butyrylcholinesterase, BChE）抑制剂，其抑制常数Ki值为19.99 μM。这一发现使其在阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）的治疗研究中占据了独特位置。与传统的乙酰胆碱酯酶（Acetylcholinesterase, AChE）抑制剂不同，选择性BChE抑制剂被认为可能在AD晚期发挥更重要的作用，且副作用更小。此外，丝石竹皂苷元对多种人类癌细胞株，包括卵巢癌、结肠癌、黑色素瘤和白血病细胞，均表现出显著的细胞毒性。其作用机制涉及细胞周期阻滞和诱导细胞凋亡（apoptosis），并通过调控包括BCL2、STAT3、HIF1A在内的多个关键信号通路分子来发挥抗肿瘤效应。同时，其对枯草芽孢杆菌和苏云金芽孢杆菌等革兰氏阳性菌的抗菌活性，也提示了其在抗感染领域的潜在应用。
鉴于丝石竹皂苷元在多个疾病模型中的显著活性及其作为半合成抗癌药物关键母核的结构优势，对其进行系统性的综述，梳理其化学性质、植物来源、药理作用、分子机制及成药性特征，对于推动其从天然产物向先导化合物乃至候选药物的转化具有重要意义。本文将围绕上述方面，对丝石竹皂苷元的研究进展进行全面而深入的阐述。
丝石竹皂苷元属于五环三萜类化合物，其核心骨架为齐墩果烷型（Oleanane-type）。其系统命名（IUPAC）为：(4aS,6aR,6aS,6bR,8aR,10S,12aR,14bS)-10-hydroxy-2,2,6a,6b,9,9,12a-heptamethyl-15-oxo-1,3,4,5,6,6a,7,8,8a,10,11,12,13,14b-tetradecahydropicene-4a-carboxylic acid。从结构上看，其分子由A、B、C、D、E五个稠合环组成，其中A环具有特征性的3β-羟基（-OH）和23-位醛基（-CHO），而E环的17-位连接有一个羧基（-COOH）。这种A环上的醛基与羟基的共存，以及C-28位的羧基，构成了其区别于其他三萜（如齐墩果酸仅有羟基和羧基）的关键结构特征，也是其进行化学修饰和衍生化的主要位点。
丝石竹皂苷元的分子式为C₃₀H₄₆O₄，分子量为470.69 Da。其CAS登记号为639-14-5。在理化性质方面，该化合物表现为白色或类白色结晶性粉末，具有一定的熔点。其脂溶性较强，LogP值高达5.819，表明其在非极性溶剂中具有较好的溶解度，而在水中的溶解度极低（约0.0025 mg/mL）。这种高亲脂性与其五环三萜的刚性骨架结构密切相关。其拓扑极性表面积（TPSA）为74.60 Ų，这一数值略高于经典的“Lipinski五规则”中关于TPSA小于140 Ų的要求，但考虑到其分子量较大，仍处于可接受范围。值得注意的是，其水溶性差是限制其生物利用度和成药性开发的主要瓶颈之一。
从化学稳定性角度看，丝石竹皂苷元在酸性或碱性条件下，其苷键（若以皂苷形式存在）易发生水解，但作为苷元本身，其五环三萜骨架较为稳定。然而，A环上的醛基具有较高的化学反应活性，易被氧化成羧酸，或在特定条件下发生缩合反应。这一特性既是其发挥生物活性的结构基础，也为其结构修饰提供了关键位点。例如，通过将醛基还原为羟甲基，或与胺类化合物形成席夫碱，可以合成一系列具有不同药理活性的衍生物。
丝石竹皂苷元主要来源于石竹科（Caryophyllaceae）植物，其中最常见的来源是丝石竹属（Gypsophila）植物，如Gypsophila paniculata（满天星）、Gypsophila oldhamiana（霞草）等。此外，在肥皂草属（Saponaria）植物（如Saponaria officinalis）中也存在该化合物。这些植物通常含有丰富的三萜皂苷，而丝石竹皂苷元正是这些皂苷在酸水解或酶解后释放出的主要苷元之一。在植物体内，丝石竹皂苷元通常以糖苷的形式存在，即与一个或多个糖基（如葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、鼠李糖等）通过C-3位的羟基或C-28位的羧基连接，形成单链或双链皂苷。这些天然皂苷通常具有更强的水溶性和表面活性，但苷元本身则表现出更强的亲脂性和不同的生物活性谱。
提取丝石竹皂苷元通常遵循“提取-水解-分离”的经典流程。首先，将干燥的植物材料（通常为根部或全草）粉碎，使用极性溶剂如甲醇或乙醇进行回流提取，得到总皂苷粗提物。由于皂苷类成分极性较大，也可采用水或含水醇进行提取。随后，将总皂苷粗提物在酸性条件下（如使用稀硫酸或盐酸）进行加热水解，断裂糖苷键，释放出苷元。水解后的混合物经中和、过滤后，使用有机溶剂（如氯仿、乙酸乙酯或正丁醇）进行萃取，将脂溶性的苷元从水相中转移至有机相。最后，通过柱层析技术（如硅胶柱层析、ODS反相柱层析）对粗提物进行纯化，以得到高纯度的丝石竹皂苷元单体。现代分离技术中，高速逆流色谱（HSCCC）和制备型高效液相色谱（Prep-HPLC）也被用于高效、快速地分离该化合物。
近年来，为了克服传统提取方法中溶剂消耗大、步骤繁琐、产率低等缺点，一些绿色提取技术开始被探索应用于丝石竹皂苷元的提取。例如，超声辅助提取（UAE）和微波辅助提取（MAE）能够通过破坏细胞壁结构，加速皂苷的溶出，从而提高提取效率并缩短时间。此外，酶辅助提取（EAE）利用纤维素酶、果胶酶等降解植物细胞壁，可在温和条件下提高皂苷的释放率，减少活性成分的降解。这些新技术的应用，为丝石竹皂苷元的高效、环保制备提供了新的思路。
丝石竹皂苷元的药理活性研究主要集中在抗肿瘤、神经保护及抗菌三大领域，其活性谱广泛且作用机制多样。
丝石竹皂苷元对多种人类癌细胞株表现出显著的细胞毒性，是近年来研究最为深入的方向。研究显示，其对卵巢癌、结肠癌（如HT-29、HCT-116）、黑色素瘤（如A375）、白血病（如K562、HL-60）以及肝癌、肺癌等多种实体瘤和血液肿瘤细胞均具有抑制增殖和诱导死亡的作用。其抗肿瘤作用的核心机制主要包括以下几个方面：
诱导细胞凋亡：丝石竹皂苷元能够通过内源性（线粒体）和外源性（死亡受体）两条途径诱导肿瘤细胞凋亡。具体表现为：① 上调促凋亡蛋白Bax的表达，下调抗凋亡蛋白Bcl-2的表达，导致线粒体膜电位（ΔΨm）下降，释放细胞色素c（Cytochrome c）至细胞质，进而激活Caspase-9和Caspase-3级联反应，最终导致细胞凋亡。② 激活死亡受体通路，如上调Fas和FasL的表达，激活Caspase-8。③ 抑制STAT3信号通路的磷酸化，从而下调其下游靶基因如Survivin、Mcl-1、VEGF等的表达，解除对凋亡的抑制。
细胞周期阻滞：丝石竹皂苷元能够将肿瘤细胞阻滞在特定的细胞周期时相，从而抑制其增殖。研究发现，在不同癌细胞中，其阻滞点可能不同。例如，在黑色素瘤细胞中，它可能引起G0/G1期阻滞，伴随Cyclin D1和CDK4表达的下调；而在某些白血病细胞中，则可能诱导G2/M期阻滞。这种周期阻滞作用与调控p53、p21等细胞周期检查点蛋白的表达密切相关。
抑制肿瘤侵袭与转移：丝石竹皂苷元还能通过抑制基质金属蛋白酶（MMPs，尤其是MMP-2和MMP-9）的活性，以及下调HIF-1α和VEGF的表达，来抑制肿瘤细胞的迁移、侵袭和血管生成，从而发挥抗转移作用。此外，其对ABCB1（P-糖蛋白）的潜在调控作用，也提示其可能具有逆转肿瘤多药耐药的潜力。
丝石竹皂苷元在阿尔茨海默病（AD）研究中的价值主要体现在其对胆碱酯酶的抑制作用。AD的病理特征之一是大脑中胆碱能神经元的退化和乙酰胆碱（ACh）水平的下降。目前临床治疗AD的主要药物之一就是胆碱酯酶抑制剂，通过抑制AChE或BChE来提升突触间隙的ACh水平，改善认知功能。
研究表明，丝石竹皂苷元是一种选择性的混合型BChE抑制剂（Ki = 19.99 μM），其对BChE的抑制活性远强于对AChE的抑制活性。这一选择性具有重要的临床意义：① 在AD晚期，BChE的活性会显著升高，而AChE活性下降，因此选择性抑制BChE可能在晚期AD治疗中更为有效。② 选择性BChE抑制剂通常具有较少的胆碱能副作用（如胃肠道反应）。此外，丝石竹皂苷元还可能通过其抗氧化和抗炎活性，减轻AD中的氧化应激和神经炎症反应，从而发挥神经保护作用。其分子对接研究也显示，丝石竹皂苷元能够与BChE的活性位点（如催化三联体Ser198、His438、Glu325以及酰基结合口袋）发生相互作用，形成稳定的复合物。
丝石竹皂苷元对某些细菌表现出直接的抑制作用。研究报道，其对革兰氏阳性菌如枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）和苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）具有显著的抗菌活性。其抗菌机制可能与其作为皂苷元的表面活性特性有关，能够破坏细菌细胞膜的完整性，导致胞内物质外泄。此外，也可能涉及对细菌关键酶或代谢途径的干扰。然而，其对革兰氏阴性菌的抗菌活性通常较弱，这可能与革兰氏阴性菌外膜的结构屏障有关。
丝石竹皂苷元的药理活性是多靶点、多通路协同作用的结果。基于现有研究，其关键作用机制与分子靶点可归纳如下：
1. 直接靶点：丁酰胆碱酯酶（BChE）
丝石竹皂苷元作为选择性混合型BChE抑制剂，其与BChE的结合是直接且可逆的。动力学研究表明，它既能与游离酶结合，也能与酶-底物复合物结合。分子模拟显示，其五环三萜骨架嵌入BChE的活性中心疏水口袋，而A环上的醛基和羟基则与关键氨基酸残基（如Trp82、Phe329）形成氢键和疏水相互作用，从而稳定地占据活性位点，阻止底物（如丁酰胆碱）的进入和水解。
2. 抗肿瘤相关靶点与信号通路
- 凋亡通路：丝石竹皂苷元通过下调抗凋亡蛋白BCL2和上调促凋亡蛋白BAX，破坏线粒体膜电位，激活Caspase级联反应。同时，它还能抑制STAT3的磷酸化。STAT3是一个关键的转录因子，其持续激活与多种癌症的增殖、存活和耐药密切相关。抑制STAT3信号可下调其靶基因如Survivin（凋亡抑制蛋白）和Cyclin D1（细胞周期蛋白）的表达。
- 缺氧与血管生成通路：丝石竹皂苷元能够抑制缺氧诱导因子1α（HIF1A）的表达和转录活性。HIF1A是肿瘤适应低氧微环境的核心调控因子，其下调可减少下游血管内皮生长因子（VEGF）的分泌，从而抑制肿瘤血管生成，切断肿瘤的营养供应。
- 侵袭与转移通路：通过抑制基质金属蛋白酶MMP2和MMP9的活性，丝石竹皂苷元能够降低肿瘤细胞对细胞外基质（ECM）的降解能力，从而抑制其侵袭和转移。
- 其他靶点：其对雌激素受体β（ESR2）、酪氨酸酶（TYR）、拓扑异构酶I（TOP1）以及核因子E2相关因子2（NFE2L2，即Nrf2）的潜在调控作用，也提示其可能通过影响激素信号、氧化应激反应和DNA复制等过程来发挥综合抗肿瘤效应。此外，对ABCB1（P-gp）的抑制或调节，可能有助于克服肿瘤的多药耐药性。
3. 抗菌机制
丝石竹皂苷元的抗菌活性主要源于其两亲性结构。其疏水的三萜骨架能够插入细菌细胞膜的脂质双分子层，而极性的羟基和羧基则与膜表面的极性头部相互作用，导致膜结构紊乱、通透性增加，最终引起细菌裂解死亡。
将丝石竹皂苷元从天然活性分子推向临床候选药物，必须对其成药性（Drug-likeness）和药代动力学（ADME）性质进行严格评估。
1. 成药性参数分析
根据Lipinski的“五规则”（Rule of Five），丝石竹皂苷元存在一些挑战：其分子量（470.69 Da）略高于500 Da的阈值；其LogP值（5.819）远高于5，表明其脂溶性过强，可能导致水溶性差、吸收不佳及高蛋白结合率；其氢键供体数（-OH和-COOH，共2个）和氢键受体数（-CHO和-COOH，共4个）符合规则。TPSA为74.60 Ų，小于140 Ų，表明其具有较好的透膜潜力。Ames试验结果为0.0，提示其不具有明显的遗传毒性。hERG抑制试验结果为阴性，表明其心脏毒性风险较低。
综合来看，丝石竹皂苷元最大的成药性瓶颈在于其极低的水溶性（0.0025 mg/mL）和过高的亲脂性。这会导致其口服生物利用度极低，难以在体内达到有效的治疗浓度。
2. 药代动力学特征
目前关于丝石竹皂苷元体内药代动力学的系统研究报道较少，但基于其理化性质可进行合理推断：
- 吸收：由于其水溶性极差，口服给药后，在胃肠道中的溶出和吸收将非常有限。其高LogP值虽然有利于透过生物膜，但过高的亲脂性也可能导致其被包裹在食物或胆汁胶束中，或与肠壁细胞膜非特异性结合，从而阻碍吸收。因此，其口服生物利用度预计非常低。
- 分布：一旦进入血液循环，由于其高亲脂性，丝石竹皂苷元很可能与血浆蛋白（如白蛋白）高度结合，导致游离药物浓度低。其分布容积可能较大，倾向于分布在富含脂质的组织（如肝脏、脂肪组织）中。关于血脑屏障（BBB）穿透性，现有数据提示其穿透能力较低，这对于治疗中枢神经系统疾病（如AD）是一个不利因素，但对外周疾病（如结肠癌）则影响不大。
- 代谢：作为五环三萜，丝石竹皂苷元主要在肝脏通过细胞色素P450酶系（如CYP3A4）进行氧化代谢。其A环上的醛基也可能被醛脱氢酶氧化为羧酸，或经还原酶还原为醇。这些代谢反应通常旨在增加其极性，促进排泄。
- 排泄：代谢产物和少量原型药物主要通过胆汁排泄进入肠道，最终随粪便排出体外。肾排泄（尿液）可能不是其主要清除途径。
3. 成药性优化策略
鉴于上述问题，对丝石竹皂苷元进行结构修饰是提升其成药性的关键。主要策略包括：
- 前药设计：将其C-28位的羧基或C-3位的羟基酯化，制备成水溶性更好的前药（如磷酸酯、氨基酸酯、半琥珀酸酯），在体内经酶解后释放出活性母体药物。
- 成盐：将羧基与碱性氨基酸（如赖氨酸、精氨酸）或无机碱（如氢氧化钠）成盐，以提高水溶性。
- 纳米制剂：利用脂质体、聚合物胶束、纳米晶体等纳米递送系统，包裹丝石竹皂苷元，以提高其溶解度和口服生物利用度，并实现靶向递送。
- 结构简化与衍生化：保留其核心药效团（如五环三萜骨架、醛基、羧基），通过合成一系列衍生物，寻找水溶性更好、活性更高、毒性更低的先导化合物。例如，将醛基还原为羟甲基，或与胺类缩合形成席夫碱，均可改变其理化性质。
丝石竹皂苷元作为一种具有多效药理活性的天然产物，其临床应用前景广阔，但同时也面临诸多挑战。
1. 抗肿瘤领域
鉴于其对卵巢癌、结肠癌、黑色素瘤和白血病等多种癌细胞的显著活性，丝石竹皂苷元或其衍生物有望开发为新型抗肿瘤药物。特别是其通过同时诱导凋亡、阻滞周期、抑制血管生成和转移的多靶点作用模式，可能对传统化疗药物耐药的肿瘤有效。未来研究应重点关注：
- 体内药效验证：利用多种异种移植瘤模型（PDX模型）和原位瘤模型，系统评价其抗肿瘤效果和安全性。
- 联合用药：探索其与顺铂、紫杉醇、5-氟尿嘧啶等临床常用化疗药物，以及与免疫检查点抑制剂（如PD-1/PD-L1抗体）的协同作用，以期降低化疗剂量、减轻毒副作用并克服耐药。
- 靶向递送：开发针对肿瘤微环境（如低pH、高表达MMP）或特定肿瘤标志物（如卵巢癌的CA125）的智能纳米递药系统，实现丝石竹皂苷元的精准靶向治疗。
2. 阿尔茨海默病治疗
作为选择性BChE抑制剂，丝石竹皂苷元在AD治疗中具有独特价值。然而，其低BBB穿透性是主要障碍。未来的研究方向包括：
- 设计能穿透BBB的衍生物：通过结构修饰（如引入含氮基团、降低分子量或极性）或利用载体介导的转运系统（如葡萄糖转运体、转铁蛋白受体），提高其脑内浓度。
- 多靶点导向配体：鉴于AD的复杂性，设计同时具有BChE抑制、抗氧化、抗Aβ聚集和抗神经炎症等多重活性的“多靶点”分子。丝石竹皂苷元本身已具备部分这些潜力，通过合理修饰可进一步增强。
3. 抗感染及其他领域
其抗菌活性提示其可作为开发新型抗菌药物的先导化合物，尤其针对耐药性革兰氏阳性菌。此外，其抗炎和抗氧化活性也值得在慢性炎症性疾病（如类风湿性关节炎、炎症性肠病）中进行探索。
4. 作为合成母核的价值
丝石竹皂苷元因其独特的醛基和羧基反应位点，是合成一系列新型抗癌化合物的理想母核。通过半合成方法，可以构建结构多样的三萜类化合物库，进行高通量筛选，有望发现活性更强、选择性更好的候选药物。这一“天然产物导向的多样性合成”策略是未来新药发现的重要途径。
丝石竹皂苷元，这一源自石竹科植物的五环三萜皂苷元，以其独特的化学结构（A环醛基与羟基共存）和广泛的药理活性，在天然产物药理学领域展现出重要的研究价值。它不仅是选择性BChE抑制剂，为阿尔茨海默病的治疗提供了新的化学实体，更通过调控BCL2、STAT3、HIF1A、MMP2等多个关键分子靶点，对卵巢癌、结肠癌、黑色素瘤等多种恶性肿瘤表现出显著的抑制活性，并兼具抗菌潜力。
然而，从天然活性分子到临床药物，丝石竹皂苷元仍面临严峻挑战。其极低的水溶性和过高的亲脂性导致的口服生物利用度低下，以及较弱的血脑屏障穿透能力，是制约其成药性的核心瓶颈。未来的研究重点应聚焦于：① 通过前药设计、纳米制剂或结构修饰等策略，系统改善其药代动力学性质；② 利用现代分子生物学技术（如CRISPR-Cas9、蛋白质组学）深入阐明其体内作用的精确分子靶点和信号网络；③ 在更贴近临床的复杂动物模型（如PDX模型、转基因AD小鼠模型）中验证其药效和安全性；④ 充分发挥其作为合成母核的优势，通过半合成化学构建结构多样的衍生物库，以期发现具有更高活性和更优成药性的候选药物。
总之，丝石竹皂苷元是一个极具开发潜力的天然产物先导化合物。尽管前路挑战重重，但通过多学科交叉融合的研究策略，特别是药物化学、药理学、药剂学与系统生物学的协同努力，有望克服其固有缺陷，将其转化为真正能够造福人类的创新药物。对丝石竹皂苷元的持续深入研究，不仅将丰富我们对三萜类化合物生物活性的认识，也将为攻克癌症、神经退行性疾病等重大人类健康问题提供新的思路和工具。
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
