辣椒素类衍生物及其合成方法和应用与流程

1.本发明涉及医药技术领域，具体涉及辣椒素类衍生物及其合成方法和应用。


背景技术：

2.抗氧化剂被定义为在低浓度下延迟、防止或抑制对目标分子的氧化损伤的物质。从食用植物中发现天然抗氧化剂具有重要的药用和营养价值。因此，大量食用植物被筛选为抗氧化剂的潜在来源。例如，辣椒不仅在食品领域用作调味剂，而且还是抗氧化剂的重要来源化学物质。新鲜辣椒是维生素a和c以及中性和酸性酚类化学物质的极好来源，它们是许多植物中发现的天然抗氧化剂。辣椒属由200多个品种组成，根据scoville的“hea”单位分类，从非常辣的哈瓦那辣椒到甜椒。辣椒中的辛辣成分主要来自辣椒素(8-甲基-n-香草醛-6-壬酸)、二氢辣椒素、北基二氢辣椒素、高二氢辣椒素、高辣椒素等，统称为辣椒素类。辣椒素的三个结构特征是受体作用的关键，包括亲脂性部分(辣椒素的壬烯基，可以被烷基/烯基链取代)、极性头(3-甲氧基-4-羟基苄基)和接头(辣椒素的酰胺)。kogure等人(biochimica et biophysica acta(bba)-general subjects,1573(1),84-92.)提出辣椒素的酚羟基与自由基清除无关，认为自由基清除位点是c7-苄基碳，乙酰胺的存在对于自由基从辣椒素的c7-苄基碳中获得氢具有重要意义。冈田等人(journal of the american oil chemists'society,87(12),1397-1405.)报道辣椒素的自由基清除位点不依赖于c7-苄基碳和乙酰胺，而是依赖于辣椒素的酚羟基，并表明辣椒素的抗氧化位点是2-甲氧基-4-甲基-苯酚。
3.在体内，自由基可以通过正常的生理反应产生。自由基是一种含有一个或多个孤电子的物质，由于具有不完整的电子壳层，它具有高反应性并参与各种生理反应。活性氧(ros)是氧的活性形式，主要包括含氧自由基和易形成自由基的过氧化物，如氢(h2o2)、超氧化物(o
2-)、羟基自由基(
·
oh)等。氧气参与高能电子转移并通过氧化磷酸化产生大量atp，为正常生理反应提供能量。此外，机体也不断受到ros的氧化攻击。在正常生理条件下，细胞中产生的ros会被抗氧化酶(如过氧化氢酶(cat)、超氧化物歧化酶(sod)和谷胱甘肽过氧化物酶(gsh-px)等)持续清除，使生物体保持稳定的氧化-还原系统平衡。氧化应激的发生是由于ros的产生与身体抵消其影响的能力之间的不平衡。高浓度的ros，包括羟基、过氧化氢和超氧化物，可能对生物系统的脂质、蛋白质和dna造成损伤，导致组织损伤和白内障、心血管疾病、慢性阻塞性肺疾病、慢性肾病、神经退行性疾病、癌症、糖尿病和肌肉减少症。
4.神经退行性疾病被认为与神经元或其髓鞘的丢失有关，它们会随着时间的推移而恶化并出现功能障碍。氧化应激与神经退行性疾病的发生和发展密切相关，包括帕金森病、阿尔茨海默病、亨廷顿病和肌萎缩侧索硬化症。大脑耗氧量高，会产生大量的ros。大脑虽然具有抗氧化防御机制，但主要由谷胱甘肽、维生素e、褪黑激素和抗氧化酶组成，其抗氧化能力非常有限，所以大脑比其他组织更容易受到氧化损伤(j agric food chem,56(9),3350-3356.)。因此，抗氧化剂可能有益于治疗神经退行性疾病。
5.蛋白激酶b(akt)参与许多生理过程。特别是，它在被上游pi3k信号激活后在细胞
增殖和存活中发挥重要作用。在ros刺激的细胞中，akt和bcl-2受到抑制，bax水平上调，从而降低线粒体膜电位(mmp)，增加膜的通透性，释放细胞色素c，然后激活凋亡程序。因此，激活akt和抑制bax/bcl-2水平是挽救和逆转ros促进的神经元细胞死亡的有效策略。
6.本技术合成一系列辣椒素类似物，通过激活akt的增殖作用并抑制人神经母细胞瘤细胞sh-sy5y中bax/bcl-2介导的线粒体凋亡信号，评估它们的抗氧化活性和潜在的神经保护机制，为更好地应用辣椒的活性成分，丰富抗氧化剂和神经保护剂垫定基础。


技术实现要素：

7.本发明要解决的技术问题是提供一系列具有显著抗氧化活性的辣椒素类衍生物及其合成方法和应用。
8.本发明所述的辣椒素类衍生物为具有下述式3、4和5所示结构的辣椒素类衍生物及其药学上可接受的盐：
[0009][0010]
其中，r1为羟基或甲氧基，r2为羟基，n＝2～15。
[0011]
优选的，本发明所述的辣椒素类衍生物具体为：
[0012]
[0013][0014]
本发明中涉及的辣椒素类衍生物在药学上可接受的盐，具体可以是上述式3、4和5所示结构化合物的盐酸盐、氢溴酸盐、磷酸盐、硫酸盐、富马酸盐、水杨酸盐、苯磺酸盐、丙酮酸盐、乙酸盐、杏仁酸盐、碱性金属阳离子盐或铵阳离子盐。优选是其碱性金属阳离子盐。
[0015]
本发明所述辣椒素类衍生物的合成方法，包括：
[0016]
式3所示结构化合物的合成方法：取下述式1所示结构的化合物和式2所示结构的化合物置于有机溶剂中，在缩合剂存在的条件下，于加热或不加热条件下进行反应，得到式3所示结构的化合物；
[0017][0018]
其中，r1为羟基或甲氧基，n＝2～15；
[0019]
式4或式5所示结构化合物的合成方法：取式3所示结构的化合物或二氢辣椒素置于有机溶剂中，加入脱甲基试剂，于0℃以下反应，得到式4或式5所示结构的化合物。
[0020]
本发明所述合成方法中，所述的有机溶剂具体可以是选自二氯甲烷(dcm)、1,2-二氯乙烷(dce)、氯仿和氯苯中的一种或两种以上的组合。有机溶剂的用量可以根据需要进行确定，以能够充分溶解所参加反应的原料为宜。
[0021]
上述式3所示结构化合物的合成方法中，式1所示结构化合物和式2所示结构化合物的摩尔比为化学计量比。所述的缩合剂为现有技术中的常规选择，如碳二亚胺类缩合剂、有机磷类缩合剂等，优选为碳二亚胺类缩合剂，如二环己基碳二亚胺(dcc)、二异丙基碳二亚胺(dic)或1-(3-二甲胺基丙基)-3-乙基碳二亚胺(edci)等，优选采用edci。所述缩合剂的用量通常为式1所示结构化合物的摩尔量的1～2倍。当缩合剂为碳二亚胺类缩合剂时，优选还加入缩合活化剂，所述缩合活化剂的选择及其用量均与现有技术相同，具体的，缩合活化剂可以是hobt、dmap、hoat、4-ppy等，而edci与hobt合用为现有常规的组合；缩合活化剂的用量通常为缩合剂摩尔量的0.8～1.2倍。反应优选是在常温条件下进行，通过薄层层析跟踪检测反应是否完全。当反应在常温下进行时，反应时间通常控制在6～12h。
[0022]
在式4或式5所示结构化合物的合成方法中，所述脱甲基试剂的选择及其用量均与现有技术相同，具体的，脱甲基试剂可以是选自三溴化硼、三氯化硼、三溴化铝和三碘化硼中的一种或两种以上的组合，其用量通常过量于式3所示结构化合物或二氢辣椒素，优选为式3所示结构化合物或二氢辣椒素摩尔量的1.5～3倍。反应更低的温度下进行有利于产率的提高，因此，在合成式4或式5所示结构化合物时优选反应是在低于或等于-40℃的条件下进行，更优选是在-40～-76℃条件下进行。由于三溴化硼等脱甲基试剂为强路易斯酸，易吸水潮解，因此优选反应能够在惰性气氛(如氮气)保护条件下进行。
[0023]
上述方法得到的是式3所示结构化合物的粗产物，为了提高其纯度，可对其进行除杂和/或纯化操作后再用于式4或式5所示结构化合物的合成。具体可将式3所示结构化合物的粗产物用硅胶柱层析以获得纯化后的化合物，更优选是将反应所得的物料先萃取后再进行硅胶柱层析，以减少硅胶柱的负担。其中，用于洗脱的洗脱剂优选为由体积比为10：1～1：1的石油醚与乙酸乙酯或者是二氯甲烷与乙酸乙酯组成的混合溶剂；如果涉及萃取，萃取剂与反应时的有机溶剂的选择相同，如二氯甲烷、1,2-二氯乙烷或乙酸乙酯等常规萃取剂。
[0024]
同理，上述方法得到的也是式4或式5所示结构化合物的粗产物，也可以采用硅胶柱层析的方式对粗产物进行纯化。更优选是将反应所得的物料先萃取后再进行硅胶柱层析，以减少硅胶柱的负担。其中，用于洗脱的洗脱剂优选为由体积比为10：1～1：1的石油醚与乙酸乙酯或者是二氯甲烷与乙酸乙酯组成的混合溶剂；如果涉及萃取，萃取剂与反应时的有机溶剂的选择相同，如二氯甲烷、1,2-二氯乙烷或乙酸乙酯等常规萃取剂。
[0025]
申请人通过实验发现，本发明所述辣椒素类衍生物具有良好的抗氧化活性和神经保护作用，因此，本发明还包括上述辣椒素类衍生物或其药学上可接受的盐在制备抗氧化剂中的应用。进一步的，本发明还包括化合物4k或其药学上可接受的盐在制备神经保护剂中的应用。
[0026]
与现有技术相比，本发明提供了一系列结构新颖的辣椒素类衍生物及它们的合成方法。申请人的试验结果表明，本发明提供的辣椒素类衍生物具有良好的抗氧化活性和神经保护作用，有望用于治疗神经退行性疾病，具有很好的潜在药用价值。
附图说明
[0027]
图1为化合物4k显著增强h2o2诱导的sh-sy5y细胞活力的图，其中(a)为化合物5a、5b、5、4k、4n和槲皮素的细胞毒性；(b)为用mtt法筛选h2o2浓度；(c)和(d)为暴露于100μm h2o2的sh-sy5y细胞的mtt测定，有或没有5a、5b、4k或槲皮素预孵育。对照细胞的吸光度被认为是100％。*p《0.05，**p《0.01，与对照相比。
#
p《0.05与100μm h2o2处理组相比。
[0028]
图2为4k抑制h2o2损伤的sy5y细胞中的ros水平并增加gsh含量的图，其中(a)为4k抑制细胞内ros的过度产生，dcfh-da探针用于检测ros荧光强度；(b)为4k提高gsh水平。
##
p《0.01与对照相比。*p《0.05与h2o2治疗组相比。
[0029]
图3为4k阻止h2o2孵育的sy5y细胞中mmp降低的图，其中(a)为mmp与使用jc-1探针的bd facs calibur流式细胞仪检测的变化图，红色荧光(虚线方框内的荧光)代表较高的mmp，而绿色荧光(虚线方框外的荧光)代表较低的mmp；(b)为sy5y细胞中mmp的定量分析图。
#
p《0.05，
##
p《0.01与h2o2治疗组相比，*p《0.05与对照组相比。
[0030]
图4为4k增加h2o2处理的sh-sy5y细胞中bcl-2和磷酸化akt水平的图，其中(a)为蛋
白质印迹分析磷酸化akt、akt和bax、bcl-2；(b)为蛋白质水平，并使用gapdh作为上样对照。
#
p《0.05与h2o2治疗组相比。
具体实施方式
[0031]
为了更好的解释本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0032]
实施例1：化合物3d,3e,3i,3j,3l,3m的通用合成方法
[0033][0034]
3d：r1＝-oh,n＝5
[0035]
3e：r1＝-och3,n＝5
[0036]
3i：r1＝-oh,n＝6
[0037]
3j：r1＝-och3,n＝6
[0038]
3l：r1＝-oh,n＝7
[0039]
3m：r1＝-och3,n＝7
[0040]
向式2所示结构的化合物(以下也简称为化合物2)(4.0mmol,1.0当量)的dcm(25ml)溶液中加入式1所示结构的化合物(以下也简称为化合物1)(4.0mmol,1.0当量)，然后加入hobt(5.2mmol,1.3当量)、edci(5.2mmol,1.3当量)并在室温下搅拌反应8小时。反应完成后，混合物用dcm(3
×
30ml)萃取，依次用h2o(40ml)、1m hcl(40ml)和饱和nahco3(40ml)洗涤(h2o洗和hcl洗除去未反应的hobt和edci，饱和nahco3洗涤除去残留的酸)，合并的有机相用饱和食盐水洗涤(更好吸收有机相中残留的水分，起到干燥的作用)，再用无水na2so4干燥，过滤并浓缩，所得残留物通过硅胶快速色谱纯化(洗脱剂：pe/etoac，10/1～1/1，体积比)，分别得到相应的化合物3d,3e,3i,3j,3l,3m，具体表征如下：
[0041][0042]
化合物2-(3,4-二甲氧基苯基)-n-辛基乙酰胺(3d)：产率78.2％；黄色液体；1h nmr(500mhz,cdcl3)δ6.85(d,j＝8.0hz,1h),6.80(d,j＝1.7hz,1h),6.75(dd,j＝8.0,1.7hz,1h),4.34(d,j＝5.4hz,2h),3.86(s,3h),2.24
–
2.15(m,2h),1.69
–
1.59(m,2h),1.34
–
1.25(m,6h),0.87(t,j＝6.8hz,3h).
13
c nmr(125mhz,cdcl3)δ173.1,146.9,145.3,130.5,120.9,114.5,110.9,56.1,43.7,37.0,31.7,29.1,25.9,22.6,14.1；hrms(esi):m/z calcd for c
15h24
no
3
[m h]

:266.1751；found:266.1752.
[0043][0044]
化合物n-(3,4-二甲氧基苄基)庚酰胺(3e)，产率68.3％；白色固体；熔点：84-85℃，1h nmr(500mhz,cdcl3)δ6.81(s,3h),4.36(d,j＝5.5hz,2h),3.86(s,6h),2.20(t,j＝7.6hz,2h),1.69-1.58(m,2h),1.36-1.24(m,6h),0.87(t,j＝6.8hz,3h)；
13
c nmr(125mhz,cdcl3)δ173.1,149.3,148.6,131.2,120.2,111.4,111.4,56.1,56.0,43.6,37.0,31.7,29.1,25.9,22.6,14.1；hrms(esi):m/z calcd for c
16h26
no
3
[m h]

:280.1907；found:280.1911.
[0045][0046]
化合物n-(4-羟基-3-甲氧基苄基)辛酰胺(3i)：收率65.5％；白色油状液体，1h nmr(500mhz,cdcl3)δ6.85(d,j＝8.0hz,1h),6.79(d,j＝1.8hz,1h),6.74(dd,j＝8.0,1.8hz,1h),4.33(d,j＝5.5hz,2h),3.86(s,3h),2.19(t,j＝7.6hz,2h),1.71-1.58(m,2h),1.30-1.25(m,8h),0.86(t,j＝7.0hz,3h)；
13
c nmr(125mhz,cdcl3)δ173.1,146.9,145.3,130.5,120.9,114.5,110.9,56.0,43.7,36.9,31.8,29.4,29.1,25.9,22.7,14.2；hrms(esi):m/z calcd for c
16h26
no
3
[m h]

:280.1907；found:280.1908.
[0047][0048]
化合物n-(3,4-二甲氧基苄基)辛酰胺(3j)：收率69.4％；白色固体；熔点：96-97℃，1h nmr(500mhz,cdcl3)δ6.80(s,3h),4.36(d,j＝5.5hz,2h),3.85(s,6h),2.20(t,j＝7.6hz,2h),1.73-1.55(m,2h),1.37-1.19(m,8h),0.86(t,j＝6.9hz,3h)；
13
c nmr(126mhz,cdcl3)δ173.1,149.3,148.6,131.2,120.2,111.4,111.4,56.1,56.0,43.5,36.9,31.8,29.4,29.1,25.9,22.7,14.2；hrms(esi):m/z calcd for c
17h28
no
3
[m h]

:294.2064；found:294.2064.
[0049][0050]
化合物n-(4-羟基-3-甲氧基苄基)壬酰胺(3l)：收率70.6％；淡黄色的油状液体，1h nmr(500mhz,dmso)δ8.78(s,1h),8.14(t,j＝5.7hz,1h),6.80(d,j＝1.7hz,1h),6.69(d,j＝8.0hz,1h),6.63(dd,j＝8.0,1.8hz,1h),4.14(d,j＝5.9hz,2h),3.73(s,3h),2.10(t,j＝7.4hz,2h),1.59-1.45(m,2h),1.29-1.19(m,10h),0.86(t,j＝7.0hz,3h)；
13
c nmr
(125mhz,dmso)δ171.9,147.4,145.3,130.5,119.6,115.1,111.6,55.5,41.8,35.3,31.2,28.7,28.6,28.6,25.3,22.0,13.9；hrms(esi):m/z calcd for c
17h28
no
3
[m h]

:294.2064；found:294.2064.
[0051][0052]
化合物n-(3,4-二甲氧基苄基)壬酰胺(3m)。收率66.0％；白色固体；熔点：99-100℃；1h nmr(500mhz,dmso)δ8.19(t,j＝5.6hz,1h),6.87(d,j＝8.2hz,1h),6.84(d,j＝1.7hz,1h),6.75(dd,j＝8.1,1.8hz,1h),4.18(d,j＝5.9hz,2h),3.72(s,3h),3.72(s,3h),2.11(t,j＝7.4hz,2h),1.56-1.46(m,2h),1.30-1.20(m,10h),0.85(t,j＝7.0hz,3h)；
13
c nmr(125mhz,dmso)δ171.9,148.6,147.7,132.2,119.2,111.7,111.2,55.5,55.3,41.7,35.3,31.2,28.7,28.6,28.6,25.3,22.0,13.9；hrms(esi):m/z calcd for c
18h30
no
3
[m h]

:308.2220；found:308.2214.
[0053]
实施例2：化合物3d,3e,3i,3j,3l,3m的合成
[0054]
重复实施例1，分别用1,2-二氯乙烷、氯仿或氯苯代替dcm，所得化合物经表征，为目标化合物3d,3e,3i,3j,3l,3m。
[0055]
实施例3：化合物4k,4n,5的通用合成方法
[0056]
在-76℃温度、氮气保护下，分别向3i、3l或二氢辣椒素(2.0毫摩尔，1.0当量)的dcm(15ml)溶液中滴加bbr3(4.0毫摩尔，2.0当量)并搅拌3小时，然后加热到室温2小时，反应混合物用dcm(3
×
30ml)萃取，依次用h2o(3
×
30ml)洗涤，合并的有机相用饱和食盐水洗涤，用无水na2so4干燥，过滤并浓缩，所得残留物通过硅胶快速色谱法纯化(洗脱剂：pe/etoac，10/1～1/1，体积比)，分别得到化合物4k,4n,5，具体表征如下：
[0057][0058]
化合物n-(3,4-二羟基苄基)辛酰胺(4k)：收率63.4％；白色固体；熔点：102-103℃；1h nmr(500mhz,dmso)δ8.73(brs,2h),8.09(t,j＝5.7hz,1h),6.63(d,j＝8.1hz,2h),6.47(dd,j＝8.0,2.0hz,1h),4.06(d,j＝5.9hz,2h),2.08(t,j＝7.4hz,2h),1.58-1.44(m,2h),1.34-1.16(m,8h),0.86(t,j＝6.9hz,3h)；
13
c nmr(125mhz,dmso)δ171.8,145.0,144.0,130.5,118.1,115.2,114.9,41.6,35.3,31.1,28.6,28.4,25.3,22.0,13.9；hrms(esi):m/z calcd for c
15h24
no
3
[m h]

:266.1751；found:266.1749.
[0059][0060]
化合物n-(3,4-二羟基苄基)壬酰胺(4n)：收率70.6％；白色固体；熔点：104-105
℃；1h nmr(500mhz,dmso)δ8.78(s,1h),8.69(s,1h),8.09(t,j＝5.7hz,1h),6.63(d,j＝8.1hz,2h),6.47(dd,j＝8.0,2.0hz,1h),4.06(d,j＝5.9hz,2h),2.08(t,j＝7.4hz,2h),1.57-1.41(m,2h),1.30-1.19(m,10h),0.86(t,j＝6.9hz,3h)；
13
c nmr(125mhz,dmso)δ171.8,145.0,144.0,130.5,118.1,115.2,114.9,41.6,35.4,31.2,28.7,28.7,28.6,25.3,22.0,13.9；hrms(esi):m/z calcd for c
16h26
no
3
[m h]

:280.1907；found:280.1907.
[0061][0062]
化合物n-(3,4-二羟基苄基)-8-甲基壬酰胺(5)：收率63.5％；白色固体；熔点：94-95℃，1h nmr(500mhz,dmso)δ8.79(s,1h),8.70(s,1h),8.10(t,j＝5.8hz,1h),6.63(d,j＝8.0hz,2h),6.47(dd,j＝8.0,2.1hz,1h),4.06(d,j＝5.9hz,2h),2.08(t,j＝7.4hz,2h),1.54-1.46(m,3h),1.23(s,6h),1.13(dd,j＝13.5,6.6hz,2h),0.85(s,3h),0.84(s,3h)；
13
c nmr(125mhz,dmso)δ171.7,145.0,144.0,130.5,118.1,115.2,114.9,41.6,38.4,35.3,29.0,28.7,27.3,26.6,25.3,22.4；hrms(esi):m/z calcd for c
17h28
no
3
[m h]

:294.2064；found:294.2063.
[0063]
实施例4：化合物4k,4n,5的合成
[0064]
重复实施例3，分别用1,2-二氯乙烷、氯仿或氯苯代替dcm，分别用三氯化硼、三溴化铝或三碘化硼代替三溴化硼，所得化合物经表征，为目标化合物4k,4n,5。
[0065]
实验例1：本发明所述辣椒素类衍生物3d,3e,3i,3j,3l,3m,4k,4n,5以及5a(辣椒素)和5b(二氢辣椒素)的抗氧化活性实验
[0066][0067]
1.实验部分
[0068]
1.1.dpph自由基清除试验
[0069]
根据报道的方法(alam,bristi,&rafiquzzaman,2013)，通过测定dpph自由基清除活性来评估化合物3d,3e,3i,3j,3l,3m,4k,4n,5以及5a和5b的抗氧化活性。槲皮素用作抗氧化活性的阳性对照。在样品方面，化合物的浓度梯度用0.2ml甲醇稀释，并加入2ml dpph溶液(0.5mm)。30分钟后，测量各浓度化合物在517nm处的吸光度。dpph自由基清除率计算公式为：dpph自由基清除率(％)＝[adpph-a(dpph 化合物)]/adpph
×
100％。自由基清除活性由重复3次实验的平均ic
50
±
sem表示。
[0070]
1.2.abts自由基阳离子脱色法
[0071]
化合物的抗氧化活性可以根据文献中报道的方法(seeram,henning,niu,lee,scheuller,&heber,2006)测定。如下所述，将固体二氧化锰加入预先配置有ph 7的75mm na/k缓冲液的20ml 5mm abts溶液中。槲皮素用作抗氧化活性的阳性对照，其标准曲线在一系列不同浓度。将化合物涡旋、超声、离心并在甲醇:水(1:1，v/v)溶液中萃取，并在ph 7的na/k缓冲液中适当稀释。稀释后的样品与200μl abts自由基阳离子溶液混合在96孔板中，
用thermomax测微计读取750nm处的吸光度。样品重复3次。结果根据标准曲线计算。
[0072]
1.3.细胞培养和处理
[0073]
人神经母细胞瘤sh-sy5y细胞购自中国科学院干细胞库。sh-sy5y细胞在补充有10％胎牛血清(gibco)、1％gluta-max(invitrogen,31090081)和ham's f-12营养混合物(invitrogen,11765054)中常规维持丙酮酸钠(invitrogen,11360070)、neaa(invitrogen,11140050)在37℃和5％co2和95％空气的加湿气氛中。每2天更换一次培养基。在所有实验中，在存在或不存在4k的情况下，将细胞暴露于100μm h2o2(sigma-aldrich)。
[0074]
1.4.使用mtt法分析细胞活力
[0075]
sh-sy5y细胞以8
×
103个细胞/孔的密度接种于96孔板中24小时。mtt法检测槲皮素(对照组)、5a、5b、5、4k和4n(0、5、10、20、40或80μm)的细胞毒性。sy5y细胞与槲皮素(对照组)、5a、5b和4k(0.1、1或10μm)在37℃下孵育3小时，然后加入h2o2(100μm)24小时。然后加入mtt4h，除去培养液，加入dmso溶解甲臜。使用酶标仪(spectramax plus 384,molecular devices,sunnyvale,ca,usa)检测570nm处的吸光度。
[0076]
1.5.细胞内活性氧的测量
[0077]
通过活性氧物种测定试剂盒(beyotime，china)检测细胞内活性氧(ros)水平。sy5y细胞用4k(0.1、1或10μm)处理3小时，然后加入h2o2(100μm)24小时。然后将细胞与10μm dcfh-da在37℃下孵育20分钟。最后，使用micro confocal(molecular devices，美国)检测dcf(fitc)的荧光。
[0078]
1.6.谷胱甘肽的测定
[0079]
sy5y细胞用4k(0.1、1或10μm)处理3小时，然后加入h2o2(100μm)24小时。根据制造商(beyotime，中国)的说明，使用dtnb[5,5'-二硫代双(2-硝基苯甲酸)]-gssg还原酶回收测定来检测412nm处的总谷胱甘肽(gsh)水平。
[0080]
1.7.线粒体膜电位测定
[0081]
jc-1用于检测线粒体膜电位(mmp)。当mmp较高时，即在正常状态下，jc-1会产生红色荧光。当mmp较低时，jc-1不能在线粒体基质中聚集并产生绿色荧光。
[0082]
荧光从红色变为绿色表明mmp降低。经过上述处理后，根据制造商(beyotime，china)的说明，将细胞与jc-1探针在37℃下孵育20分钟。然后，通过bd facs calibur流式细胞仪(becton&dickinson company，franklin lakes，nj)测试荧光。
[0083]
1.8.蛋白质印迹分析
[0084]
sy5y细胞用4k(0.1、1或10μm)处理3小时，然后加入h2o2(100μm)2小时。然后，将细胞在蛋白质印迹裂解缓冲液中裂解，并在4℃下以12000g离心10分钟。提取的蛋白质通过聚丙烯酰胺sds凝胶分离并电泳转移到聚偏二氟乙烯膜(bio-rad)上。在4℃下用指定的抗体探测膜过夜。然后将膜与辣根过氧化物酶偶联的二抗孵育2小时。使用lumiglo化学发光底物系统(transgen biotech，beijing，china)进行检测。条带强度用image lab 4.0(bio-rad laboratories)测量。
[0085]
1.9.统计分析
[0086]
使用graphpad prism 8.0.2版(graphpad software,san diego,ca)通过tukey多重比较检验进行统计分析。数据已表示为平均值
±
平均值的标准误差(x
±
sem)，p《0.05被认为表明存在显著差异。
[0087]
2.结果与讨论
[0088]
2.1dpph自由基清除试验测定的抗氧化活性
[0089]
减少氧化应激是寻找预防和治疗神经退行性疾病或其他疾病的食品成分的关键方面。本发明所述辣椒素衍生物3d,3e,3i,3j,3l,3m,4k,4n,5以及5a和5b的抗氧化活性通过dpph自由基清除试验使用槲皮素作为参考化合物进行测试。大多数衍生物表现出有效的自由基清除活性。所有辣椒素衍生物的ic50值或抑制率总结在表1中。
[0090]
表1.化合物3d,3e,3i,3j,3l,3m,4k,4n,5以及5a和5b的抗氧化活性。
[0091][0092]
注：aic
50
值表示为三个测定，平均值
±
sem。
[0093]b数据表示为ic50，即抑制50％自由基的化合物浓度(平均值
±
sem)。
[0094]c测量是在0.5mm化合物存在的情况下进行的。
[0095]
从表中可以看出，化合物5、4k和4n比参考化合物槲皮素(ic
50
＝8.70
±
1.75μm)表现出更强的效力(ic
50
＝7.33
±
0.98μm、5.06
±
1.34μm和5.91
±
0.77μm)，而化合物3e、3j和3m几乎没有自由基清除活性。这些研究表明，双-oh基团对于确定清除活性至关重要，而双-och3基团不利于抗氧化活性。例如，源自去甲基化二氢辣椒素5b(ic
50
＝50.87
±
4.08μm)的化合物5(ic
50
＝7.33
±
0.98μm)显示出增强的有效清除活性。分别衍生自脱甲基化合物3e、3j和3m的化合物3d、3i和3l具有增强的抗氧化活性。具有两个-oh基团的化合物4k和4n(ic
50
＝5.06
±
1.34μm和5.91
±
0.77μm)比化合物3i和3l(ic
50
＝27.89
±
4.55μm和27.20
±
3.47μm)具有一个
–
oh和
–
och3基团。不同化合物的ic
50
值或抑制率(5a vs.5b、3d vs.3i vs.3l、3e vs.3j vs.3m、4k vs.4n、)表明无论是烷基链还是链烯基链的长度对dpph清除的贡献都相对较小。简言之，辣椒素类衍生物抗氧化作用的构效关系为：苯环上的两个-oh基团》同一个苯环上的一个-oh和一个-och3基团》同一个苯环上的两个-och3基团。
[0096]
2.2abts自由基阳离子脱色法测定抗氧化能力
[0097]
这些经过自由基清除活性(dpph)测试的辣椒素类似物也进行了自由基阳离子脱色试验(abts)测试。抗氧化作用以ic
50
值表示，槲皮素用作参考化合物。这些化合物的ic
50
值或抑制率总结在上述表1中。大多数化合物显示出良好的自由基清除能力，ic
50
值范围为10.62μm至44.16μm。化合物3i和4k显示出显著的抗氧化活性(ic
50
分别为13.61
±
2.90μm和10.62
±
1.28μm)。从表1可以看出，当苯环上的两个取代基为甲氧基(3e、3j和3m)时，abts 自由基清除率在0.5mm浓度下不超过20％，抗氧化效果与dpph自由基清除试验结果。与dpph测定的构效关系不同，具有两个-oh基团(5、4k和4n)的化合物具有与具有一个-oh和一个-och3基团(5b、3i、3l)的化合物相似的抗氧化作用。此外，化合物3k(ic
50
＝10.62
±
1.28μm)显示出最好的抗氧化能力，明显优于标准参考对照槲皮素(ic
50
＝13.85
±
2.87μm)。总之，辣椒素类衍生物抗氧化(abts测定)效应的构效关系如下：苯环上的两个-oh基团≈同一个苯环上的一个-oh和一个-och3基团》同一苯环上的两个-och3基团同一个苯环。
[0098]
2.34k增加了经h2o2处理的sh-sy5y细胞的细胞活力
[0099]
许多研究表明，氧化应激是神经退行性疾病的重要原因(j parkinsons dis,3(4),461-491.)。然而，这种非平衡状态是由细胞过度产生ros产生的，这超过了它们自身抗氧化系统的清除能力。ros可以与不同的分子发生反应以促进神经元细胞死亡并导致神经退行性疾病。h2o2是体内代谢产生的ros之一，常用于建立体外氧化应激模型。
[0100]
首先，分别通过mtt法测试了化合物5a、5b、5、4k、4n和槲皮素的细胞毒性。如图1a所示，化合物5、4n对sh-sy5y细胞显示出强烈的生长抑制作用。因此，选择化合物5a、5b、4k和槲皮素进行进一步检测。为了建立氧化应激模型，通过mtt法测试了sh-sy5y在25-800μm h2o2存在下的细胞活力。浓度为25和50μm的h2o2对sh-sy5y细胞没有明显的抑制或促进作用(图1b)。而随着h2o2浓度的增加，sh-sy5y细胞活力呈浓度依赖性逐渐下降。100μm的h2o2在sh-sy5y细胞中显示出38.1
±
7.6％的抑制，因此选择100μm h2o2进行进一步实验(图1b)。
[0101]
然后，分别研究了四种化合物5a、5b、5k或槲皮素的抗氧化应激能力。与对照相比，h2o2处理的sy5y细胞的细胞活力降低至63.3
±
4.5％，证明氧化应激模型稳定且可重复(图1c)。分别对浓度为0.1μm、1μm或10μm的化学品进行预处理。化合物4k具有抗氧化能力，细胞活力呈剂量依赖性增加。值得注意的是，10μm的4k将细胞活力提高到90.0
±
5.5％(图1d)。
[0102]
2.4 4k减少细胞内ros的积累，增强sh-sy5y细胞的抗氧化能力
[0103]
为了检测4k是否通过降低氧化应激抑制细胞死亡，使用dcfh-da组件测量sy5y细胞的细胞内ros水平。荧光强度一般代表氧化程度。结果表明，与对照相比，h2o2处理24h后细胞的绿色荧光强度显著增强，表明ros水平升高(图1a)。荧光强度随浓度梯度4k处理逐渐降低。这些结果表明4k抑制了氧化程度并保护sy5y细胞免受氧化应激。此外，我们检查了gsh，它在保护氧化应激诱导的细胞损伤细胞方面发挥重要作用。如图1b所示，h2o2刺激后细胞内gsh的水平降低，这被10μm的4k预处理所阻断。
[0104]
2.5 4k防止h2o2诱导的mmp损伤
[0105]
ros主要来源于线粒体，而ros的积累会进一步损害线粒体。线粒体是决定细胞存活和死亡的关键因素。研究表明，过量的ros可以降低mmp，进而诱导细胞凋亡。线粒体膜电位(mmp)通常反映线粒体的功能状态，由jc-1荧光探针检测。如图3a和3b所示，在100μm h2o2处理24小时后，sy5y细胞中的红色荧光显著降低。施用10μm 4k后，h2o2诱导的mmp减少被显著阻断。这些发现表明4k可以抑制h2o2介导的线粒体功能障碍。
[0106]
2.6 4k激活akt磷酸化并抑制bcl-2蛋白表达
[0107]
为了进一步研究4k的抗氧化机制，通过蛋白质印迹法检测细胞凋亡相关蛋白的水
平。h2o2诱导的sy5y可以激活bax表达凋亡前体蛋白并引起线粒体膜易位(siddiqui,ahad,&ahsan,2015)。实验结果如图4所示，100μmh2o2降低了磷酸化akt ser473和bcl-2的水平，增加了bax蛋白的表达。这些影响在10μm浓度下被4k显著抑制。所有结果都证明了4k在h2o2存在下抑制细胞凋亡和提高sh-sy5y细胞活力的机制。
[0108]
分别通过dpph和abts测试测量了辣椒素类衍生物3d,3e,3i,3j,3l,3m,4k,4n,5的自由基清除能力，根据构效关系研究，辣椒素类衍生物的酚羟基在抗氧化活性中起关键作用。在这些化合物中，化合物4k在abts测定中具有最好的抗氧化活性。细胞毒性试验表明化合物4k对sh-sy5y细胞系的毒性很小。有前景的化合物4k对sh-sy5y细胞免受h2o2诱导的氧化损伤具有显著保护作用。此外，细胞间ros和gsh水平的测定进一步证明化合物4k不仅可以防止h2o2诱导的氧化应激，而且对细胞具有神经保护作用。在线粒体膜电位测定和蛋白质印迹中，h2o2处理的sh-sy5y细胞中mmp和bax蛋白的水平在低浓度4k孵育后显著增加，表明启动了抗凋亡程序。