王 勤，周 剛，申 鍵

(1.內(nèi)蒙古自治區(qū)藥品檢驗(yàn)研究院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010110)

槲皮素(quercetin，3,5,7,3′,4′-五羥基黃酮)屬于多羥基黃酮類物質(zhì)。自然界中廣泛分布，許多種植物的根、莖、葉、花、果實(shí)中都存在。槲皮素具有多種生物活性，包括抗菌、抗腫瘤、抗自由基、抗氧化和調(diào)節(jié)免疫等[1-5]，槲皮素抗腫瘤和抗氧化作用的臨床使用并不是十分理想，且穩(wěn)定性和水溶性都較差。研究顯示，金屬元素與槲皮素生物活性的協(xié)同作用可以使藥效提高，毒副作用降低，且槲皮素金屬離子配合物的水溶性和穩(wěn)定性一般高于配體本身[6]。通過(guò)形成金屬配合物可以得到毒性低、藥效高、生物利用度好的藥物，且金屬元素與配體結(jié)合產(chǎn)生新化合物的藥理作用還具有一定的靶向性[7]，有利于槲皮素生物活性的改造，并為尋找其新的作用提供方向。

1 槲皮素金屬配合物的合成與表征

槲皮素具有π鍵共軛體系，且含有強(qiáng)配位氧原子，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。強(qiáng)配位氧原子可與不同的金屬離子形成配位鍵，即分子中的-C=O、-OH的氧提供孤電子對(duì)，與金屬離子缺少電子的空軌道形成配位鍵，這些金屬可以是Al、Mg，Se、Cr、Cu、Zn、Fe、Pr、Eu、Tb、Dy等[8]元素，包括主族、副族、鑭系和錒系的元素。

1.1 主族元素配合物

槲皮素可以和常見(jiàn)主族元素Ge(Ⅱ)、Al(Ⅲ)、Se(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)等形成配合物[9]。劉秋偉等[10]在堿性非水溶液中合成槲皮素-Ca(Ⅱ)，采用紅外光譜、紫外光譜和核磁氫譜對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。結(jié)果顯示，槲皮素的3-OH、4-C=O、3′-OH、4′-OH可與Ca(Ⅱ)結(jié)合形成配位比為2∶1的配合物，且3′-OH和4′-OH與Ca(Ⅱ)結(jié)合會(huì)導(dǎo)致配合物接受質(zhì)子的能力下降。

翟廣玉等[11]合成了槲皮素-鉍，并對(duì)其進(jìn)行表征。槲皮素于PH=8.5甲醇溶液中與無(wú)水氯化鉍反應(yīng)加熱回流生成槲皮素-鉍配合物，光譜表征表明槲皮素的3′-OH與鉍形成配合物。張懷斌等[12]在堿性甲醇溶液中合成槲皮素-Al(Ⅲ) 2∶1配合物，使用吸收光譜、紅外光譜和紫外-可見(jiàn)吸收光譜進(jìn)行表征，表明Al(Ⅲ)與槲皮素通過(guò)3-OH和4-C=O的結(jié)構(gòu)進(jìn)行配位。

1.2 副族元素配合物

副族元素具有空d或空f(shuō)軌道，缺電子結(jié)構(gòu)與槲皮素富電子結(jié)構(gòu)形成配位鍵，常見(jiàn)的能與槲皮素配體形成配合物的副族元素有Ni(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)等。吳新建等[13]采用紫外光譜探究了槲皮素與具有空3d軌道的二價(jià)副族金屬離子(Mn、Co、Ni、Cu、Zn)的配位反應(yīng)，討論堿介質(zhì)、水、溫度、配位活性強(qiáng)弱、不同陰離子五個(gè)因素對(duì)配位反應(yīng)的作用。研究顯示：堿性介質(zhì)是反應(yīng)的必須條件，且堿介質(zhì)影響配合物的存在形式和性質(zhì)；水和溫度對(duì)配位反應(yīng)平衡具有反作用；槲皮素上的羥基越穩(wěn)定越容易與金屬離子形成配合物。

李婧等[14]在無(wú)水乙醇溶液中溶解槲皮素配體并與苯甲酸銅攪拌回流生成配合物，反應(yīng)過(guò)程中槲皮素和苯甲酸銅的比例不同生成的產(chǎn)物不同，生成兩種配合物的結(jié)構(gòu)式如圖2所示。當(dāng)槲皮素和苯甲酸銅的原料比為2∶1時(shí)，合成槲皮素-銅2：1配合物1；當(dāng)槲皮素和苯甲酸銅的原料比為1∶1時(shí)，合成含兩分子苯甲酸根參與配位的槲皮素-銅4∶1配合物2。

韓慢慢等[15]討論反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、金屬離子摩爾比與溶劑量及槲皮素配體對(duì)合成金屬配合物的影響，并研究槲皮素配體與Mg(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Ca(Ⅱ)五種金屬的配位能力和反應(yīng)速率差異。實(shí)驗(yàn)證明，在最佳條件下Cu(Ⅱ)最容易發(fā)生反應(yīng)，其次是Fe(Ⅲ)，而Mg(Ⅱ)、Ca(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)與配體反應(yīng)形成配位鍵的能力較差。以上幾個(gè)實(shí)驗(yàn)探究了不同反應(yīng)條件對(duì)配位反應(yīng)的影響和不同金屬與槲皮素配位能力的差異。

1.3 稀土元素配合物

稀土離子具有缺電子結(jié)構(gòu)(即空軌道)，空軌道可以與槲皮素富電子結(jié)構(gòu)發(fā)生配位反應(yīng)。稀土元素本身也具有一定的抗菌、抗炎、抗腫瘤和提高酶活性等作用[16-17]。蔡月琴等[18]合成了穩(wěn)定1∶1二元體系槲皮素-Dy(Ⅲ)配合物。研究表明：4-C=O中的氧原子與Dy(Ⅲ)發(fā)生反應(yīng)。

蔣建宏等[19-20]在PH=9.0的無(wú)水乙醇溶液中槲皮素與氯化鑭加熱回流合成了槲皮素-La(Ⅲ)，應(yīng)用熒光猝滅光譜，表征槲皮素-La(Ⅲ)與牛血清蛋白的作用機(jī)制。實(shí)驗(yàn)表明，槲皮素-La(Ⅲ)通過(guò)與酪氨酸殘基作用使牛血清蛋白構(gòu)象改變。

2 槲皮素金屬配合物的生物活性

槲皮素金屬配合物有抑菌、抗腫瘤、抗氧化和清除自由基等作用。研究顯示一般槲皮素金屬離子配合物的生物活性比槲皮素單體強(qiáng)，原因是：①槲皮素類中藥大多以水煎液的形式藥用，但槲皮素單體的水溶性并不好，故而溶解度是限制槲皮素應(yīng)用的主要原因，形成金屬離子配合物后分子的溶解度增加，水溶性增加，使生物利用度也增加[21]。②金屬離子本身也具有微弱的生物活性[22-23]，金屬離子與槲皮素二者生物活性具有協(xié)同或拮抗作用，從而使生物活性加強(qiáng)或減弱[24]。Masoomeh Shaghagh[25]等人應(yīng)用熒光靜態(tài)猝滅技術(shù)研究Tb(III) -槲皮素(Tb - que)復(fù)合物與牛血清白蛋白(BSA)的相互作用。研究表明，氫鍵和范德華力在其作用中其主要作用，該研究表明了Tb - que在體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。

2.1 抗腫瘤活性

槲皮素的抗腫瘤活性是近幾年研究的熱點(diǎn)之一，研究表明槲皮素抗腫瘤機(jī)制存在以下四種解釋：①DNA鍵合作用：DNA鍵合作用有共價(jià)和非共價(jià)結(jié)合兩種，非共價(jià)結(jié)合包含靜電、插入和溝區(qū)結(jié)合，槲皮素金屬配合物多以插入和半插入的方式與DNA作用，鍵合于DNA堿基對(duì)之間，從而影響DNA的結(jié)構(gòu)，抑制DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和表達(dá)[26]。②清除自由基：槲皮素金屬配合物能夠清除自由基，降低DNA受自由基的損害[27]。③亞硝酸鈉具有很強(qiáng)的致癌作用，槲皮素金屬配合物可以減少亞硝酸鈉對(duì)機(jī)體的損害[28]。④槲皮素金屬配合物還可以調(diào)節(jié)免疫，增強(qiáng)巨噬細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞的活性[29]，在一定程度上也可以促進(jìn)異常細(xì)胞凋亡[30-31]。

王繼群等人探究了多核銅槲皮素配合物對(duì)DNA的作用方式，實(shí)驗(yàn)顯示，配合物可以插入到DNA堿基對(duì)之間來(lái)裂解DNA，且實(shí)驗(yàn)研究的三種配合物對(duì)DNA的裂解能力都強(qiáng)于配體本身[26，31]。

梁安文[30]等利用細(xì)胞記數(shù)法，討論槲皮素-Cr(Ⅲ)和槲皮素單體對(duì)白血病K562細(xì)胞凋亡的作用。結(jié)果顯示，二者都有促進(jìn)K562細(xì)胞凋亡的活性。槲皮素-Cr(Ⅲ)的活性強(qiáng)于槲皮素單體，且隨時(shí)間變長(zhǎng)效果差異變大。

2.2 抗氧化活性

槲皮素金屬配合物具有抗氧化和清除自由基的生物活性，其作用機(jī)理有以下幾種解釋：①?gòu)呐潴w的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，槲皮素具有π鍵共軛結(jié)構(gòu)，其中3′-OH、4′-OH增強(qiáng)了分子離域，使自由基穩(wěn)定，是抗氧化性的關(guān)鍵；3-OH在槲皮素配合物抗氧化性上也具有重要的作用。槲皮素配合物相較于槲皮素單體抗氧化性均有不同程度的提高[32-33]。②從生理角度來(lái)說(shuō)，槲皮素金屬配合物可誘發(fā)機(jī)體Fenton反應(yīng)，使配體與機(jī)體金屬離子進(jìn)行配合，即與Fe2+等金屬離子配合，這些金屬離子作為催化劑參與體內(nèi)H2O2生成·OH的反應(yīng)，從而間接抑制了氧自由基產(chǎn)生，使槲皮素金屬配合物具有抗氧化的能力[34]。

侯巍、楊銘、趙宏等[35]研究了槲皮素與Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、和Ca(Ⅱ)配合物的抗氧化活性，比較上述四種配合物的抗氧化能力。實(shí)驗(yàn)表明，Cr(Ⅱ)抗氧化性能較差，Zn(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Ca(Ⅱ)抗氧化性能較好。邱麗娟等[36]探究que-Zn(Ⅱ)的抗氧化活性，結(jié)果顯示相比于配體本身配合物的抗氧化活性顯著提高。

通過(guò)第一過(guò)渡金屬對(duì)槲皮素化學(xué)改性產(chǎn)物抗氧化性研究，發(fā)現(xiàn)除槲皮素-Zn(Ⅱ)配合物外，當(dāng)配合物中金屬離子質(zhì)子數(shù)為奇數(shù)時(shí)，抗氧化活性較好，如槲皮素-Cu(Ⅱ)、槲皮素-Co(Ⅱ) 等；當(dāng)配合物中金屬離子質(zhì)子數(shù)為偶數(shù)時(shí)，抗氧化活性較差，如Fe(III) 配合物、Ni(Ⅱ) 配合物等。由此推斷抗氧化強(qiáng)弱可能與金屬原子電子結(jié)構(gòu)有關(guān)[7]。這也許是一個(gè)新的方向，但還需進(jìn)一步研究。

2.3 其他作用

槲皮素金屬配合物的抗氧化和抗腫瘤活性強(qiáng)于槲皮素單體，在探究槲皮素金屬配合物時(shí)，也發(fā)現(xiàn)一些槲皮素作用相對(duì)較弱的方面，如抗菌作用。目前對(duì)于槲皮素金屬配合物的抗菌作用有兩種比較普遍的解釋:①槲皮素金屬配合物與菌的轉(zhuǎn)運(yùn)核糖體(tRNA)結(jié)合，從而抑制菌群的生長(zhǎng)。②槲皮素形成金屬配合物后，分子脂溶性變強(qiáng)，對(duì)細(xì)胞膜的穿透能力變強(qiáng)，使得細(xì)胞生長(zhǎng)和繁殖所必須的物質(zhì)流失，導(dǎo)致菌類無(wú)法正常生存，從而實(shí)現(xiàn)抑菌的效果[37]。

張宇等[38]討論了槲皮素-磺酸銅、錳、鋅、鈷四種配合物對(duì)金黃色葡萄糖球菌抑制作用強(qiáng)弱。研究顯示，四種配合物中槲皮素-磺酸鋅抑菌作用最強(qiáng)。徐海瑛等[39]測(cè)定并比較Que及其金屬配合物的抗菌能力。結(jié)果表明Zn(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Mg(Ⅱ)五種金屬與槲皮素的配合物中，Que-Zn(Ⅱ)抗菌活性最強(qiáng)，但只有Que-Zn(Ⅱ)的抗菌活性比配體本身強(qiáng)，其余金屬配合物都弱于配體。實(shí)驗(yàn)為槲皮素金屬配合物抗菌研究和臨床應(yīng)用提供了數(shù)據(jù)，促進(jìn)了槲皮素的研究。

3 結(jié)論與展望

近幾年來(lái)槲皮素金屬配合物的研究越來(lái)越多，包含合成、表征和藥理作用等方面。槲皮素金屬配合物類藥物也很有的前景，合成的槲皮素金屬配合物越來(lái)越多，包含主族、副族、鑭系和錒系元素。但槲皮素金屬配合物體系并不全面，也缺少系統(tǒng)的比較。槲皮素金屬配合物表征方法有紅外光譜(IR)、熱重分析(TGA)、紫外-可見(jiàn)分光光譜(UV-vis)、熒光光譜(VF)等。X-衍射法作為最能體現(xiàn)分子結(jié)構(gòu)的表征方法，槲皮素配合物在這方面的研究還需要繼續(xù)深入。

槲皮素金屬配合物藥理作用探究不斷深入，并逐步應(yīng)用于臨床。其抗腫瘤活性和抗氧化活性十分優(yōu)良，但研究更偏向于藥理方面，很少有毒理方面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。我們相信，槲皮素金屬配合物的研究會(huì)不斷完善，使得研究更加系統(tǒng)，更好的應(yīng)用于臨床。