英文名: 3-Hydroxy-9,10-Dimethoxypterocarpan
中文别名: 美迪紫檀素; (6aR,11aR)-3-羟基-9,10-二甲氧基紫檀烷
英文别名: Methylnissolin; 10-Methoxymedicarpin; Astrapterocarpan;
Cas 号: 73340-41-7
产品编码：BP0062
分子式: C₁₇H₁₆O₅
分子量: 300.31
来源: phyllodes of Lathyrus nissolia (stress metab.). Also Medicago sativa (alfalfa) and Dalbergia odorifera

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，标准包装10mg，20mg，50mg；可以按客户需求包装。
可以满足克级以上大量需求，详情请咨询。


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美迪紫檀素的HPLC图谱

储存条件：短期保存 2~8℃，长期保存 -20 ~ -80℃

天然异黄酮美迪紫檀素：从植物化学到药理活性的系统综述

引言/概述

天然产物作为药物发现的重要源泉，在人类健康维护和疾病治疗中扮演着不可替代的角色。在众多天然产物家族中，异黄酮类化合物因其多样的生物活性和相对较低的毒性而备受关注。美迪紫檀素（Medicarpin），作为一种典型的异黄酮类化合物，近年来在药理学研究中展现出令人瞩目的潜力。

美迪紫檀素，化学名为(+)-美迪紫檀素，CAS号为32383-76-9，是一种从多种药用植物中分离得到的天然异黄酮。其名称源自其最初被发现的植物来源——紫檀属（Pterocarpus）植物。该化合物在结构上属于紫檀烷类（pterocarpan）异黄酮，具有独特的四环骨架结构，这一结构特征赋予了它多样的生物活性。

从历史角度看，美迪紫檀素最早作为植物抗毒素（phytoalexin）被发现，是豆科植物在受到病原微生物侵染时产生的一类防御性次生代谢产物。随着研究的深入，科学家们逐渐认识到这种化合物不仅在植物防御机制中发挥作用，更对哺乳动物细胞展现出多种药理活性。特别是在骨代谢调节和抗肿瘤领域，美迪紫檀素的研究成果尤为突出。

近年来，骨质疏松症和骨相关疾病已成为全球性的公共卫生问题。据统计，全球约有2亿人患有骨质疏松症，而骨折是其主要并发症，严重影响患者生活质量并带来巨大的社会经济负担。在抗肿瘤领域，尽管化疗和靶向治疗取得了显著进展，但药物耐药性和毒副作用仍是亟待解决的难题。美迪紫檀素通过调控破骨细胞生成和成骨细胞分化促进骨愈合，同时通过多靶点机制发挥抗肿瘤活性，这些特性使其成为极具开发前景的天然先导化合物。

本文将从化学结构、植物来源、药理活性、作用机制、成药性评价及临床应用前景等方面，对美迪紫檀素的研究进展进行系统综述，以期为该化合物的深入研究和开发利用提供参考。

化学结构与理化性质

化学结构特征

美迪紫檀素属于紫檀烷类异黄酮，其核心骨架为6a,11a-二氢-6H-[1]苯并呋喃[3,2-c]色烯（6a,11a-dihydro-6H-[1]benzofuro[3,2-c]chromene）。该结构由三个环系统组成：一个色满环（chroman ring）、一个苯并呋喃环和一个苯环，形成独特的四环稠合体系。具体而言，其结构中的A环为苯环，B环为色满环中的二氢吡喃环，C环为呋喃环，D环为另一个苯环。

(+)-美迪紫檀素具有一个手性中心，位于C-6a位，天然存在的形式为(6aS,11aS)构型。这一绝对构型对其生物活性至关重要，因为手性中心的构型直接影响分子与靶点蛋白的立体选择性相互作用。分子式为C₁₆H₁₄O₄，分子量为270.2840 g/mol。

理化性质参数

从理化性质来看，美迪紫檀素表现出典型的异黄酮类化合物特征。其脂水分配系数（LogP）为3.1613，表明该化合物具有中等程度的亲脂性，这一特性有利于其透过生物膜结构。拓扑极性表面积（TPSA）为47.9200 Ų，这一数值处于口服药物可接受的范围内（通常TPSA<140 Ų），提示其可能具有良好的口服吸收潜力。

水溶性方面，美迪紫檀素的水溶性值为0.0880 mg/mL，属于难溶性化合物。这一特性在药物开发中既是挑战也是机遇：低水溶性可能限制其生物利用度，但适当的制剂策略（如纳米制剂、环糊精包合等）可以改善这一问题。值得注意的是，该化合物的血脑屏障穿透能力被评为“高”，这一特性对于治疗中枢神经系统疾病具有重要意义，但也提示在开发过程中需要关注潜在的中枢神经系统副作用。

在安全性预测方面，hERG抑制评估结果为“否”，表明美迪紫檀素引起心脏QT间期延长的风险较低，这是一个有利的安全性特征。Ames试验结果为0.6，提示其可能具有一定的遗传毒性风险，需要在后续开发中进行更全面的遗传毒性评估。

植物来源与提取方法

主要植物来源

美迪紫檀素在自然界中主要分布于豆科（Fabaceae）植物中，尤其是蝶形花亚科（Faboideae）的多个属种。目前已报道的含有美迪紫檀素的植物包括但不限于以下几种：

1. 槐属（Sophora）：槐花（Sophora japonica）是美迪紫檀素的重要来源之一。槐花在中国传统医学中常用于止血和降压，现代研究表明其含有多种异黄酮类成分。

2. 紫檀属（Pterocarpus）：该属植物如Pterocarpus marsupium和Pterocarpus santalinus是美迪紫檀素的经典来源。紫檀木在传统医学中用于治疗糖尿病和炎症性疾病。

3. Zollernia属：Zollernia paraensis是巴西特有的植物，其心材中含有丰富的异黄酮类化合物。

4. Platymiscium属：Platymiscium yucatamun和Platymiscium floribundum是中美洲和南美洲的热带树种，其木材和树皮中含有美迪紫檀素。

5. Machaerium属：Machaerium aristulatum是南美洲的药用植物，在民间医学中用于治疗风湿和炎症。

此外，其他豆科植物如紫苜蓿（Medicago sativa）、车轴草（Trifolium spp.）等也含有微量美迪紫檀素。值得注意的是，美迪紫檀素在这些植物中通常以植物抗毒素的形式存在，其含量在植物受到生物或非生物胁迫时会显著升高。

提取与分离纯化方法

美迪紫檀素的提取通常采用有机溶剂萃取法。常用的提取溶剂包括甲醇、乙醇、乙酸乙酯等。由于该化合物具有中等亲脂性，采用乙醇-水混合溶剂（如70%乙醇）进行回流提取可获得较好的提取效率。提取过程中，植物材料的干燥程度、粉碎粒度、提取温度和提取时间等因素均会影响提取率。

提取后的粗提物通常需要经过一系列的纯化步骤。液-液萃取是初步纯化的常用方法，利用不同极性溶剂（如石油醚、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇）进行分级萃取，可将美迪紫檀素富集在中等极性的乙酸乙酯部位。

进一步的分离纯化主要依赖于色谱技术。硅胶柱色谱是最常用的方法，采用氯仿-甲醇或正己烷-乙酸乙酯等溶剂系统进行梯度洗脱。对于结构相似的异黄酮类化合物，高效液相色谱（HPLC）和制备型薄层色谱可提供更高的分离效率。近年来，高速逆流色谱（HSCCC）和超临界流体色谱（SFC）等新型分离技术也被应用于美迪紫檀素的纯化，这些方法具有分离效率高、溶剂消耗少等优点。

结构鉴定方面，美迪紫檀素可通过紫外光谱（UV）、红外光谱（IR）、质谱（MS）和核磁共振波谱（NMR）进行确证。其典型的UV吸收峰出现在280-290 nm和310-320 nm区域，这与异黄酮的共轭体系特征相符。在¹H NMR谱中，美迪紫檀素的特征信号包括：H-6a和H-11a的次甲基质子（δ 3.5-4.5 ppm）、甲氧基质子（δ 3.8 ppm左右）以及芳香质子信号。

药理活性研究

骨代谢调节活性

美迪紫檀素在骨代谢调节方面的活性是其最受关注的药理作用之一。研究表明，该化合物能够有效抑制破骨细胞生成（osteoclastogenesis），同时促进成骨细胞分化（osteoblast differentiation），从而在骨重塑过程中发挥双向调节作用。

在破骨细胞方面，美迪紫檀素通过抑制核因子κB受体活化因子配体（RANKL）诱导的信号通路，减少破骨前体细胞向成熟破骨细胞的分化。具体而言，该化合物可抑制RANKL诱导的NF-κB和MAPK信号通路的激活，从而下调破骨细胞特异性基因（如TRAP、CTSK、MMP9等）的表达。此外，美迪紫檀素还能促进破骨细胞的凋亡，进一步减少骨吸收活性。

在成骨细胞方面，美迪紫檀素通过激活雌激素受体β（ERβ）介导的信号通路，促进成骨细胞的分化和矿化。研究显示，该化合物能够上调成骨细胞特异性转录因子Runx2和Osterix的表达，同时增加碱性磷酸酶（ALP）活性和骨钙素（OCN）的分泌。重要的是，美迪紫檀素对ERβ的选择性激活避免了传统雌激素疗法中常见的副作用，如子宫内膜增生和乳腺癌风险增加。

动物实验进一步证实了美迪紫檀素的骨保护作用。在卵巢切除（OVX）诱导的骨质疏松大鼠模型中，口服美迪紫檀素可显著增加骨密度（BMD），改善骨微结构参数，并提高骨生物力学强度。在骨折愈合模型中，该化合物能够加速软骨痂向骨痂的转化，促进骨折部位的骨重塑。

抗肿瘤活性

美迪紫檀素的抗肿瘤活性是其另一个重要的药理研究方向。体外实验表明，该化合物对多种肿瘤细胞系具有增殖抑制作用，包括乳腺癌、前列腺癌、肺癌、结肠癌和肝癌等。

在乳腺癌细胞中，美迪紫檀素通过调控雌激素受体（ER）信号通路发挥抗增殖作用。值得注意的是，该化合物对ER阳性乳腺癌细胞（如MCF-7）和ER阴性乳腺癌细胞（如MDA-MB-231）均表现出活性，提示其作用机制不仅限于ER通路。进一步研究发现，美迪紫檀素可诱导细胞周期阻滞于G1期，并促进细胞凋亡。

在前列腺癌方面，美迪紫檀素通过抑制雄激素受体（AR）信号通路和STAT3的磷酸化，抑制前列腺癌细胞的增殖和迁移。此外，该化合物还能下调基质金属蛋白酶（MMP-2和MMP-9）的表达，从而抑制肿瘤细胞的侵袭和转移能力。

其他药理活性

除了骨代谢调节和抗肿瘤活性外，美迪紫檀素还展现出多种其他药理作用：

1. 抗炎活性：美迪紫檀素可抑制脂多糖（LPS）诱导的巨噬细胞中促炎因子（如TNF-α、IL-6、IL-1β）的产生，其机制与抑制NF-κB和MAPK信号通路有关。

2. 抗氧化活性：该化合物具有清除自由基的能力，可降低氧化应激水平，保护细胞免受氧化损伤。

3. 抗血管生成活性：美迪紫檀素可抑制血管内皮生长因子（VEGF）诱导的血管生成，这一活性与其抗肿瘤作用密切相关。

4. 神经保护活性：鉴于其良好的血脑屏障穿透能力，美迪紫檀素在神经退行性疾病模型中也显示出保护作用，可减轻β-淀粉样蛋白诱导的神经毒性。

作用机制与分子靶点

骨代谢相关分子机制

美迪紫檀素对骨代谢的调节作用涉及多个信号通路和分子靶点。在破骨细胞生成抑制方面，该化合物主要通过以下机制发挥作用：

1. RANKL/RANK信号通路：美迪紫檀素可抑制RANKL与RANK受体的结合，进而阻断下游NF-κB和MAPK（包括ERK、JNK、p38）信号通路的激活。这导致破骨细胞分化关键转录因子NFATc1的表达下调，从而抑制破骨细胞生成。

2. ROS/NF-κB通路：美迪紫檀素的抗氧化活性可降低细胞内活性氧（ROS）水平，而ROS是RANKL信号通路的重要第二信使。通过减少ROS产生，该化合物间接抑制了NF-κB的活化。

在成骨细胞分化促进方面，美迪紫檀素主要通过ERβ介导的信号通路发挥作用：

1. ERβ激活：美迪紫檀素作为选择性ERβ激动剂，可激活ERβ受体，促进其核转位和与雌激素反应元件（ERE）的结合。这导致成骨细胞分化相关基因（如Runx2、Osterix、ALP、OCN）的转录激活。

2. Wnt/β-catenin通路：研究表明，美迪紫檀素可激活Wnt/β-catenin信号通路，促进β-catenin的核积累，进而激活成骨细胞分化相关基因的表达。

抗肿瘤相关分子机制

美迪紫檀素的抗肿瘤活性涉及多个分子靶点，体现了其多靶点作用的特点：

1. 凋亡调控蛋白：该化合物可下调抗凋亡蛋白MCL1和BCL2的表达，同时上调促凋亡蛋白BAX的表达，从而促进肿瘤细胞凋亡。这一作用与线粒体凋亡通路的激活密切相关。

2. STAT3信号通路：美迪紫檀素可抑制STAT3的磷酸化，阻断其核转位和转录激活功能。STAT3是多种肿瘤中持续激活的致癌转录因子，其抑制可导致肿瘤细胞增殖抑制和凋亡诱导。

3. 基质金属蛋白酶：通过下调MMP2的表达，美迪紫檀素可抑制肿瘤细胞的侵袭和转移能力。MMP2在肿瘤细胞外基质降解和血管生成中发挥关键作用。

4. 拓扑异构酶：美迪紫檀素对TOP1和TOP2A具有抑制作用，这一活性类似于临床使用的拓扑异构酶抑制剂（如喜树碱和依托泊苷）。通过抑制拓扑异构酶活性，该化合物可导致DNA损伤和细胞周期阻滞。

5. 缺氧诱导因子：美迪紫檀素可下调HIF1A的表达，抑制缺氧诱导的肿瘤细胞适应和血管生成。HIF1A是肿瘤微环境中适应低氧条件的关键转录因子。

6. MAPK信号通路：该化合物可调控MAPK1（ERK2）的磷酸化水平，影响细胞增殖和分化。值得注意的是，美迪紫檀素对MAPK通路的调控具有细胞类型特异性，在肿瘤细胞中通常表现为抑制作用。

7. 雌激素相关靶点：美迪紫檀素对ESR1（ERα）和CYP19A1（芳香化酶）的调控作用也参与了其抗肿瘤活性。在ER阳性乳腺癌中，该化合物可拮抗ERα信号；同时，通过抑制芳香化酶活性，减少雌激素的合成。

多靶点网络调控

美迪紫檀素的作用机制体现了天然产物“多靶点、多通路”的特点。通过同时调控凋亡、增殖、转移、血管生成等多个生物学过程，该化合物能够从多个层面抑制肿瘤发展。这种多靶点作用模式不仅提高了抗肿瘤效果，还可能降低单一靶点药物常见的耐药性问题。

成药性评价与药代动力学

成药性参数分析

基于药物化学和药理学参数，美迪紫檀素的成药性可从以下几个方面进行评估：

1. 类药性评价：根据Lipinski五规则，美迪紫檀素的分子量（270.28）<500，LogP（3.16）<5，氢键供体数（1）<5，氢键受体数（4）<10，完全符合类药性标准。此外，其TPSA（47.92）<140，表明具有良好的口服吸收潜力。

2. 安全性评估：hERG抑制阴性是一个重要的安全性优势，降低了心脏毒性风险。然而，Ames试验结果（0.6）提示需要关注潜在的遗传毒性，建议进行更全面的遗传毒性评估（如体内微核试验、染色体畸变试验等）。

3. 水溶性挑战：水溶性差（0.088 mg/mL）是美迪紫檀素成药性面临的主要挑战。低水溶性可能导致口服生物利用度低，影响体内药效。针对这一问题，可采用以下策略进行改善：制备成盐形式、开发纳米制剂（如脂质体、聚合物纳米粒）、使用环糊精包合技术、设计前药等。

药代动力学特征

目前关于美迪紫檀素的药代动力学研究尚不充分，但基于其理化性质和初步研究结果，可推测以下特征：

1. 吸收：美迪紫檀素具有中等亲脂性，理论上可通过被动扩散透过肠道上皮细胞。然而，低水溶性可能限制其溶出速率，从而影响吸收程度。口服给药后，其绝对生物利用度可能较低，需要通过制剂手段改善。

2. 分布：该化合物具有高血脑屏障穿透能力，提示其在脑组织中可能有较高的分布。这一特性对于开发神经系统疾病治疗药物具有优势，但也需要关注潜在的中枢神经系统副作用。此外，其较高的LogP值提示可能与血浆蛋白有较高的结合率。

3. 代谢：作为异黄酮类化合物，美迪紫檀素可能在肝脏经历I相和II相代谢。I相代谢主要涉及细胞色素P450酶（CYP450）催化的氧化反应，如羟基化；II相代谢则包括葡萄糖醛酸化和硫酸化等结合反应。代谢产物的活性可能与原型药物不同，需要进一步研究。

4. 排泄：美迪紫檀素及其代谢产物可能主要通过胆汁和尿液排泄。由于其中等亲脂性，可能存在肠肝循环，延长其在体内的滞留时间。

药物相互作用潜力

考虑到美迪紫檀素对CYP19A1（芳香化酶）的抑制作用，该化合物可能与经芳香化酶代谢的药物或内源性物质发生相互作用。此外，其对CYP450酶的潜在影响也需要评估，以预测可能的药物-药物相互作用。

临床应用前景与展望

骨相关疾病治疗

美迪紫檀素在骨代谢调节方面的独特作用使其在以下疾病治疗中具有广阔的应用前景：

1. 骨质疏松症：作为兼具抑制骨吸收和促进骨形成的双重作用药物，美迪紫檀素有望成为治疗骨质疏松症的新型候选药物。与传统抗骨吸收药物（如双膦酸盐）相比，其促进骨形成的活性可能带来更好的骨质量改善效果；与促进骨形成药物（如甲状旁腺激素）相比，其口服给药的可能性提供了更好的依从性。

2. 骨折愈合：美迪紫檀素促进成骨细胞分化和骨痂成熟的作用，使其在加速骨折愈合方面具有潜力。特别是对于延迟愈合或不愈合的骨折，该化合物可能提供新的治疗选择。

3. 骨缺损修复：结合骨组织工程策略，美迪紫檀素可作为生物活性因子负载于支架材料中，促进骨缺损区域的骨再生。

肿瘤治疗

在肿瘤治疗领域，美迪紫檀素的多靶点作用机制为其应用提供了多种可能性：

1. 乳腺癌治疗：鉴于其对ERβ的选择性激活和对ERα的拮抗作用，美迪紫檀素可能用于ER阳性乳腺癌的治疗，同时避免传统雌激素疗法的不良反应。此外，其对芳香化酶的抑制作用也提示其可用于绝经后乳腺癌的辅助治疗。

2. 前列腺癌治疗：通过抑制AR信号通路和STAT3活性，美迪紫檀素可能对去势抵抗性前列腺癌（CRPC）具有治疗价值。

3. 联合用药策略：美迪紫檀素与化疗药物（如紫杉醇、顺铂）或靶向药物（如他莫昔芬、来曲唑）的联合应用可能产生协同增效作用，同时降低单一药物的毒副作用。

挑战与未来方向

尽管美迪紫檀素展现出多方面的药理活性，但从实验室研究到临床应用仍面临诸多挑战：

1. 药代动力学优化：低水溶性和可能的低生物利用度是需要优先解决的问题。开发合适的药物递送系统（如纳米制剂、脂质体、磷脂复合物）是提高其口服生物利用度的关键策略。

2. 安全性全面评估：需要开展系统的毒理学研究，包括急性毒性、慢性毒性、生殖毒性、遗传毒性等，以全面评估其安全性。特别是Ames试验提示的遗传毒性风险需要重点关注。

3. 作用机制深入阐明：尽管已发现多个分子靶点，但美迪紫檀素与这些靶点的具体结合模式、结合亲和力以及信号网络调控的精确机制仍需进一步阐明。结构生物学研究（如X射线晶体学、分子对接）将有助于理解其作用机制。

4. 构效关系研究：通过合成美迪紫檀素的类似物和衍生物，研究结构修饰对活性和药代性质的影响，可为开发更优的候选化合物提供指导。

5. 临床转化研究：在完成充分的临床前研究后，需要开展临床试验验证其在人体中的安全性和有效性。选择合适的适应症和患者群体是临床转化成功的关键。

结语

美迪紫檀素作为一种天然异黄酮类化合物，以其独特的化学结构和多样的药理活性引起了广泛关注。从植物化学角度看，该化合物在豆科植物中分布广泛，可通过成熟的提取和纯化技术获得；从药理学角度看，其在骨代谢调节和抗肿瘤方面的活性尤为突出，作用机制涉及多个信号通路和分子靶点；从成药性角度看，该化合物具有良好的类药性和安全性特征，但水溶性差和潜在的遗传毒性是需要克服的挑战。

展望未来，随着对美迪紫檀素作用机制的深入理解和药物化学的不断优化，该化合物有望开发成为治疗骨质疏松症、骨折愈合不良以及某些类型肿瘤的新型药物。同时，其作为先导化合物，也为设计合成具有更优活性和药代性质的衍生物提供了宝贵的结构基础。在天然产物药物研发日益受到重视的今天，美迪紫檀素的研究不仅具有重要的科学价值，也蕴含着巨大的临床应用潜力。我们期待通过多学科的协同努力，推动这一天然产物从实验室走向临床，为人类健康事业做出贡献。