白桦脂酸

天然的羽扇豆烷型五环三萜化合物

白桦脂酸Betulinic acid (BA)，别名桦木酸，天然的羽扇豆烷型五环三萜化合物。化学名3β-hydroxy-lup-20(29)-ene-28-oic acid，分子式C30H48O3，分子量456.71，CAS号472-15-1，沸点550.0±33.0 °C(Predicted)，酸度系数(pKa)4.61±0.70(Predicted)，密度1.065±0.06 g/cm3(Predicted)，是一种白色的结晶性粉末，气微，味苦。最早于20世纪90年代在生长在非洲东部的鼠李科常绿植物的树皮中发现。

主要来源

第一，从天然植物中提取分离得到。这种方式消耗大量溶剂，得率低，杂质不易分离，故很少采用；第二，以白桦脂醇为前体，通过有机合成得到白桦脂酸。这种方式已经应用于工业生产，可以得到工业规模的白桦脂酸，是现在市场上白桦脂酸的主要来源；第三，以白桦脂醇为前体，通过微生物转化生成白桦脂酸。这种方式代表了未来植物提取行业的新方向，但是目前还存在很多技术难题未能解决。

用途与功效

1.抗肿瘤作用

最早发现白桦脂酸对于黑色素瘤细胞选择性细胞毒性，近年来又发现其对其它肿瘤细胞也有较强的广谱活性作用，对胶质母细胞瘤，神经母细胞瘤，成神经管细胞瘤，尤因肿瘤以及其他恶性肿瘤，结肠癌、乳腺癌、肺癌、肝癌、前列腺癌、肾细胞、卵巢或子宫颈癌和白血病等均有较强的抑制作用。

2.抗炎作用

大多数五环三萜类化合物都具有抗炎活性。白桦脂醇和白桦脂酸都是在较高浓度下具有温和的抗炎性,而且它们的抗炎性可能取决于对蛋白激酶 C 的抑制作用，而不涉及任何神经源性炎症机制。也有研究标明其活性是与糖皮质激素受体相互作用的结果。

白桦脂酸的抗炎作用已经在体内外模型体系中模型体系中有所验证。白桦脂酸能够抑制PGE2产生，减轻炎症反应。有研究显示其对叉菜胶、佛波醇、苔藓抑素1导致的小鼠炎症有抑制作用，但对花生四烯酸诱导的炎症以及神经源性炎症模型无抑制作用。

3.抑菌作用

目前已经发现白桦脂酸有一定的抑菌作用，可以抑制包括大肠杆菌，枯草杆菌，金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌在内的多种细菌。但是经研究证明其抗菌活性较弱，这可能由于其属于羽扇烷五环三萜类物质，结构与藿烷五环三萜类相似，且细菌膜上存在能生物合成藿烷五环三萜类的物质有关。基于对现有白桦脂酸抗菌能力的研究来说其作为抗菌药物潜力较小。

4.抗病毒作用

白桦木酸中具有较为突出的抗病毒活性，其中尤其是抗HIV活性，同时在抗丙肝病毒，抗单纯孢疹病毒，抗艾柯病毒，抗流感病毒等方面具有有效作用。

5.抗高血脂作用

有研究发现，白桦脂酸及其衍生物可通过调节脂肪因子、减少脂质生成、降低三酰甘油和总胆固醇水平等机制发挥抗高血脂作用。

6.抗糖尿病作用

白桦脂酸在治疗糖尿病上表现出良好功效，其中主要通过抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶从而减少多糖的水解和促进糖原合成两个方面进行治疗。

7.抗氧化应激活性

BA 对正常细胞和机体具有保护作用，该作用与抗氧化应激有一定的关系。例如白桦脂酸对脑，肾和心脏等的缺血再灌注损伤均有保护作用。BA 通过抗氧化应激、抗氮化应激和增加血流量，对小鼠缺血再灌注脑损伤具有保护作用。

现在也有一些研究发现白桦脂酸对于老年性痴呆有着一定的改善作用。其保护作用主要通过减弱神经行为和认知功能障碍，减少海马体中的促炎细胞因子，减少氧化和亚硝化反应。

同时也有文献报道称白桦脂酸具有一定的抗焦虑作用，且已经有部分抗焦虑药物中已经应用了白桦脂酸组分。这可能与白桦脂酸的脂溶性较高，可以透过脑部屏障有关。

机理实验

1.抗肿瘤作用

针对癌症治疗，白桦脂酸的主要修饰位点有C-3，C-19和C-28。其抗肿瘤作用机制主要是对肿瘤细胞的细胞毒性作用，阻断肿瘤细胞的细胞周期，靶向诱导肿瘤细胞的凋亡和自噬，诱导肿瘤细胞分化，阻止肿瘤细胞迁移，侵袭及其他作用，提高机体免疫功能。目前已有多个研究报道白桦脂酸对于多种肿瘤细胞的抑制作用。

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2.抗炎作用

(1)主要作用机制是通过抑制NF-κB 信号通路，抑制其下游调控的炎症介质的基因和蛋白表达。

(2)通过抑制PLA2 活性、抑制一氧化氮合酶活性，降低NO 产生、促进ROS产生氧化应激反应等来达到消炎的目的。

此外，BA能够抑制 IκB 磷酸化，p65 磷酸化和核易位，以及 NF-κB 依赖性相关基因的转录。

3.抑菌作用

在体外研究中发现1000 g/disc浓度的BA抑制枯草杆菌的生长，其抑菌圈为18.8 mm2；对结核分支杆菌的最低抑菌浓度（MIC）值为32 μmol/L，对表皮葡萄球菌的MIC值为8～16 μg/mL。

在对霉菌的抑制中，发现其抑制几丁质复合酶II的IC50为98.7 μg/mL，MIC为12～32 μg/mL。

4.抗病毒作用

目前公认的抗艾滋病作用是抑制HIV-1逆转录酶或抑制蛋白酶的活性，但白桦脂酸作用机制与此不同，它通过抑制病毒穿入，阻止病毒吸附或抑制细胞膜的融合或阻止其前体分裂为成熟的HIV蛋白，作用范围几乎覆盖病毒生命周期的每个环节。白桦脂酸抑制H9淋巴细胞中HIV复制的半数有效浓度（EC50）约为1.4 μmol/L。

在有白桦木酸衍生物对抗HIV-1的实验中发现 IC50 值介于 40 至 100 nmol /L 之间，能防止HIV-1 感染的细胞和未感染的 CD4 细胞之间合胞体形成，通过抑制依赖外壳粘合的病毒感染达到抗HIV-1 作用.

5.抗高血脂作用

在体外细胞试验中，BA主要通过调节脂肪因子、激活腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）信号通路、增加钙调蛋白依赖性激酶的激酶（CaMKK）表达、下调哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）和S6激酶蛋白表达，从而抑制肝脏脂质积聚；还能通过抑制脂肪形成早期阶段固醇调控元件结合蛋白1c（SREBP-1c）和过氧化物酶体增殖剂激活受体γ（PPARγ）等关键转录因子的表达来减少脂质的生成。

在体内实验中，BA 及其衍生物对酒精性和非酒精性脂肪肝模型动物均有治疗作用，可通过调节小鼠原代肝细胞的CaMKK-AMPK-mTOR-S6激酶途径和大鼠肝脏的 CaMKK-AMPK-SREBP1 信号通路来抑制三酰甘油的累积.

有研究显示在饮用水中按照50 mg/L的比例添加并给药15天可以降低高脂肪饮食诱导的肥胖小鼠的总胆固醇和甘油三酯。

6.抗糖尿病作用

白桦脂酸作为PPARγ拮抗剂，可以通过促进成骨分化并抑制脂肪生成，从而抑制糖尿病。

白桦脂酸抑制糖尿病主要有2种作用机制：（1）抑制α-淀粉酶和α-葡糖苷酶，减少多糖的水解，降低游离葡萄糖含量，以此减少机体对糖分的吸收；（2）通过激活AMPK，从而降低磷酸烯醇丙酮酸羧激酶和葡萄糖-6-磷酸酶的表达，同时增加了跨细胞膜的葡萄糖转运并促进葡萄糖转运蛋白GLUT-1、GLUT-2的表达，以促进葡萄糖摄取和糖原合成（图7）。白桦酯酸类物质还可以抑制糖尿病并发症的产生，如白桦酯酸可以通过调节Nrf2/NF-κB途径改善实验性膜性肾病中的蛋白尿。

7.抗氧化应激作用

白桦脂酸可以显著改善CCl4诱导的急性肝损伤，有效降低肝损伤小鼠血清中MDA，IL-6、IL-1β和TNF-α含量(P＜0.01),升高SOD含量(P＜0.01), 显著降低肝脏p-NF-κB、p-IκBα蛋白表达(P＜0.01),增加肝脏Nrf-2和HO-1蛋白表达(P＜0.05~0.01)。证实这种保护作用可能与Nrf-2/HO-1/NF-κB信号通路有关。

BA 对地塞米松诱导的淋巴细胞凋亡具有干预作用，能够减轻氧化应激，对氧化损伤修复免疫系统发挥重要作用，这与 BA 抑制氧化酶活性、自由基和脂质过氧化物产生，降低 Bcl-2，抑制 caspase-9、caspase-3 活化，提高抗氧化能力有关。

来源及获取方法

天然来源的白桦脂酸主要从白桦树皮中进行提取，同时也存在于包括蒲桃树、酸枣仁，大枣，悬铃木，滇刺枣，夏枯草等多种植物中。

主要有植物提取，化学合成，生物转化等方法。

传统提取方法主要是以乙醇、乙酸乙酯、甲醇等为提取溶剂，采用浸渍法、索氏提取法、加热回流提取法、超声提取法等方式提取；近年来也发展处超临界流体萃取，微波辅助提取，固液萃取等新方法。但由于白桦脂酸在植物中的含量很低，这种方法具有原料消耗大，杂质多，产率低等问题。

是将桦木醇的提取和 BA 的制备同步进行，采用二氯甲烷、氯仿、丙酮、四氢呋喃、DMF等有机溶剂浸提植物，提取含量较高的桦木醇，同时将硝酸锌、硝酸铬等氧化剂附着在硅胶、氧化铝、胶岭石等固相载体上，将提取的桦木醇氧化，得到 BA。这种方法不具有选择性，条件难以控制，产率较低且后续仍需要纯化步骤。

半合成法是从植物中先提取出桦木醇，然后由桦木醇经过一系列化学反应制得 BA。因为桦木醇在植物中的含量相对较高，可以通过直接提取获得，且成本相对较低，所以半合成法能有效降低成本。有实验证明使用方法以氧化铝为载体在水丙酮( 15 ～ 25 ℃ )溶液中 Cr( VI) 化合物的催化，桦木醇能够选择性氧化为桦木酸并达到93-98%的收益率，同时氧化铝载体可以吸附除去其中含有毒性的化合物。

通过微生物或其在代谢过程中产生的酶对底物进行结构修饰；与化学合成相比，生物转化具有绿色无污染、条件温和、更具有立体和区域选择性等优势。研究发现脂肪酸和萜类前体合成途径的代谢流平衡对 BA 合成影响显著，并通过协同表达这两个代谢通路中的关键调控基因( HFA1、HMG1 和 EＲG9) 显著提高 BA 产量，该工程菌每升培养基能合成毫克级的BA，BA 的制备合成上升到了一个新的高度。

安全性

白桦脂酸有广泛的抗肿瘤活性且具有很好的选择性，对正常细胞几乎不显示毒性。另有安全性提示显示其应避免与皮肤和眼睛接触。

应用浓度或用量

鉴别检测方式

HPLC检测白桦脂酸的方法:

色谱柱：Kromasil C18（5μm,4.6×250mm）

流动相为甲醇∶水=91∶9（磷酸调pH为3.0）,

流速0.6mL/min,

柱温为室温,

检测波长为210nm,

进样量20μL,

紫外检测器