紅麴Monascus purpureus NTU 568發酵產物中防癌及其相關活性成分之研究

Abstract

本實驗室利用傳統變異法篩選得到紅麴菌株Monascus purpureus NTU 568，經由動物實驗證實本菌株的發酵產物除了有降血脂功效之外，對減少體脂肪生成和改善阿茲海默症也有效果，在抗腫瘤的研究也發現M. purpureus NTU 568發酵的紅麴米之酒精萃取物可以延緩老鼠肺癌的成長，對於DMBA致癌劑誘發的老鼠口腔癌也有減輕效果。紅麴的主要色素係由黃、橘和紅色素組成，其屬於azaphilone化學結構，已被證實具有抗發炎和抑制癌症生長之效果。本論文研究為探討M. purpureus NTU 568發酵產物中的癌症化學預防成分，其中包含抗癌和抗發炎的azaphilone衍生物以及抗氧化的成分。 利用各種管柱層析及高效液相層析的分離方法，分別從紅麴米甲醇萃取物中分離到14個azaphilone化合物 (1-14) 、紅麴山藥丙酮萃取物中分離到8個azaphione化合物 (1、2、15-20)、紅麴米50%酒精萃取物分離到2個化合物 (33、34)。此外，以兩個黃色素ankaflavin (1) 和monascin (2) 經化學反應，製備6個azaphilone衍生物 (21-26)，從兩個橘色素monascorubrin (15) 和 rubropunctatin (16) 則製備4個azaphione衍生物 (27-30) 以及兩個已知的紅色素monascorubramine (31) 和rubropunctamine (32)。上述化合物1-34的結構判斷係經由NMR、MASS、IR、UV等光譜資料的解析；其中11個化合物被確定為首次分離的新化合物，分別為monaphilone A-C (3-5)、monapurpyridine A-B (9-10)、monapurfluore A-B (13-14)、monaphilol A-D (17-20)，而化合物21-30則係經由半合成反應所得的新衍生物。 將所獲致的azaphilone類化合物 (1-32) 分析其對人類喉癌 (HEp-2)、人類大腸癌 (WiDr) 和人類乳癌 (MCF-7) 等癌細胞株的抑制生長情形，大多數的化合物具中等程度的抑制效果 (IC50值在20-80 μM之間)，化合物 monaphilol A-D (17-20) 的抑制效果最好 (IC50值可達8.6-15.6 μM)；且部分化合物對癌細胞具有選擇性抑制作用， 其中monascin (2) 只對HEp-2有抑制作用，FK-17-P2b1 (6)、monasflure A (13) 和monasflure B (12) 則針對MCF-7具抑制作用。進一步探討橘色素 (15-16) 及其衍生物 (17-20、27-32) 的化學結構與生物活性的相關性，發現橘色素8號位置的酮基還原成氫氧基時 (17-20)，對HEp-2和WiDr細胞的抑制活性可以提升4-7倍，但如果同時還原14號位置的酮基時 (27-30)，原本的抑制效果則會降低，顯示有無8和14號位置的酮基會影響橘色素的對癌細胞生長的抑制活性。 以LPS誘發巨噬細胞 (RAW 264.7) 發炎成生NO的模式分析azaphilone衍生物的抗發炎效果，發現化合物 1-14中只有monasphilone C (5) 和FK-17-P2b1 (6) 沒有抑制發炎效果，其他化合物的抗發炎效果IC50值均在20-30 μM之間，其中只有monapurpyridine B (10) 對RAW 264.7細胞有毒性。化合物 monaphilol A-D (17-20) 在5 μg/mL可以抑制100% 的NO生成，IC50值在1.0-1.7 μM之間，抑制發炎效果較正控制組檞黃素 (quercetin, IC50 = 13.2 μM) 佳。以抑制DPPH自由基生成能力做為抗氧化活性評估指標，由紅麴米50% 酒精萃取物，共分離得到2個抗氧化化合物dimerumic acid (33) 和 deferricoprogen (34)，其抑制DPPH自由基生成活性之IC50值分別為16和15 μg/mL，而deferricoprogen (34) 為首次由紅麴中分離到的抗氧化成分。進一步利用HPLC分析紅麴米50% 酒精萃取物的主要成分含量，發現dimerumic acid (33) 和 deferricoprogen (34) 是紅麴米50%酒精萃取物的主要成分，其含量分別為0.85 mg/g和3.00 mg/g。 本實驗從紅麴M. purpureus NTU 568的發酵產物中分離得到21個具抗癌和抗發炎的azaphilone衍生物以及2個主要的抗氧化成分，這些成分的發現和生物活性的證實，有助於紅麴應用於癌症預防的研究，未來將利用這些活性成分探討紅麴防癌的作用機轉，並發展紅麴成為防癌的機能性食品。