計算化學數據基本信息
植物來源名稱：阿魏酸
別名：3-甲氧基-4-羥基肉桂酸
英文名稱：ferulic acid
化學名稱：3-甲氧基-4-羥基肉桂酸
產品類別“醫藥原料和中間體
化學式：C10H10O4
外觀：淡黃色結晶粉末
含量：≥99%
分子量：194.18 CAS:1135-24-6
熔點：169-173ºC
簡介
阿魏酸阿魏酸（Fumalicacid），傘形科植物阿魏FerulaassafoetidaL.、川芎LigusticumchuanxiongHort.根莖，石松科植物卷柏狀石松LycopodiumselagoL.全草,木賊科植物木賊EquisetumhiemaleL.全草，毛茛科植物升麻CimicifugafoetidaL.根莖，禾木科植物稻OryzasativaL.種皮，百合科植物洋蔥AlliumcepaL.根、球莖、葉,十字花科植物萊菔RaphanussativusL.根，紫葳科植物梓樹catalpaovataG.Don樹皮,菊科植物白花春黃菊AnthemisnobilisL.花，紫茉莉科植物光葉子花樣bougainvilleaglabraChoisy根。
阿魏酸(FerulicAcid)的化學名稱為4羥基3甲氧基肉桂酸，是桂皮酸(又稱肉桂酸，3苯基2丙烯酸，分子結構)的衍生物之一，阿魏酸最初在植物的種子和葉子中發現,是一種廣泛存在於植物中的酚酸，在細胞壁中與多糖和蛋白質結合成為細胞壁的骨架。
它在阿魏、當歸、川芎、升麻、酸棗仁等中藥材中的含量較高，是這些中藥的有效成分之一，已經作為中成藥的質量指標之一。在食品原料中,咖啡、穀殼、香蘭豆、麥麩、米糠中阿魏酸含量也較高。近幾年在藥理藥效方面的研究發現了許多阿魏酸及衍生物的藥理作用和生物活性，且毒性較低,因而在醫藥、保健品、化妝品原料和食品添加劑等方面有著廣泛的用途。
理化性質
物理性質
有順式和反式兩種，順式為黃色油狀物，反式為正方形結晶或纖維結晶，溶點為174℃，溶於熱水，乙醇和乙酸乙酯，稍溶於乙醚，難溶於苯和石油醚。
理化性質
順式:黃色油狀物。反式:斜方針狀結晶(水)，熔點174°。溶於熱水、乙醇及醋酸乙酯，尚易溶於乙醚,微溶於石油醚及苯。13CNMR((CD3)2CO-D2O):127.7(C-1),110.5(C-2),147.1(C-3)，146.4(C-4)，115.3(C-5)，121.9(C-6)，141.3(C-7)，121.1(C-8)，175.8(C-9)，55.6(C-10)。
藥化作用
阿魏酸1.對中樞神經系統的作用
阿魏酸有鎮靜作用。
2.對心血管系統的作用
阿魏酸能增加冠脈血流量，保護缺血心肌,由於對α受體有阻斷作用，因而能抑制主動脈平滑肌收縮，對抗甲氯胺、苯腎上腺素β腎上腺素等的升壓作用。阿魏酸鈉有利於改善心肌對氧的供需失衡。還具有抗血小板聚集作用。大鼠口服阿魏酸鈉600mg/kg後2h，以膠原誘導的血小板聚集性及血小板TXA樣物質的活性均受顯著抑制，抑制率分別為46%及47%,對動脈壁PgI2活性則無明顯影響，阿魏酸鈉體外給藥有拮抗血小板TXA2樣物質活性和增強·PgI2活性的作用。可見阿魏酸鈉通過多種途徑影響TXA2/PgI2平衡。阿魏酸鈉抗血小板作用的機理與環氧化酶抑制劑阿斯匹林不盡相同，兩者對血栓素A2和動脈壁前列環素增物質的作用各有特點。用大鼠做實驗結果表明阿魏酸鈉與小劑量阿斯匹林聯用可增強抗血小板作用。血小板聚集和釋放反應與血小板通過花生四烯酸(AA)代謝產生前列腺素的內過氧化物Pgg2、PgH2和血栓素A2(TXA2)有關。TXA2可直接轉化成TXB2,PgH2不僅合成TXA2,也部分轉化成丙二醛(MDA)。MDA的生成量可以反映TXA2生成。比色法和螢光法測定血小板聚集時MDA含量。結果表明阿魏酸鈉抑制血小板聚集和釋放反應作用可能與抑制血小板前列腺素代謝，即抑制TXA2生成有關。
利用放射薄層方法測定兔血小板花生四烯酸代謝產物TXB2、PgE2和PgF2a。用放射免疫法測定免血小板TXB2及主動脈6-Keto-PgF1a。阿魏酸鈉(SF,0.1mmol/L～3.2mmol/L)抑制14C-花生四烯酸轉化為TXB2，呈劑量效應關係，IC50為0.762mmol/L。SF在較高濃度時亦抑制PgE2、PgE2a的生成。用放免法觀察到，SF對血小板TXB2和動脈壁6-Keto-PgFla的生成均有抑制作用，對TXB2的作用較強。結果提示，SF可抑制兔血小板和動脈壁環氧酶活性。阿魏酸鈉抑制(OH)誘導的脂質過氧化反應，對保護生物膜的結構與功能是有益的。阿魏酸氨基醇酯類化合物對ADP誘發的血小板凝聚有體外抗凝作用，此作用比阿魏酸強。
實驗犬14隻隨機分為用藥組(甲組)和對照組(乙組)，開胸後分別結紮冠狀動脈前降支第3、第2和第1分枝,最後結紮其主幹。甲組於缺血前10min靜注阿魏酸鈉,乙組注生理鹽水，兩組均用利多卡因控制室性心律失常。結果乙組缺血後±dp/dt-max(左室壓力上升速度及下降速度的最大峰值)明顯下降，t值增大，再灌注90min後各指標無恢復，用組缺血後各指標變化很明顯，但血流再通後較快恢復，接近缺血前水平(P>0/05)。再灌注90min時與乙組同一時間數值相比差異有非常顯著意義(P<0.01)。乙組壞死心肌占左心室29%，甲組僅占12%(P<0.01=。證實阿魏酸鈉有明顯抗缺血心肌再灌注損傷作用。用普通玻璃微電極細胞內記錄觀察阿魏酸鈉對豚鼠心室肌細胞動作電位、有效不應期的影響，3種濃度的阿魏酸鈉溶液(0.1mg/ml,0.2mg/ml,0.4mg/ml)分別灌流30min，動作電位幅值和復極20%時程無明顯改變，但復極90%處動作電位時程與有效不應期延長。濃度在0.1mg/ml和0.2mg/ml時，藥物可延長復極50%處的動作電位時程。
3.對淋巴細胞的影響
阿魏酸可輕微活化小鼠脾淋巴細胞，促進腺淋巴細胞的增殖，可明顯促進ConA誘導的小鼠脾淋巴細胞的DNA和蛋白質合成，促進DNA合成的最適濃度分別為500mg/ml,120ng/ml。DNA合成高峰在48h;對IL-2的產生也有明顯增強作用。
4.其他作用
阿魏酸具有一定的抗早孕作用。
多種方法證實,阿魏酸是一種抗氧化劑，其苯環上的羥基是抗氧化的活性基團，也可以消除自由基，抑制氧化反應和自由基反應，以及與生物膜磷脂結合，保護膜脂質等拮抗自由基對組織的損害，產生抗動脈粥樣硬化效應。阿魏酸70mg/kg,140mg/kgip抑制大鼠同種被動皮膚過敏反應、大鼠肥大細胞顆粒及主動被動Arthus反應;140mg/kg抑制大鼠反向皮膚過敏反應、豚鼠Forssmarv皮膚血管炎：100mg/kg,200mg/kg抑制小鼠遲髮型超敏反應：200mg/kg,400mg/kgig提高小鼠單核巨噬細胞的吞噬功能。表明阿魏酸對Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型變態反應均有抑制作用。
阿魏酸能抑制蓖麻油引起小鼠腹瀉但不影響番瀉葉引起的小鼠腹瀉。80mg/kg阿魏酸抑制小鼠胃腸推進運動。認為抗炎作用可能是抗腹瀉主要機理，還具有抑制胃腸推進運動有關。
阿魏酸具有抗炎作用。阿魏酸對二甲苯所致的小鼠耳殼腫脹和醋酸引起的小鼠腹腔毛細血管通透性增高以及組織胺引起的大鼠皮膚毛細血管通透性升高，對角叉菜膠、蛋清和甲醛所致的大鼠足跖腫脹均有明顯的抑制作用，摘除雙側腎上腺後其抗炎作用仍然存在。阿魏酸顯著抑制大鼠棉球肉芽組織增生，降低炎性組織中PgE2的釋放量，還能抑制角叉菜膠所致炎性滲出，但不減少滲出液中白細胞數量。此外,阿魏酸亦可降低補體旁路的溶血活性。
阿魏酸對平滑肌有抗痙作用。阿魏酸能增加腎血流量，具有腎髓質擴血管性前列腺素樣作用。
藥理作用
有抑制血小板聚集和↑3H-5HT從血小板中釋放的作用。0.4～0.6mg/ml能抑制ADP和膠原誘導的大鼠血小板聚集。其鈉鹽0.2g/kg和0.1g/kg靜脈注射能分別抑制ADP和膠原誘導的大鼠血小板聚集。用↑3H-5HT標記血小板,觀察血小板聚集和釋放反應的關係中,其鈉鹽1～2mg/ml對凝血酶誘導的血小板聚集有明顯抑制,同時也抑制↑3H-5HT從血小板中釋放↑。在缺血性中風治療中，可通過抑制血栓形成，降低血粘度，來增加腦微循環1。Senkyu醚、甲醇提取物，以及Senkyu的揮髮油蒿本內酯(ligustilide),neocnidilideandbutylidenephthalide顯著增加苯甲酸(benzoicacid)所致的皮膚的通透性。
製備方法
由米糠所得的米糠油，在室溫下用弱鹼性含水乙醇及己烷的混合液提取後，再由含水乙醇分出其中的γ-谷維素，在加壓下用熱的硫酸進行加水分解後精製而得。也可用由丁香的花蕾和葉子經水蒸氣蒸餾而得的丁香油，再經精製製得，丁香酚作為組分所配製的培養液，培養假單胞菌後，經分離、精製而得。也可以麥麩為原料，先用澱粉酶和蛋白酶除去澱粉和蛋自質，然後用0.5%NaOH在60℃下水解6h，水解過程中加0.03%亞硫酸鈉以減少阿魏酸的損失，然後精製而成，得率約0.5%。
影響
對水是稍微有危害的不要讓未稀釋或大量的產品接觸地下水、水道或者污水系統，若無政府許可，勿將材料排入周圍環境。參數：1、疏水參數計算參考值(XlogP)：1.5；2、氫鍵供體數量：2；3、氫鍵受體數量：4；4、可鏇轉化學鍵數量：3；5、互變異構體數量：3；6、拓撲分子極性表面積(TPSA)：66.8。阿魏酸(1135-24-6)的貯存：如果遵照規格使用和儲存則不會分解，未有已知危險反應，避免氧化物。保持貯藏器密封、儲存在陰涼、乾燥的地方，確保工作間有良好的通風或排氣裝置。
鑑別方法
阿魏酸1、展開劑：苯-醋酸乙酯-甲酸（8∶2∶0.2）薄層板：矽膠GF254，顯色條件：紫外光燈（254nm），對照品溶液的製備：取阿魏酸對照品，加甲醇製成1mg.ml－1的溶液。
2、矽膠G薄層板上，以苯-氯仿-冰醋酸(6:1:0.5)為展開劑，展開，取出。顯色條件：紫外光燈（365nm）
3、矽膠G薄層板上，以甲苯－醋酸乙酯－甲酸（5:2:1）為展開劑，展開，取出。顯色條件：紫外光燈（365nm）
4、矽膠G薄層板上，以氯仿—醋酸乙酯—甲酸(5:4:0.5)為展開劑，展開，取出，晾乾，置紫外光燈(365nm)下檢視。
5、矽膠Ｇ薄層板上，以苯－氯仿－冰醋酸(6:5:1)為展開劑，展開，取出，晾乾，噴以新配製的1％三氯化鐵和1％鐵氰化鉀(1:1)的混合溶液。
6、矽膠G薄層板上，以苯-醋酸乙酯-甲酸（4:1:0.1）為展開劑，展開，取出，晾乾，噴以新配製的1%三氯化鐵和1%鐵氰化鉀（1:1）的混合溶液。
7、矽膠G（青島海洋化工廠）鋪板，105℃活化半小時。展開劑：氯仿-乙酸乙酯-甲酸（5:4:1）。展距17cm。顯色劑：⑴在螢光燈（254nm）下觀察。
檢測分析方法
阿魏酸1高效液相色譜法
用高效液相色譜法測定阿魏酸的含量，方法簡單快速，結果準確，精密度高。文獻介紹其流動相多採用酸性系統，主要有甲醇-水-磷酸系統、甲醇-水-冰乙酸系統、甲醇-乙腈-水-冰乙酸系統等，試驗中可適當調整甲醇的用量。採用HPLC法測定複方銀杏口服液中阿魏酸的含量，流動相為甲醇：1%冰醋酸（45：55），檢測波長為320nm，流速1.0ml/min，柱溫是25℃。阿魏酸進氧量在0.176-0.88ug範圍內線性關係良好。
2、薄層掃描法
薄層掃描法也是常用的阿魏酸含量測定方法之一。該法迅速，但其靈敏度不甚理想。姬生國等採用薄層掃描法測定降脂通脈口服液中阿魏酸的含量，以苯-冰醋酸-氯仿（6：0.5：3.5）為展開劑，單波長反射發鋸齒掃描，掃描波長為325nm。穩定性好。
3、薄層分光光度計法
利用薄層層析-分光光度計法對從農副產品黑麥麥麩中提取的阿魏酸進行定性測定展開劑為二氯甲烷：乙腈：甲酸=75：25：10；以分光光度計法進行定量測定，結果表明：雖然分光光度計法易受其他成分的干擾，但高效液相色譜法比較，相對誤差為7%左右，且重現性好。
4、高效毛細管電泳法
毛細管區帶電泳是目前套用最廣泛的毛細管電泳分離模式。特點簡單、高效、快速、樣品用量少、已自動化操作。等採用空心熔融石英毛細管檢測當歸製劑中的阿魏酸含量，結果發現在5-100ug\ml範圍內可以定量檢測，重複性好。
製備方法
阿魏酸一、植物中直接提取
可通過三條途徑從植物中獲得阿魏酸：一是從阿魏酸與一些小分子的結合物中獲得，二是從植物細胞壁中獲得，三是通過組織培養獲得。植物中阿魏酸多通過酯鍵與多糖和木質素交聯或自身酯化或醚化形成二阿魏酸，一般用鹼法和酶法打斷酯鍵釋放阿魏酸，再採用合適的溶劑進行提取。
1、鹼解法
採用4%氫氧化鈉在通氮氣條件下常溫反應24h，可釋放出細胞壁中出的阿魏酸。最近研究發現通過提高提取溫度，並加入適合的保護劑，在較短時間內就能將麥麩中大部分阿魏酸游離出來。歐仕益等採用低濃度的氫氧化鈉溶液，在適當的提取溫度下能將麥麩中的大部分阿魏酸釋放出來，提取過程中添加亞硫酸鈉可增加阿魏酸的回收率。由於鹼液成分複雜，特別是含有色素物質，目前，鹼液中阿魏酸的分離方法主要是採用活性炭吸附法。谷維素中含有阿魏酸的結構單元，以酯的形式存在，且易於分解，因此，可以先用鹼水解谷維素，再用酸化的方法製備阿魏酸，其反應式水解谷維素製備阿魏酸的操作方便，收率高達85.7%，副產品為環木鳳梨醇類。而且谷維素來源廣、產量大，並且價格適中。
2、阿魏酸酯酶法
阿魏酸酯酶是指能將阿魏酸甲酯、低聚糖阿魏酸酯和多糖阿魏酸之中阿魏酸游離出來的一種酶。真菌、細菌和酵母都能分泌阿魏酸酯酶。張璟等以黑麴黴作菌種，採用液體深層發酵法，製備出含有阿魏酸酯酶和阿拉伯木聚糖酶的混合酶製劑，採用混合酶製劑作用於去澱粉的麥麩，發現通過3次降解後麥麩降解率達55.46%。
3、植物組織培養法
採用植物組織培養法是獲得阿魏酸的一條重要途徑。一些研究表明，對某些植物組織培養能使之產生較高產量的阿魏酸衍生物。如對糖甜菜、玉米進行細胞懸浮培養能獲得水溶性的阿魏酸葡萄糖酯、阿魏酸蔗糖酯等，含量可高達20.0unol/g愈傷組織（乾重）。直接提取物中，阿魏酸的含量比較低，需要進一步的純化。
二、化學合成法
阿魏酸的化學合成法是以香蘭素為基本原料，主要套用的有機反應有Wittig-Horner反應和Kneoevenagel反應。
1、Wittig-Horner反應合成阿魏酸
亞磷酸三乙酯乙酸鹽和乙醯香蘭素在強鹼體系中發生Wittig-Horner反應，再用濃鹽酸酸化得到阿魏酸。該法需要預先保護酚羥基，否則由於強鹼的存在，生成酚鈉例子會抑制羰基和碳負離子之間的反應，還易發生副反應生成雜質。
2、Kneoevenagel反應合成阿魏酸
在吡啶溶劑中加入少量有機鹼作為催化劑，香蘭素和丙二酸發生Kneoevenagel反應生成阿魏酸，催化劑有哌啶和苯胺等。但該法反應時間長，長達三周，且獲得是反式和順式阿魏酸混合物。
3、生物合成法
生物合成法是用幾種微生物（ArthrobacterBlobiformis）將阿魏酸前體轉化為阿魏酸，如將丁香油中提取得到的丁子香酚肉桂酸酯轉化為阿魏酸。生物合成法是一種清潔有效的合成方法，但目前仍未能研究出大量生產的方法。
三、分離提純阿魏酸的方法
目前提純阿魏酸的方法不是很多。主要有溶劑萃取法和吸附法。
1、溶劑萃取法
常用的萃取阿魏酸的溶劑主要有乙醇、乙酸乙酯等。原理是利用對阿魏酸的溶解度大的溶劑萃取提取液中的阿魏酸，然後減壓蒸餾除去溶劑，從而獲得阿魏酸成品。此法工藝較簡單但收率較低，能耗較大，是提純阿魏酸最常用的方法。
2、吸附法
吸附法是目前研究比較多的一種提純方法。原理是通過加入吸附材料對溶液中的阿魏酸進行吸附富集，然後採用洗脫劑洗脫吸附的阿魏酸。Couteau從活性炭、聚苯乙烯交聯樹脂、pvpp等吸附介質中進行了篩選，研究表明活性炭以其對阿魏酸高度的吸附能力（每100g吸附22g）、不結合單糖分子、容易洗脫等優點為最好的吸附介質。在活性炭吸附結束後，可以用乙醇把吸附的阿魏酸洗脫下來。另外活性炭也是一種優良的吸附材料，提取液經活性炭吸附後，當活性炭達到吸附飽和之後，經洗脫可以從提取液中獲得較純的阿魏酸。
試驗研究
阿魏酸試驗中，阿魏酸在濃度為50～500μmol/L之間對DNA都有保護作用，雖然各濃度組之間差異沒有顯著性，但是尾距有隨阿魏酸濃度增加而減小的趨勢。阿魏酸存在於眾多的中草藥中，如：當歸、川芎、丹參、鼠尾草、咖啡豆等，眾多研究顯示它對預防和治療心血管疾病十分有效。以往雖然有不少關於阿魏酸的抗氧化活性的報導，但是本實驗時第一次使用彗星電泳法研究在細胞水平阿魏酸對DNA的保護作用，從本實驗中可以看出阿魏酸有較強的抗氧化保護DNA的作用。阿魏酸之所以有較強的抗氧化活性，是多種機制共同作用的結果。阿魏酸的自由基清除能力與其分子結構密切相關，自由基與阿魏酸相撞後，很容易從其上面奪取一個氫原子而形成苯氧自由基，由於未配對電子不僅可以存在於氧原子上，還可以存在於整個分子的任何部位，同時藉助-OCH3可以形成p型弧對電子，因而阿魏酸形成的苯氧自由基相對穩定，而且當兩個苯氧自由基相撞時，可以結合形成薑黃素，從而減慢和終止自由基鏈式反應的進程。有實驗顯示將p-香豆酸甲氧基化形成阿魏酸在一定程度上降低了苯氧自由基的穩定性，因而抗氧化能力也有所降低。乙醯化阿魏酸可以明顯降低它的抗氧化能力，這些都證明了它是通過形成穩定的苯氧自由基從而終止自由基鏈式反應來實現抗氧化的。然而阿魏酸具有-CH=CHCOOH基團，具有吸電子作用，本不利於苯氧自由基的穩定，但考慮到阿魏酸在溶液中顯酸性，因此一部分將以負離子形式存在，而-CH=CHCOO-具有強推電子性質，使其抗氧化活性增強。
實驗顯示各種濃度組的阿司匹林和水楊酸對DNA都有保護作用，各濃度組濃度與陽性對照之間都存在顯著差異，當濃度為500μmol/L時其尾距較低濃度組有所增加，但差異無統計學意義。可能與較高濃度時，它們產生較多的活性氧有關。這種效果與咖啡酸有些相似，可能產生的H2O2較少，所以損傷效果沒有那么明顯。實驗接著採取只用阿司匹林和水楊酸對細胞進行預處理，而不用H2O2作用的方法，彗星電泳後發現彗星尾距與陰性對照組相比沒有顯著變化。由於這是第一次利用彗星電泳法在細胞水平研究阿司匹林和水楊酸抗氧化保護DNA的作用，而且也沒有關於它們產生H2O2、的研究，所以其在高濃度時彗星尾距較低濃度組略有增加的具體機制還需要進一步研究。實驗顯示阿司匹林和水楊酸具有較強的抗氧化保護DNA的作用，長期以來二者一直作為消炎止痛藥而廣泛套用於臨床，進來的研究主要集中於它們的抗氧化特性。據報導長時間的使用阿司匹林可以防止結腸癌和其他消化道腫瘤包括食管癌和胃癌。已證明阿司匹林和水楊酸具有清除·OH自由基的作用，濃度為0.5～2mmol/L的阿司匹林可以阻止H2O2、Cu2+和HQ、Cu2+誘導的DNA損傷，而對於H2O2沒有清除作用。但是Qiao等[11]用彗星電泳法證明阿司匹林誘導HT-29細胞系凋亡時發現：用3mmol/L阿司匹林作用72h後，可以導致DNA的明顯斷裂損傷，此實驗結果可能與本實驗中阿司匹林和水楊酸高濃度組彗星尾距較低濃度組有所增加相關。
關於香草酸的研究非常少，但是其在結構上與阿魏酸與咖啡酸在結構上極其相似，而且它們三者之間又可以作為彼此的代謝物而存在於體內。本實驗發現香草酸對DNA亦有保護作用，而且也有隨劑量增加而加強的趨勢，雖然統計學上各濃度組之間差異無統計學意義。從結構上來看，香草酸和阿魏酸與咖啡酸的不同之處，主要在於咖啡酸在鄰位存在一個-OH，僅能抑制超氧陰離子所致的脂質過氧化，而前兩者在鄰位存在一個-OCH3，這可能是咖啡酸與前兩者效果不同的主要原因。從彗星尾距上來看，阿魏酸較香草酸的DNA保護效果稍微有差別，這是其在對位存在-CH=CHCOOH的結果，說明對位的-CH=CHCOOH較-COOH可以更有效的增強苯氧自由基的穩定性。
綜上，上述5種酚類物質均表現出了一定的保護DNA抗氧化活性，其中以咖啡酸保護DNA的作用最弱，可能與其鄰位的酚-OH以及產生較多的H2O2相關，而且咖啡酸單獨與細胞作用時，可以產生DNA斷裂損傷，阿司匹林和水楊酸在高濃度組其尾距較低濃度組又有所回升，雖然其具體機制尚未完全明確，但也可能與產生H2O2相關，而且信號傳導通路以及基因調控也可能參與到其中，阿魏酸和香草酸的效果較好，可能與其鄰位的-OCH3相關。
抗輻射活性及其作用機制
隨著社會的進步和發展，放射性核技術越來越多的被推廣和套用，極大的加劇了放射性核損傷對人類造成的傷害。輻射可以引起多種類型的急性放射病,如骨髓型、腸型和腦型等等，若不及時治療後果不堪構想。因此，加強對放射病的防護和治療一直是該領域研究的難點和熱點。目前已有一些藥物能發揮較好的抗輻射治療作用，但都因毒副作用大，難以推廣套用。從天然藥物中尋找高效低毒的輻射防護劑已成為抗輻射研究的熱點。本實驗是建立在對複方四物湯抗輻射深入研究的基礎上，篩選出其中有效成分阿魏酸，並利用現代生物學技術對阿魏酸的抗輻射作用機制進行了系列研究和探討，對其體內外的抗輻射活性做了初步評價。方法：本研究探討了阿魏酸的抗輻射作用，觀察了阿魏酸對輻射後人臍靜脈內皮細胞、淋巴細胞、及小鼠的保護作用，並從細胞水平、分子水平及整體水平等方面探討其作用機理。輻射引起人臍靜脈內皮細胞過氧化損傷，我們檢測了輻射（10Gy）後細胞內活性氧、谷胱甘肽、還原型煙醯胺腺嘌呤二核苷酸磷酸的變化，通過Westernblot、RT-PCR等分子生物學手段，在蛋白及基因水平觀察了阿魏酸對輻射後抗氧化因子（谷氨酸-半胱氨酸連線酶催化亞基、谷氨酸-半胱氨酸連線酶調節亞單位、NADPH醌氧化還原酶及血紅素加氧酶）表達的影響，同時進行了信號通路及分子靶點的研究。輻射會誘導人臍靜脈內皮細胞發生炎症反應，引起血管壁的粘連和損傷。輻射後（10Gy），以U937細胞與內皮細胞的粘附作為評價指標，觀察了阿魏酸的抗粘附作用。在此基礎上，通過現代生物學實驗方法檢測了細胞間粘附分子、血管細胞間粘附分子的表達變化情況，探討了阿魏酸的抗輻射作用，同時進行了作用機制研究。淋巴細胞對輻射反應極其敏感，通過輻射造模（3Gy），建立淋巴細胞凋亡模型，通過Hoechst33342染色和AnnexinV-FITC-PI定量檢測了阿魏酸的抑凋亡作用，並考察了介導細胞凋亡的線粒體途徑、caspase家族等信號通路的變化，初步分析了阿魏酸發揮輻射保護的作用機制。低劑量輻射會引起小鼠造血功能的一系列變化，我們給予Balb/c小鼠2.5Gy的60Coγ照射，考察了阿魏酸對小鼠外周血白細胞、紅細胞、血小板及血紅蛋白值的影響，對造血祖細胞集落生成的促進作用、檢測了粒細胞集落刺激因子、促紅細胞生成素的表達變化以及可能的作用途徑。
結果：1.阿魏酸能夠顯著升高受照射內皮細胞的抗氧化相關基因（谷氨酸-半胱氨酸連線酶催化亞基、谷氨酸-半胱氨酸連線酶調節亞單位、NADPH醌氧化還原酶及血紅素加氧酶）的轉錄；促進Nrf2的核轉錄活性並升高輻射細胞中谷胱甘肽和煙醯胺腺嘌呤二核苷酸磷酸水平。信號通路的研究顯示阿魏酸是通過PI3K和ERK信號通路進而激活Nrf2的表達及核轉錄從而發揮抗氧化活性；
2.阿魏酸能夠抑制輻射引起的U937細胞與內皮細胞的粘附，在蛋白及核酸水平劑量依賴性地抑制輻射引起的細胞間粘附分子、血管細胞間粘附分子的升高。進一步研究發現，阿魏酸是通過阻斷JNK信號通路發揮了抗粘附作用，從而保護內皮細胞免受輻射的影響；
3.輻射後淋巴細胞大量凋亡而阿魏酸可以扭轉這一現象，同時降低輻射引起細胞內活性氧的升高和細胞內鈣離子濃度、抑制caspase-3的活性、細胞色素c的轉移及保護DNA免受斷裂，對凋亡因子Bcl-2、Bax也有一定的正向調節，進而通過對MAPK信號通路的研究發現，阿魏酸可以通過ERK信號通路抑制輻射引起的凋亡及氧化損傷；4.阿魏酸能促進小劑量照射後的小鼠外周血白細胞、血小板值的恢復，促進造血祖細胞集落的生長，明顯提高輻射引起的粒細胞集落刺激因子、促紅細胞生成素的降低，從而發揮良好的輻射保護作用。
結論：綜上所述，體內外實驗研究表明阿魏酸具有較好的抗輻射作用，能有效地抑制輻射引起的細胞損傷，提高細胞活力，抑制細胞凋亡。阿魏酸的輻射防護機制包括：①阿魏酸能抑制輻射誘導的細胞過氧化損傷，提高各種抗氧化基因的表達，降低輻射引起機體活性氧的增多，促進照射後Nrf2由胞質向胞核的轉移，其作用機制極有可能是啟動了Nrf2-ARE信號通路進而引發抗氧化基因的表達從而發揮抗氧化作用；②阿魏酸能抑制輻射引起的粘附損傷，降低粘附分子的表達，其機制可能是通過JNK通路引起AP-1轉錄因子的激活，從而產生緩解輻射引起的炎症表達作用；③阿魏酸通過提高線粒體功能，調節凋亡因子Bcl-2、Bax達到抑制凋亡的目的，信號通路的檢測發現，在MAPK途徑中，阿魏酸主要抑制了JNK與ERK磷酸化，對p38MAPK活性影響不大；④阿魏酸能通過調節粒細胞集落刺激因子、促紅細胞生成素的生成，促進照射後小鼠外周血象的恢復以及造血祖細胞集落的生長，發揮良好的在體輻射保護機制。因此，阿魏酸有望開發成為高效低毒的抗輻射藥物。
衍生物的合成
本文在常規和微波輻射條件下研究了阿魏酸與阿魏酸澱粉酯的合成。通過正交法確定了影響合成阿魏酸的主要因素，在所選的水平範圍內對合成阿魏酸產率影響大小的順序為：反應溫度＞反應物（丙二酸/香蘭素）摩爾比＞反應時間，並得知在此範圍內溶劑的用量對反應產率具有很大的影響。常規法合成阿魏酸的最佳條件是：反應溫度為85℃，反應時間為1h，反應物（丙二酸和香蘭素）的質量分別為13.6g和10g（摩爾比為2:1），反套用溶劑（吡啶）用量為8ml時，以原料香蘭素計合成產率為80％。本實驗在額定功率為456W，輻射時間為10min下，反應物投料量分別為丙二酸13.6g，香蘭素10g在16ml溶劑（吡啶）中進行反應。反應結果產率與常規法均為80％，但微波法合所需的時間僅為常規法合成的六分之一。目前尚未見有關微波條件下阿魏酸合成的相關報導。為提高阿魏酸的穩定性，本實驗成功地合成了阿魏酸澱粉酯。在阿魏酸的衍生物中，目前尚未見阿魏酸澱粉酯的相關文獻報導。合成阿魏酸澱粉酯的最佳條件是：反應溫度為80℃，反應時間為6h，阿魏酸與澱粉投入量分別為0.10g，1.90g（投料質量比為1:19），萃取劑氯仿用量為200ml。在此條件下反應產物阿魏酸澱粉酯中已反應的阿魏酸質量占投入量的99％。本研究表明：阿魏酸澱粉酯具有較強的抗α-澱粉酶水解能力，因此，能減少其在腸胃中被澱粉酶水解的機會，增加進入大腸的可能性，更好地發揮其抗結腸癌的作用。
計算化學數據
分子量:194.184[g/mol]
分子式:C10H10O4
疏水參數計算參考值（XlogP）:1.5
氫鍵供體數量:2
氫鍵受體數量:4
可鏇轉化學鍵數量:3
互變異構體數量:5
準確質量:194.057909
同位素質量:194.057909
拓撲分子極性表面積（TPSA）:66.8
重原子數量:14
形式電荷:0
複雜度:224
同位素原子數量:0
確定原子立構中心數量:0
不確定原子立構中心數量:0
確定化學鍵立構中心數量:1
不確定化學鍵立構中心數量:0
共價鍵單元數量:1
功能3d受體數量:3
功能3d供體數量:1
功能3d陰離子數量:1
功能3d環數量:1
有效轉子數量:3
構象異構體抽樣RMSD:0.6
CID構象異構體數量:4
