張建紅，劉琬菁，羅紅梅

（中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院，北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院藥用植物研究所，國家中醫(yī)藥管理局中藥資源保護重點研究室 北京 100193）

萜類化合物（Terpenoids）是一類由甲戊二羥酸（Mevalonic acid，MVA）衍生而成的天然產(chǎn)物，由多個異戊二烯（Isoprene，C5）結(jié)構(gòu)單位構(gòu)成，分子式通式為（C5H8）n。萜類化合物在自然界中廣泛存在、結(jié)構(gòu)各異、種類繁多。迄今，已在自然界中發(fā)現(xiàn)超過50 000種萜類化合物[1]，大部分從植物中分離獲得。有些萜類化合物在植物生長發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用，如赤霉素、吲哚乙酸等作為植物激素調(diào)控植物發(fā)育過程，類胡蘿卜素、葉綠素參與光合作用；有的萜類化合物在植物與環(huán)境的相互作用中發(fā)揮作用，如以植物抗毒素的形式參與植物防御體系、作為種間感應(yīng)化合物參與種間競爭等[2]；很多具有揮發(fā)性的萜類化合物，被用作香料、調(diào)味劑及化妝品的原料[3]，如薄荷醇（Menthol）、紫蘇醇（Sclareol）；還有些萜類化合物具有重要的經(jīng)濟價值，用作農(nóng)藥、工業(yè)原料等，如除蟲菊酯（Pyrethrin）、檸檬苦素類化合物（Limonoids）常被用作殺蟲劑，倍半萜法尼烯（Farnesene）和紅沒藥烯（Bisabolene）、單萜蒎烯（Pinene）和檸檬烯（Cinene）等均是公認的燃料及燃料的前體化合物[4]。

近年來，隨著對萜類化合物（尤其是藥用植物中的萜類化合物）研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)該類化合物在醫(yī)藥領(lǐng)域發(fā)揮越來越突出的作用，其具有多種生物活性，如抗腫瘤、抗炎、抗菌、抗病毒、抗瘧、促進透皮吸收、防治心血管疾病、降血糖等。同時，一些萜類化合物還具有抗蟲、免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、抗衰老、神經(jīng)保護等作用，紫杉醇、青蒿素等萜類化合物已被廣泛應(yīng)用于臨床。因此，開展藥用植物萜類化合物生物活性的研究將有助于用藥的選擇及治療方法的改進，更為新藥研發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

1 藥用植物中的萜類化合物概述

圖1 常見萜類化合物的分子結(jié)構(gòu)

萜類化合物是一類由數(shù)個異戊二烯結(jié)構(gòu)單位構(gòu)成的化合物的統(tǒng)稱，根據(jù)其結(jié)構(gòu)單位數(shù)目的不同，可分為單萜（Monoterpene，C10）、倍半萜（Sesquiterpene，C15）、二萜（Diterpene，C20）、三萜（Triterpene，C30）、四萜（Tetaterpene，C40）和多萜（Polyterpene，C＞40）等。萜類化合物結(jié)構(gòu)多樣，常見萜類化合物的結(jié)構(gòu)如圖1所示，萜類化合物除了以萜烴的形式存在外，大多以各種含氧衍生物的形式存在，包括醇、醛、羧酸、酮、酯類以及苷等。萜類化合物的合成途徑包括甲羥戊酸途徑（Mevalonic Acid Pathway，MVA）和脫氧木酮糖-5-磷酸途徑（1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate pathway，DXP），二者都是以異戊烯基焦磷酸（Isopentenyl di-Phosphate，IPP）為主要的代謝中間產(chǎn)物。MVA途徑存在于細胞質(zhì)中，主要合成倍半萜、甾醇、三萜等次生代謝產(chǎn)物；DXP途徑主要存在于質(zhì)體中，合成植物中的單萜、二萜和四萜等[5]。

萜類化合物是天然產(chǎn)物中最多的一類化合物，在植物界中分布廣泛，種類繁多，尤其是在高等藥用植物中，多以揮發(fā)油形式存在，主要存在于以下藥用植物類群中：菊科（Compositae）、毛茛科（Ranunculaceae）、五加科（Araliaceae）、木犀科（Oleaceae）、木蘭科（Magnoliaceae）、樟科（Lauraceae）、馬兜鈴科（Aristolochiaceae）、蕓香科（Rutaceae）、唇形科（Labiatae）、松科（Pinaceae）、傘形科（Umbelliferae）、衛(wèi)矛科（Celastraceae）、爵床科（Acanthaceae）、紅豆杉科（Taxaceae）等。大多數(shù)具有生物活性的萜烯已被在藥用植物中分離獲得，單萜和倍半萜主要存在于藥用植物精油中；分子量較大的萜烯，如三萜烯，主要存在于香脂和樹脂中。

2 藥用植物萜類化合物的活性

2.1 抗腫瘤活性

腫瘤是威脅人類健康最嚴重的疾病，且中國腫瘤發(fā)生率逐年升高。萜類化合物以其鮮明的結(jié)構(gòu)特征和良好的抗腫瘤活性吸引了眾多藥物化學(xué)工作者的興趣，有潛力作為先導(dǎo)化合物研發(fā)出高效、安全的抗腫瘤新藥。目前，具有抗腫瘤活性的萜類化合物主要包括紫蘇醇、香葉醇、紫杉醇等（表1）。

紫蘇醇（Perillyl Alcohol）是存在于薄荷等藥用植物精油中的單環(huán)單萜，具有廣譜、高效、低毒的抗腫瘤特性。研究結(jié)果表明，在細胞培養(yǎng)過程中，紫蘇醇能夠抑制腫瘤細胞的生長，并在多種動物腫瘤模型中發(fā)揮癌癥預(yù)防和治療活性[6]。紫蘇醇通過抑制小GTP結(jié)合蛋白的翻譯后異戊二烯化、激活轉(zhuǎn)化生長因子-β（Transforming Growth Factor-β，TGF-β）信號通路，抑制輔酶Q（CoQ）的合成，從而發(fā)揮治療癌癥的作用。香葉醇（Geraniol）廣泛存在于芳香類藥用植物精油中。目前實驗證據(jù)表明，香葉醇對不同類型的癌癥（例如：肺癌[7]、結(jié)腸癌[8]、前列腺癌[9]、胰腺癌[10]和肝癌[11]等）具

有治療或預(yù)防作用?，F(xiàn)已證明，香葉醇可以調(diào)控多種信號分子并參與多種生命活動過程，如細胞周期、細胞增殖、凋亡、自噬以及代謝，作為多靶點藥物用于治療癌癥，療效顯著，而且不受適應(yīng)性耐藥的影響。hMGCoA還原酶的表達水平在人類各種癌癥中常上調(diào)表達，有研究結(jié)果顯示，香葉醇在大多數(shù)類型的腫瘤細胞中抑制hMG-CoA還原酶基因的表達，這可能是香葉醇治療癌癥的作用機制[12]。Kim等[13]研究發(fā)現(xiàn)，在結(jié)構(gòu)和功能相似的單萜中，香葉醇可有效誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡和自噬；在分子水平上，香葉醇在抑制AKT信號通路的同時，激活A(yù)MPK信號通路，抑制mTOR信號通路，并且通過抑制AKT和激活A(yù)MPK信號通路的這種組合調(diào)節(jié)方案對治療前列腺癌更有效。木香烴內(nèi)酯（Costunolide，CT）為倍半萜內(nèi)酯類化合物，是藥用植物木香（Aucklandia lappaDecne.）的主要化學(xué)成分之一。研究表明，木香烴內(nèi)酯具有抗膀胱癌[14]、卵巢癌[15]、白血病[16]、前列腺癌[17]的作用，主要通過抑制癌細胞增殖、誘導(dǎo)癌細胞凋亡和分化、抑制癌細胞轉(zhuǎn)移和侵襲、逆轉(zhuǎn)多藥耐藥并抑制血管生成。青蒿素（Artemisinin，倍半萜內(nèi)酯過氧化物）及其衍生物是眾所周知的抗瘧疾藥物，近年來，有許多關(guān)于青蒿素體外和體內(nèi)抗癌活性的報道，其毒副作用小[19]，成本較低，能有效抑制癌細胞生長，其細胞毒作用對癌細胞具有特異性[20]。青蒿琥酯（Artesunate）是青蒿素的半合成衍生物，針對各種類型腫瘤都顯示出抗癌活性，如白血病、黑素瘤、結(jié)腸癌、非小細胞肺癌、肺癌、前列腺癌、乳腺癌和卵巢癌[21]。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，半合成青蒿素衍生物通過誘導(dǎo)細胞凋亡、引起G0/G1細胞周期阻滯和參與氧化應(yīng)激等反應(yīng)，產(chǎn)生比單體化合物更高效的抗腫瘤活性，但這些抗癌作用的確切機制和分子基礎(chǔ)尚未被完全闡明[22]。紫杉醇（Taxol）是一類從紅豆杉屬（Taxus）植物中分離得到的四環(huán)二萜類化合物，對卵巢癌及乳腺癌等癌癥顯示出良好的治療作用[23]。Sun等[24]研究發(fā)現(xiàn)紫杉醇可激活TLR4-NFκB途徑，同時又可誘導(dǎo)ABCB1基因表達，對于研究紫杉醇在卵巢癌治療中的耐藥性具有重要意義。熊果酸（Ursolic Acid），又名烏索酸，具有明顯的抗腫瘤作用，并具有廣譜抗腫瘤、低毒的特點，可誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡，但其促凋亡機制仍有待闡明。最近，熊果酸治療肝癌[25]、乳腺癌[26]、骨肉瘤[27]、前列腺癌[28]等的作用機制得到深入研究；此外，將熊果酸制成納米顆粒用于肝癌[29]和宮頸癌[30]的治療，為提高抗癌功效和改善生物利用度提供了新的策略。

表1 藥用植物萜類化合物的抗腫瘤活性

2.2 抗炎

炎癥（Inflammation），常表現(xiàn)為“紅、腫、熱、痛”，是最常見但又十分重要的基本病理過程，是具有血管系統(tǒng)的活體組織對各種損傷因子所發(fā)生的防御反應(yīng)，與多種疾病包括鼻炎、哮喘、關(guān)節(jié)炎、動脈硬化等都有著密不可分的聯(lián)系。

芍藥苷（Paeoniflorin）是從毛茛科植物芍藥（Paeonia lactifloraPall.）的根中分離得到的一種單萜類糖苷化合物，Bi等[32]研究了芍藥中芍藥苷、芍藥苷衍生物、4-O-甲基芍藥苷（MPF）、4-O-甲基苯甲酰基芍藥苷（MBPF）等9種單萜類化合物的抗炎活性及作用機制。結(jié)果表明，大部分單萜抑制脂多糖（Lipopolysaccharides，LPS）誘導(dǎo)的一氧化氮（NO）、白細胞介素-6（IL-6）和腫瘤壞死因子α（TNF-α）的產(chǎn)生。MBPF能夠下調(diào)LPS刺激的RAW264.7細胞中誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）的mRNA轉(zhuǎn)錄和蛋白表達水平。旋覆花（Inula japonicaThunb.）是菊科旋覆花屬的一味傳統(tǒng)中草藥，Chen等[33]研究發(fā)現(xiàn)旋覆花倍半萜內(nèi)酯化合物IVSE在RAW264.7細胞中通過失活核因子-κB（NF-κB）和絲裂原活化蛋白激酶（Mitogen-Activated Protein Kinases，MAPKs）抑制LPS誘導(dǎo)的NO產(chǎn)生，從而發(fā)揮抗炎作用。Wang等[34]在旋覆花中分離出一種新的倍半萜內(nèi)酯JEUD-38；該化合物顯著減弱了LPS誘導(dǎo)的NO的產(chǎn)生，具有預(yù)防和治療炎性疾病的作用。中國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)運用中藥雷公藤（Tripterygium wilfordiiHook.f.）治療免疫系統(tǒng)疾病和炎性疾病已有數(shù)百年的歷史，三環(huán)二萜雷公藤內(nèi)酯（Triptolidenol）是雷公藤的主要生物活性成分，也是已發(fā)現(xiàn)的最有效的炎癥和免疫調(diào)節(jié)天然產(chǎn)物之一[35]，用于治療各種自身免疫和炎癥相關(guān)病癥；其主要作用機制是抑制炎癥細胞因子如白細胞介素-2（IL-2）、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）、腫瘤壞死因子（TNF-α）、環(huán)氧合酶-2（COX-2）和干擾素-γ（IFN-γ）[36]。研究表明：雷公藤甲素（Triptolide）、雷公藤紅素（Tripterine）、雷公藤內(nèi)酯酮（Triptonide）均有明顯的抗炎作用[37-39]，核因子κB（NF-κB）是雷公藤活性成分的主要作用靶點[40,41]。百草之王——人參（Panax ginsengC.A.Mey.）是亞洲和西方國家最普遍使用的草藥之一，其主要生物活性來源于人參皂苷（Ginsenoside）。人參皂苷Rb1、人參皂苷化合物K（Compound K，CK）、Rb2、Rd、Re、Rg1、Rg3、Rg5、Rh1、Rh2和Rp1通過抑制炎性細胞因子的產(chǎn)生和調(diào)節(jié)炎性信號通路，在炎癥反應(yīng)中發(fā)揮抗炎活性。人參皂苷在炎癥疾病的多種動物模型體內(nèi)發(fā)揮抗炎活性，并且在結(jié)腸炎、酒精誘導(dǎo)的肝炎、IR損傷和記憶障礙的動物模型中發(fā)揮保護作用。CK可有效改善耳水腫、結(jié)腸炎和致死性休克的動物模型中的炎性癥狀；Rh1也在特應(yīng)性皮炎和哮喘的動物模型中發(fā)揮抗炎作用[42]。

2.3 抗菌

萜類化合物還具有較強的抗菌效應(yīng)（表2）。單萜主要存在于薄荷屬（Mentha）植物中，大多數(shù)從薄荷屬植物中獲得的提取物顯示出較強的抗微生物活性[47]。薄荷醇是一種環(huán)狀單萜，許多研究都證實了薄荷醇的抗菌活性[48-51]，但其抗菌機制尚未闡明。2013年，Raut等[52]分析了28種植物來源的萜類化合物對白色念珠菌（Candida albicans）生長、毒力和生物膜的抑制活性。其中，薄荷醇、芳樟醇（Linalool）、橙花醇（Nerol）、異胡薄荷醇（Isopulegol）、香芹酮（Carvone）等顯示了抑制生物膜的活性，8個萜類化合物被鑒定為成熟生物膜的抑制劑。廣藿香醇（Patchouli Alcohol）是廣藿香Pogostemon cablin(Blanco)Benth.中一種三環(huán)倍半萜類化合物，Xu等[56]研究發(fā)現(xiàn)其具有體外和體內(nèi)抗幽門螺桿菌活性，可以有效地殺死幽門螺桿菌，干擾其感染過程，減少胃炎的發(fā)生。早期有研究發(fā)現(xiàn)青蒿素類藥物對厭氧菌、兼性厭氧菌、微需氧菌和需氧菌均有不同的抗菌活性，這種抗菌活性具有特異性和濃度依賴性，表現(xiàn)在針對不同細菌時具有不同的抗菌活性[57]。相關(guān)報道已證實，青蒿提取物對大腸埃希菌（Escherichia coli，E.coli）、腸球菌（Enterococcus hirae）、白色念珠菌（Candida albicans）、釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）等多種病原菌均有抗菌活性[58]。2015年，Kim等[59]第一次報道了青蒿素對伴放線放線桿菌（Aggregatibacter actinomycetemcomitans）、具核梭桿菌亞種（Fusobacterium nucleatumsubsp）、中間普雷沃菌（Prevotella intermedia）等牙周致病菌的抗菌活性，證實了青蒿素有潛力被開發(fā)用于各種牙科疾病的治療。

賈平凹曾說：“三大字初看透森冷，久讀有暖意，懸鐘馗像驅(qū)鬼，掛三大字增勇。”他認為吳三大是陜西書壇真草隸篆行五體皆能的書法大家，氣勢磅礴，結(jié)字獨特，中鋒入紙，側(cè)鋒取勢，是從百姓中走出的書壇大家，雅俗共賞，是陜西書壇的領(lǐng)軍人物，從技法上講，他是最全面，最優(yōu)秀的一位書法家。他的去世是陜西書壇的巨大損失!

穿心蓮內(nèi)酯（Andrographolide）為中藥穿心蓮（Andrographis paniculataNees）中提取得到的二萜內(nèi)酯類化合物，是中藥穿心蓮的主要有效成分之一。程惠娟等[60]發(fā)現(xiàn)穿心蓮內(nèi)酯對銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa）生物膜抑制作用明顯，與阿奇霉素（Aazithromycin）也有協(xié)同抗菌作用。2017年，Banerjee等[61]發(fā)現(xiàn)穿心蓮內(nèi)酯對大多數(shù)測試的革蘭氏陽性細菌顯示出潛在的抗菌活性，其中，對金黃色葡萄球菌最敏感，最低抑菌濃度（Minimum Inhibitory Concentration，MIC）為100 μg·mL-1，還發(fā)現(xiàn)其對金黃色葡萄球菌生物膜的形成具有抑制作用。齊墩果酸（Oleanolic Acid）是從植物中較易分離得到的五環(huán)三萜類化合物，其對金黃色葡萄球菌、抗甲氧西林金黃色葡萄球菌（Methicillin-resistantStphylococcus aureus）及變形鏈球菌（Streptococcus mutans）均有一定的抑制作用[62]。Kim等[63]發(fā)現(xiàn)齊墩果酸可以通過破壞細菌細胞膜來殺死單核細胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）、屎腸球菌（Enterococcus faecium）、糞腸球菌（Enterococcus faecalis）。

2.4 抗病毒

單萜類化合物異冰片（異龍腦）具有較低的細胞毒性和相對較強的抗單純皰疹病毒-1（HSV-1）的作用。該抗病毒活性的機理依賴于異冰片的羥基與病毒包膜脂質(zhì)的相互作用。此外，異冰片可以抑制病毒復(fù)制和病毒蛋白的糖基化，導(dǎo)致HSV-1喪失了傳染性。單萜類化合物如桉樹腦和冰片也有強效的抗HSV-1活性[65]。青蒿素的單體和衍生物對人巨細胞病毒（Human Cytomegalovirus）、乙型肝炎病毒（Hepatitis B virus，HBV）、丙型肝炎病毒（Hepatitis C Virus，HCV）顯示出特異性的抑制活性[66]。青蒿琥酯可抑制乙型肝炎表面抗原（HBsAg）分泌，降低HBV的基因表達水平，且副作用小?；卓涎挪《荆–hikungunya Virus，CHIKV）是一種蚊子傳播的甲病毒，最近研究發(fā)現(xiàn)穿心蓮內(nèi)酯對CHIKV感染具有良好的抑制作用，影響CHIKV復(fù)制，無細胞毒作用[67]。登革熱（Dengue Fever）是人類最流行的節(jié)肢動物傳播的病毒性疾病，穿心蓮內(nèi)酯在兩種細胞系（HepG2和HeLa）中均具有顯著的抗登革熱病毒（Dengue Virus，DENV）活性[68]。三萜皂苷如甘草甜素和齊墩果烷型三萜皂苷（包括甘草次酸）具有抗HSV-1活性。此外，甘草甜素還能有效地抑制嚴重急性呼吸綜合征相關(guān)病毒的復(fù)制，并調(diào)節(jié)人類免疫缺陷病毒（HIV）包膜的流動性[69]。五環(huán)三萜類化合物樺木酸（Betulinic Acid）及其結(jié)構(gòu)修飾物具有抗HIV活性，是許多中草藥的主要有效成分之一。樺木酸是最早被確認為具有抗HIV活性的羽扇豆烷型五環(huán)三萜類化合物，可影響病毒與細胞融合，抑制逆轉(zhuǎn)錄酶活性和病毒體組裝[70,71]。齊墩果酸、達瑪脂酸（Dammarenolic Acid）、熊果酸也被證實具有一定的抗HIV活性[72-74]。

表2 萜類化合物的抗菌活性

2.5 抗瘧

青蒿素是中國藥學(xué)工作者于20世紀70年代從菊科植物黃花蒿（Artemisia annuaLinn）葉中提取的一種倍半萜內(nèi)酯化合物，具有高效、低毒、快速殺滅瘧原蟲等特性，且不與其他抗瘧藥產(chǎn)生交叉耐藥性，因而被選作間日瘧（Plasmodium vivax malaria）、惡性瘧（Plasmodium falciparum malaria）和抗氯喹瘧疾治療的首選藥物。此后又對青蒿素的化學(xué)結(jié)構(gòu)進行了改造，獲得青蒿琥酯、蒿乙醚（arteether）和蒿甲醚（artemether）等青蒿素類抗瘧藥物，這類藥物可高效殺滅紅細胞內(nèi)期的瘧原蟲，且耐藥性低、不良反應(yīng)小。2015年，中國藥學(xué)家屠呦呦研究員因從大量中醫(yī)古籍中篩選出青蒿作為抗瘧疾首選藥材，率先發(fā)現(xiàn)青蒿有效部位乙醚提取物，而獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。目前研究表明，當瘧原蟲大量吞噬紅細胞時，會釋放出高濃度的血紅素分子，青蒿素就會在瘧原蟲代謝旺盛處被血紅素激活；激活后青蒿素就會與瘧原蟲體內(nèi)數(shù)以百計的寄生蟲蛋白結(jié)合，致使寄生蟲蛋白失去活性，進而殺死瘧原蟲[75]，此外，肌漿內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣ATP酶（PfATP6）[76]、翻譯控制腫瘤蛋白（Translational Controlled Tumor Protein，TCTP）[77]和谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶（GST）[78]等被鑒定為瘧原蟲中與青蒿素相互作用的非血紅素蛋白。青蒿素的抗瘧機理仍未被徹底闡明，尚需進一步研究。

2.6 促進透皮吸收

透皮給藥的最大障礙是皮膚的阻隔性，特別是角質(zhì)層（Stratum Corneum，SC）[79]。科研工作者已經(jīng)對各種方法進行了研究和開發(fā)，以增強藥物通過皮膚的滲透性。其中，最流行的方法是滲透促進劑的應(yīng)用，包括天然萜烯，其中最常用的萜烯是薄荷醇、薄荷酮（Menthone）、1，8-桉樹腦（1，8-cineole）、檸檬烯和橙花叔醇（Nerolidol）[80]。相對于化學(xué)合成的滲透促進劑，天然萜烯具有更高的活性，且對皮膚刺激作用小、毒性小，可安全有效地促進藥物的透皮吸收。此外，幾種萜烯（例如1，8-桉樹腦、薄荷醇和薄荷酮）已被列入美國食品藥品管理局發(fā)行的“一般認為安全”（Generally Recognized As Safe，GRAS）的名單。烴類萜烯，例如D-檸檬烯，已被批準為類固醇的活性增強劑[81]。此外，有研究報道了α-萜品醇（Alpha-Terpineol）用作齊多夫定（Zidovudine）和丁螺環(huán)酮（Buspirone hydrochloride）的透皮增強劑[82,83]，以及檸檬烯具有增強酮洛芬（Ketoprofen）、醋氯芬酸（Aceclofenac）皮膚滲透的作用[84,85]。

萜烯輔助藥物吸收的主要作用機制是與SC細胞間脂質(zhì)的相互作用[86]。單環(huán)單萜薄荷腦和薄荷酮，通過提取SC脂質(zhì)來削弱由SC脂質(zhì)提供的皮膚滲透性屏障，從而增強皮膚的滲透性[87]。最近，Wang等[88]研究了薄荷腦和薄荷酮對鹽酸川芎嗪（Ligustrazine Hydrochloride，LH）透皮吸收的增強作用及作用機制，通過傅里葉變換紅外（Fourier Transform Infrared，F(xiàn)T-IR）光譜研究了其對SC生物物理性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，滲透機理可能包括氫鍵連接和干擾SC脂質(zhì)排列。萜烯輔助藥物吸收的關(guān)鍵影響因素是萜烯和藥物分子的極性大小。烴萜烯，例如檸檬烯，對親脂性藥物分子表現(xiàn)出更好的滲透增強作用[89]；相反，含有極性基團的萜烯，如薄荷醇、1，8-桉樹腦對親水藥物分子有更好的滲透增強作用[90]。

2.7 防治心血管疾病

近年來，人類心血管疾病的發(fā)病率逐年增高，尋找治療心血管疾病的有效藥物是科研工作者刻不容緩的任務(wù)。丹參酮IIA（Tanshinone IIA）是中藥丹參（Salvia miltiorrhizaBunge.）中主要有效成分之一，對多種心血管疾病都有著顯著的治療作用，如保護心肌細胞、抗心肌梗死、抗心絞痛、抗動脈粥樣硬化、擴張血管、改善微循環(huán)等[91-94]。人參皂苷對多種心血管疾病都有著顯著的治療作用，包括改善血流動力學(xué)、調(diào)節(jié)血管功能、抑制心肌細胞肥大、抗血栓形成、保護心肌缺血再灌注等[95]。目前，人參皂苷治療心血管疾病的單體中，Rb1和Rg1的研究較為深入，其他人參皂苷如Re、Rb3、Rg3、Rd等也表現(xiàn)出相似的活性，但研究較少，仍待進一步探究，為心血管疾病的治療提供理論支持。

2.8 降血糖

糖尿病是一種復(fù)雜的代謝性疾病，已成為繼腫瘤、心血管疾病之后的第三大慢性非傳染性疾病。尋求和使用天然抗糖尿病藥物越來越受到人們的關(guān)注。甜菊苷是一種從植物甜葉菊Stevia rebaudiana(Bertoni)Hemsl.中提取的二萜甜菊醇糖苷，已經(jīng)顯示對于治療糖尿病有良好的作用。甜菊苷和甜菊醇的抗高血糖作用可能與糖酵解相關(guān)基因的誘導(dǎo)表達、對肝臟線粒體ATP磷酸化以及NADH-氧化酶活性的抑制作用有關(guān)，導(dǎo)致糖酵解增加和糖異生受到抑制[96]。近年來，青蒿素被發(fā)現(xiàn)是一種潛在的改善Ⅰ型糖尿病的治療藥物，因為它能夠促進大鼠體內(nèi)胰高血糖素向胰島素的轉(zhuǎn)化；具體而言，青蒿素與帶有鉬（Mo2+）的卟啉結(jié)合以激活γ-氨基丁酸A受體（GABAAR）并抑制無芒相關(guān)同源框蛋白（ARX），最終導(dǎo)致胰島β細胞增殖能力增強，增強胰島素分泌，并改善葡萄糖穩(wěn)態(tài)[97]。人參皂苷在預(yù)防糖尿病和降血糖活性方面的研究也取得了較大進展。研究發(fā)現(xiàn)，人參皂苷CK顯著提高了胰島素分泌和細胞ATP含量，并上調(diào)了GLUT2蛋白的表達[98]。人參皂苷Rb1通過激活胰島素信號通路并促進GLUT4和GLUT1的轉(zhuǎn)位發(fā)揮降血糖作用[99]。

2.9 其他生物活性

研究發(fā)現(xiàn)，單萜類化合物百里酚（Thymol）及其結(jié)構(gòu)衍生物、薄荷醇衍生物具有殺蟲活性[100,101]；通過活性篩選和體外生物活性測定表明，3,7-二甲基-1-辛醇（二氫十六烷醇）是抗血吸蟲等寄生蟲最活躍的萜烯[102]。靈芝三萜類物質(zhì)是一類重要的免疫增強劑。靈芝醇F、靈芝酮二醇、靈芝酮三醇能有效地抑制補體激活的經(jīng)典途徑[103]。靈芝三萜通過誘導(dǎo)CD3、CD4亞群細胞表達CD69和HLA-DR,來促進T淋巴細胞（CD3細胞）的活化。齊墩果酸、熊果酸、枇杷葉三萜酸（Triterpene Acids of Loquat，TAL）具有良好的免疫調(diào)節(jié)作用[104,105]。從西洋參中分離提取的人參皂苷Re具有抗氧化作用，能夠清除心肌細胞的內(nèi)、外源氧化劑，使其免受氧化損傷[106]。人參皂苷Rg1可通過改變細胞周期調(diào)控因子的表達而發(fā)揮其抗t-BHP誘導(dǎo)的WI-38細胞衰老作用。人參皂苷Rd被廣泛用于神經(jīng)保護。Wan等[107]發(fā)現(xiàn)人參皂苷Rd通過表觀遺傳調(diào)節(jié)機制調(diào)控腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子來減輕慢性腦低灌流期間的認知功能障礙。

3 萜類化合物新來源

通過在藥用植物中分離提取獲得萜類化合物的方法，尤其是對于在植物中含量甚微的萜類化合物，需要消耗大量的藥用植物資源。相比植物提取和化學(xué)合成方法,基于代謝工程、合成生物學(xué)及生物轉(zhuǎn)化的萜類生物合成方法不受原料的限制、生產(chǎn)過程節(jié)能環(huán)保、產(chǎn)物單一、產(chǎn)率提升空間大，展示出較大優(yōu)勢和良好的發(fā)展前景。

3.1 代謝工程

在代謝工程中，通過利用生物或非生物誘導(dǎo)劑可激活植物體內(nèi)的次生代謝途徑，增強目標萜類化合物的合成；還可利用遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)，通過過量表達萜類化合物合成途徑關(guān)鍵酶基因，實現(xiàn)萜類化合物的定向合成。例如，在人參中，過表達關(guān)鍵酶基因PgSQS1可以上調(diào)鯊烯單加氧酶（Squalene Epoxidase，SE）、β-香樹脂合酶（β-Amyrin Synthase，β-AS）和環(huán)阿屯醇合成酶（Cycloartenol Synthase，CAS）基因的表達，導(dǎo)致植物甾醇含量增加了兩倍，人參皂苷總量增加了1.6-3倍[108]。代謝工程還可以通過抑制競爭性代謝途徑促進植物中萜類化合物的合成。甾醇途徑是青蒿素生物合成的競爭途徑，通過RNA干擾（RNAi）技術(shù)下調(diào)甾醇途徑的關(guān)鍵酶——角鯊烯合酶（Squalene Synthase，SQS）基因的表達，導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因植物中青蒿素含量顯著增加，約為對照植物的3.14倍[109]。此外，調(diào)控相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子、調(diào)節(jié)內(nèi)源性植物激素水平以及初級代謝也可顯著提高植物中萜類化合物合成。萜類化合物代謝工程除了可提高植物體內(nèi)萜類化合物的產(chǎn)量外，還可用于提高植物的防御能力、傳粉效率及改善香味等。但是，由于植物生長緩慢，且體內(nèi)代謝過程錯綜復(fù)雜，這種萜類化合物的體內(nèi)合成方法面臨著目標產(chǎn)物產(chǎn)量有限、后期分離困難、生產(chǎn)周期長等問題。

3.2 合成生物學(xué)

合成生物學(xué)技術(shù)使萜類化合物在微生物中可進行大量異源合成。隨著藥用植物功能基因組學(xué)的發(fā)展，通過對萜類生物合成途徑的研究，設(shè)計開發(fā)出一套組合調(diào)控萜類合成途徑的功能模塊，并在底盤細胞（如大腸桿菌、釀酒酵母）中創(chuàng)建合成“工廠”，可以實現(xiàn)萜類化合物的異源合成[110,111]。通過合成生物學(xué)方法構(gòu)建出萜類高產(chǎn)的工程菌株，實現(xiàn)多種目標產(chǎn)物的高效生產(chǎn)，可有效提高萜類的總體生產(chǎn)水平。目前基于合成生物學(xué)技術(shù)和理念的萜類化合物合成研究已經(jīng)展開，如薄荷[112]、青蒿素[113-115]已經(jīng)開展了其代謝途徑的系統(tǒng)研究。Keasling等研究團隊經(jīng)過近10年的努力，在釀酒酵母中實現(xiàn)了青蒿酸的合成與產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，為青蒿素的合成提供了大量前體化合物[113-115]。此外，通過本草基因組學(xué)的研究，對基因組中萜類合成相關(guān)酶編碼基因的克隆和功能鑒定，對萜類合酶（Terpene Synthases，TPSs）的鑒定以及中藥代謝組學(xué)等中藥組學(xué)相關(guān)研究將有助于實現(xiàn)藥用植物萜類化合物的規(guī)模化生產(chǎn)，為解決萜類化合物來源問題提供新方法和新途徑[116-121]。Guo等（2013年）在藥用植物丹參中成功地鑒定了催化次丹參酮二烯生成鐵銹醇（Ferruginol）的CYP76AH1基因，將CYP76AH1和丹參的（Cytochrome P450 Reductases，CPR）基因引入到前期構(gòu)建的產(chǎn)丹參酮酵母工程菌中，實現(xiàn)了鐵銹醇的異源合成[122]。Dai等（2013年）在酵母細胞中成功地重構(gòu)了原人參二醇（Protopanaxadiol，PPD）的合成途徑，實現(xiàn)了PPD的從頭合成[123]。Yan等（2014年）鑒定了催化人參皂苷合成的第一個糖基轉(zhuǎn)移酶UGTPg1，后來將UGTPg1引入到了產(chǎn)PPD的酵母工程菌中，成功實現(xiàn)了人參皂苷組分K的合成[124]。近年來，科研人員開始利用簡單的模式植物作為底盤細胞，進行萜類合成相關(guān)基因功能的驗證和一些復(fù)雜萜類的異源合成，如煙草（Nicotiana benthamiana）[125]、人參根組織（Ginseng root）[126]、小立碗蘚（Physcomitrella patens）[127]等。雖然，萜類化合物的微生物異源合成在一定程度上取得了較大突破，但目前大部分珍稀藥用萜類化合物的合成途徑仍然未被徹底解析，大部分萜類化合物僅可以得到簡單的中間體，并且大多數(shù)產(chǎn)物的產(chǎn)量仍然較低，因此仍需開發(fā)更高產(chǎn)的底盤細胞、更高效的途徑裝配方法和人工生物系統(tǒng)的適配技術(shù)，使萜類化合物得到高效、定向地生產(chǎn)。采用合成生物學(xué)方法合成萜類化合物，有望成為定向、高效生產(chǎn)植物萜類化合物的有效技術(shù)手段，這將提供充足的萜類化合物來源，為進一步對萜類化合物進行結(jié)構(gòu)修飾及其活性研究提供基礎(chǔ)。

3.3 生物轉(zhuǎn)化

生物轉(zhuǎn)化（Biotransformation）技術(shù)可以利用生物體對外源底物進行生物轉(zhuǎn)化而獲得活性成分，以萜類等天然化合物為研究對象尋找高活性的先導(dǎo)化合物，用于開發(fā)新藥。藥用植物萜類化合物的生物轉(zhuǎn)化可利用具有生物活性的離體培養(yǎng)細胞或器官（如懸浮細胞、毛狀根等）等對外源化合物進行結(jié)構(gòu)修飾而獲得有價值的產(chǎn)物。此外，還可以利用生物體系中的酶制劑作為催化劑進行生物轉(zhuǎn)化。利用多種不同催化功能的酶體系對中藥化學(xué)成分進行生物轉(zhuǎn)化，可以獲得新的天然化合物庫。例如，雷公藤細胞懸浮培養(yǎng)體系和微生物體系對雷公藤的主要成分雷公藤甲素和雷公藤內(nèi)酯酮進行結(jié)構(gòu)修飾，所得的17種產(chǎn)物中11種為新化合物，除19位羥基化產(chǎn)物外，大多數(shù)轉(zhuǎn)化產(chǎn)物表現(xiàn)出較弱的細胞毒活性[128]。生物轉(zhuǎn)化還可以通過改善中藥化學(xué)成分的性質(zhì)實現(xiàn)提高中藥有效成分的活性或?qū)o效成分轉(zhuǎn)化為有效成分的目的。例如，利用長春花植物細胞懸浮培養(yǎng)也能將甘草皂苷C3位的二分子葡萄糖醛基水解，生成甘草次酸（甘草皂苷元）[129]。利用小型絲狀真菌黑曲霉（Aspergillus niger3.1858）與藍色梨頭霉（Absidia coerulea3.3538）對人參皂苷Rg1進行生物轉(zhuǎn)化，可將人參皂苷Rg1轉(zhuǎn)化為活性更強的人參皂苷Rh1[130]。

4 展望

各種萜類化合物已被證明是有效的化學(xué)原料并具有顯著的疾病預(yù)防治療作用，表現(xiàn)出抗腫瘤、抗炎、抗菌、抗病毒、抗瘧、輔助藥物吸收、抗心血管疾病、降血糖等活性。同時，進一步研究萜類化合物對氧化應(yīng)激損傷的保護作用、神經(jīng)保護作用、抗過敏、抗血管生成等方面的活性有助于促進新藥物研發(fā)和人類疾病的有效治療。多數(shù)藥用植物萜類化合物的生物學(xué)活性仍需進行系統(tǒng)研究。

藥用植物中的萜類化合物資源豐富，由于其功能特殊，用途廣泛，具有巨大的應(yīng)用潛力和廣闊的開發(fā)前景?；诖x工程、合成生物學(xué)及生物轉(zhuǎn)化的方法在藥用植物萜類化合物的合成中展示出較大優(yōu)勢和良好的發(fā)展前景，是萜類化合物合成的新來源。合成生物學(xué)為解決萜類化合物藥源短缺提供了新的思路，通過基因工程和代謝工程，構(gòu)建細胞工廠，可大量定向制備出結(jié)構(gòu)優(yōu)化的萜類化合物，以滿足藥物研發(fā)需求。此外，可以結(jié)合轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)等多種組學(xué)方法，更加全面的了解萜類化合物的合成途徑和代謝網(wǎng)絡(luò)，為基于藥用植物萜類化合物的合成提供新的思路和方法。

目前，對典型的萜類化合物研究較多，許多萜類化合物的活性機制仍未被闡明，可以結(jié)合“組學(xué)”技術(shù)和分子網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的知識，深入研究萜類化合物的活性機制和構(gòu)效關(guān)系。萜類化合物的活性篩選仍是新藥研發(fā)的核心環(huán)節(jié)。通過進一步提取分離來尋找活性顯著的萜類化合物，直接開發(fā)成藥物，或作為先導(dǎo)化合物進行結(jié)構(gòu)修飾，從中篩選出具有生物活性且毒副作用小的新藥，是藥物研究與開發(fā)的重要途徑和手段，也是天然產(chǎn)物研究領(lǐng)域關(guān)注的熱點。另外，可以結(jié)合藥劑學(xué)新進展開發(fā)出萜類化合物藥物新劑型，如納米中藥等；由于植物精油毒性小、來源廣泛，具有殺菌防腐的作用，可將其制成驅(qū)蟲劑、防腐劑等；還可以將萜類化合物制成保健品等，使其被更合理而充分的利用。

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