云南栝樓屬植物的化學(xué)成分及生物活性研究進展

王 楊,湯俊瑜,李怡潔 ，張 梁,周瑾榮,王嬌嬌,2,肖偉烈

(1.云南大學(xué)資源植物研究院,云南昆明 650504；2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟作物研究所,云南昆明 650205；3.云南大學(xué)化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院教育部自然資源藥物化學(xué)重點實驗室，云南省天然產(chǎn)物轉(zhuǎn)化與應(yīng)用重點實驗室,云南昆明 650021)

栝樓屬(TrichosanthesL.)是一年生或多年生藤本,全世界分布有80余種。我國是栝樓屬植物的主要分布中心,有41個種和8個變種[1],以華南和西南地區(qū)分布最多。云南省栝樓屬植物資源豐富,全省分布該屬植物品種26個,其中特有品種2個[2]。在云南省栝樓屬植物中,記載具有藥用價值的品種多達17種,民間主要用于清熱解毒,散結(jié)潤腸,治療咽喉腫痛、痰熱咳嗽、癰瘡腫毒等,其中栝樓(Trichosantheskirilowii)和雙邊栝樓(Trichosanthesrosthornii)作為常用中藥,對其化學(xué)成分和生物活性的報道較多。該研究以國內(nèi)外相關(guān)文獻為依據(jù),對在云南分布的栝樓屬植物中的化學(xué)成分按照結(jié)構(gòu)類型進行分類,并對部分化學(xué)成分的生物活性進行整理歸納,為深入研究和進一步開發(fā)利用云南栝樓屬植物提供參考。

1 云南栝樓屬植物的化學(xué)成分

1.1 萜及其苷類栝樓屬植物含有大量的四環(huán)三萜和五環(huán)三萜類化合物。

從栝樓種子中先后分離得到10α-葫蘆二烯醇、栝樓仁二醇(1)、異栝樓仁二醇、7-氧代二氫栝樓仁二醇、6-羥基二氫栝樓仁二醇、環(huán)栝樓二醇、3,29-二苯甲酰基栝樓仁三醇[3-5](2)；其炮制品瓜蔞霜中含有(3α)-3,29-dihydroxy-7-oxomultiflor-8-ene-3,29-diyldibenzoat和3,29-二苯甲酰氧栝樓二醇[6]。從雙邊栝樓種子中分離得到栝樓仁二醇、7-氧代二氫栝樓仁二醇和10α-葫蘆二烯醇[7]。王瓜果實中含有葫蘆素B及23,24-二氫葫蘆素B和D等10種組分[8]；從種子中分離得3個三萜類組分,分別是7-氧代二氫栝樓仁二醇、7-氧代二氫栝樓仁三醇(3)和7,11-二氧代二氫栝樓仁二醇[9]；王瓜根中含有二氫葫蘆素 B以及7種新的葫蘆素,如7β-hydroxy-3-epi-isocucurbitacin B(4)[10]。從三尖栝樓的根中分離得到葫蘆素J-2-O-β-吡喃葡萄糖苷、葫蘆素B(5)、異葫蘆素B、3-表-異葫蘆素B、23,24-二氫葫蘆素D,還分離出tricuspidatin和2-O-glucocucurbitacin[11-12],在其果實中發(fā)現(xiàn)khekadaengoside K和khekadaengoside L[13]。云南省栝樓屬植物中部分三萜及其苷類化合物的結(jié)構(gòu)式和命名見表1。

表1 云南栝樓屬植物中部分萜及其苷類化合物

1.2 黃酮及其苷類栝樓果實中含有柯伊利素7-O-β-D-葡萄糖苷[14]、香葉木素-7-O-β-D-葡萄糖苷[15]、金圣草黃素、4′-羥基黃芩素[16]、香葉木素(6)、芹菜素和木犀草素(7)等[17]。雙邊栝樓果實中也含有金圣草黃素和金圣草黃素-7-O-葡萄糖苷(8)[18]。從王瓜葉中分離出山柰苷和山柰酚-3-葡萄糖-7-鼠李糖苷[19]。蛇瓜中含有5,6,6’-trimethoxy-3’,4’-methylenedioxyisoflavone 7-O-β-D-(2”-O-p-coumaroyl)glucopyranoside等物質(zhì)[20]。從五角栝樓果實的乙醇提取部位中分離得到黃酮類基團ergost-7-en-3-ol,(3,β)[21]。云南省栝樓屬植物中部分黃酮及其苷類化合物的結(jié)構(gòu)式和命名見表2。

表2 云南栝樓屬植物中部分黃酮及其苷類化合物

1.3 甾體及其苷類在栝樓果皮的脂溶性成分中分離得到豆甾-3β,6α-二醇、多孔甾-3β,6α-二醇[22]，從種子的炮制品瓜蔞霜中得到了5α,8α-表二氧化麥角甾-6,22E-二烯-3β-醇(9)、β-谷甾醇等[6]。雙邊栝樓種子中含有豆甾-7-烯-3β-醇、豆甾-7,22-二烯-3β-醇(10)和豆甾-7,22-二烯-3-O-β-D-葡萄糖苷等[18]；該種植物果實中含有7,22-二烯豆甾醇、7,22-二烯豆甾醇-3-葡萄糖苷及菠菜甾醇-7-O-葡萄糖苷[23]。從王瓜果實中分離出豆甾烷醇(11)、豆甾-7,22-二烯-3β-醇[24]和α-菠菜甾醇等物質(zhì)[19]。從三尖栝樓的根中分離得到2,16-二羥基-(22-27)-hexanorcucurbit-5-烯-11,20-二酮16-O-β-吡喃葡萄糖苷[11]以及菠菜甾醇(12)、stigmast-7-en-3-β-ol、stigmast-7-en-3-β-ol-3-O-β-D-glucopyranoside等[12]。五角栝樓果實的乙醇提取部位中含有甾體類基團chondrillastero[21]。從短序栝樓葉中分離得到9,26-epoxymultiflorenol、ergosta-6,22-dien-3β,5α,8α-triol、4α,14α-dimethyl-9,19-cyclo-5α,9β-ergost-24(24’)-en-3β-ol、lup-20(29)-en-3β-ol和菠菜甾醇[25]。云南省栝樓屬植物中部分甾體及其苷類化合物的結(jié)構(gòu)式和命名見表3。

表3 云南栝樓屬植物中部分甾體及其苷類化合物

1.4 苯丙素類從栝樓種子中分離得到6-(3-hydroxy-4-methoxystyryl)-4-methoxy-2H-pyran-2-one[26]以及5個木脂素類化合物:(-)-secoisolariciresinol(13)、hanultarin、1,4-O-diferuloylsecoisolariciresinol、(-)-pinoresinol(14)和4-ketopinoresinol[27]；從栝樓根中分離得到了1-C-(p-hydroxyphenyl)-glycerol(15)[28]。云南省栝樓屬植物中部分苯丙素類化合物的結(jié)構(gòu)式和命名見表 4。

表4 云南栝樓屬植物中部分苯丙素類化合物

1.5 生物堿類目前從栝樓屬植物中分離得到的生物堿類化合物只有2個,分別為從栝樓根中分離得到的convicine(16)[29]和從雙邊栝樓果皮中分離得到的栝樓酯堿(17)[30]。云南省栝樓屬植物中生物堿類化合物的結(jié)構(gòu)式和命名見表 5。

表5 云南栝樓屬植物中生物堿類化合物

1.6 氨基酸和蛋白質(zhì)類從栝樓塊根中提取分離得到中藥天花粉,天花粉中的主要活性成分為天花粉蛋白(trichosanthin,TCS)[31],它是一種單鏈核糖體失活蛋白；栝樓果皮中含有苯丙氨酸、亮氨酸、精氨酸等酸類[32]。在雙邊栝樓果實各部位均發(fā)現(xiàn)含有一定量的精氨酸、瓜氨酸和絲氨酸,此外還有腺嘌呤、腺苷等核苷類成分[33]。在蛇瓜種子中發(fā)現(xiàn)了核糖體失活蛋白trichoanguina和trichosanthin-S[34],還分離得到II類α-甘露糖苷酶[35]。三尖栝樓葉的水提物中富含DNase(脫氧核糖核酸酶)水解酶[36]。

1.7 油脂和有機酸類栝樓屬植物果皮和種子中油脂、有機酸的含量較高。

栝樓種子油是一種優(yōu)質(zhì)食用植物油源,其所含不飽和脂肪酸主要為油酸、亞油酸；飽和脂肪酸主要為棕櫚酸、硬脂酸[37]。雙邊栝樓果實中含有對羥基苯甲酸、異香草酸等成分[18]。從三尖栝樓的根及葉中分離得到甘油基1-硬脂酸酯和苔蘚果酸等[12,38]。截葉栝樓果皮精油中主要含棕櫚酸(44.27%)、亞油酸+亞麻酸(29.06%)以及揮發(fā)性有機酸[39]。

1.8 其他類物質(zhì)除上述成分外,該屬植物還含有大量的其他類物質(zhì),如糖類、無機元素、含氮化合物。

從栝樓果皮多糖中分離得到鼠李糖、阿拉伯糖等[40]。王瓜果實中含有β-胡蘿卜素、番茄烴[19]。從三尖栝樓的葉和根中提取分離得新植二烯、1,2-苯二甲酸、角鯊烯等物質(zhì)[12,38]。

2 云南栝樓屬植物的生物活性研究

2.1 抑菌活性三尖栝樓中含有形成銀納米顆粒(AgNPs)的還原劑,AgNPs對臨床常見病原菌具有顯著的抑制活性[41]；Bhardwaj[12]經(jīng)瓊脂擴散法測得其根的乙醇、50%乙醇水溶液(1∶1)和水提取物對4種病原菌都具有良好的抑菌活性。

2.2 抗氧化活性蔡川等[42]證實,栝樓種子在一定濃度下具有較好的抗氧化作用,其在過氧基異丙苯模型和四氯化碳/輔酶Ⅱ模型中的丙二醛生成量與藥物濃度有顯著的量效關(guān)系；駱麗如等[43]通過測定瓜蔞(栝樓、雙邊栝樓的果實統(tǒng)稱)葉中黃酮的抗氧化能力,發(fā)現(xiàn)其對DPPH自由基溶液的清除率達到了74.8%。瓜葉栝樓葉的抗氧化活性最高,果實的抗氧化活性則較低[44-45],其熱水提取物中含有的多酚類物質(zhì)可能會誘導(dǎo)抗氧化特性[46]。Weng等[47]發(fā)現(xiàn)截葉栝樓根的甲醇和乙醇提取部位均具有相似的抗氧化活性。

2.3 抗腫瘤活性從栝樓根中分離得到的天花粉蛋白具有廣譜的抗腫瘤效應(yīng),能抑制HIV-1復(fù)制[48]；而栝樓根提取物比天花粉蛋白對宮頸癌Hela細胞的抑制作用更強[49],有更好的抗癌活性；Moon等[27,50]從栝樓種子中分離得到的物質(zhì)對多種癌細胞具有細胞毒作用。蛇瓜葉中含有的苯丙素類化合物trichoanguin A和trichoanguin B具有抗腫瘤和抗HIV-1活性[51]。郝新才[8]利用MTS法測定了從王瓜果實中分離得到的3β-[(E)-caffeoyloxy]-D:C-friedooleana-7,9(11)-dien-29-oic acid對5種人腫瘤細胞(HL-60、SMMC-7721、A-549、MCF-7、SW480)及人支氣管上皮細胞(BEAS-2B)的生長均有抑制作用。Dakeng等[52]研究發(fā)現(xiàn),瓜葉栝樓中含有的葫蘆素 B對乳腺癌SKBR-3和MCF-7細胞具有細胞毒作用,可誘導(dǎo)細胞凋亡,并對Wnt信號通路產(chǎn)生抑制作用[53],葫蘆素 B對人結(jié)腸癌HCT15細胞、腎癌A498細胞等也有一定的抗增殖作用[54]。Mai等[55]證實三尖栝樓的果皮提取物對κB細胞系具有細胞毒性。

2.4 抗炎活性林青華等[56]從栝樓果皮中分離得到的齊墩果酸、菠菜甾醇和甘草寧G對小鼠巨噬細胞RAW264.7有顯著的抗炎活性。Arawwawala等[57]通過研究發(fā)現(xiàn)瓜葉栝樓的熱水提取物具有明顯的抗炎活性,其抗炎作用可與消炎痛相媲美。三尖栝樓葉的甲醇提取部位通過抑制NF-κB、AP-1和STAT3轉(zhuǎn)錄因子的核轉(zhuǎn)位表現(xiàn)出抗炎特性,且對脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的小鼠巨噬細胞RAW264.7也有一定抗炎作用[58]。

2.5 抑制血小板聚集劉岱琳等[15]利用體外抗血小板聚集活性測試體系測定栝樓果實中部分成分具有很強的抗血小板聚集作用。用截葉栝樓果皮配制得到的注射液能抑制二磷酸腺苷(ADP)或膠原誘導(dǎo)的動物血小板聚集[59]。

2.6 抗?jié)兒椭聻a作用秦林等[60]經(jīng)體外試驗證明栝樓果實水煎液對HeLa細胞有直接抑制作用,對巨噬細胞則有促進及損傷雙向作用。瓜葉栝樓果實50%乙醇提取物對由乙醇和阿司匹林誘導(dǎo)的胃潰瘍有顯著的抗?jié)冏饔?，其熱水提取物對由乙醇或消炎痛引起的胃損傷也具有保護作用[61-62]。

2.7 對病原微生物及各類酶活性的作用葉肖栗等[63]通過酶活性試驗證明了栝樓粗提物對α-葡萄糖苷酶的抑制作用略強于陽性藥(阿卡波糖)。瓜葉栝樓的甲醇提取部位能有效控制谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)、谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)等含量,并提高蛋白質(zhì)含量；該種植物的地上部分提取物具有α-淀粉酶抑制活性,但不顯著[64]。Kulandaivel等[65]通過對大鼠的抗糖尿病活性研究得出,三尖栝樓的乙醇提取部位對四氧嘧啶中毒動物肝臟中血清谷草轉(zhuǎn)氨酶(SGOT)、血清谷丙轉(zhuǎn)氨酶(SGPT)的活性有調(diào)節(jié)作用,且顯著降低了大鼠肝臟標(biāo)志物酶的水平。三尖栝樓中富含的DNase能夠減弱小鼠尾部組織壞死并使血清肌酸激酶(CK)和乳酸脫氫酶(LDH)水平正?；痆36]。Weng等[47]測定了截葉栝樓的菌體酪氨酸酶抑制作用,結(jié)果表明(—)-β-homoarginine anhydride、2-methyl-3-pyridinol等成分具有較強的酪氨酸酶抑制活性。Nhiem等[25]證實了短序栝樓葉具有酪氨酸酶抑制活性,其所含化學(xué)成分可能是酪氨酸酶抑制劑的潛在作用物。

2.8 改善脂質(zhì)代謝Zhang等[10]經(jīng)肝癌HepG2細胞試驗證明王瓜根提取物中含有的hexanorisocucurbitacin D和isocucurbitacin D劑量依賴性地提高了低密度脂蛋白受體(LDLR)水平,降低了PCSK9蛋白水平,是治療高血脂癥的有效的PCSK9調(diào)節(jié)劑。

2.9 對血糖的影響Hikino等[66]從栝樓根中分離得到5個具有降血糖活性的聚糖,即trichosan A、B、C、D和E。瓜葉栝樓的水提物能顯著降低糖尿病動物的餐后血糖[67],Kirana等[68]通過與對照組相比發(fā)現(xiàn),瓜葉栝樓水提物對胰島素依賴型組織如肝臟和骨骼肌的糖原含量分別提高了62%和58.8%。三尖栝樓根的乙醇提取部位可降低受試糖尿病大鼠的血清膽固醇和甘油三酯(TG)水平的升高[65]。

2.10 其他活性研究Wang等[48]從栝樓種子中分離得到一種具有蛋白質(zhì)生物合成抑制活性的多肽trichokirin-S1。蛇瓜葉提取物有殺滅致倦庫蚊等蚊蟲幼蟲的活性[69]。瓜葉栝樓的全株提取物對雌性大鼠排卵有破壞作用,對卵泡發(fā)育和功能也有不利影響[70]。Smilin Bell Aseervatham等[38]發(fā)現(xiàn)三尖栝樓的甲醇提取部位對小鼠海馬體氧化應(yīng)激具有保護作用,還能清除癲癇時產(chǎn)生的含自由基的活性化合物,并對毛果蕓香堿誘發(fā)的癲癇具有抗驚厥作用。Manivel等[71-72]經(jīng)試驗證實,三尖栝樓葉的提取物具有解熱活性和較強的自由基清除能力。截葉栝樓能拮抗高去甲腎上腺素和高K+引起的離體主動脈肌條的收縮[59]；Weng等[47]從該種植物根中分離得到的3-methoxy-4-hydroxybenzoic acid和22-dihydro-α-spinasterol在0.2～20.0 μmol/L濃度范圍內(nèi)可顯著抑制人皮膚角質(zhì)形成細胞(HaCaT)活性氧(ROS)生成,且無細胞毒性。

3 結(jié)語

通過對近年來栝樓屬植物化學(xué)成分相關(guān)研究的整理,發(fā)現(xiàn)在使用栝樓、雙邊栝樓2種植物的果實時存在混亂現(xiàn)象,文獻常將試驗材料依照其民間中藥名統(tǒng)稱為瓜蔞,這給科研工作者在查閱文獻時帶來一定困難,無法辨別瓜蔞具體是以上哪種植物的果實,易對試驗選材造成影響。

云南省栝樓屬植物資源豐富,且栝樓屬植物各部位均有較大的應(yīng)用價值,發(fā)展?jié)摿薮?。隨著國內(nèi)外對栝樓屬植物的研究越來越廣,近年來從該屬的不同植物中分離到了多種新的化學(xué)成分,其中一些化學(xué)成分還具有顯著的生物活性,如甾體類、黃酮類化合物等,但對于一些重要化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)研究尚未完善,如一些生物活性較強的苯丙素類和生物堿類化合物。

在今后的工作中,應(yīng)更加關(guān)注云南省栝樓屬中其他植物的研究,特別是在民間有豐富藥用實踐的栝樓屬植物,從該屬更多種植物及更多有效部位下手,將化學(xué)成分研究與生物活性研究緊密結(jié)合,尋找并發(fā)現(xiàn)更多生物活性,為云南省栝樓屬植物的深入研究提供一定基礎(chǔ)。