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香科科屬植物的化學(xué)成分與生物活性

2018-06-09 07:25:30劉立云黃勝陽
智慧健康 2018年8期
關(guān)鍵詞:科屬苯丙提取物

劉立云,黃勝陽

(北京工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與生物工程學(xué)院環(huán)境與病毒腫瘤學(xué)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京,100124)

0 引言

唇形科(Labiatae)香科科屬(Teucrium)植物,約300余種,以北半球居多,尤其是地中海地區(qū),在歐洲、亞洲、美洲、澳大利亞也均有分布[1]。我國(guó)目前已發(fā)現(xiàn)香科科屬植物有18種10變種,分布于全國(guó)各地,但繁多的種類集中于西南部[2]。香科科屬植物作為藥用已有上千年的歷史,具有清熱解毒、發(fā)表散寒、健脾利濕等功效,民間主要用以治療風(fēng)寒感冒、消化不良、痢疾、無名腫痛、跌打損傷等癥[3]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)本屬植物做了大量的研究,本文對(duì)近年來國(guó)內(nèi)外學(xué)者從香科科屬植物中分離得到的化學(xué)成分以及生物活性的研究進(jìn)展進(jìn)行了較為全面的綜述,以便為該屬植物的進(jìn)一步開發(fā)利用研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 化學(xué)成分

自1967年Brieskorn等[4]從T. polium中分離第一個(gè)克羅登烷型(Clerodone)二萜以來,特別是80年代以來,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)香科科屬植物做了大量的化學(xué)研究。迄今從該屬植物中得到多種化學(xué)成分,其中以萜類為主,另外還有黃酮類、苯丙素類等化合物。

1.1 萜類化合物

萜類化合物是存在于自然界中、分子式為異戊二烯單位的倍數(shù)的烴類及其含氧衍生物,骨架龐雜,分布廣泛,在香科科屬植物中廣泛存在[5]。萜類化合物是香科科屬植物中主要的生物活性成分,以新克羅登烷型(neo-clerodane)二萜為主,藥理學(xué)研究顯示,此類化合物具有良好的昆蟲拒食活性。此外,該屬植物也存在一些其它類型的萜類化合物。

Neo-clerodane二萜的基本骨架為C-9位連接3-呋喃乙基的氫化萘環(huán)[6],這些二萜類化合物之間的差異大多出現(xiàn)在C6,C10,C12構(gòu)型的改變以及雙鍵位置的不同[7]。香科科屬植物中所含的萜類化合物參見表1。

1.2 黃酮類化合物

黃酮類化合物也是香科科屬植物中的主要化學(xué)成分,而且研究發(fā)現(xiàn)該屬植物中的黃酮類成分具有顯著的抗氧化活性及抗菌作用[21]。香科科屬植物中所含的黃酮類化合物參見表2。

1.3 苯丙素類化合物

苯丙素是天然存在的一類苯環(huán)與三個(gè)直鏈碳連接(C6-C3基團(tuán))構(gòu)成的化合物,包括苯丙烯及其氧化程度不同的衍生物,一般具有苯酚結(jié)構(gòu),是酚性物質(zhì)[23]。從香科科屬分離得到的苯丙素類化合物大多數(shù)為苯丙素的糖苷類成分。香科科屬植物中所含的苯丙素類化合物參見表3。

表1 香科科屬植物中的萜類成分

序號(hào) 成分名稱來源植物 參考文獻(xiàn)412α,11,12-trihydroxy-7β,20-epoxy-8,11,13-abietatriene-3-acetoxy- 1,8-dihydroxyeudesm-7(11)-8,12-olide(-)-(1S,5S,8S,10R)-1-acetoxy-8-hydroxy-2-oxoeudesman-3,7(11)- dien-8,12-olide(-)-(1S,5S,8S,10R)-1,8-dihydroxy-2-oxoeudesman-3,7(11)-dien-8,12-olide teuviscins A teuviscins B 3β-hydroxy-urs-30-p-Z-hydroxycinnamoyloxy-12-en-28-oic-acid 3β-hydroxy-urs-30-p-hydroxycinnamoyloxy-12-en-28-oic-acid 2α,3β,19α-trihydroxy-urs-12-en-28-oic-acid ursolic acid teuctomentin montanin E montanin D royleanumioside(1R,4αR,5S,6S,7S,8αR)-decahydro-6,8α-dimethyl-5-(propan-2-yl)- naphthalene-1,6,7-triol T. viscidum 11 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 T. viscidum T. viscidum T. viscidum T. viscidum T. viscidum T. viscidum T. viscidum T. viscidum T. viscidum T. tomentosum T. tomentosum T. tomentosum T. royleanum 11 11 11 11 12 13 13 13 13 14 14 14 15 16 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 72 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 teupolin VI teupolin VII teupolin VIII teupolin IX teupolin X teupolin XI teupolin XII montanin B montanin F teukotschyn teubutilin A 19-deacetyl teuscorodol teusalvin C teucroxylepin teulamifin B teuchamaecrin C β-eudesmol T. mascatense T. polium T. polium T. polium T. polium T. polium T. polium T. polium T. polium T. polium T. polium T. polium T. polium T. polium.T. polium T. polium T. polium 18 19 73 T. ramosissimum T. polium T. polium 74 75 76 77 78 79 1α-(β-D-glucopyranoxy)-6α,7α-epoxy-4aβ,5α-dihydroxy-7-methyl- 1,4α,5,6,7,7aβhexahydro cyclopenta 4-[(β-D-glucopyranosyloxy)methylene]-5α-(2-hydroxyethyl)-5-(α-L- rhamnopyranosyloxy)-3-methylcyclopent-2-en-1-one 4α-[(β-Dglucopyranosyloxy)-methyl]-5α-(2-hydroxyethyl)-3- methylcyclopent-2-en-1-one 5α-[2-(β-Dglucopyranosyloxy)-ethyl]-4α-hydroxymethyl-3- methylcyclopent-2-en-1-one 5α-(2-hydroxyethyl)-4α-hydroxymethyl-3-methylcyclopent-2-en-1-one 12-O-methylteucrolin A teucrolivin A teucrolivin B T. polium T. polium T. polium T. oliverianum T. oliverianum T. oliverianum 19 19 19 20 20 20

表2 香科科屬植物中的黃酮類成分

表3 香科科屬植物中的苯丙素類成分

1.4 其它類成分

此外,近年來學(xué)者們也從香科科屬中分離得到了一些其他成分。如甾醇類、氨基酸等。例如,在T.viscidum中分離得到的β-sitosterol、daucosterol等化合物[13]。

2 生物活性研究進(jìn)展

香科科屬植物的提取物或從中分離得到的化學(xué)成分具有較為廣泛的生物活性,在抗腫瘤、抗氧化、抗菌消炎、抗炎鎮(zhèn)痛、降糖降脂等方面具有明顯的生物活性。

2.1 抗腫瘤作用

Sghaier等[28]對(duì)從T. ramosissimum中分離得到的化合物β-eudesmol進(jìn)行了人腫瘤細(xì)胞系研究,發(fā)現(xiàn)其對(duì)腫瘤細(xì)胞的增殖有抑制作用,可以抑制A549和HT29細(xì)胞的黏附和遷移。Ismail等[29]通過MTT法對(duì)T. ramosissimum提取物進(jìn)行抗基因毒性、抗增殖研究,細(xì)胞毒性研究顯示其甲醇提取物可以顯著抑制K562細(xì)胞增殖(IC50為150 g/mL),并且能抑制過氧化氫誘導(dǎo)的基因毒性。Elmasri等[30]對(duì)T. polium提取物進(jìn)行了抗腫瘤活性篩選研究,發(fā)現(xiàn)其具有一定程度的抑制多種腫瘤細(xì)胞株的作用。Tarhan等[31]通過MTT法對(duì)T. sandrasicum提取物進(jìn)行研究,結(jié)果顯示其能夠有效地誘導(dǎo)HeLa和MCF-7細(xì)胞凋亡,同時(shí)可以增加caspase-9的活性。Fiorentino等[32]通過用細(xì)胞MTT測(cè)試法研究化合物對(duì)肝細(xì)胞癌細(xì)胞株HepG2細(xì)胞活性的抑制作用,發(fā)現(xiàn)分離得到的化合物具有較強(qiáng)的抗惡性細(xì)胞增生的效果。Elmasri等[33]發(fā)現(xiàn)從T. polium中分出的三萜皂苷類化合物具有一定程度抑制多種腫瘤細(xì)胞株的活性。

2.2 抗氧化作用

Shah等[34]通過對(duì)T. stocksianum的提取物進(jìn)行生物活性篩選實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)其表現(xiàn)出顯著的抗氧化活性,同時(shí)還顯示出一定的鎮(zhèn)痛和消炎作用。Khan等[35]對(duì)T. stocksianum的提取物進(jìn)行研究,結(jié)果顯示其提取成分1,1-diphenyl,2-picrylhydrazyl具有清除自由基的活性,表現(xiàn)出一定的抗氧化能力。Sghaier等[28]通過對(duì)T. ramosissimum提取物進(jìn)行三價(jià)鐵還原抗氧化能力評(píng)價(jià)其抗氧化活性,研究顯示其具有的多酚成分可以通過轉(zhuǎn)換終止自由基鏈反應(yīng)表現(xiàn)抗氧化作用。Bakari等[36]對(duì)T. polium的提取物和精油進(jìn)行了體外氧化活性篩選,結(jié)果顯示其中的多酚類成分能抑制β-胡蘿卜素的氧化,具有顯著的清除自由基活性作用。Tarhan等[31]通過DPPH自由基清除能力實(shí)驗(yàn)、羥基清除能力實(shí)驗(yàn)、還原能力實(shí)驗(yàn)、金屬螯合能力等實(shí)驗(yàn),對(duì)T. sandrasicum提取物進(jìn)行研究,顯示其具有顯著的自由基清除能力和羥基清除活性,從而發(fā)揮出一定的抗氧化作用。Aksoy-Sagirli等[37]對(duì)T.sandrasicum的研究也表明其提取物具有強(qiáng)烈的抗氧化能力,可以防止脫氧核糖核酸損傷,并且對(duì)環(huán)氧合酶-2、硫氧還原蛋白還原酶具有顯著的抑制作用,可以作為優(yōu)良的自由基清除劑和還原劑。Golfakhrabadi等[38]對(duì)T. hyrcanicum提取物進(jìn)行了抗氧化活性研究,結(jié)果顯示其甲醇提取物具有一定的DPPH自由基清除作用。

2.3 抗菌殺蟲作用

Sevindik等[39]從T. polium中提取植物揮發(fā)油,研究發(fā)現(xiàn)該揮發(fā)油對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、芽孢桿菌等抗性微生物具有抑制作用。Shah等[40]通過對(duì)T. stocksianum的甲醇提取物進(jìn)行抗菌活性測(cè)定,發(fā)現(xiàn)其對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和糞腸球菌均顯示出不同程度的抑制作用。Bencheikh等[41]通過水蒸氣蒸餾法提取T. polium植物揮發(fā)油,并對(duì)該精油進(jìn)行包括大腸桿菌在內(nèi)的8種病原菌的抗菌活性測(cè)定,結(jié)果顯示對(duì)多種細(xì)菌具有抑制作用,尤其是對(duì)金黃色葡萄球菌具有顯著的抑制作用。Khan等[35]對(duì)T. stocksianum的提取物進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)其對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、傷寒沙門氏桿菌、弗累克斯訥氏桿菌和枯草芽孢桿菌具有顯著的抑制作用,同時(shí)對(duì)熱帶利什曼原蟲的生長(zhǎng)具有抑制作用。Sadiq等[42]的研究顯示T. stocksianum的提取物對(duì)赤擬谷盜和多米尼克顯示出高頻的殺傷活性,對(duì)所有的測(cè)試樣品顯示出100%的殺傷活力。許多香科科屬植物科同時(shí)表現(xiàn)出抗菌、殺蟲兩方面的作用。

2.4 消炎鎮(zhèn)痛作用

Shah[43]通過小鼠足跖腫脹實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)T.stocksianum提取物具有顯著的抗炎作用,通過與抗炎藥物組胺、緩激肽、前列腺素E2等進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)其可能是通過阻斷環(huán)氧合酶和脂氧合酶代謝途徑來發(fā)揮抗炎作用。Nasr-Bouzaiene等[44]對(duì)T. ramosissimum提取物進(jìn)行抗炎試驗(yàn),研究顯示其中的7-芹菜素糖苷、柚皮素、芫花素可以通過調(diào)節(jié)溶酶體酶的活性、抑制NO的釋放來影響巨噬細(xì)胞的活性,最終達(dá)到抑制炎癥反應(yīng)的效果,并具有一定的調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的作用。Khadige等[45]通過對(duì)照組實(shí)驗(yàn),證實(shí)T. polium對(duì)于治療女性痛經(jīng)具有很好的鎮(zhèn)痛效果。Shah等[46]通過不同的動(dòng)物模型對(duì)T. stocksianum甲醇提取物進(jìn)行鎮(zhèn)痛實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果顯示其提取物表現(xiàn)出一定的鎮(zhèn)痛潛力。

2.5 降糖降脂

Qujeq等[47]通過對(duì)T. polium葉的提取物進(jìn)行小鼠胰腺的腺苷酸活化蛋白蛋白激酶(AMPK)水平測(cè)定,發(fā)現(xiàn)其提取物能顯著增加AMPK水平和胰島素含量,從而達(dá)到降低血糖的效果。Dastjerdi等[48]通過對(duì)三種香科科屬植物的提取物進(jìn)行α-淀粉酶活性測(cè)定,發(fā)現(xiàn)其提取物均具有顯著的α-淀粉酶抑制作用,具有潛在的降血糖活性。Ghazouani等[49]通過對(duì)T. ramosissimum的提取物進(jìn)行α-淀粉酶酶法評(píng)價(jià)測(cè)定,發(fā)現(xiàn)其丙酮提取物具有顯著的降糖活性。Gao等[11]對(duì)T. viscidum中分離得到成分進(jìn)行研究,顯示其具有一定的α-葡萄糖苷酶抑制作用。Rasekh等[50]研究發(fā)現(xiàn)T. polium的水提物能夠顯著降低大鼠血液中三酸甘油酯和膽固醇的水平。

2.6 其它

Kim等[51]通過研究發(fā)現(xiàn),T. japonicum的水提物能夠抑制小鼠體內(nèi)化合物所引起的全身性反應(yīng)以及血清組胺的釋放,減弱由免疫球蛋白E所介導(dǎo)的被動(dòng)皮膚過敏反應(yīng)、肥大細(xì)胞源性過敏反應(yīng),并能阻止細(xì)胞內(nèi)鈣離子、重組人腫瘤壞死因子(TNF-α)以及轉(zhuǎn)錄因子NF-κB的參與,最終起到抗過敏反應(yīng)的效果。Golfakhrabadi等[38]的研究顯示,T.hyrcanicum提取物對(duì)乙酰膽堿酯酶活性有顯著的抑制作用,從而可以影響乙酰膽堿酯酶的活性。

3 展望

中藥作為我國(guó)的瑰寶,應(yīng)用歷史悠久,結(jié)合現(xiàn)代天然產(chǎn)物技術(shù)的發(fā)展,中藥現(xiàn)代化顯示出巨大發(fā)展?jié)摿ΑO憧瓶茖僦参锓N類豐富、分布廣泛、藥理作用顯著,具有抗腫瘤、抗氧化、抗菌、消炎鎮(zhèn)痛、降糖降脂等多種生物活性,具有廣泛的開發(fā)應(yīng)用前景。除其抗腫瘤、抗氧化作用外,其降血糖作用研究目前也引起關(guān)注,尤其是目前市場(chǎng)上針對(duì)高血糖高血脂的藥物大都具有一定的毒副作用,中藥具有高效低毒特點(diǎn),香科科屬植物來源豐富,生物活性顯著,具有很好的研究和開發(fā)利用價(jià)值。此外,香科科屬植物很多優(yōu)良物種的藥用價(jià)值尚未被發(fā)掘,植物資源的開發(fā)利用有待進(jìn)一步解決。在研究方法上,該屬植物的生物活性研究很多結(jié)論是依托于分子水平和細(xì)胞實(shí)驗(yàn)等微觀領(lǐng)域獲得的,雖然藥理學(xué)研究報(bào)道較多,但其動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床方面的研究較少,該屬植物的毒性研究報(bào)道也甚少,其新藥開發(fā)應(yīng)用還需要深入探究。因此結(jié)合現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)及多學(xué)科的結(jié)合,開展該屬植物的化學(xué)成分、活性篩選、作用機(jī)制以及毒理學(xué)研究,對(duì)于研究開發(fā)新的高效低毒類先導(dǎo)化合物具有十分重要的意義。

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