張建紅，劉琬菁，羅紅梅

（中國(guó)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(guó)家中醫(yī)藥管理局中藥資源保護(hù)重點(diǎn)研究室 北京 100193）

萜類(lèi)化合物（Terpenoids）是一類(lèi)由甲戊二羥酸（Mevalonic acid，MVA）衍生而成的天然產(chǎn)物，由多個(gè)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(lèi)化合物在自然界中廣泛存在、結(jié)構(gòu)各異、種類(lèi)繁多。迄今，已在自然界中發(fā)現(xiàn)超過(guò)50 000種萜類(lèi)化合物[1]，大部分從植物中分離獲得。有些萜類(lèi)化合物在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)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(guò)程，類(lèi)胡蘿卜素、葉綠素參與光合作用；有的萜類(lèi)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(jìng)爭(zhēng)等[2]；很多具有揮發(fā)性的萜類(lèi)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(lèi)化合物具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，用作農(nóng)藥、工業(yè)原料等，如除蟲(chóng)菊酯（Pyrethrin）、檸檬苦素類(lèi)化合物（Limonoids）常被用作殺蟲(chóng)劑，倍半萜法尼烯（Farnesene）和紅沒(méi)藥烯（Bisabolene）、單萜蒎烯（Pinene）和檸檬烯（Cinene）等均是公認(rèn)的燃料及燃料的前體化合物[4]。

近年來(lái)，隨著對(duì)萜類(lèi)化合物（尤其是藥用植物中的萜類(lèi)化合物）研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)該類(lèi)化合物在醫(yī)藥領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)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(jìn)透皮吸收、防治心血管疾病、降血糖等。同時(shí)，一些萜類(lèi)化合物還具有抗蟲(chóng)、免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、抗衰老、神經(jīng)保護(hù)等作用，紫杉醇、青蒿素等萜類(lèi)化合物已被廣泛應(yīng)用于臨床。因此，開(kāi)展藥用植物萜類(lèi)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(jìn)，更為新藥研發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

1 藥用植物中的萜類(lèi)化合物概述

圖1 常見(jiàn)萜類(lèi)化合物的分子結(jié)構(gòu)

萜類(lèi)化合物是一類(lèi)由數(shù)個(gè)異戊二烯結(jié)構(gòu)單位構(gòu)成的化合物的統(tǒng)稱(chēng)，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(lèi)化合物結(jié)構(gòu)多樣，常見(jiàn)萜類(lèi)化合物的結(jié)構(gòu)如圖1所示，萜類(lèi)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(lèi)以及苷等。萜類(lèi)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(xì)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(lèi)化合物是天然產(chǎn)物中最多的一類(lèi)化合物，在植物界中分布廣泛，種類(lèi)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(lèi)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(shù)脂中。

2 藥用植物萜類(lèi)化合物的活性

2.1 抗腫瘤活性

腫瘤是威脅人類(lèi)健康最嚴(yán)重的疾病，且中國(guó)腫瘤發(fā)生率逐年升高。萜類(lèi)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(lèi)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(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中，紫蘇醇能夠抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)，并在多種動(dòng)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(guò)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(zhǎng)因子-β（Transforming Growth Factor-β，TGF-β）信號(hào)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(lèi)藥用植物精油中。目前實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，香葉醇對(duì)不同類(lèi)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(hào)分子并參與多種生命活動(dòng)過(guò)程，如細(xì)胞周期、細(xì)胞增殖、凋亡、自噬以及代謝，作為多靶點(diǎn)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(dá)水平在人類(lèi)各種癌癥中常上調(diào)表達(dá)，有研究結(jié)果顯示，香葉醇在大多數(shù)類(lèi)型的腫瘤細(xì)胞中抑制hMG-CoA還原酶基因的表達(dá)，這可能是香葉醇治療癌癥的作用機(jī)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(xì)胞凋亡和自噬；在分子水平上，香葉醇在抑制AKT信號(hào)通路的同時(shí)，激活A(yù)MPK信號(hào)通路，抑制mTOR信號(hào)通路，并且通過(guò)抑制AKT和激活A(yù)MPK信號(hào)通路的這種組合調(diào)節(jié)方案對(duì)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(lèi)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(guò)抑制癌細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡和分化、抑制癌細(xì)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(guò)氧化物）及其衍生物是眾所周知的抗瘧疾藥物，近年來(lái)，有許多關(guān)于青蒿素體外和體內(nèi)抗癌活性的報(bào)道，其毒副作用小[19]，成本較低，能有效抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)，其細(xì)胞毒作用對(duì)癌細(xì)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(duì)各種類(lèi)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(xì)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(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、引起G0/G1細(xì)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(jī)制和分子基礎(chǔ)尚未被完全闡明[22]。紫杉醇（Taxol）是一類(lèi)從紅豆杉屬（Taxus）植物中分離得到的四環(huán)二萜類(lèi)化合物，對(duì)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(shí)又可誘導(dǎo)ABCB1基因表達(dá)，對(duì)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(diǎn)，可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，但其促凋亡機(jī)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(jī)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(lèi)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(jiàn)但又十分重要的基本病理過(guò)程，是具有血管系統(tǒng)的活體組織對(duì)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(dòng)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(lèi)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?；炙庈眨∕BPF）等9種單萜類(lèi)化合物的抗炎活性及作用機(jī)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(xì)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(xì)胞中誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）的mRNA轉(zhuǎn)錄和蛋白表達(dá)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(xì)胞中通過(guò)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(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)運(yùn)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(jī)制是抑制炎癥細(xì)胞因子如白細(xì)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(diǎn)[40,41]。百草之王——人參（Panax ginsengC.A.Mey.）是亞洲和西方國(guó)家最普遍使用的草藥之一，其主要生物活性來(lái)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(guò)抑制炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生和調(diào)節(jié)炎性信號(hào)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(dòng)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(dòng)物模型中發(fā)揮保護(hù)作用。CK可有效改善耳水腫、結(jié)腸炎和致死性休克的動(dòng)物模型中的炎性癥狀；Rh1也在特應(yīng)性皮炎和哮喘的動(dòng)物模型中發(fā)揮抗炎作用[42]。

2.3 抗菌

萜類(lèi)化合物還具有較強(qiáng)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(qiáng)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(shí)了薄荷醇的抗菌活性[48-51]，但其抗菌機(jī)制尚未闡明。2013年，Raut等[52]分析了28種植物來(lái)源的萜類(lèi)化合物對(duì)白色念珠菌（Candida albicans）生長(zhǎng)、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(gè)萜類(lèi)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(lèi)化合物，Xu等[56]研究發(fā)現(xiàn)其具有體外和體內(nèi)抗幽門(mén)螺桿菌活性，可以有效地殺死幽門(mén)螺桿菌，干擾其感染過(guò)程，減少胃炎的發(fā)生。早期有研究發(fā)現(xiàn)青蒿素類(lèi)藥物對(duì)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(duì)不同細(xì)菌時(shí)具有不同的抗菌活性[57]。相關(guān)報(bào)道已證實(shí)，青蒿提取物對(duì)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(bào)道了青蒿素對(duì)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(shí)了青蒿素有潛力被開(kāi)發(fā)用于各種牙科疾病的治療。

賈平凹曾說(shuō)：“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(rèn)為吳三大是陜西書(shū)壇真草隸篆行五體皆能的書(shū)法大家，氣勢(shì)磅礴，結(jié)字獨(dú)特，中鋒入紙，側(cè)鋒取勢(shì)，是從百姓中走出的書(shū)壇大家，雅俗共賞，是陜西書(shū)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(shū)法家。他的去世是陜西書(shū)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(lèi)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(duì)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(duì)大多數(shù)測(cè)試的革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌顯示出潛在的抗菌活性，其中，對(duì)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(duì)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(lèi)化合物，其對(duì)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(guò)破壞細(xì)菌細(xì)胞膜來(lái)殺死單核細(xì)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(lèi)化合物異冰片（異龍腦）具有較低的細(xì)胞毒性和相對(duì)較強(qiáng)的抗單純皰疹病毒-1（HSV-1）的作用。該抗病毒活性的機(jī)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(lèi)化合物如桉樹(shù)腦和冰片也有強(qiáng)效的抗HSV-1活性[65]。青蒿素的單體和衍生物對(duì)人巨細(xì)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(dá)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(duì)CHIKV感染具有良好的抑制作用，影響CHIKV復(fù)制，無(wú)細(xì)胞毒作用[67]。登革熱（Dengue Fever）是人類(lèi)最流行的節(jié)肢動(dòng)物傳播的病毒性疾病，穿心蓮內(nèi)酯在兩種細(xì)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(yán)重急性呼吸綜合征相關(guān)病毒的復(fù)制，并調(diào)節(jié)人類(lèi)免疫缺陷病毒（HIV）包膜的流動(dòng)性[69]。五環(huán)三萜類(lèi)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(rèn)為具有抗HIV活性的羽扇豆烷型五環(huán)三萜類(lèi)化合物，可影響病毒與細(xì)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(dá)瑪脂酸（Dammarenolic Acid）、熊果酸也被證實(shí)具有一定的抗HIV活性[72-74]。

表2 萜類(lèi)化合物的抗菌活性

2.5 抗瘧

青蒿素是中國(guó)藥學(xué)工作者于20世紀(jì)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(chóng)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(duì)青蒿素的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造，獲得青蒿琥酯、蒿乙醚（arteether）和蒿甲醚（artemether）等青蒿素類(lèi)抗瘧藥物，這類(lèi)藥物可高效殺滅紅細(xì)胞內(nèi)期的瘧原蟲(chóng)，且耐藥性低、不良反應(yīng)小。2015年，中國(guó)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(jiǎng)。目前研究表明，當(dāng)瘧原蟲(chóng)大量吞噬紅細(xì)胞時(shí)，會(huì)釋放出高濃度的血紅素分子，青蒿素就會(huì)在瘧原蟲(chóng)代謝旺盛處被血紅素激活；激活后青蒿素就會(huì)與瘧原蟲(chóng)體內(nèi)數(shù)以百計(jì)的寄生蟲(chóng)蛋白結(jié)合，致使寄生蟲(chóng)蛋白失去活性，進(jìn)而殺死瘧原蟲(chóng)[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(chóng)中與青蒿素相互作用的非血紅素蛋白。青蒿素的抗瘧機(jī)理仍未被徹底闡明，尚需進(jìn)一步研究。

2.6 促進(jìn)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]?？蒲泄ぷ髡咭呀?jīng)對(duì)各種方法進(jìn)行了研究和開(kāi)發(fā)，以增強(qiáng)藥物通過(guò)皮膚的滲透性。其中，最流行的方法是滲透促進(jìn)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(shù)腦（1，8-cineole）、檸檬烯和橙花叔醇（Nerolidol）[80]。相對(duì)于化學(xué)合成的滲透促進(jìn)劑，天然萜烯具有更高的活性，且對(duì)皮膚刺激作用小、毒性小，可安全有效地促進(jìn)藥物的透皮吸收。此外，幾種萜烯（例如1，8-桉樹(shù)腦、薄荷醇和薄荷酮）已被列入美國(guó)食品藥品管理局發(fā)行的“一般認(rèn)為安全”（Generally Recognized As Safe，GRAS）的名單。烴類(lèi)萜烯，例如D-檸檬烯，已被批準(zhǔn)為類(lèi)固醇的活性增強(qiáng)劑[81]。此外，有研究報(bào)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(qiáng)劑[82,83]，以及檸檬烯具有增強(qiáng)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(jī)制是與SC細(xì)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(guò)提取SC脂質(zhì)來(lái)削弱由SC脂質(zhì)提供的皮膚滲透性屏障，從而增強(qiáng)皮膚的滲透性[87]。最近，Wang等[88]研究了薄荷腦和薄荷酮對(duì)鹽酸川芎嗪（Ligustrazine Hydrochloride，LH）透皮吸收的增強(qiáng)作用及作用機(jī)制，通過(guò)傅里葉變換紅外（Fourier Transform Infrared，F(xiàn)T-IR）光譜研究了其對(duì)SC生物物理性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，滲透機(jī)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(duì)親脂性藥物分子表現(xiàn)出更好的滲透增強(qiáng)作用[89]；相反，含有極性基團(tuán)的萜烯，如薄荷醇、1，8-桉樹(shù)腦對(duì)親水藥物分子有更好的滲透增強(qiáng)作用[90]。

2.7 防治心血管疾病

近年來(lái)，人類(lèi)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(duì)多種心血管疾病都有著顯著的治療作用，如保護(hù)心肌細(xì)胞、抗心肌梗死、抗心絞痛、抗動(dòng)脈粥樣硬化、擴(kuò)張血管、改善微循環(huán)等[91-94]。人參皂苷對(duì)多種心血管疾病都有著顯著的治療作用，包括改善血流動(dòng)力學(xué)、調(diào)節(jié)血管功能、抑制心肌細(xì)胞肥大、抗血栓形成、保護(hù)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(jìn)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(lái)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(duì)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(dá)、對(duì)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(lái)，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?yàn)樗軌虼龠M(jìn)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(wú)芒相關(guān)同源框蛋白（ARX），最終導(dǎo)致胰島β細(xì)胞增殖能力增強(qiáng)，增強(qiáng)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(jìn)展。研究發(fā)現(xiàn)，人參皂苷CK顯著提高了胰島素分泌和細(xì)胞ATP含量，并上調(diào)了GLUT2蛋白的表達(dá)[98]。人參皂苷Rb1通過(guò)激活胰島素信號(hào)通路并促進(jìn)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(lèi)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(chóng)活性[100,101]；通過(guò)活性篩選和體外生物活性測(cè)定表明，3,7-二甲基-1-辛醇（二氫十六烷醇）是抗血吸蟲(chóng)等寄生蟲(chóng)最活躍的萜烯[102]。靈芝三萜類(lèi)物質(zhì)是一類(lèi)重要的免疫增強(qiáng)劑。靈芝醇F、靈芝酮二醇、靈芝酮三醇能有效地抑制補(bǔ)體激活的經(jīng)典途徑[103]。靈芝三萜通過(guò)誘導(dǎo)CD3、CD4亞群細(xì)胞表達(dá)CD69和HLA-DR,來(lái)促進(jìn)T淋巴細(xì)胞（CD3細(xì)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(xì)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(guò)改變細(xì)胞周期調(diào)控因子的表達(dá)而發(fā)揮其抗t-BHP誘導(dǎo)的WI-38細(xì)胞衰老作用。人參皂苷Rd被廣泛用于神經(jīng)保護(hù)。Wan等[107]發(fā)現(xiàn)人參皂苷Rd通過(guò)表觀遺傳調(diào)節(jié)機(jī)制調(diào)控腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子來(lái)減輕慢性腦低灌流期間的認(rèn)知功能障礙。

3 萜類(lèi)化合物新來(lái)源

通過(guò)在藥用植物中分離提取獲得萜類(lèi)化合物的方法，尤其是對(duì)于在植物中含量甚微的萜類(lèi)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(lèi)生物合成方法不受原料的限制、生產(chǎn)過(guò)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(shì)和良好的發(fā)展前景。

3.1 代謝工程

在代謝工程中，通過(guò)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(qiáng)目標(biāo)萜類(lèi)化合物的合成；還可利用遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)，通過(guò)過(guò)量表達(dá)萜類(lèi)化合物合成途徑關(guān)鍵酶基因，實(shí)現(xiàn)萜類(lèi)化合物的定向合成。例如，在人參中，過(guò)表達(dá)關(guān)鍵酶基因PgSQS1可以上調(diào)鯊烯單加氧酶（Squalene Epoxidase，SE）、β-香樹(shù)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(dá)，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(guò)抑制競(jìng)爭(zhēng)性代謝途徑促進(jìn)植物中萜類(lèi)化合物的合成。甾醇途徑是青蒿素生物合成的競(jìng)爭(zhēng)途徑，通過(guò)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(dá)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因植物中青蒿素含量顯著增加，約為對(duì)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(jí)代謝也可顯著提高植物中萜類(lèi)化合物合成。萜類(lèi)化合物代謝工程除了可提高植物體內(nèi)萜類(lèi)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(zhǎng)緩慢，且體內(nèi)代謝過(guò)程錯(cuò)綜復(fù)雜，這種萜類(lèi)化合物的體內(nèi)合成方法面臨著目標(biāo)產(chǎn)物產(chǎn)量有限、后期分離困難、生產(chǎn)周期長(zhǎng)等問(wèn)題。

3.2 合成生物學(xué)

合成生物學(xué)技術(shù)使萜類(lèi)化合物在微生物中可進(jìn)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(guò)對(duì)萜類(lèi)生物合成途徑的研究，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出一套組合調(diào)控萜類(lèi)合成途徑的功能模塊，并在底盤(pán)細(xì)胞（如大腸桿菌、釀酒酵母）中創(chuàng)建合成“工廠”，可以實(shí)現(xiàn)萜類(lèi)化合物的異源合成[110,111]。通過(guò)合成生物學(xué)方法構(gòu)建出萜類(lèi)高產(chǎn)的工程菌株，實(shí)現(xiàn)多種目標(biāo)產(chǎn)物的高效生產(chǎn)，可有效提高萜類(lèi)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(lèi)化合物合成研究已經(jīng)展開(kāi)，如薄荷[112]、青蒿素[113-115]已經(jīng)開(kāi)展了其代謝途徑的系統(tǒng)研究。Keasling等研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)近10年的努力，在釀酒酵母中實(shí)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(guò)本草基因組學(xué)的研究，對(duì)基因組中萜類(lèi)合成相關(guān)酶編碼基因的克隆和功能鑒定，對(duì)萜類(lèi)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(shí)現(xiàn)藥用植物萜類(lèi)化合物的規(guī)模化生產(chǎn)，為解決萜類(lèi)化合物來(lái)源問(wèn)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(shí)現(xiàn)了鐵銹醇的異源合成[122]。Dai等（2013年）在酵母細(xì)胞中成功地重構(gòu)了原人參二醇（Protopanaxadiol，PPD）的合成途徑，實(shí)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(gè)糖基轉(zhuǎn)移酶UGTPg1，后來(lái)將UGTPg1引入到了產(chǎn)PPD的酵母工程菌中，成功實(shí)現(xiàn)了人參皂苷組分K的合成[124]。近年來(lái)，科研人員開(kāi)始利用簡(jiǎn)單的模式植物作為底盤(pán)細(xì)胞，進(jìn)行萜類(lèi)合成相關(guān)基因功能的驗(yàn)證和一些復(fù)雜萜類(lèi)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(lèi)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(lèi)化合物的合成途徑仍然未被徹底解析，大部分萜類(lèi)化合物僅可以得到簡(jiǎn)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(kāi)發(fā)更高產(chǎn)的底盤(pán)細(xì)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(lèi)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(lèi)化合物，有望成為定向、高效生產(chǎn)植物萜類(lèi)化合物的有效技術(shù)手段，這將提供充足的萜類(lèi)化合物來(lái)源，為進(jìn)一步對(duì)萜類(lèi)化合物進(jìn)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(duì)外源底物進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化而獲得活性成分，以萜類(lèi)等天然化合物為研究對(duì)象尋找高活性的先導(dǎo)化合物，用于開(kāi)發(fā)新藥。藥用植物萜類(lèi)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(xì)胞或器官（如懸浮細(xì)胞、毛狀根等）等對(duì)外源化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾而獲得有價(jià)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(jìn)行生物轉(zhuǎn)化。利用多種不同催化功能的酶體系對(duì)中藥化學(xué)成分進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化，可以獲得新的天然化合物庫(kù)。例如，雷公藤細(xì)胞懸浮培養(yǎng)體系和微生物體系對(duì)雷公藤的主要成分雷公藤甲素和雷公藤內(nèi)酯酮進(jìn)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(xì)胞毒活性[128]。生物轉(zhuǎn)化還可以通過(guò)改善中藥化學(xué)成分的性質(zhì)實(shí)現(xiàn)提高中藥有效成分的活性或?qū)o(wú)效成分轉(zhuǎn)化為有效成分的目的。例如，利用長(zhǎng)春花植物細(xì)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(lán)色梨頭霉（Absidia coerulea3.3538）對(duì)人參皂苷Rg1進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化，可將人參皂苷Rg1轉(zhuǎn)化為活性更強(qiáng)的人參皂苷Rh1[130]。

4 展望

各種萜類(lèi)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(shí)，進(jìn)一步研究萜類(lèi)化合物對(duì)氧化應(yīng)激損傷的保護(hù)作用、神經(jīng)保護(hù)作用、抗過(guò)敏、抗血管生成等方面的活性有助于促進(jìn)新藥物研發(fā)和人類(lèi)疾病的有效治療。多數(shù)藥用植物萜類(lèi)化合物的生物學(xué)活性仍需進(jìn)行系統(tǒng)研究。

藥用植物中的萜類(lèi)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(kāi)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(lèi)化合物的合成中展示出較大優(yōu)勢(shì)和良好的發(fā)展前景，是萜類(lèi)化合物合成的新來(lái)源。合成生物學(xué)為解決萜類(lèi)化合物藥源短缺提供了新的思路，通過(guò)基因工程和代謝工程，構(gòu)建細(xì)胞工廠，可大量定向制備出結(jié)構(gòu)優(yōu)化的萜類(lèi)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(lèi)化合物的合成途徑和代謝網(wǎng)絡(luò)，為基于藥用植物萜類(lèi)化合物的合成提供新的思路和方法。

目前，對(duì)典型的萜類(lèi)化合物研究較多，許多萜類(lèi)化合物的活性機(jī)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(shí)，深入研究萜類(lèi)化合物的活性機(jī)制和構(gòu)效關(guān)系。萜類(lèi)化合物的活性篩選仍是新藥研發(fā)的核心環(huán)節(jié)。通過(guò)進(jìn)一步提取分離來(lái)尋找活性顯著的萜類(lèi)化合物，直接開(kāi)發(fā)成藥物，或作為先導(dǎo)化合物進(jìn)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(kāi)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(diǎn)。另外，可以結(jié)合藥劑學(xué)新進(jìn)展開(kāi)發(fā)出萜類(lèi)化合物藥物新劑型，如納米中藥等；由于植物精油毒性小、來(lái)源廣泛，具有殺菌防腐的作用，可將其制成驅(qū)蟲(chóng)劑、防腐劑等；還可以將萜類(lèi)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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