碳苷黃酮及其藥理活性研究進(jìn)展

龔金炎,吳曉琴,張 英＊

1浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院,杭州 310029;2浙江科技學(xué)院浙江省農(nóng)產(chǎn)品化學(xué)與生物加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,杭州 310023

碳苷黃酮及其藥理活性研究進(jìn)展

龔金炎1,2,吳曉琴1,張 英1＊

1浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院,杭州 310029;2浙江科技學(xué)院浙江省農(nóng)產(chǎn)品化學(xué)與生物加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,杭州 310023

隨著天然產(chǎn)物化學(xué)的不斷發(fā)展,越來(lái)越多具有生物學(xué)功能和藥理活性的植物碳苷黃酮得到了分離、純化和鑒定。本文綜述了近些年來(lái)從水果、蔬菜和藥物植物中分離鑒定的碳苷黃酮及其清除自由基、抗氧化、抗輻射等廣譜藥理活性,以期為碳苷黃酮的研究和開(kāi)發(fā)提供信息和指導(dǎo)。

碳苷黃酮;生理作用;藥理活性

黃酮類(lèi)化合物廣泛存在于蔬菜、水果、牧草和藥用植物中,且多以糖苷形式存在,具有較低的毒性和抗炎抑菌、降血糖、抗氧化、抗輻射、抗癌、抗腫瘤以及增強(qiáng)免疫能力等藥理作用。過(guò)去對(duì)黃酮類(lèi)化合物的研究主要集中在黃酮氧苷和苷元上,自上世紀(jì) 90年代以來(lái),隨著植物黃酮研究和開(kāi)發(fā)的深入,越來(lái)越多碳苷黃酮類(lèi)化合物被相繼分離得到。本文綜述了近些年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)碳苷黃酮的研究進(jìn)展,以期為碳苷黃酮的研究和開(kāi)發(fā)提供信息和指導(dǎo)。

1 碳苷黃酮的結(jié)構(gòu)

碳苷黃酮是指其糖基以 C-C鍵直接連接在黃酮母體上,糖基主要聯(lián)結(jié)在A環(huán) C6或 C8位,尚未發(fā)現(xiàn)連接在其它位置的碳苷黃酮。碳苷黃酮的苷元主要有黃酮、黃酮醇、黃烷酮、異黃酮、二氫查耳酮、雙黃酮和 xathone,尚未發(fā)現(xiàn)有花色素形成的碳苷。其中分布最廣的苷元是芹菜素和木犀草素,它們可與糖形成多種不同的碳苷。所連接的糖,以葡萄糖、鼠李糖、木糖、阿拉伯糖等單糖為多,其中多數(shù)與葡萄糖相連,部分化合物葡萄糖的 2、4、6位連有葡萄糖、木糖、鼠李糖形成二糖或雙二糖碳苷黃酮或葡萄糖的 2位被 3,4,5-三羥苯甲?；?、咖啡?；热〈狞S酮碳苷[1,2]。在所有的碳苷黃酮中,單糖碳苷黃酮以牡荊苷 (vitexin)、異牡荊苷 (isovitexin)、葒草苷 (orientin)、異葒草苷 (isoorientin)最為常見(jiàn),而在藥理學(xué)的研究上,葛根素的研究最多,其次為葒草苷、異葒草苷等;二糖碳苷黃酮以夏佛托苷 (schaftoside)、異夏佛托苷 (isoschaftoside)、胡蘆巴苷Ⅱ(vicenin-2)等較為常見(jiàn)[3]。近五年來(lái),關(guān)注較多的二糖碳苷黃酮如表 1所示;而碳苷異黃酮種類(lèi)不多,主要分布在黃檀、野葛根等豆科植物中,如表 2所示。

表 1 近五年從不同植物中分離和鑒定的較為常見(jiàn)的二糖碳苷黃酮Table 1 Flavone di-C-glycosides isolated and identified from different plants in recent five years

碳苷黃酮在開(kāi)花的植物中比較常見(jiàn),在有些種屬中構(gòu)成主要的黃酮組分,如西番蓮科、禾本科等,在有些種屬中含量較少。由于糖直接以碳-碳鍵連接在黃酮環(huán)上,所以碳苷黃酮比較穩(wěn)定,不易水解[3]。近幾年來(lái),從不同的植物中分離和鑒定出大量的碳苷黃酮見(jiàn)表 3。

表 3 近五年從不同植物中分離和鑒定出來(lái)的碳苷黃酮Table 3 Flavonoid C-glycosides isolated and identified from different plants in recent five years

2 碳苷黃酮的藥理作用

2.1 清除自由基和抗氧化

2.2 抗輻射

一般認(rèn)為γ-射線在細(xì)胞內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生了大量的·OH,損傷DNA,從而導(dǎo)致染色體異常。異牡荊苷-2″-O-葡萄糖苷具有保護(hù)皮膚脂肪免受紫外線輻射的活性[34]。Devi等[37]發(fā)現(xiàn)腹腔注射 50μg/kg的葒草苷,能有效提高經(jīng)過(guò)γ-射線致死劑量輻射的小鼠的存活率。Vrinda和 Devi[38]的研究表明葒草苷能有效降低γ-射線對(duì)血液中人體外周淋巴細(xì)胞的染色體損傷,在輻照前加入 17.5μmol/L葒草苷能防御 51%～67%的輻射損傷。有研究者認(rèn)為,正是葒草苷淬滅了由γ-射線誘導(dǎo)產(chǎn)生的·OH而起到了保護(hù)人體外周淋巴細(xì)胞染色體的氧化損傷[39]。

2.3 降血糖

Cecropia obtusifolia是熱帶雨林中生長(zhǎng)最快的植物之一,早在 1936年就被報(bào)道有降血壓作用,其水煮液經(jīng)常被用來(lái)治療Ⅱ型糖尿病,產(chǎn)品已在墨西哥上市。Cetto等[40]評(píng)價(jià)了其水提物、丁醇提取物及其主要活性成分異葒草苷降低血糖濃度的作用,結(jié)果表明三者均顯示了很強(qiáng)的降糖活性,口服 90～150 mg/kg的水提物和 9～15 mg/kg丁醇提取物在3 h后,仍能很明顯觀察到血糖濃度的降低,口服 10 mg/kg的異葒草苷的降糖活性與 3 mg/kg的格列本腺 (一種降血糖藥物)相當(dāng)。

Sezik等[41]研究了Gentiana olivieri的提取液對(duì)血糖正常、血糖偏低以及鏈脲霉素誘導(dǎo)的糖尿病小鼠的血糖的影響,并通過(guò)生物活性跟蹤,在乙酸乙酯相中分離出了最主要的活性成分異葒草苷。研究表明在 15 mg/kg的濃度下,異葒草苷具有顯著的降低血糖和降低血脂的作用,連續(xù) 15 d給藥以后,82%小鼠的血糖明顯降低。

葛根素也具有顯著的降糖作用。一般認(rèn)為葛根素可通過(guò)阻斷β-腎上腺素受體對(duì)血管的收縮作用,減輕對(duì)抗胰島素激素(腎上腺素、糖皮質(zhì)激素等)的作用;可通過(guò)增加抗氧化酶的活性來(lái)減輕體內(nèi)胰島細(xì)胞的過(guò)氧化損傷;可以通過(guò)降低全血黏度和改善血液流變性,使細(xì)胞 Ca2+-Mg2+-ATP酶活性提高,使物質(zhì)運(yùn)輸、糖和胰島素越膜 (肌肉、脂肪細(xì)胞)等能力提高,從而提高胰島素敏感性,改善胰島素抵抗[42]。

2.4 抗菌、抗病毒和殺蟲(chóng)

在亞洲和大洋洲的民間,B om bax ceiba常常被用來(lái)治療腹瀉、慢性膀胱炎、鼻黏膜炎等疾病。從Bom bax ceiba的新鮮葉子中分離得到一種新的碳苷黃酮醇 (shamimin-5,7,2′,4′,5′-六羥基黃酮醇-6-C-葡萄糖苷),具有一定的抑菌活性,特別是對(duì)李斯特菌、枯草芽孢桿菌、陰溝腸桿菌、弗氏志賀菌等格蘭氏陽(yáng)性(G+)菌具有很強(qiáng)的抑制作用,但是對(duì)真菌的抑制效果不強(qiáng)[2]。Basile等[43]研究了從 5種苔蘚植物中分離得到的 7種碳苷黃酮的抑菌作用,研究發(fā)現(xiàn)牡荊苷的抑菌活性很弱,但另外兩種 (Lucenin-2和 Saponarine)卻擁有很強(qiáng)的抑菌活性。特別是Saponarine,不僅抑菌范圍廣,且最小抑菌濃度(M IC)很低,同時(shí)對(duì)Tortula m uralis和Raphanus sativus孢子的萌發(fā)和生長(zhǎng)有抑制作用,能有效降低兩者孢子的萌發(fā),抑制菌絲體和根的生長(zhǎng)[44]。

金蓮花在我國(guó)北方廣泛生長(zhǎng),它的花在民間常用來(lái)治療上呼吸道感染、咽炎、扁桃體炎和支氣管炎等。Li等[45]從金蓮花中分離得到了葒草苷和牡荊苷,發(fā)現(xiàn)兩者都擁有很強(qiáng)的抗副流感 3號(hào)病毒的能力,其 IC50分別為 11.7μg/mL和 20.8μg/mL(陽(yáng)性對(duì)照藥物病毒唑的 IC50為 5.2μg/mL)。

Lobstein[46]分析了來(lái)源地不同的兩種含羞草的黃酮成分,通過(guò)紫外掃描、核磁共振和質(zhì)譜檢出四種碳苷黃酮,分別為 4″-Hydroxymaysin、cassiaoccidentalin B、葒草苷和異葒草苷。早在上世紀(jì)八十年代初, Elliger就發(fā)現(xiàn) 4″-Hydroxymaysin具有殺蟲(chóng)活性, Guo[1]等在研究玉米的可凝性球蛋白時(shí),也發(fā)現(xiàn)其具有殺蟲(chóng)活性。

2.5 保肝、護(hù)肝

1991年,Cholbim等[47]在用四氯化碳誘發(fā)大鼠肝微粒體脂質(zhì)過(guò)氧化的實(shí)驗(yàn)中,得到 100μmol/L異葒草苷和葒草苷的對(duì)脂質(zhì)過(guò)氧化的抑制率分別為37.37%和 43.7%。Orhan等[1]發(fā)現(xiàn) 15 mg/kg異葒草苷對(duì)四氯化碳誘導(dǎo)的小鼠肝臟毒性具有顯著的保護(hù)作用。Wada shingo等[48]早在 1998年就發(fā)現(xiàn)綠茶提取物對(duì)半乳糖胺誘導(dǎo)的肝臟毒性具有保護(hù)作用,并通過(guò)活性追蹤的方法從正丁醇相中分離得到了異夏佛塔苷和其他 4個(gè)三糖碳苷黃酮,這 5個(gè)碳苷黃酮在 0.1%的劑量水平并不影響大鼠的生長(zhǎng)和進(jìn)食,而這 5種碳苷黃酮具有相似的抑制丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶和天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶的作用,顯示這些碳苷黃酮具有保肝、護(hù)肝的功效。

2.6 對(duì)心血管系統(tǒng)的保護(hù)作用

付曉春等采用從竹葉中提取純化得到的葒草苷,研究其對(duì)心腦血管系統(tǒng)的保護(hù)作用。發(fā)現(xiàn)葒草苷能抗缺氧、抗血栓、舒張主動(dòng)脈平滑肌,對(duì)急性缺血性心肌有明顯的保護(hù)作用[49];葒草苷 (1、2、4 mg/ kg)組能顯著延長(zhǎng)小鼠體外凝血時(shí)間;葒草苷(0.625、1.25、2.5 mg/kg)組能明顯延長(zhǎng)家兔 PT、KPTT及 TT,并能顯著抑制 ADP引起的血小板聚集[50];對(duì)離體家兔主動(dòng)脈平滑肌具有舒張作用,且與內(nèi)皮有關(guān),內(nèi)皮完整標(biāo)本的舒張作用明顯大于去內(nèi)皮標(biāo)本,IC50分別為 5.2μmol/L和 5.7μmol/L,其舒張血管作用部分通過(guò) NO-cG MP途徑;葒草苷抑制了血管平滑肌受體依賴(lài)性 Ca2+通道及電壓依賴(lài)性 Ca2+通道,其抑制血管平滑肌依內(nèi)鈣與依外鈣性收縮可能是葒草苷舒張血管平滑肌的主要機(jī)制[51]:葒草苷 (0.5、1.0、2.0 mg/kg)可降低血清肌酸磷酸激酶(CK)、乳酸脫氫酶 (LDH)活性,并能提高超氧化物歧化酶 (SOD)活性,顯著降低心肌梗死面積;葒草苷對(duì)急性缺血心肌有明顯保護(hù)作用,作用機(jī)制可能與對(duì)抗自由基損傷,增強(qiáng)體內(nèi)抗氧化酶活性,減少心肌耗氧量,減少心肌梗死面積有關(guān)[52]。

2.7 平滑子宮肌肉

Afifi等[53]在研究從Arum palaestinum提取分離的異葒草苷對(duì)離體小鼠和豚鼠子宮的作用時(shí)發(fā)現(xiàn), 10-7～6×10-4mol/L的異葒草苷可以明顯減少子宮平滑肌的收縮頻率,并降低收縮幅度,認(rèn)為可能與異葒草苷抑制了磷酸二酯酶活性和加快了細(xì)胞內(nèi)核苷的循環(huán)有關(guān)。

3 討論

近年來(lái),黃酮類(lèi)化合物以其天然低毒的特點(diǎn)和廣譜的藥理活性倍受青睞。雖然對(duì)碳苷黃酮的研究遠(yuǎn)不如其他黃酮氧苷和苷元,但隨著分離提取技術(shù)和藥理研究方法的進(jìn)展,越來(lái)越多的興趣開(kāi)始關(guān)注碳苷黃酮。葒草苷、異葒草苷、牡荊苷和異牡荊苷具有較好的藥理活性,且植物來(lái)源較廣,如大麥、竹葉、短瓣金蓮花、白花敗醬草等,尤其是在在禾本科植物的竹葉中葒草苷、異葒草苷、牡荊苷和異牡荊苷作為特征組分含量較高,本課題組已經(jīng)采用柱層析結(jié)合高效制備液相色譜的方法,得到了這四個(gè)單體化合物[54]。Zhou等[55]采用高速逆流色譜從短瓣金蓮花(17.6 g)中分離得到葒草苷 (95.8 mg)和牡荊苷(11.6 mg);Peng等[56]也采用高速逆流色譜從白花敗醬草粗提物 (2.50 g)中分離得到了異葒草苷(20.1 mg)和異牡荊苷 (42.9 mg),通過(guò)這些研究不難發(fā)現(xiàn),在柱層析的基礎(chǔ)上,采用高效逆流色譜分離和高效液相色譜制備等手段分離純化、制備單體具有可操作性。但由于碳苷黃酮結(jié)構(gòu)復(fù)雜,作用位點(diǎn)較多,要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)成天然藥物,需要加強(qiáng)深層次的系統(tǒng)研究,特別是量效關(guān)系、構(gòu)效關(guān)系和作用機(jī)理的研究。

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Advanced Research of Flavonoid C-Glycosides and Their Pharmacological Effects

GONG Jin-yan1,2,WU Xiao-qin1,ZHANG Ying1＊

1College of B iosystem s Engineering and Food Science,Zhejiang University,Hangzhou 310029,China;2Zhejiang Provincial Key Lab for Chem&B io Processing Technology of Far m Produces;Zhejiang University of Science and Technology,Hangzhou 310023,China

W ith the development of natural product chemistry,more and more flavonoid C-glycosides have been isolated, purified and identified in botanical kingdom.This paper summarized the advanced research of flavonoid C-glycosides isolated from fruits,vegetables and traditionalmedicine herbs,which are of multiple phar macological effects,such as scavenging radicals,antioxidant activities and radiation protection.

flavonoid c-glycosides;physiologic activities;pharmacological effect

Q946.91;R285

A

1001-6880(2010)03-0525-06

2009-04-17 接受日期:2009-07-28

浙江大學(xué)曹光彪高科技發(fā)展基金(2008ZD005)

＊通訊作者 Tel:86-571-86049803;E-mail:zhang_ying61@vip.163. com