紅豆屬植物化學(xué)成分及其藥理活性研究進(jìn)展

張琳婧，周文娟，倪 林，黃鳴清，張小琴，徐會有*

1.福建農(nóng)林大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，福建 福州 350002

2.福建中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，福建 福州 350122

紅豆屬植物OrmosiaJacks.隸屬于豆科（Leguminosae）蝶形花亞科（Papilionoideae），《中國植物志》記載該屬植物共有135種，中國有35種，主要分布于廣東、廣西、云南、海南等地，國外美洲熱帶地區(qū)、東南亞、澳大利亞西北部約有100種[1,2]。紅豆屬植物的種子為紅豆，又名“相思子”，其屬名Ormosia來自希臘文“ormos”，意為項(xiàng)鏈，可作項(xiàng)鏈等裝飾品[3]。古有“玲瓏骰子安紅豆，入骨相思知不知”的美譽(yù)[4]，將紅豆作為情愛相思的象征之物。其木材堅硬細(xì)致，紋理美麗，為珍貴家具的上等用材，具有極高的經(jīng)濟(jì)價值。多數(shù)樹種均可藥用，其種子與根、莖、皮和葉中含有豐富的化學(xué)成分，均可入藥，具有通經(jīng)活血的功效，古人用于治療跌打損傷、風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎及無名腫痛等[5-6]，但具有一定的毒性。

課題組一直致力于紅豆樹的資源開發(fā)與利用研究。據(jù)筆者統(tǒng)計，國內(nèi)外學(xué)者已從紅豆屬植物中分離鑒定266種化合物，包括生物堿類（65種）、黃酮類（52種）、其他類化合物（27種）以及揮發(fā)油成分（122種）。近年來，紅豆屬樹種栽培面積擴(kuò)大，隨著種子無菌萌發(fā)和人工扦插繁殖的研究，育種育苗技術(shù)突破，且作為推廣樹種，在廣東、廣西、福建等地經(jīng)多年培育[7-10]，人工林面積不斷擴(kuò)大，這已為擴(kuò)大紅豆屬植物資源的開發(fā)與利用研究奠定基礎(chǔ)。本文總結(jié)多年來國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于紅豆屬化學(xué)成分及其藥理活性的研究，以期為紅豆屬藥用價值的開發(fā)與利用提供參考。

1 紅豆屬化學(xué)成分

紅豆屬植物中已發(fā)現(xiàn)的化學(xué)成分主要有生物堿類、黃酮類、異黃酮類、揮發(fā)油及其他類化合物。

1.1 生物堿類化合物

紅豆屬植物富含生物堿類成分。目前，從中分離得到65個生物堿[11-19]。主要有金雀花堿（三環(huán)）型（1～15）、臭豆堿（四環(huán)）型（16～19）、鷹爪豆堿（四環(huán)）和羽扇豆堿（四環(huán)）型（20～40）、紅豆（五環(huán)/六環(huán)）型（41～54）、類金雀花堿型（55～61）、其他型（62～65）生物堿。具體數(shù)據(jù)見表1和圖1。

圖1 紅豆屬植物中生物堿類化合物結(jié)構(gòu)Fig.1 Chemical structures of alkaloids in Ormosia

表1 紅豆屬植物中生物堿類化合物Table 1 Alkaloids in plants of Ormosia

續(xù)表1

紅豆屬生物堿的文獻(xiàn)報道始于1971年，加拿大學(xué)者M(jìn)cLean等[11]于從3種中國韌莢紅豆、軟莢紅豆、茸莢紅豆的種子和樹皮提取物中分離鑒定了4個生物堿（1、41、42和62）；1988年，美國學(xué)者Kinghorn等[12]從15種紅豆屬植物種子中提取并利用毛細(xì)管氣相色譜法和質(zhì)譜法等鑒定了30種生物堿（2～9、16～18、20～24、29～34、43～49和63）；1999年，Ricker等[13]從9種紅豆屬植物的葉、果實(shí)等多個部位中提取分離得到共21種生物堿（10～14、19、25～28、35～38、50～54、64和65），并通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)鑒定了其結(jié)構(gòu)。上述早年研究分析鑒定了這些生物堿的結(jié)構(gòu)，但未曾報道其詳細(xì)的理化性質(zhì)，因此其準(zhǔn)確性有待進(jìn)一步考證。

從結(jié)構(gòu)來看，化合物1～15屬于金雀花堿型（三環(huán)型）生物堿，是喹諾里西啶和哌啶環(huán)駢合而成的衍生物，其常見結(jié)構(gòu)特征：N-17取代不同基團(tuán)、C-3和C-4或C-5和C-6的雙鍵被氫化以及C-11連有烯丙基等?；衔?6～19屬于臭豆堿型（四環(huán)型）生物堿，是2個喹諾里西啶駢合而成的衍生物，其中1個喹諾里西啶含有酰胺結(jié)構(gòu)，C-13位易引入羥基，也容易被羰基化?；衔?0～40屬于鷹爪豆堿或羽扇豆堿型（四環(huán)型）生物堿，是2個喹諾里西啶駢合而成的衍生物，常見的類型結(jié)構(gòu)特征：C-2/C-10/C-17位易羰基化，少數(shù)C-3/C-4位含有羥基，C-13位羥基容易與巴豆?；纬甚?，少數(shù)羥甲基化；C-5與C-6或C-11與C-12氫化形成雙鍵。其中化合物27、28含一個喹諾里西啶和一個哌啶環(huán)，化合物38為喹諾里西啶和吲哚里西啶駢合而成?；衔?1～54屬于紅豆型（五環(huán)/六環(huán)型）生物堿，一類以苦豆堿為母核，C-9位連接1個哌啶環(huán)的衍生物，常見的類型結(jié)構(gòu)特征：N-23位易與N-12位通過亞甲基環(huán)合；N-12位與C-22位連接閉合成環(huán)，構(gòu)成六環(huán)型生物堿；C-16與C-17位雙鍵容易被氫化還原。

在生物堿的研究中，Pouny等[17]的研究備受關(guān)注。從中國紅豆樹的根和枝條提取物中首次分離得到4種類似金雀花堿的新型生物堿，其C環(huán)和D環(huán)形成2-氮雜雙環(huán)[3.2.1]辛烷，命名為hosieine A～D（55～58）。由于55結(jié)構(gòu)獨(dú)特，且在治療精神分裂癥和阿爾茨海默病中具有潛在的應(yīng)用價值，2015年，Ouyang等[20]發(fā)現(xiàn)亞硝基-烯環(huán)化反應(yīng)能夠構(gòu)建氮雜[3.2.1]辛烷體系，經(jīng)過21步反應(yīng)，完成了(-)-Hosieine A的首次不對稱全合成；2018年，美國貝勒大學(xué)Huang等[21]以6-甲基-2-吡啶酮為起始原料，經(jīng)過7步反應(yīng)，完成了外消旋體 (±)-hosieine A的合成。隨后，本課題組從紅豆樹O.hosieiPrain嫩枝和種子70%乙醇部位同樣分離得到了hosieines A和B，以及3個新的類金雀花堿的生物堿hositisines A、B和hosimonoal（59～61），化合物61則是首次分離得到的類金雀花堿與單萜類成分以醚鍵相連形成的生物堿[18-19]。

1.2 黃酮類化合物

紅豆屬植物同其他豆科植物一樣含有大量的黃酮類成分。目前，文獻(xiàn)已報道52個黃酮類化合物[22-28]，主要從花櫚木、紅豆樹、O.monosperma、O.robusta以及O.sumatrana中分離得到。包括黃酮類（66～77）、黃酮醇類（78～81）、二氫黃酮類（82）、二氫黃酮醇類（83、84）、異黃酮類（85～110）、二氫異黃酮類（111～115）、紫檀素類（116）和花青素類（117），具體成分見表2及圖2。異黃酮類化合物是紅豆屬植物中分離得到最多的一類黃酮，且能與不同的糖苷或異戊烯基相連或進(jìn)一步成環(huán)，其結(jié)構(gòu)變化多端。從花櫚木和O.monosperma根皮及O.robusta樹皮部位分離得到多個特殊的異黃酮（醇）異戊烯基取代物，化合物106～108、110、115的C-6連接異戊烯基，并與C-7羥基形成一個吡喃環(huán)，而化合物109則與C-5羥基氧化形成類似結(jié)構(gòu)?；衔?17為黃烷酮的二聚體且有桂皮?；〈状螐腛.sumatrana葉部提取物分離鑒定。

圖2 紅豆屬植物中黃酮類化合物結(jié)構(gòu)Fig.2 Chemical structures of flavonoids in Ormosia

表2 紅豆屬植物中黃酮類化合物Table 2 Flavonoids in plants of Ormosia

1.3 其他類化合物

主要包括萜類、苯丙酸類、木脂素類化合物等[16,19,22,24,27-29]，共27種，具體化合物及結(jié)構(gòu)見表3及圖3。

圖3 紅豆屬植物中其他類化合物結(jié)構(gòu)Fig.3 The chemical structures of other compounds in Ormosia

表3 紅豆屬植物中其他類化合物Table 3 Other compounds in plants of Ormosia

揮發(fā)油成分主要包括醛酮類、醇類、酯類、烯烴類、胺類、環(huán)烴類、羧酸類以及酰胺類等。據(jù)統(tǒng)計，目前對于紅豆屬揮發(fā)油成分的分離只涉及花櫚木及紅豆樹2種，得到122種揮發(fā)油化學(xué)成分[30-33]，具體成分見表4。其中，從花櫚木中提取分離得到共89種（O1～89），從紅豆樹葉中提取分離得到36種（O35、O40、O52、O90～122），兩者差異較大，共有的揮發(fā)油成分僅有O35、O40和O52，其他樹種揮發(fā)油成分未見報道，差異性未知，值得進(jìn)一步研究。

表4 紅豆屬植物中揮發(fā)油化學(xué)成分Table 4 The chemical constituents of the volatile oil from plants of Ormosia

續(xù)表4

2 生物活性

2.1 抗氧化活性

Ahmed等[27]對O.robusta樹皮部甲醇提取物萃取部位進(jìn)行總酚含量測定，發(fā)現(xiàn)酚類成分含量越高，對1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）自由基清除能力更強(qiáng)，其中醋酸乙酯部位清除能力最好，半數(shù)致死濃度（LC50）值為1.21 μg/mL，優(yōu)于陽性對照二丁基羥基甲苯（BHT，IC50：21.45 μg/mL）。翟大才等[29]通過測定紅豆樹種子正丁醇、醋酸乙酯和石油醚等萃取物對DPPH自由基的清除作用，測得紅豆樹種子正丁醇、醋酸乙酯和石油醚萃取物及維生素C（Vc）對DPPH自由基清除作用的半數(shù)有效量（ED50）值分別為0.149 6、0.021 2、0.040 2和0.002 7 mg/mL；測定紅豆樹種子正丁醇、醋酸乙酯、石油醚萃取物和Vc對2,2’-連氮基-雙-（3-乙基苯并二氫噻唑啉-6-磺酸）（ABTS）自由基的清除率，ED50值分別為0.027 2、0.122 8、0.023 0和0.002 3 mg/mL。Feng等[22]對異黃酮（111）進(jìn)行了抗氧化活性評價，結(jié)果顯示具有顯著的清除DPPH自由基能力，IC50值為28.5 μmol/L，與陽性對照L-抗壞血酸（IC50：25.6 μmol/L）相當(dāng)。

2.2 對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用

Lu等[23]第一次提出O.henryi葉部提取物具有初步的抗抑郁作用，小鼠在經(jīng)過提取物治療后觀察到的變化包括：蔗糖偏好指數(shù)升高、進(jìn)食潛伏期縮短、尾懸吊時間延長以及腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）表達(dá)上調(diào)，表明富含黃酮化合物的O.henryi葉部提取物是一種具有調(diào)節(jié)抑郁功能的營養(yǎng)保健品（或功能性添加劑）領(lǐng)域的新資源。Pouny等[17]發(fā)現(xiàn)從O.hosiei分離得到的生物堿55～57對神經(jīng)元煙堿型乙酰膽堿α4β2受體具有顯著的親和力，其IC50值分別為0.96、3.9和4.8 μmol/L，優(yōu)于陽性對照煙堿（IC50：4.9 μmol/L），表明紅豆生物堿可能具有與中樞神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)的潛在應(yīng)用，如戒煙、抑制焦慮、增強(qiáng)認(rèn)知等。

2.3 細(xì)胞毒活性

特異性蛋白酶抑制劑的研發(fā)是抗癌藥物研發(fā)的熱點(diǎn)，Su等[28]從O.sumatrana葉提取物氯仿溶解部位中發(fā)現(xiàn)化合物119對人白血病細(xì)胞HL-60具有抑制活性，其IC50值為30 μmol/L。Feng等[22]通過細(xì)胞存活率（MTT）分析方法對異黃酮（111）進(jìn)行了細(xì)胞毒性評價，結(jié)果顯示對人肺癌細(xì)胞（A549）、人肺腺癌細(xì)胞（LAC）、人肝癌細(xì)胞（HepG2）具有較強(qiáng)的抑制活性，IC50值分別為4.25、5.22和7.09 μmol/L，優(yōu)于陽性對照阿霉素（IC50值分別為15.15、20.48和79.5 μmol/L）。Xu等[19]研究發(fā)現(xiàn)，化合物55、59～61和132對A549、HepG2、人卵巢癌細(xì)胞（A2780）和人乳腺癌細(xì)胞（MCF7）具有較好的抑制活性，IC50值在5.7～36.5 μmol/L。

2.4 抗炎活性

Ni等[18]研究表明，生物堿59和60在50 μmol/L濃度下可顯著降低乳酸脫氫酶（lactate dehydrogenase，LDH）的釋放，對氧糖剝奪/復(fù)氧（oxygen-glucose deprivation/reoxygenation，OGD/R）損傷的PC12細(xì)胞具有較強(qiáng)的保護(hù)作用。

2.5 抑菌活性

翟大才等[29]通過檢測紅豆樹種子正丁醇、醋酸乙酯和石油醚等萃取物對金黃色葡萄球菌、蘇云金芽孢桿菌和綠膿桿菌等菌株的抑菌活性，發(fā)現(xiàn)紅豆樹種子正丁醇萃取物對上述革蘭陰性菌的抑制效果強(qiáng)于革蘭陽性菌；而石油醚萃取物恰巧與此相反，其對上述革蘭陽性菌的抑制效果強(qiáng)于革蘭陰性菌。此外，翟大才等[33]還檢測了紅豆樹葉揮發(fā)油對金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、大腸桿菌及綠膿桿菌的抑菌活性，結(jié)果顯示紅豆樹葉揮發(fā)油對革蘭陽性和革蘭陰性菌均具有一定的抑制效果，且在相同濃度下抑制強(qiáng)度為:金黃色葡萄球菌＞綠膿桿菌＞大腸桿菌＞枯草芽孢桿菌。Linuma等[26]發(fā)現(xiàn)從O.monosperma的根皮部中分離得到的異黃酮（115）對口腔微生物（變形鏈球菌、牙齦卟啉菌和伴放線放線桿菌）具有中等抑制活性，其最小抑制濃度（MIC）均為6.3 μg/mL，化合物85對牙齦卟啉菌也具有抑制活性，MIC為12.5 μg/mL。邱亞鐵等[25]對紅豆樹中分離的黃酮類化合物進(jìn)行了抑制植物病原真菌的活性評價，結(jié)果表明，黃酮82、92和94在150 mg/L下對禾谷鐮刀菌、西瓜尖鐮孢菌和茄病鐮刀菌的菌絲生長顯示中等強(qiáng)度的抑制作用，且抑制率在25.65%～39.81%。

2.6 殺蟲活性

Ahmed等[27]對O.robusta樹皮部甲醇提取物用正己烷、四氯化碳、氯仿和醋酸乙酯進(jìn)行萃取，并將這5個部位對鹽水豐年蟲進(jìn)行致死性生物測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)均有較好的毒殺活性，其中正己烷部位毒殺作用最強(qiáng)，（LC50值為1.49 μg/mL，與陽性對照硫酸長春新堿相當(dāng)。

3 結(jié)語

紅豆屬植物資源種類豐富，但其化學(xué)成分及生物活性的研究還有待更深入的研究。我國紅豆屬植物資源日漸豐富，而化學(xué)成分及活性研究中僅涉及花櫚木、紅豆樹及海南紅豆，極大限制了紅豆屬植物資源藥用價值的開發(fā)與利用。已發(fā)現(xiàn)有一些新穎的生物堿類活性顯著，但更深入的活性機(jī)制研究尚未見報道，有待進(jìn)一步深入研究。本課題組致力于紅豆屬植物資源開發(fā)與利用，已經(jīng)取得部分成果，后續(xù)將進(jìn)行更系統(tǒng)的化學(xué)成分和生物活性的研究，為紅豆屬的藥用資源開發(fā)與藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究提供更多參考。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突