板凳果屬植物化學成分及藥理作用研究進展

劉辰旺，丁 超，孫 玉，李玉澤，張化為，鄧 翀，宋小妹，張東東

（陜西中醫(yī)藥大學藥學院，陜西咸陽712046）

黃楊科（Buxaceae）板凳果屬（Pachysandra）在全球一共有3種，美國東南部產(chǎn)1種，我國產(chǎn)2種及1~2變種［1］。目前報道的板凳果屬植物研究主要是板凳果（Pachysandra axillarisFranch.）和 頂 花 板 凳 果（Pachysandra terminalisSieb.et Zucc.）兩個種，其中頂花板凳果的研究相對較多；近年來，還報道了一篇關(guān)于板凳果的變種多毛板凳果［Pachysandra axillarisvar.stylosa（Dunn）M.Cheng］的研究。頂花板凳果的干燥全草名為捆仙七，是“太白七藥”中的一個重要品種，藥用歷史悠久，具有清熱解毒、舒筋活絡(luò)、鎮(zhèn)靜安神等功效，在民間應(yīng)用廣泛，具有重要的研究利用價值。研究表明，板凳果屬植物中含有豐富的甾體生物堿成分，具有抗腫瘤、抗?jié)?、抗菌、抗氧化及抗瘧原蟲等藥理作用［2-5］。近十年來，國內(nèi)外學者又從板凳果屬植物中分離出53 個新的單體化合物，其中有45 個為生物堿，并且具有良好的抗腫瘤和抗氧化活性。最新研究還發(fā)現(xiàn)頂花板凳果中的生物堿提取物對羅得西亞錐蟲具有較好的抑制活性。然而對于板凳果屬植物中單體化合物的具體藥理作用機制研究較少，藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究尚不完善，因此本文將對板凳果屬的化學成分和藥理作用進行系統(tǒng)的總結(jié)，為進一步深入研究及開發(fā)利用板凳果屬植物的藥用價值提供參考。

1 化學成分

板凳果屬植物中的化學成分十分豐富，近50年來，國內(nèi)外學者從板凳果和頂花板凳果的全草中共分離出156種化合物，主要是生物堿和三萜類成分，還有部分甾體、木脂素、酚類等其他成分。具體見表1~3。

1.1 生物堿類

生物堿類化合物是板凳果屬植物中最為重要的活性成分之一，具有良好的抗腫瘤活性。板凳果屬植物中的生物堿類型主要為孕甾烷生物堿，在3位上含有氮取代基，或在20 位上含有氮取代基，雙鍵多在5（6）位和16（17）位，少數(shù)化合物在17（20）位也存在雙鍵。早在上世紀60 年代，Kikuchi 等［2-9］就從頂花板凳果中分離出了23種孕甾烷生物堿，其中首次分離出兩個3位被β-內(nèi)酰胺環(huán)取代的孕甾烷生物堿；并發(fā)現(xiàn)了一種新的孕甾烷生物堿pachysantermine A，在3 位和4 位存在七元環(huán)內(nèi)酯。在1967 年，Kikuchi［10］又在頂花板凳果中發(fā)現(xiàn)了一種新型碳骨架孕甾烷類生物堿，命名為spiropachysine。我國學者邱明華［11-19］也在板凳果中發(fā)現(xiàn)了一系列新的孕甾烷生物堿，并發(fā)現(xiàn)了化合物spiropachysine 的一個非對映體，命名為isospiropachysine。Sun 等人［20］也從板凳果中分離出9 個新的孕甾烷生物堿，并命名為pachysamine J~R。2010 年，段宏泉課題組［21-27］從頂花板凳果中分離出多個新型生物堿，并首次分離出3 個新的紫羅蘭酮類生物堿（6R，7E，9R）-9-dimethylamino-4，7-magastigmedien-3-one、（6R，7E，9R）-9-methylamino-4，7-magastigmedien-3-one 和（6R，7E，9S）-9-methylamino-4，7-magastigmedien-3-one。具體見表1、4和圖1~2。

圖1 化合物1~72的母核Fig.1 Parent nuclei of compounds 1~72

表1 板凳果屬植物中的生物堿類成分Tab.1 Alkaloids constituents of the genus Pachysandra

1.2 三萜類

目前，從板凳果屬植物中共分離出20個三萜類成分，其中五環(huán)三萜有16 個，四環(huán)三萜有4 個。Kikuchi 等［28-35］從頂花板凳果中分離出15 個三萜類成分，其中五環(huán)三萜的構(gòu)型主要為木栓烷型；四環(huán)三萜的主要構(gòu)型為環(huán)菠蘿蜜烷型。Zhang 等人［44］從頂花板凳果的提取液中分離出5 個五環(huán)三萜類成分，其中4個為黃楊科植物首次分離，且均為木栓烷型。具體見表2和圖2。

表2 板凳果屬中的三萜類成分Tab.2 Triterpenoids constituents of the genus Pachysandra

1.3 其他類

Kikuchi 等［31］從頂花板凳果中分離出2 個甾醇，分別為豆甾醇和β-谷甾醇。李晨陽等［25-26］從頂花板凳果中分離出4 個木脂素類成分，其中有3 個為雙環(huán)氧木脂素，1 個為單環(huán)氧木脂素。肖會君［37］等還從頂花板凳果中分離出5 個化合物，其中4 個為新化合物，1 個單環(huán)氧木脂素糖苷為該植物首次分離。翟慧媛等［38］從頂花板凳果中首次分離出9 個酚類成分。板凳果屬植物中還含有一些其他甾體類、糖苷類等成分。2017 年，我國學者楊艷等［46］首次報道了關(guān)于多毛板凳果的研究，采用固相微萃取技術(shù)提取了多毛板凳果中的揮發(fā)性成分，通過GCMS 技術(shù)共分離鑒定了104 種揮發(fā)性成分，主要是酯類、醇類、芳香類、倍半萜類等成分。具體見表3和圖2。

圖2 化合物73~156的結(jié)構(gòu)Fig.2 Structures of compounds 73~156

表3 板凳果屬中的其他類成分Tab.3 Other constituents of the genus Pachysandra

續(xù)表

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表4 化合物1~72的結(jié)構(gòu)Tab.4 Structures of compounds 1~72

續(xù)表

2 藥理作用

2.1 抗腫瘤作用

板凳屬植物中發(fā)揮抗腫瘤作用的主要成分為生物堿類。馬勝男［47］對頂花板凳果中紫羅蘭酮型生物堿進行抗人乳腺癌細胞MDA-MB-231 活性研究，經(jīng)過紫羅蘭酮型生物堿（6R，7E，9R）-9-dimethylamino-4，7-magastigmedien-3-one 低、中、高三種濃度（2、6、18 μmol·L-1）處理MDA-MB-231 細胞24 h 后，采 用WB 方 法 測 定 其 細 胞 中 的integrinβ1、PKCξ、Akt 的磷酸化水平，結(jié)果表明：該生物堿可以顯著降低integrinβ1、PKCξ、Akt 的磷酸化水平，并呈一定濃度依賴性，進一步抑制腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移；并通過體外matrigel基質(zhì)膠模型，測得該生物堿濃度在50 μM 能降低內(nèi)皮細胞小管生成，具有潛在的抗血管形成的能力。Jin 等人［48］對頂花板凳果中一種新的 紫 羅 蘭 酮 生 物 堿9-（N，N-Dimethyl）-4，7-megastigmedien-3-one進行抗人乳腺癌細胞實驗，發(fā)現(xiàn)該化合物可以抑制p-PKC和integrinβ1的表達，進一步來抑制癌細胞的遷移和侵襲，可能表現(xiàn)出不同的抗癌細胞轉(zhuǎn)移作用，有希望成為開發(fā)新的抗轉(zhuǎn)移先導(dǎo)化合物的候選者。Qiu 等人［14］研究發(fā)現(xiàn)板凳果植物中兩個新的孕酮衍生物pachysanonin 和pachysanone，對Lewis 肺癌腫瘤細胞的半數(shù)抑制濃度分別為（0.020 ± 0.006）μg·mL-1和（2.0 ± 0.3）μg·mL-1，有非常顯著的抗腫瘤活性，其中化合物pachysanone的半數(shù)抑制濃度甚至低于天然抗腫瘤劑三尖杉酯堿、高三尖杉酯堿和阿霉素。Funayama 等人［40］研究，孕甾烷生物堿epipachysamine E 和pachysamine E 對P388 小鼠白血病細胞生長抑制活性的影響，測得兩種生物堿的半數(shù)抑制濃度分別為0.56 μg·mL-1、0.46 μg·mL-1，結(jié)果表明這兩種生物堿具有顯著的抗白血病細胞活性。板凳果屬植物中含有豐富的生物堿類成分，其對多種腫瘤細胞具有不同程度的抑制作用，多數(shù)生物堿均能較好的抑制腫瘤細胞的遷移與侵襲，具有較高的研究價值。

2.2 抗?jié)?/h3>

Masaki 等 人［49］研 究 發(fā) 現(xiàn) 孕 甾 烷 生 物 堿epipachysamine A 可以抑制2DG 或者TRH 誘導(dǎo)的胃酸分泌，但該化合物不會影響電神經(jīng)刺激或氨甲酰誘導(dǎo)的胃酸分泌，這些結(jié)果表明該化合物的作用是由于對胃酸分泌中的中樞神經(jīng)調(diào)節(jié)機制的影響。邱明華等人［19］通過對Pachysandra 型生物堿的活性篩選，在由鹽酸和牛黃膽酸誘導(dǎo)引起的大鼠胃病實驗，或者由壓力引起的大鼠實驗，發(fā)現(xiàn)在3位上有含氧取代基的化合物如pachyaximine A，能顯示較強的生理活性。Watanabe 等人［50］通過觀察小鼠的握力和鎮(zhèn)靜能力，以及震顫、驚厥等現(xiàn)象，并研究生物堿對實驗性胃潰瘍小鼠的治療效果，結(jié)果表明生物堿可以預(yù)防應(yīng)激引起的小鼠胃損傷，說明頂花板凳果植物用于治療胃腸疾病的傳統(tǒng)用途可能是由于該類生物堿發(fā)揮作用，但在現(xiàn)有的研究中，并未發(fā)現(xiàn)明確的表達其具體發(fā)揮作用的途徑及相關(guān)通路。

2.3 抗氧化

研究發(fā)現(xiàn)，板凳屬植物中酚類成分具有較強的抗氧化活性，其取代基的種類、數(shù)目、位置等都會影響其抗氧化的活性，但目前對于其構(gòu)效關(guān)系的研究還不夠完善。翟慧媛等人［38］通過采用DPPH 自由清除法，對首次從板凳果屬植物中分離出來的9 個酚類成分進行抗氧化活性實驗，結(jié)果表明：化合物2，3，4-三羥基苯甲酸和原兒茶酸具有較強的抗氧化活性，在濃度為50 μmol·L-1時對DPPH 自由基的清除能力分別為97.9%和92.0%，與維生素E的活性相當。另外發(fā)現(xiàn)，羥基數(shù)目增多，其抗氧化活性則明顯增強。酚類化合物中羥基的對位被羧基或者醛基取代，可以增強其酚羥基的活潑性，對DPPH 的清除能力也會相應(yīng)增強；而且，羥基與苯環(huán)形成的共軛體系，有利于形成較穩(wěn)定的苯氧自由基，也會增強其抗氧化活性。

2.4 抗菌

Zhao等人［51-52］對頂花板凳果中一種新的孕甾烷生物堿20α-dimethylamino-3β-senecioylamino-pregn-5-ene 進行抗菌實驗，評價其對MRSA 和MRSE 的抗菌活性，結(jié)果表明，該生物堿的最低抑菌濃度為25 mg·L-1，并且未引起細菌之間的耐藥性，可用于治療由革蘭氏陽性菌引起的感染性疾?。辉跀⊙Y動物模型中也體現(xiàn)了良好的體內(nèi)治療效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該生物堿劑量依賴性地提高了MRSA感染小鼠的存活率。后續(xù)分析表明：細菌細胞的胞質(zhì)收縮導(dǎo)致細胞膜和胞質(zhì)之間出現(xiàn)明顯的間隙，細胞膜嚴重受損導(dǎo)致細胞內(nèi)容物泄漏，最終導(dǎo)致該生物堿對細菌的致死作用。這些結(jié)果表明，該生物堿是一種潛在的抗MRSA 和MRSE 的藥物，可能是發(fā)現(xiàn)和開發(fā)新型抗菌藥物的先導(dǎo)化合物。

2.5 抗瘧原蟲

人類非洲錐蟲?。℉uman African trypanosomiasis，HAT），是一種熱帶忽視病，主要是由岡比亞錐蟲（Trypanosomabrucei gambiense，Tbg）和羅得西亞錐蟲（Trypanosombrucei rhodesiense，Tbr）引起的，如果不能及時治療會有致命危險，目前用于治療HAT的藥物用藥困難，副作用大而且會產(chǎn)生耐藥性［53］。國外學者Flittner［54］等人最新研究，評價了頂花板凳果的粗提物、生物堿富集組分和非堿性組分對羅得西亞錐蟲的活性，測得三個組分的半數(shù)抑制濃度分別為4.2 μg·mL-1、0.39 μg·mL-1和7.0 μg·mL-1，結(jié)果表明生物堿富集組分對羅得西亞錐蟲具有較強的活性；并將各種餾分的分析結(jié)果與它們對Tbr 的生物活性聯(lián)系起來，突出了18種可能導(dǎo)致抗錐蟲活性的成分，進一步通過（+）ESI 質(zhì)譜碎片的詳細分析，鑒定了其中17種成分均為孕甾烷生物堿類，有希望開發(fā)出一種治療人類非洲錐蟲病的新型藥物。

3 討論

綜上所述，板凳果屬植物中主要含有生物堿、三萜、木脂素、甾體、酚類等多種化學成分，具有抗腫瘤、抗?jié)?、抗氧化、抗菌、抗瘧原蟲等藥理作用，表明板凳果屬植物具有良好的開發(fā)和利用前景。目前關(guān)于板凳果屬植物的研究大多集中在其化學成分，對其藥理作用的研究大多為細胞活性實驗，深入研究其具體的作用機制較少，未能清楚地闡明其藥效作用物質(zhì)基礎(chǔ)。板凳果屬植物中所含生物堿成分較多，且絕大多數(shù)生物堿都屬于孕甾烷生物堿，經(jīng)研究可以看出多個孕甾烷生物堿如pachysanonin、epipachysamine E 等，在抗腫瘤方面都具有較好的活性，因此可以在孕甾烷生物堿方面進一步深入研究其具體的藥理作用機制，豐富其藥效物質(zhì)基礎(chǔ)，開發(fā)出更多的新型藥物。Jin等人研究發(fā)現(xiàn)頂花板凳果中一種新的紫羅蘭酮生物堿9-（N，N-Dimethyl）-4，7-megastigmedien-3-one 表現(xiàn)出不同的抗腫瘤轉(zhuǎn)移作用機制，可以作為抗腫瘤轉(zhuǎn)移先導(dǎo)化合物的候選者；Zhao 等人也發(fā)現(xiàn)了一種新的孕甾烷生物堿20α-dimethylamino-3β- senecioylamino-pregn-5-ene，可以作為新型抗菌藥物的先導(dǎo)化合物，這些研究都表明板凳果屬植物具有較大的研究價值空間。通過研究這些新天然產(chǎn)物的化學結(jié)構(gòu)及藥理作用機制，可進一步對其進行化學結(jié)構(gòu)修飾，全合成或半合成出具有高效、安全、低毒的新化合物，開發(fā)出更多的藥物前體。Flittner 等人還首次研究報道了頂花板凳果中的生物堿提取物對羅得西亞錐蟲具有較強的抑制活性，這一研究發(fā)現(xiàn)對于治療人類非洲錐蟲病具有非常重要的意義，今后可以進一步深入研究其對羅得西亞錐蟲具體的抑制作用機制，挖掘出更多高活性的新型生物堿。關(guān)于板凳果屬植物中其他類型化合物的報道較少，今后的研究還可以從其他類型化合物出發(fā)，進一步豐富板凳果屬化合物的結(jié)構(gòu)類型。還可以進一步挖掘板凳果屬植物中的新型化學成分，著重研究生物堿的抗腫瘤作用及其作用機制，為進一步開發(fā)利用板凳果屬植物資源提供科學依據(jù)。