蒼耳屬中的倍半萜類化合物結(jié)構(gòu)及藥理活性

付璐鷺 陳冠宜 盛天露 許俊申 劉文琴 陳鐘文 劉華 （. 江西中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院 南昌 330004； 南昌醫(yī)學(xué)院 南昌 33005）

研究發(fā)現(xiàn)蒼耳屬植物中主要的活性成分是倍半萜類化合物，且多具有內(nèi)酯結(jié)構(gòu)。蒼耳屬植物中的倍半萜內(nèi)酯化合物，主要為裂愈創(chuàng)木烷型和桉葉烷型，還有部分愈創(chuàng)木烷型。近些年，對(duì)此類化合物的研究較多，無論是化合物的數(shù)目還是骨架類型都是萜類化合物中最多的一類［1］。倍半萜內(nèi)酯化合物具有抗腫瘤，抑制微生物生長(zhǎng)作用，皮膚致敏作用，引起脊椎動(dòng)物中毒和植物生長(zhǎng)抑制作用［2］。對(duì)近幾年蒼耳屬中蒼耳X.strumarium、刺蒼耳X.spinosum、蒙古蒼耳X.mongolicum等的根、莖、葉、全草和果實(shí)中分離得到的倍半萜類化合物的分類、來源、結(jié)構(gòu)進(jìn)行歸納整理。

蒼耳屬為菊科管狀花亞科向日葵族的一個(gè)屬，該屬植物約25 種，廣泛分布于世界各地。付小梅等［3］對(duì)蒼耳屬植物的藥材資源進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)我國(guó)蒼耳屬植物有5 種和1 個(gè)變種，蒼耳屬植物資源分布概況見表1。

1 化學(xué)結(jié)構(gòu)

蒼耳屬植物以果實(shí)或全草入藥，迄今為止，已經(jīng)從該屬植物中分離并鑒定出倍半萜類化合物84 種，其中愈創(chuàng)木烷型4 種，裂愈創(chuàng)木烷型42 種，桉葉烷型8 種。除以上幾種外，還有結(jié)構(gòu)比較特殊的，如Humulane-type和Germacrane-type，分別有8種和3種?？梢娚n耳屬主要以裂愈創(chuàng)木烷型化合物為主。

1.1 愈創(chuàng)木烷型倍半萜

化合物1～4 為典型愈創(chuàng)木烷型倍半萜，愈創(chuàng)木烷型倍半萜屬于薁類化合物，該類化合物的主要特征結(jié)構(gòu)為七元環(huán)并五元內(nèi)酯環(huán)，并在C4和C5位有取代。化合物1 在2015 年首次從蒙古蒼耳和蒼耳（孟加拉國(guó)地區(qū)）的全草甲醇提取物中分離得到，該化合物具有強(qiáng)大的抗腫瘤活性?；衔? 為2021 年首次從蒼耳地上部分分離得到?；衔?、4 來自加拿大蒼耳全草。這類化合物具有抗腫瘤、保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)等生物活性?；瘜W(xué)成分結(jié)構(gòu)見圖1、表2。

圖1 從蒼耳屬中分離得到的愈創(chuàng)木烷型倍半萜的結(jié)構(gòu)

表2 從蒼耳屬中分離得到的愈創(chuàng)木烷型倍半萜

1.2 裂愈創(chuàng)木烷型倍半萜

裂愈創(chuàng)木烷型結(jié)構(gòu)是在愈創(chuàng)木烷型結(jié)構(gòu)上發(fā)生了五元環(huán)或七元環(huán)的開環(huán)，此類型為蒼耳倍半萜類化合物主要結(jié)構(gòu)類型。蒼耳屬中報(bào)道的裂愈創(chuàng)木烷型倍半萜有42 種，占該屬已報(bào)道倍半萜數(shù)量的50%?；衔锩Q和結(jié)構(gòu)見圖2、表3。

圖2 從蒼耳屬中分離得到的裂愈創(chuàng)木烷型倍半萜的結(jié)構(gòu)

表3 從蒼耳屬中分離得到的裂愈創(chuàng)木烷型倍半萜

1.3 桉葉烷型倍半萜

蒼耳屬中也有部分桉葉烷型倍半萜，其基本骨架母核是由15 個(gè)碳原子組成的2 個(gè)六元環(huán)和4 個(gè)取代基，此類倍半萜結(jié)構(gòu)多樣，多發(fā)生在取代基的位置和結(jié)構(gòu)以及環(huán)內(nèi)雙鍵的位置不同。此類倍半萜內(nèi)酯具有抗炎、抗腫瘤、 保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)、抗菌、抗病毒等多種活性［27］，共發(fā)現(xiàn)8 種桉葉烷型倍半萜?；衔锩Q和結(jié)構(gòu)見圖3、表4。

圖3 從蒼耳屬中分離得到的桉葉烷型倍半萜的結(jié)構(gòu)

表4 從蒼耳屬中分離得到桉葉烷型倍半萜

1.4 Humulane 型倍半萜

從蒼耳屬主要植物中分離的除以上幾種結(jié)構(gòu)外，還有結(jié)構(gòu)比較特殊的，如Humulane-type，共8種，均從中國(guó)新疆刺蒼耳的果實(shí)中分離。這種類型的倍半萜主要特征是通過幾個(gè)小環(huán)閉合形成一個(gè)大環(huán)，環(huán)上有取代基。這類化合物都具有抗病毒活性，化合物名稱和結(jié)構(gòu)見圖4、表5。

圖4 從蒼耳屬中分離得到的Humulane型倍半萜的結(jié)構(gòu)

表5 從蒼耳屬中分離得到Humulane型倍半萜

1.5 Germacrane 型倍半萜

Germacrane-type 結(jié)構(gòu)共4 種，其中化合物1、2、3 均來自于刺蒼耳果實(shí)部分?；衔锩Q和結(jié)構(gòu)見圖5、表6。

圖5 從蒼耳屬中分離得到的Germacrane型倍半萜的結(jié)構(gòu)

1.6 其他類型倍半萜

除了上述總結(jié)的5 種類型倍半萜，還有很多結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，沒有特定規(guī)律的結(jié)構(gòu)，這類型化合物共17 個(gè)。化合物名稱和結(jié)構(gòu)見圖6、表7。

圖6 其他類型倍半萜的結(jié)構(gòu)

表7 從蒼耳屬中分離得到Germacrane型倍半萜

2 倍半萜類化合物的藥理活性

蒼耳屬藥用部位多種多樣，多為成熟干燥果實(shí)，也有根、莖、葉及全草入藥，在我國(guó)供藥用主要是蒼耳和蒙古蒼耳［34］。蒼耳屬在世界各地民間主要用于利尿、催吐、催瀉、治前列腺疾病、發(fā)燒、淋巴結(jié)核、肝炎和癌癥、皮膚瘙癢和麻風(fēng)病等［35-36］。其具有降血糖、抗過敏、抑菌、抗炎鎮(zhèn)痛、抗腫瘤、降血脂等效果，蒼耳子還是治療鼻淵、鼻鼽之良藥，被廣泛地應(yīng)用于臨床［37-42］。蒼耳屬植物所含化學(xué)成分主要為揮發(fā)油、倍半萜內(nèi)酯和苷類，倍半萜類化合物活性特征是具有很強(qiáng)的抗菌、抗病毒、抗腫瘤和抗炎活性［43-44］。

2.1 抗菌活性

裂愈創(chuàng)木烷型化合物17（xanthatin）作為蒼耳屬的特征活性化合物，許多學(xué)者對(duì)其藥理作用有詳細(xì)報(bào)道。在抗菌活性上，胡東燕等［6］對(duì)蒼耳提取物中的化合物做抗菌實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論蒼耳亭的抗菌效果要比其他化合物效果強(qiáng)。蒼耳亭與化合物33（inusoniolide）、化合物18（xanthinosin）相比較，對(duì)其結(jié)構(gòu)與藥效之間的關(guān)系做了一些推斷，蒼耳亭為α,β-不飽和γ-內(nèi)酯環(huán)共軛體系，可能更容易與細(xì)胞壁和細(xì)胞膜相結(jié)合，從而使化合物進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，而達(dá)到抑菌或抗菌的效果。也有研究表明蒼耳亭對(duì)金黃色表皮蠟樣芽孢桿菌、肺炎克雷伯菌、銅綠假單胞菌和沙門氏菌有明顯的抗菌效果，其最小抑菌濃度（MIC）值，分別為31.3、62.5、125 和125 μg/mL［45］。研究發(fā)現(xiàn)，在植物病原菌的抑制方面，蒼耳具有很好的效果。其中蒼耳子的水煎劑在對(duì)于炭疽桿菌、白喉?xiàng)U菌等微生物的抑制方面具較好的活性［46］。姜克元等［47］通過對(duì)蒼耳子的醇提物進(jìn)行活性研究，發(fā)現(xiàn)在抗病毒方面具有良好的活性，并對(duì)醇提物進(jìn)行了系統(tǒng)的分離純化，得到了倍半萜類化合物Xanthatin，該化合物在抑制金黃色葡萄球菌群方面具有良好的活性。張爭(zhēng)名等［48］通過生長(zhǎng)速率法、孢子萌發(fā)法以及自由基清除法對(duì)蒼耳子甲醇粗提物進(jìn)行了抑菌實(shí)驗(yàn)及自由基清除實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，蒼耳子的甲醇提取物對(duì)黑曲霉、黃瓜灰霉菌、尖鐮孢菌黃瓜?；?、終極腐霉、綠色木霉病具有抑制作用?？梢姡还苁巧n耳提取物還是單一化合物都有不同程度的抗菌作用。

2.2 抗病毒活性

在蒙古蒼耳中分離得到的化合物58、61、64、51 對(duì)柯薩奇病毒B3 具有一定的抗病毒活性，IC50分別為57.74、16.78、8.70、3.70 μmol/L［24］。此外，還有化合物10（norxanthantolide F）、17、18 對(duì)柯薩奇病毒B3 表現(xiàn)抑制作用，并對(duì)甲型流感病毒具有抗病毒的作用，IC50分別為6.4、8.4、8.4 μmol/L，SI 分別為7.5、6.8、11.9 μmol/L［37］。除了分離純化后的活性成分，蒼耳的醇提物也具有一定的抗病毒活性，如蒼耳乙醇提取液對(duì)1 型單純皰疹病毒的生長(zhǎng)有抑制作用［47］，高劑量的蒼耳子提取物可以減輕鴨乙型肝炎病毒造成的肝病理?yè)p傷［49］。

2.3 抗炎鎮(zhèn)痛

研究表明蒼耳子抗炎鎮(zhèn)痛活性的強(qiáng)弱與其對(duì)自由基的清除能力有關(guān)，酚酸類化合物對(duì)自由基清除能力具有增強(qiáng)作用。化合物10 通過抑制脂多糖誘導(dǎo)的小鼠巨噬細(xì)胞產(chǎn)生抗炎活性，其作用機(jī)制可能是通過抑制NO 的形成而發(fā)揮作用，NO 在炎癥過程中起重要作用。Song 等［50］研究證明蒼耳子的水提物可抑制炎癥因子IL-1β、FN-7 誘導(dǎo)的胰膜島瘤RINm5f 細(xì)胞的死亡，抑制iNOS 的表達(dá)。張明發(fā)等［51］對(duì)蒼耳子醇提物進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其除了抑制由于乙酸引起的扭體反應(yīng)外，同時(shí)可以升高因高熱痛引發(fā)甩尾反應(yīng)的痛閾值。因此，蒼耳活性成分主要通過介導(dǎo)NO 的形成發(fā)揮抗炎作用，可見抑制炎癥因子的形成是抗炎鎮(zhèn)痛的有效手段。

2.4 抗腫瘤活性

許多學(xué)者發(fā)現(xiàn)從蒼耳提取的單一化合物對(duì)各種腫瘤因子具有抑制作用。腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體（TRAIL）是腫瘤壞死因子超家族成員之一，可誘導(dǎo)多種腫瘤細(xì)胞凋亡，但對(duì)大多數(shù)正常細(xì)胞無毒性，因此為人類癌癥的治療提供了可能性。研究者篩選出具有生物活性的天然產(chǎn)物克服TRAIL 抗性，其中蒼耳提取物中分離得到5 個(gè)倍半萜化合物，分別為蒼耳皂素、化合物25（11α，13-dihydroxanthatin）、化合物21（11α，13-dihydroxanthuminol）、化合物37（deacetylxanthanol）、化合物1（lasidiolp-methoxybenzoate）。蒼耳皂素和化合物1以劑量依賴方式上調(diào)TRAIL 耐藥AGS 細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)蛋白DR4、DR5、p53、CHOP、Bax、caspase-3、caspase-8 和caspase-9 的表達(dá)，并降低細(xì)胞存活蛋白Bcl-2 的表達(dá)。蒼耳皂素還以時(shí)間依賴的方式增強(qiáng)DR4 和DR5 蛋白水平。因此，蒼耳皂素和化合物1被發(fā)現(xiàn)同時(shí)誘導(dǎo)外源性和內(nèi)源性凋亡細(xì)胞死亡。蒼耳皂素在DLD1、DU145、HeLa 和MCF7 細(xì)胞中也可降低TRAIL 耐藥的活性。蒼耳亭對(duì)乳腺癌、肺癌、肝癌等癌細(xì)胞均有顯著的抗腫瘤活性。有研究表明蒼耳亭通過擾亂NF-κB 信號(hào)通路誘導(dǎo)非小細(xì)胞肺癌 A549 細(xì)胞凋亡，其作用可能與其抑制信號(hào)傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子（STAT3）和糖原合成酶激酶-3（GSK-3β）通路有關(guān)［52］。也可能與下調(diào)STAT3、GSK3β 和β 連環(huán)蛋白有關(guān)，而且其也觸發(fā)Chk1介導(dǎo)的DNA 損傷和通過溶酶體降解發(fā)揮抑制作用［53］。同時(shí)蒼耳亭可觸發(fā)肝癌細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)，促細(xì)胞凋亡的作用與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)，通過增加轉(zhuǎn)錄因子ATF4 的入核，促進(jìn)PERK-eIF2α-ATF4 信號(hào)通路及其下游靶點(diǎn)CHOP 介導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的發(fā)生［54］。蒼耳亭還對(duì)腦惡性膠質(zhì)瘤有抑制作用，DCE-MRI 以及免疫組化結(jié)果表明蒼耳亭通過下調(diào)VEGF 抑制血管生成來抑制C6 膠質(zhì)瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)［55］。蒼耳亭還可以通過降低微血管密度，使得腫瘤所需能量的供應(yīng)降低，抑制腫瘤生長(zhǎng)，可能具有阻斷癌細(xì)胞向血管吸收養(yǎng)分的作用［56］。

2.5 抗過敏活性

蒼耳主要活性化合物多參與抗腫瘤和抗菌作用，在過敏性疾病中還鮮有研究。研究表明蒼耳子70%醇提物劑量依賴性抑制小鼠過敏性休克、卵白蛋白所致大鼠被動(dòng)皮膚過敏反應(yīng)，在體外，蒼耳子濃度依賴性減少大鼠肥大細(xì)胞釋放組胺和β-氨基己糖酶說明蒼耳子提取物中的有效成分通過穩(wěn)定肥大細(xì)胞膜，減少組胺等過敏介質(zhì)的釋放，抑制肥大細(xì)胞依賴性速發(fā)型過敏反應(yīng)［16］。而蒼耳中倍半萜類化合物含量最為豐富，說明發(fā)揮抗過敏作用的有效化學(xué)成分可能是倍半萜類物質(zhì)。王霄彤等［57］實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Xanthatin（40 mg/kg）能顯著抑制ACD 小鼠耳腫脹，并可明顯降低耳勻漿中TH2型細(xì)胞因子IL-4、IL-5 水平，病理切片顯示其可明顯改善耳腫脹程度以及炎性細(xì)胞的浸潤(rùn)。體外實(shí)驗(yàn)中0.1 μmol/L 蒼耳亭對(duì)上皮細(xì)胞產(chǎn)生的TSLP有顯著抑制作用，1 μmol/L 的蒼耳亭可以顯著抑制RAW264.7 產(chǎn)生TNF-α。蒼耳亭對(duì)過敏性皮炎和過敏性哮喘也有很好的改善，主要對(duì)FITC 誘導(dǎo)的小鼠TH2 型變應(yīng)性接觸性皮炎和HDM 誘導(dǎo)的小鼠過敏性哮喘模型都有良好的抑制作用，其還可以減少上皮細(xì)胞產(chǎn)生的關(guān)鍵啟動(dòng)因子TSLP，并能逆轉(zhuǎn)TSLP 對(duì)NK 細(xì)胞向NK2 的轉(zhuǎn)化，其機(jī)制與抑制STAT3 活化有關(guān)，說明蒼耳對(duì)過敏反應(yīng)有明顯的抑制作用。

2.6 降血糖活性

蒼耳可以通過不同的路徑達(dá)到降血糖的作用，Yoon 等［58］發(fā)現(xiàn)從蒼耳子中分離得到的3,5-O-二咖啡?？鼘幩峒柞タ梢燥@著抑制高糖飲食小鼠晶狀體的醛糖還原酶及半乳糖醇的形成，從而減少糖尿病引起的并發(fā)癥，還可以通過增加耐受提高胰島素抵抗來降低血糖。Li 等［59］的研究表明蒼耳子水提物具有改善高脂飲食大鼠的葡萄糖耐量和胰島素抵抗的作用，在減少脂肪的生成同時(shí)增加脂肪的氧化。從蒼耳中分離得到的咖啡酸在一定劑量?jī)?nèi)濃度依賴性地降低血糖含量對(duì)正常鼠沒有影響，但羧基蒼術(shù)苷成分可升高四氧嘧啶導(dǎo)致的血糖，該成分可以通過促進(jìn)肝糖原的分解，從而達(dá)到抑制腎上腺素升血糖的作用［60］。

3 結(jié)語(yǔ)與展望

蒼耳屬中倍半萜類化合物多種多樣，其藥理作用及臨床應(yīng)用也很廣泛。其中以裂愈創(chuàng)木烷型倍半萜最為突出，此類化合物具有一定的開發(fā)價(jià)值。另外，蒼耳屬中的愈創(chuàng)木烷型倍半萜的生物活性研究比較少，其倍半萜糖苷的C-10 位羥基可能是抗炎活性有效基團(tuán)。