钩吻中非生物碱化学成分的研究进展

刘艳纯，孙志良，刘兆颖*

(1湖南省植物功能协同创新中心，长沙 410128；2 湖南农业大学动物医学院，长沙 410128)

钩吻中非生物碱化学成分的研究进展

刘艳纯1,2，孙志良1,2，刘兆颖1,2*

(1湖南省植物功能协同创新中心，长沙 410128；2 湖南农业大学动物医学院，长沙 410128)

钩吻在传统中药中常用来治疗类风湿性关节炎疼痛，神经性疼痛，痉挛，皮肤溃疡和癌症等，其主要活性成分是生物碱。国内外研究表明钩吻中非生物碱成分也具有很强的药理活性。本文对钩吻中非生物碱的化学成分进行全面综述，详细总结了国内外报道有关环烯醚萜、油脂、三萜，酚酸和甾体等非生物碱化学成分的结构与药理作用，为钩吻非生物碱的化学成分与药理作用研究提供重要的依据。

钩吻；非生物碱；环烯醚萜；化学成分

钩吻(Gelsemiumelegans)为马钱科(Loganiacease)钩吻属(Gelsemium)，别称胡蔓藤、断肠草、野葛等，主要分布在浙江、广东、广西和湖南等地。全株有大毒，其根、茎、叶都可经处理后做药使用。《本草经集注》：半夏为之使，恶黄芩。钩吻功效为祛风攻毒，消肿止痛，拔毒杀虫等。民间因其毒性大，一直外用为主。然而，钩吻却对一些动物有促进生长的作用[1]，如《唐本草》云“人或畜食其叶皆死, 羊食则大肥,猪食之能治热性病”；《本草纲目》曾载：“人误食钩吻叶者致死，而羊食钩吻则大肥”；《广东中兽医常用草药》记载： “钩吻，常定期对猪羊服本药，可以健胃，杀虫，催肥”。自1931年至今，国内外学者对钩吻的研究从未间断过，尤其是钩吻生物学、化学以及毒理、药理等方面。进入80年代，在钩吻临床效果的显著的疗效下，研究日趋活跃。目前，从细胞和器官水平研究了钩吻具有抗癌、抗炎镇痛、免疫调节等作用。

国内外研究表明生物碱是钩吻主要的活性成分[2]，同时也是主要的毒性物质。钩吻生物碱按其结构分为蛇根茎类(sarpagine)、钩吻子素类(koumine)、胡蔓藤乙素类(humantenine)、甲基钩吻素乙类(gelsedine)、钩吻素甲类(gelsemine)、常绿钩吻碱类(sampervirine)六大类。廖华军等[3]研究非生物碱部分毒性明显低于生物碱部分，非生物碱中以脂溶性部分毒性最大。但研究发现钩吻非生物碱成分也具有重要的药理作用。赵明宏等[4]研究钩吻非生物碱有一定的抗肿瘤和增强免疫作用，非生物碱体内外抗肿瘤作用与毒性并无明显相关性。目前对钩吻非生物碱的成分的提取分离已有报道，但还没有对其进行药理作用和作用机制的研究。因此，本文对钩吻非生物碱中环烯醚萜、甾体、油脂和三萜等化学成分进行系统的总结。

1 环烯醚萜类

最早发现的环烯醚萜(Iridoids)是伊蚁内酯化合物，具有抗肿瘤、保护肝脏、增强免疫和抗氧化等药理活性[5]。目前已有热回流提取、超声提取法、超临界流体萃取、逆流色谱技术、大孔树脂的分离纯化和阴离子交换树脂对总环烯醚萜的提取分离方法。但关于钩吻中环烯醚萜类化合物的提取和功能性研究尚未见有关报道。目前从钩吻中发现了25个环烯醚萜类化合物。具体化学成分和分子式见表1，对应的化学结构式见图1。

表1 钩吻中分离的环烯醚萜类化合物

2 油脂类

油脂(Oil)在自然界广泛分布，是人类日常饮食中的重要组成部分，为六大营养物质之一，是同质量产能最高的营养物质。目前植物中普遍的提取技术有超临界CO2萃取技术、溶剂浸出法、机械压榨法和水代法等[15]。油酸具有一定的抗肿瘤和降胆固醇作用，其中抗肿瘤作用可能与钩吻非生物碱的抗肿瘤活性有关。目前从钩吻中发现了18个油脂类化合物。具体化学成分和分子式见表2，对应的化学结构式见图2。

图1 钩吻中环烯醚萜的化学结构式

序号名称分子式参考文献1正三十六烷醇C36H74O162三十五烷C35H72173软脂酸C16H32O2174硬脂酸C18H36O2175油酸C18H34O2176亚油酸C18H32O21771,2苯二羧酸-2,6-二甲基-4-庚酯C16H22O4188十六烷酸甲基酯C17H34O2189邻苯乙甲酸二丁酯C16H22O41810十七酸C17H34O218119,12-十八碳二烯酸C18H32O218124,8,12,16-四甲基十七烷-4-内酯C21H40O218131,2-苯二甲酸二异辛酯C24H38O418149-十八碳烯酰胺C18H35NO1815正三十一烷醇C31H64O1916十七酸C15H30O219172-(4羟苯基)十七烷酸乙酯C23H38O32018邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯C24H38O421

图2 钩吻中油脂类的化学结构式

3 三萜类

三萜(Triterpene)及其苷在植物中广泛分布，在双子叶植物中分布最多，多数三萜结构为四环三萜和五环三萜，在中草药中以五环三萜类较为常见，主要结构式乌苏烷型(熊果酸)、齐墩果烷型、羽扇豆烷型和木栓烷型等。钩吻中三萜结构主要为乌苏烷三萜。通过对三萜类的生物活性和毒性研究表明，其具有抗癌、抗炎、抗菌、抗病毒、抗生育、溶血和杀软体动物等活性[22]。国内外对熊果酸的抗癌活性研究较多，而钩藤酸在抗癌活性测试也显示具有明显的抗癌活性。27-p-(E)-coumaroyloxyursloic acid具有较肯定的抗癌活性。目前已知的总三萜提取方法有超声波强化提取工艺、超临界提取法、乙醇热回流提取工艺和微波提取法等。但关于钩吻中三萜类化合物的提取和功能性研究尚未见有关报道。目前从钩吻中发现类18个三萜类化合物。具体化学成分和分子式见表3，对应的化学结构式见图3。

表3 钩吻中分离的三萜类化合物

续表3

4 其他类

4.1 酚酸类 酚酸(Phenolic acids)是酚类化合物的一种。目前对酚酸的生理活性研究着重于其良好的抗氧化活性。在钩吻非生物碱单体抗癌活性试验中，咖啡酸乙酯表现出良好的促细胞生长作用[16]，国内外对白藜芦醇的抗癌活性研究较多。酚酸化合物具有水溶性，提取方法有水浸提法、有机溶剂法、超临界CO2萃取法和超声波辅助提取法等[25]。目前从钩吻中发现了20个酚酸类化合物。具体化学成分和分子式见表4，对应的化学结构式见图4。

表4 钩吻中分离的酚酸类化合物

图3 钩吻中三萜类类的化学结构式

图4 钩吻中酚酸类的化学结构式

4.2 甾体类 甾体类(Steroid)化合物是存在于自然界的一种天然化学成分，甾体化合物都具有的甾体母核为环戊烷多氢菲。胆固醇化合物是最早发现并分离提纯的甾体。甾体按其生理功能分：甾醇、甾体性激素、肾皮质激素、维生素D、甾族生物碱和胆汁酸等。各类甾体都具有独特的生理功能如抗菌、抗肿瘤、防治心脑血管疾病、降血糖血脂和抗衰老等多种药理活性。尤其在抗癌活性方面已经受到广泛关注。目前关于钩吻中甾体类化合物的提取和功能性研究尚未见有关报道。从钩吻中发现了13个甾体类化合物。具体化学成分和分子式见表5，对应的化学结构式见图5。

表5 钩吻中分离的甾体类化合物

图5 钩吻中甾体类的化学结构式

4.3 香豆素类 香豆素类(Coumarin)化合物广泛存在于植物界中，也在少数动物和微生物中有发现，具有芳香味。香豆素化合物都具有共同结构4-羟基香豆素，香豆素环上常有羟基、苯基、烷氧基、异戊烯基等取代基。根据结构特征分为简单香豆素类、呋喃香豆素类、吡喃香豆素、异香豆素。双香豆素等。香豆素药物都具有抗凝作用，其主要抗凝作用机制是抑制凝血因子在肝脏的合成。给药途径一般为口服。香豆素化合物对植物的生长具有双重调节作用的特点，使用低浓度的香豆素能提高植物发芽生长的速度，反之，则抑制。Bhattacharyya 等[30-31]研究发现4-Methyl-7 hydroxycoumarin和scopoletin均能抗DMBA诱导小鼠的皮肤癌。目前香豆素已知的药理活性研究有：毒性、抗肿瘤、抗病毒、抗凝血、镇痛、解痉等。香豆素的提取方法主要有水、甲醇、乙醇溶剂[32]、CO2超临界萃取法、微波法、酸碱法等。目前从钩吻中发现了9个香豆素类化合物。具体化学成分和分子式见表6，对应的化学结构式见图6。

表6 钩吻中分离的香豆素类化合物

图6 钩吻中香豆素类的化学结构式

4.4 木脂素类 木脂素(Lignans)是一类天然化合物。多数指其二聚体，少数可见三聚体、四聚体。木脂素多数呈游离状态，少数与糖结成苷。存在于植物的木部和树脂，因而得名木脂素。木脂素在植物中是一种植物雌激素，动物木脂素是植物木脂素在肠道菌群的作用下生成的代谢产物，主要有肠乙醇和肠内酯。木脂素可按其基本碳架和缩合进行分类。游离的木脂素是亲脂性的，可溶于乙醚等低极性溶剂，木脂素苷亲水性强，可按苷类的于植物中木脂素的提取方法主要有：超声波辅助提取法、超临界CO2萃取法、微波辅助提取法、有机溶剂提取法等。在溶剂提取法中时利用木脂素的亲脂性多选用脂肪族有机溶剂。C.W.Halstead等[35]以五味子作为研究对象，利用水、甲醇、乙醇三种溶剂作为提取剂，使用连续提取、回流提取、超声提取做对比试验。结果表明甲醇是提取五味子中木脂素的最佳溶剂。在木脂素的药理研究方面已有保肝利胆、抗凝血、抗HIV、抗肿瘤、抗菌抗炎、杀虫等方面的研究。(+)-8-羟基松脂醇、黄花菜木脂素C、黄花菜木脂素A在钩吻非生物碱单体抗癌试验中具有较肯定的抗癌作用[16]。目前从钩吻中发现类5个木脂素化合物。具体化学成分和分子式见表7，对应的化学结构式见图7。

表7 钩吻中分离的木脂素类化合物

图7 钩吻中木脂素类类的化学结构式

4.5 Megastigmane型苷类化合物 Megastigmane型苷类化合物是降半倍萜的一种，其基本骨架由13个碳原子组成，根据不同C位的氧化和糖基化可将其分为C-2，C-3，C-11，C-5(11)环氧和其它类型，生物活性有抗氧化、抗炎、抗肿瘤、酶抑制活性和对生菜和番茄生长等的影响。在钩吻中发现6个Megastigmane型苷类化合物。具体化学成分和分子式见表8，对应的化学结构式见图8。

表8 钩吻中分离的Megastigmane型苷类化合物

图8 钩吻中Megastigmane型苷类的化学结构式

4.6 黄酮类 黄酮类(Flavone)化合物因结构中有酮基，且为黄色，故称黄酮。黄酮化合物结构中常有酚羟基、甲氧基等官能团。它常与糖形成苷，黄酮类化合物多以苷的形式存在。是一种次生代谢产生的天然物质，广泛存在于自然界的植物和浆果中，目前已发现5000余种。利用黄酮的理化性质等，目前对植物中黄酮类化合物的主要提取分离方法有：水提法和有机溶剂提取法、超临界流体萃取法、酶法提取法、超声波辅助提取法、微波粉碎辅助提取法等。由于植物中含黄酮类的种类较多，对黄酮的生物活性研究报道也很多，黄池宝等[37]研究了黄酮类化合物具有保护肝脏、抗氧化、抗衰老、抗肿瘤、抑菌、抗病毒和调节免疫等活性作用。关于钩吻中的黄酮类化合物目前没有太多研究报道。目前从钩吻中发现了5个黄酮化合物。具体化学成分和分子式见表9，对应的化学结构式见图9。

表9 钩吻中分离的黄酮类化合物

图9 钩吻中黄酮类的化学结构式

4.7 果糖及其衍生物 糖类(Sugar)是维持生命体一切生命活动所需能量的主要来源，是多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称，是广泛分布于自然界的一类有机化合物，一般由C、H、O三种化学元素组成，糖类按聚合度一般分为单糖、低聚糖和多糖。在植物中主要以淀粉和纤维素存在，动物中多以糖原存在于细胞中。王晓红在热水辅助提取法、微波辅助提取法、盐酸辅助提取法和超声辅助提取法中，确定了使用超声辅助提取法，多糖物质的提取率最高[38]。除此之外，对于糖类的提取还有生物酶辅助提取法等。关于多糖物质的生物活性研究已有：抗炎症、抗氧化衰老、抗肿瘤、降血糖血脂和增强免疫等。钩吻中的糖类物质并无多少报道。目前从钩吻中发现3个糖类化合物。具体化学成分和分子式见表10，对应的化学结构式见图10。

表10 钩吻中分离的糖类化合物

图10 钩吻中糖类的化学结构式

4.8 核苷类 核苷类化合物(Nucleosides)除来源于核酸中的嘌呤和嘧啶核苷，现已将含义扩大至天然合成的杂环碱基和糖上的C1连接到杂环碱的氧原子或碳原子上等。常见的核苷有尿嘧啶、腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤、胸腺嘧啶五种。核苷的提取方法有水提醇法、超声提取法、加热回流法等。有些核苷及其衍生物有其显著的生物功能，如肌苷可治疗急性和慢性肝炎及风湿性心脏病，5-氟尿嘧啶脱氧核苷能抗肿瘤，胞嘧啶阿拉伯糖苷对缓解白血病有显著效果等。目前从钩吻中发现3个核苷化合物。具体化学成分和分子式见表11，对应的化学结构式见图11。

表11 钩吻中分离的核苷类化合物

图11 钩吻中核苷类的化学结构式

5 展望

钩吻在传统中医早已有应用，因其毒性大而限制了它的应用。钩吻生物碱作为其活性的主要成分，国内外的研究主要集中在钩吻生物碱的化学成分分离与药理作用机制。但是，钩吻生物碱的毒性也较大，尤其是其神经毒性，因而其开发与临床应用受到很大的限制。目前，研究发现钩吻中的非生物碱成分也具有抗肿瘤作用和其它药理活性，其相应的毒性低于生物碱，但对其药理活性和作用机制等缺乏系统研究。因此，本文详细系统综述国内外有关钩吻的非生物碱化学成分，对钩吻中环烯醚萜、三萜、酚酸等11类非生物碱的分子式和化学结构进行了全面总结。这不但对钩吻非生物碱的化学成分与药理作用研究提供重要的依据，而且会为阐明钩吻的物质作用基础奠定坚实的基础。我们相信未来国内外会对钩吻非生物碱化学成分和药理活性研究越来越多，有利于钩吻开发出更安全、高效的中药产品，促进其资源综合利用。

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(编辑：陈希)

Research Progress on Non-alkaloids Analysis for Chemical Constituents fromGelsemium

LIU Yan-chun1,2,SUN Zhi-liang1,2,LIU Zhao-ying1,2*

(1HunanCo-InnovationCenterforUtilizationofBotanicalFunctionalIngredients,Changsha410128,China；2VeterinaryFaculty,HunanAgriculturalUniversity,Changsha410128,China)

Gelsemiumeleganshas been used as traditional Chinese medicine for the treatment of rheumatoid arthritis pain, neuropathic pain, spasticity, skin ulcers and cancer for many years. Recently, a number of studies have demonstrated thatGelsemiumelegansexhibits a diverse set of immunization, anti-inflammatory, analgesic and anti-tumor activities. Alkaloids are regarded as the major active components ofGelsemiumelegans. However, some studies have also showed that non-alkaloid constituents ofGelsemiumelegansare responsible for the observed pharmacological effects. Therefore, we provide a comprehensive overview on the non-alkaloid constituents ofGelsemiumeleganswhich have been published. Their structures of non-alkaloid constituents ofGelsemiumelegans, including iridoids，oil，triterpene,phenolic acids and steroids, are summarized in this review. The present review will provide the basis for further research of chemical constituent and pharmacological effects of non-alkaloid constituents derived fromGelsemiumelegans.

gelsemium;non-alkaloids;iridoids; chemical components

国家自然科学基金项目：钩吻促肥育猪生长作用靶点筛选及其机制研究(31572563)

2016-08-29

A

1002-1280 (2016) 10-0055-10

S853.74