枫杨属植物化学成分及生物活性研究进展

余科义+柴凤兰+赵开楼

摘要：枫杨属（Pterocarya）植物在传统中药以及农业、渔业等方面都有较为广泛的应用。现代研究表明，枫杨属植物富含醌类、萜类、甾类、鞣质类、黄酮类等多种化学成分，具有抑制肿瘤、抑菌、抗氧化、抑制病毒、防治农作物病虫害、防治鱼病等多种生物活性。通过对近30年来枫杨属植物研究文献的调研，综述了枫杨属植物的化学成分及生物活性研究的进展，以期为进一步深入研究和开发利用枫杨属植物提供参考。

关键词：枫杨属（Pterocarya）；化学成分；生物活性

中图分类号：R282 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2018）01-0005-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.01.001

Abstract： Pterocarya plants are applicated widely in traditional Chinese medicine，agriculture，fisheries and other aspects. Modern research shows that the genus contains a variety of chemical constituents，such as quinones，terpenes，steroids，tannins，flavonoids，which have biological activities of anti-tumor，anti-bacterial，anti-oxidation，inhibition the virus，control of crop pests，treatment of fish diseases etc. In order to provide to reference for thorough research and utilization on the plants，the study on chemical constituents and bioactivities of the plants was reviewed by receaching the last three decades literatures about pterocarya plants.

Key words： Pterocarya； chemical constituent； bioactivity

枫杨属（Pterocarya）植物，属胡桃科（Juglandaceae）木本落叶大乔木。枫杨属植物共有9种[1]，分别是越南枫杨（又名东京枫杨）[P. tonkinensis （Franch.）Dode]、枫杨（P. stenoptera C. DC.）、湖北枫杨（P. hupehensis Skan）、水胡桃（P. rhoifolia Sieb. et Zucc.）、云南枫杨（P. delavayi Franch.）、甘肃枫杨（P. macroptera Batal.）、华西枫杨（P. insignis Rehd. et Wils）、高加索楓杨[P. pterocarpa（Michx.）Kunth]及[P. fraxinifolia（Lam.） Spach]。越南枫杨产于中国云南和越南，高加索枫杨[P. pterocarpa （Michx.） Kunth]产于高加索地区，水胡桃产于中国山东和日本，P. fraxinifolia（Lam.） Spach产于土耳其、伊朗和外高加索，其余5种为中国所特有。枫杨属植物在医药、农业、渔业及林业等方面应用广泛。如枫杨作为传统中药用于治疗风湿筋骨疼痛、牙痛、疥癣等[2]，在中国民间部分地区用越南枫杨治疗癌症[3]。枫杨属植物具有抑制肿瘤、抑菌、抗氧化、抗病毒等多种生物活性以及防治病害虫、灭螺、治疥癣等用途[4-11]。在中国，枫杨属植物资源丰富、分布广泛，价格低廉，通过系统归纳总结最近30年来枫杨属植物的化学成分、生物活性等研究状况，为进一步研究和开发利用枫杨属植物资源提供参考。

1 化学成分

1.1 枫杨挥发性成分

利用GC-MS技术从枫杨叶挥发性提取物中检测鉴定了85种化合物（表1），化合物1～11见文献[12]，化合物12～85见文献[13]。枫杨挥发油主要成分为2-戊醇（1）、α-红没药烯（8）、反式子丁香烯（27）、α-桉叶烯（36）、吉马烯A（39）、杜松烯（42）、橙花叔醇（46）等，它们的含量均在7%以上，其中化合物1在干燥的枫杨叶挥发油中含量高达10.75%[12]。

1.2 苯醌、萘醌类衍生物

从枫杨属植物分离鉴定的苯醌和萘醌衍生物约有13种（图1）。从高加索枫杨[P. fraxinifolia （Lam.） Spach]叶中分离得到的胡桃醌5-羟基-1，4-萘醌（juglone，86）[14]和萘醌还原衍生物di-（1，4，5-trihydroxy）naphthyl-4-tripyranoglucose[15]；从枫杨树皮中分离得到5-羟基-1，4-萘醌（87）[16]、从越南枫杨干燥茎皮中分离得到5-羟基-2-乙氧基-1，4-萘醌（88）、4，8-二羟基-1-四氢萘酮（isosclerone，89）、3，4-二氢-2r，4t，8-三羟基萘-1（2H）-酮（90）、3，4-二氢-2r，4c，8-三羟基萘-1（2H）-酮（91）、（4R）-4，5-二羟基-1-四氢萘酮（92）[17，18]；（4S）-4，8-二羟基-1-四氢萘酮（93）、4-甲氧基-5-羟基-1-四氢萘酮（94）、（4S）-4-羟基-1-四氢萘酮（95）[19]和枫杨醌 （96）[20]以及2，6-二甲基-1，4-对苯醌（100）[16]；从水胡桃新鲜根茎中分得的3，3′-bijuglone（97）和cyclotrijuglone（98，99）[21]。其中，化合物86～95为单聚萘醌类衍生物，化合物96、97为二聚萘醌类衍生物，化合物98、99为三聚萘醌类衍生物，化合物100为苯醌类衍生物。endprint

1.3 降倍半萜类

迄今只报道枫杨属植物的2种降倍半萜类化合物（图2），它们分别是从越南枫杨茎皮中分离得到的枫杨酸（101）[20]和自枫杨叶中分离得到的pterolactone（102）[22]。

1.4 三萜类

已报道的枫杨属三萜类化合物有11种（图3），分别是从越南枫杨茎皮中分离出的齐墩果酸（103）、2α，3，23-三羟基齐墩果酸（104）、乌苏酸（105）[23]、白桦酯酸（106）、alnincanone（107）、3-乙酰白桦酯酸（108）[20]、算盘子酮（111）和羽扇豆1β，3β-二醇（112）[18]，自枫杨叶中分离得到的2，3-二羟基齐墩果-12-烯-23，28-二羧酸（109）[12]、2α-羟基熊果酸（110）[22]，以及从枫杨树皮中分离鉴定出的2α，3β，19α-trihydroxyurs-12-en-28-O-β-D-Gluco-pyranoside（113）和降三萜30-norlupan-28-oic acid （114）[19]。

1.5 甾类

目前，已经分离鉴定的枫杨属植物甾类化合物有4种（图4），分别是从越南枫杨茎皮中分离鉴定出的（24S）-4，6，8（14），22-麦角甾四烯-3-酮（115）、豆甾烷-3，6-二酮（116）、（24R）-5α-豆甾醇（117）[20]；从枫杨叶中分离得到的β-谷甾醇（118）[12]和β-胡萝卜苷（119）[22]。

1.6 鞣质

文献调研发现，从枫杨属植物中分离得到的鞣质化合物只有3种（图5），均来自枫杨茎，分别为Pterocarinin A（120）、Pterocarinin B（121）[24]和Pterocarnin A（122）[10]，这些鞣质均为并没食子鞣质 （ellagitannins）。

1.7 黄酮类

从枫杨叶中分离出黄酮类化合物有槲皮素 （123）[22]、杨梅素（124）、槲皮素-3-O-（2"-没食子酰基）-鼠李糖苷（125）、杨梅酮-3-O-（2"-没食子酰基）-鼠李糖苷（126）、杨梅苷（127）[19]（图6）。该黄酮类化合物存在于多种植物中，具有抗肿瘤、抗氧化、消除自由基等多种药理活性和生物活性，推测该类化合物也是枫杨属植物的主要活性成分之一。

1.8 二芳基庚烷类和鞣花酸类

研究发现，枫杨属植物还含有二芳基庚烷类和鞣花酸类。如从越南枫杨茎皮中分离出的二芳基庚烷类化合物枫杨素pterocarine（128）和myricatomentogenin（129）[4]，从枫杨树皮中分离出两个鞣花酸类糖苷3，3′-二甲氧基鞣花酸-4′-O-β-D-吡喃木糖苷（130）和3，3′-二甲氧基鞣花酸-4′-O-α-L-鼠李糖苷（131）[19]（图7）。

1.9 其他类

除以上几大类化合物以外，研究者从P. fraxinifolia叶中分离得到酰胺类化合物N1，N5-di-（E）-p-coumaroylsperm-idine（132）[25]；从越南枫杨茎皮中分离出化合物棕搁酸（133）[20，26]和化合物（1，2，3，4-tetrahydro-1，5-dihydroxy-2-isopro-pyl-naphthalen-8-yl）（1，2-dihydro-1，5-dihydroxy-2-isopropylnaphthalen-8-yl）methanone（134）、原儿茶酸甲酯（135）、4-羟甲基-2-甲氧基苯酚（136）、十八碳二烯酸甲酯（137）[18]；从枫杨的树皮中分离得到化合物没食子酸（138）[16]（图8）。

2 生物活性

枫杨属植物丰富的化学成分，体现出多种生物活性。近现代研究表明，枫杨属植物具有抑制肿瘤、抗菌抗氧化、抑制病毒、防治病虫害和杀灭钉螺等生物活性。

2.1 抑制肿瘤

在中国部分地区，枫杨属植物被用作抗肿瘤的中草药。研究表明，枫杨醌（96）有诱导细胞凋亡的活性；乌苏酸（105）、（24S）-4，6，8（14），22-麦角甾四烯-3-酮（115）[27]、枫杨素（128）、myricatomentogenin（129）和棕榈酸（133）具有抑制细胞周期和诱导细胞凋亡的活性；5-轻基-2-乙氧基-1，4-萘醌（88）、 4，8-二羟基-1-四氢萘醌（89）、3，4-二氢-2r，4t，8-三羟基萘-1（2H）-酮（90）、3，4-二氫-2r，4c，8-三羟基萘-1（2H）-酮（91）、枫杨酸（101）、齐墩果酸（103）、2α，3β，23-三羟基齐墩果酸（104）、白桦脂酸（106）和3-乙酰白桦脂酸（108）具有抑制肿瘤细胞增殖的活性。其中，化合物88的活性最强（IC50<4.59 nmol/mL）[28]。推测萘醌类和五环三萜酸类化合物可能是越南枫杨抗肿瘤的主要活性成分。天津大学崔承彬课题组试验证明来源于枫杨属植物的化合物算盘子酮（111）、（1，2，3，4-tetrahydro-1，5-dihydroxy-2-isopropyl-naphthalen-8-yl）（1，2-dihydro-1，5-dihydroxy-2-isopropylnaphthalen-8-yl）methanone（134）、原儿茶酸甲酯（135）、4-羟甲基-2-甲氧基苯酚（136）和十八碳二烯酸甲酯（137）具有不同程度的抑制K562肿瘤细胞活性。其中，算盘子酮（111）的作用最强（IC50为6.4 μg/mL），新化合物134具有较强的细胞凋亡活性[18]。高双[29]的研究表明，萘醌类（4S）-4，8-二羟基-1-四氢萘酮（93）和降三萜30-norlupan-28-oic acid（114）具有一定的抑制Hep-2肿瘤细胞体外增殖的活性（IC50值分别为9.4、6.7 μg/mL）。endprint

2.2 抗菌和抗氧化

研究表明，化合物胡桃醌juglone（86）[15，16]、5-羟基-1，4-萘醌（87）[16]、5-羟基-2-乙氧基-1，4-萘醌（88）[16，30]、3，3′-bijuglone（97）[15]、2，6-二甲基-1，4-对苯醌（100）[16]、没食子酸（138）[16]具有显著的抗菌活性，其中化合物97还有抗氧化活性[15]。结构分析推测，3个不同抗菌化学母核（苯醌、萘醌、苯甲酰）可能是构成枫杨属植物抗菌活性的物质基础[16]。

2.3 对单纯性疱疹病毒（HSV）的抑制作用

枫杨的叶、果、树皮、根等都可入药，具有杀虫止痒、解毒止痛的功效。研究发现，枫杨叶中的化合物Pterocarnin A（122）显示出抑制病毒（HSV）活性，并且其具有较低的细胞毒性，抑制HSV-2型病毒复制周期是该化合物抗病毒活性的机理[10]。

2.4 对雷公藤的解毒作用

枫杨嫩枝的滤汁可以减轻雷公藤毒性作用，临床上有以枫杨嫩枝为主抢救雷公藤中毒成功的案例[31]。以雷公藤主要毒性成分雷公藤内酯醇为中毒剂，筛选了枫杨各部分提取物的解毒作用，试验结果表明枫杨叶醇提水溶性部分可以减轻雷公藤内酯醇的毒性作用[32]。

2.5 防治农作物病虫害

都长庚等[33]采用枫杨的树皮及叶子的浸泡水溶液代替化学农药防治元胡霜霉病，效果良好。研究发现，萎蔫枫杨叶所散发出来的化学物质对棉花蕾铃期的棉铃虫处女雌蛾具有明显的引诱作用[34，35]。石鸿文[36]采用捣碎榨汁的方法用新鲜枫杨树叶汁液防治尺蠖、卷叶蛾、茶毛虫、茶衰蛾和刺蛾等。枫杨为牯岭腹露蝗的嗜食性寄主，越北腹露蝗的低龄蝗蝻也有攀爬高大枫杨树的现象，徐有明等[37]认为腹露蝗对枫杨有一定趋性，这种引诱作用为控制蝗害提供了新思路。

2.6 防治鱼病

将枫杨叶捣烂并泼洒于养鱼池中或将叶捆扎成束放在鱼池进水口或池中浸沤，可以用来防治鱼类波豆虫引起的鱼竖鳞病[38]、赤皮病和出血病[39]、锚头鳋病和鲺病[40]、细菌性烂鳃病和车轮虫病[41]等。此方法就地取材，成本低，操作简便，易于实施，兼有毒副作用低、不影响鱼的正常生长、绿色环保型中草药防治鱼病的多种优点。

2.7 杀灭及毒害钉螺的作用

多项研究表明，枫杨叶的提取物具有较强的杀灭钉螺的活性[42-45]。彭旦明等[46]认为枫杨中含有的某些毒性成分如没食子酸、槲皮素等使钉螺对营养成分的摄取产生障碍；於凤安等[47]认为枫杨他感作用是钉螺的死亡率明显升高的原因。

2.8 其他方面的应用

曾科[48]以醋酸提取枫杨茎叶花或果实的擦洗液，适用于治疗寻常性牛皮癣、玫瑰型糠疹等皮肤病，有效率100%且不复发。在粤北山区居民使用枫杨叶片毒鱼；扬子江畔居民取捣碎的新鲜的枫杨叶片汁液用作防治农业害虫。伊朗北部居民用P. fraxinifolia （Lam.） Spach毒鱼、染色、抗真菌剂及治疗腹泻，伊朗学者Aynehchi分离得到的活性化合物胡桃醌对金鱼有毒害作用[17]。

3 展望

综上，枫杨属植物含有多种化学成分，生物活性多样，极具开发价值。然而，迄今研究较多的是东京枫杨和枫杨植物，但中国所特有的湖北枫杨、华西枫杨、甘肃枫杨和云南枫杨的研究鲜见报道。生物活性的报道以抗肿瘤活性居多，而有关枫杨具有清熱、解毒、敷疮的活性研究不多。大多数报道的研究还局限于其粗提取物的活性， 其活性成分的寻找，结构确定，药效药理，药代动力学等方面展开研究很有必要。中药成分不清，药效不稳，药理不明，是制约中药现代化的一个瓶颈。充分发挥中国丰富的自然资源，进一步加强对该属植物活性成分的分离、鉴定和测定，开发新药，推进中药现代化的发展。

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