川贝母化学成分及生物活性研究进展

刘梓贤，张佳奇，汪雨欣，张博，姜浩,孙雪芳，金哲，宗宪春

(牡丹江师范学院生命科学与技术学院， 黑龙江牡丹江157000)

川贝母(FritillariacirrhosaD. Don)为百合科(Liliaceae)贝母属(FritillariaL.)单子叶植物，具有良好的治疗效果和较低的毒性。主产于四川省甘孜州、阿坝州及与青海省、甘肃省、西藏自治区等交界的地区[1]。在过去的几十年里，随着分离和鉴定技术的发展，已鉴定出许多川贝母的化学成分，包括甾体生物碱、皂苷、萜类化合物和糖苷等[2]。近年来，越来越多的研究表明，川贝母具有多种生物活性，如祛痰、镇咳、平喘、抗炎、抗肿瘤和抗氧化等[3-5]。对川贝母的化学成分及生物活性进行综述，为川贝母的进一步开发利用提供参考。

1 化学成分

1.1 生物碱

生物碱是一组天然存在的化合物，它们含有环状结构，其中至少含有一个碱性氮原子，在药用植物中广泛分布[6]。以往的研究表明，川贝母中的生物碱可以根据碳骨架分为两类：异甾体生物碱和甾体生物碱，前者约占总生物碱的75%[7-8]，具有明显的祛痰、镇咳和平喘的药理作用[9]。在过去的几十年里，已经进行了许多植物化学研究来提取和鉴定川贝母中的生物碱，主要包括西贝素(imperialine)、贝母甲素(verticine)、贝母乙素(verticinone)、贝母辛(peimisine)、贝母辛O-β-D-吡喃葡萄糖苷(peimisine-3-O-β-D-glucopyranoside)贝母素甲(peimine)、贝母素乙(peiminine)和川贝酮 chuanbeinone、异浙贝甲素(isoverticine)、异浙贝甲素氮氧化物(isoverticine-β-N-oxide)、异浙贝甲素(isoverticine)、异浙贝甲素氮氧化物(isoverticine-β-N-oxide)、西贝素氮氧化物(imperialine-β-N-oxide) 、鄂贝定碱(ebeiedine)、去氢鄂贝定碱(ebeiedinone)、梭砂贝母碱(delavine)、异梭砂贝母碱(isodelavine)、棱砂贝母芬碱(delafrine)、棱砂贝母芬酮碱(delafrinone)、西贝素-3-O-β-D-葡萄糖苷(imperialine-3-O-β-D-glucoside)、梭砂贝母酮碱(delavinone) 、蒲贝酮碱(puqiedinone)、异贝母新碱(isoforticine)、展瓣贝母定(petilidine)、伊贝母碱苷 A(yibeinoside A)、伊贝母碱苷 B(yibeinoside B)、裕贝碱苷(yubeiside)、西贝嗪(imperiazine)、浙贝酮(zhebeinone)、松贝甲素(songbeinine)、松贝乙素(songbeinone)、西贝母碱(sipeimine)、西贝素(sipemine)、西贝母碱苷(sipeimine-3-O-β-D-glucoside)、垂茄次碱(demissidine)、川贝碱甲(cirrhosinine A)、川贝碱乙(cirrhosinine B)、蒲贝素 B(puqienine B)、梭砂贝母啶碱(delavidine)、去氢浙贝母碱(dehydroverticine)、蒲贝素(puqiedine)、松贝辛(songbeisine)，松贝甲素(sonbeinine)、川贝碱(fritimine)、贝母辛碱(peimissine)、炉贝碱(fritiminine)、青贝碱(chinpeimine)、白炉贝碱(beilupeimine)、松贝碱(sonpeimine)、岷贝碱甲(minpeimine)、岷贝碱乙(minpeiminine)等[10-12]。

1.2 皂苷

皂苷是一种天然的表面活性糖苷，由于其免疫调节、抗氧化、抗糖尿病和抗癌等多种药理特性，被认为是一种很有前途的化学成分[13]。川贝母中总皂苷的含量约为3%～4%[14]。近年来，一些研究报道皂苷可能是负责川贝母药理活性的活性成分之一。

1.3 核苷

核苷类化合物属于一类具有含氮杂环核碱基和5碳糖的有机化合物[15],大多为水溶性成分。因其具有多种药理作用而备受关注，如抗肿瘤、抗血栓、抗炎、抗真菌、抑制血小板凝集、降压、松弛平滑肌作用[16-17]。迄今为止，已从川贝母中分离鉴定出10多种核苷，如腺嘌呤(adenine)、鸟嘌呤(guanine)、胞嘧啶(cytosine)、尿嘧啶(uracil)、胸腺嘧啶(thymine)、胞苷、次黄嘌呤(hypoxanthine)、2′-脱氧腺苷(2′-deoxyadenosine)、胞苷(cytidine)、鸟苷(guanosine)、肌苷(inosine)、腺苷(adenosine)、胸苷(thymidine)、尿苷(uridine)[18-21]。

1.4 有机酸及其酯类化合物

有机酸及其酯类化合物也是川贝母中存在的一类重要化合物，目前川贝母中的有机酸及其酯类化合物包括：反式-肉桂酸(E-cinnamic acid)、反式-3,4,5-三甲氧基肉桂酸(E-3,4,5-trimethoxycinnamic acid)、反式-对-甲氧基肉桂酸(E-p-methoxycinnamic acid)、反式-对-羟基肉桂酸(E-p-hydroxycinnamic acid)、阿魏酸(ferulic acid)、咖啡酸(caffeic acid)、反式-对-羟基肉桂酸甲酯(E-p-hydroxycinnamic acid methyl ester)、单棕榈酸甘油酯(2-monopalmitin)、1-O-阿魏酰甘油(1-O-feruloylglycerol)、硬脂酸/十八烷酸(octadecanoic acid)、硬脂酸甘油酯(glyceryl monostearate)、DL-泛酰内酯(DL-pantolactone)、1-亚油酸甘油酯(1-monolinolein)、亚麻酸(linolenic acid)、硬脂酸甲酯(methyl stearate)、衣康酸酐、邻苯二甲酸二异丁酯(phthalic acid, bis-iso-butyl ester)、2-羟基-1-(羟甲基)乙基十六烷酸酯(2-hydroxy-1-(hydroxymethyl)ethyl hexadecanoic acid ester)、己二酸二辛酯(dioctyl adipate)、油酸(oleic acid)、对香豆酸(p-coumaric acid)、豆蔻酸/十四烷酸(myristic acid)、亚油酸(linoleic acid)、丁酸(butyric acid)、软脂酸/十六烷酸/棕榈酸(hexadecanoic acid)、甲酸丁酯(Form ic acid butyl ester)、乙酸丁酯(Acetic acid butyl ester)、十四烷酸(Tetradecanoic acid)、Cis-4-香豆酸(Cis-4-coumaric acid)[10,22-26]。

1.5 甾醇和萜类化合物

甾醇类化合物具有广泛的生物活性，主要表现在抗癌、抗炎、抗流感病毒、促进血小板凝聚、免疫抑制等方面[26]。川贝母中发现的甾醇和萜类化合物包括β-谷甾醇(β-sitosterol)、胡萝卜苷(daucosterol)、大蕉苷I(sitoindoside I)、β-谷甾醇-3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(β-sitosterol-3-O-β-D-glucoside)、5α,8α-表二氧-(22E,24R)-麦角甾-6,22-二烯-3β-醇 [5α,8α-epidioxy-(22E,24R)-ergosta-6,22-dien-3β-ol]、菜油甾醇(campesterol)、菜子甾醇(brassicasterol)、谷甾烷醇(stigmastanol)[10,26-29]。

1.6 多糖类

川贝母中多糖类化合物包括蔗糖(D-sucrose)、β-D-吡喃葡萄糖基-(4→1)-β-D 吡喃半乳糖苷[β-D-glu-(4→1)-β-D-gal]、D-吡喃葡萄糖(D-galactose) 、D-甘露糖(D-mannose)、半乳糖(D-galactose)、木糖(D-xylose)、一水化 L-鼠李糖(L-rhamnose monohydrate)、葡萄糖(glucose)等[26,30]。

1.7 其他化合物

已从川贝母的挥发油中分离鉴定出一些化合物，如1-十八碳烯(1-octadecene)、1-十八烯(1-octadecene)、1-十二碳烯(1-dodecene)、1-十二烯(1-dodecene)、环氧乙烷(oxirane)、十六烷基( hexadecyl)、1-十六烷醇(1-hexadecanol)、棕榈醇/十六醇(1-hexadecanol)、1-二十烷醇(1-eicosanol)、花生醇(1-eicosanol)、1-二十醇(1-eicosanol)、9-十八碳烯酸(9-octadecynoic acid)、甲酯(methyl ester)和正十六烷酸(n-hexadecanoic acid)、4,7-二甲 基苯并呋喃(4,7-dimethyl-benzofuran)、3-甲基-4-苯基丁烯酮(3-methyl-4-phenylbut-3- en-2-one)、1- 苯 基 , 2- 环戊烯 -1- 醇( 2-cyclopenten- 1-ol ，1-phenyl-)、十六烷基-环氧乙烷(1,2-epoxyhexadecane)、9-炔十八酸甲酯(stearolic acid methyl ester)、苍术内酯 III(atractylenolide III)、香草醛(delta-undecalactone)、对羟基苯甲醛(4-hydroxy benzaldehyde)、7-酮基谷甾醇(7-ketositosterol)、5-甲基-2-呋喃甲醇[(5-methyl-2-furyl)methanol]、苯乙醛(phenylacetaldehyde)、1,6-己内酰胺(caprolactam)、2,3-二氢-5-羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮(2,3-dihydro-5-hydroxy-6-methyl-4H-pyran-4-one)、2,4-二叔丁基苯酚(2,4-di-tert-butylphenol)、芥酸酰胺(cis-13-docosenoamide)、薯蓣皂苷元(diosgenin)等[10,22,24,31-33]。此外，川贝母中还发现了一些元素，包括：Ca、Mg、K、Fe、Co、Ni、Mn、Ba、Ti、Na、Al、Si、Cu、Sn、Zn、Pb、Cr和Sr等[33-35]。

2 生物活性

2.1 止咳

几千年来，川贝母一直是润肺止咳的名贵中药材，主要是通过抑制咳嗽中枢而不抑制呼吸中枢镇咳，对治疗慢性气管炎并发肺气肿咳嗽者疗效优[36]。川贝母中的贝母素甲、贝母素乙、西贝素、西贝素氮氧化物、川贝酮碱、异浙贝甲素、异浙贝甲素氮氧化物等生物碱类成分能有效延长小鼠咳嗽潜伏期，减少小鼠咳嗽次数[37-39]。此外，结果表明，帝王碱、川贝酮、培亚胺和培亚胺显着增强小鼠咳嗽潜伏期并抑制咳嗽频率[38]。同样，另一项研究证实，帝国素-β-N-氧化物、异烟碱和异烟碱-β-N-氧化物对咳嗽小鼠具有缓解作用[40]。此外，最近的一项研究表明，粗生物碱和FC-AE对卡巴胆碱预收缩的大鼠分离的气管和支气管环进行剂量依赖性气管支气管松弛[41]。李嫒等[42]通过建立止咳祛痰动物模型，发现川贝母、伊贝母在止咳祛痰方面的差异无统计学意义。

2.2 祛痰

祛痰活性是川贝母的另一个重要活性。川贝母中提取的总生物碱成分，已被证实具有祛痰作用[38]，但远不如皂苷部分明显，这表明贝母的总皂苷部分更可能是祛痰作用的有效成分。徐立然等[43]发现，川贝母对急支动物气管的病理损伤有修复作用；对氨水和枸橼酸引咳有抑制作用。梁惠婵等[44]发现在川贝母中暗紫贝母的祛痰作用最强，太白贝母与梭砂贝母祛痰效果相近。Wang et al.[40]的研究表明imperialine-β-N-oxide、isoverticine和isoverticine-β-N-oxide显着促进气管酚红输出，说明川贝母的祛痰作用可能与其增加气管支气管粘液分泌的能力有关。

2.3 平喘

研究表明，川贝母具有明显的平喘功效[45]。Yeum et al.[46]在哮喘小鼠模型中的研究表明，川贝母的水提取物可通过抑制Th2型细胞因子(IL-4、IL-5 和 IL-13)、IgE和组胺产生，减少嗜酸性粒细胞积聚，和增加干扰素-γ的产生，对支气管炎症具有很强的抑制作用。Zeng et al.[47]发现，在哮喘小鼠模型中Nrf2介导的抗氧化信号通路的激活可以减弱ROS诱导的气道重塑。因此，川贝母的抗氧化应激机制对哮喘具有潜在的治疗作用。

2.4 镇痛

在以前的研究中，已经证明来自川贝母的异甾体生物碱具有镇痛作用。培亚胺作为川贝母的重要成分已被证实对醋酸、福尔马林或紫杉醇诱导的小鼠伤害性疼痛具有显着的镇痛作用，这表明培亚胺可能是缓解炎症性疼痛和癌症相关的神经性疼痛的合理候选者[48]。

2.5 抗肿瘤活性

近些年，大量文献报道川贝母具有抗肿瘤活性，总生物碱、三萜类和多糖类成分都具有抗肿瘤活性，包括对肺癌细胞，结肠癌细胞，肝癌细胞，子宫内膜癌细胞和卵巢癌细胞等[49]。研究表明，川贝母的总生物碱在体内具有明显的抗肿瘤活性和低毒性，能够显著抑制肿瘤血管生成和诱导细胞凋亡，并通过激活caspase-3诱导肿瘤细胞凋亡[50]。Zheng Z et al.[51]的研究表明，peiminine可通过诱导细胞凋亡和自噬显着抑制小鼠可移植HCT-116肿瘤的生长。peiminine也可通过调节葡萄糖、谷氨酰胺、油酸和木质素酸等代谢物的产生来促进细胞凋亡和自噬通量，从而引发 HCT-116 细胞的死亡[52]。此外，川贝母的氯仿提取物、正己烷提取物、水提取物、石油醚提取物和总生物碱，已被证明对 HepG2 的生长具有抑制活性[53]。Yun Y et al.[54]研究表明，peimine可以通过诱导细胞周期停滞和凋亡来抑制永生化和恶性口腔角质形成细胞的增殖。Pae et al.[55]报道了peimine对人早幼粒细胞白血病HL-60细胞生长的抑制作用。川贝母的提取物能够抑制子宫内膜癌转化生长因子 TGF-β的信号传导通路，从而抑制癌细胞的增殖[56]。同时，川贝母提取物能够靶向NFKB基因，抑制卵巢癌、子宫内膜癌细胞的增殖[57]。此外，川贝母在治疗其他类型的癌症(如口腔癌和骨髓性白血病)方面也显示出有利的效果。

2.6 抗炎

近年来，川贝母的抗炎作用越来越受到关注。孙涛等[58]的研究表明，不同剂量的川贝母止嗽颗粒对急性炎症及亚急性炎症具有较好的抑制作用。Wang D et al.[59]指出从川贝母中分离出的生物碱，包括帝王碱、川贝酮、培亚胺和培亚胺，可以以剂量依赖性方式抑制二甲苯诱导的小鼠耳水肿[38]。武彦舒等[60]通过观察川贝母水提取物对放射性肺炎小鼠的治疗作用，证明川贝母水提物可有效改善小鼠肺组织中氧化应激及炎症水平，从而达到促进疾病恢复的目的。此外，还发现其他生物碱，如帝国素-β-N-氧化物、异烟碱和异烟碱-β-N-氧化物也具有类似的抗炎作用[40]。Wang D et al.[59]人通过使用不同的体内炎症动物模型，分别进行了乙酸诱导的毛细血管通透性增强模型和棉球诱导的肉芽肿形成模型，表明了总生物碱可以抑制乙酸引起的毛细血管通透性增强和棉丸引起的肉芽肿形成，说明川贝母的总生物碱具有很强的抗炎作用。

2.7 抗氧化

根据最近的一项研究，来自川贝母的生物碱(包括Imperialine、peimine、peiminine、peimisine、imperialine-3-β-D-glucoside和delavine可以抑制香烟烟雾引起的氧化应激在RAW264.7巨噬细胞中，这与活性氧(ROS)的减少和谷胱甘肽、血红素加氧酶-1(HO-1)和核红细胞相关因子2(Nrf2)的增加有关，结果表明川贝母可能是一种潜在的氧化应激抑制剂[61]。朱艳媚等[62]通过建立慢性缺氧大鼠模型，检测川贝母生药溶液对大鼠血清BUN、Ca和MDA水平和大SOD活性的影响，证明川贝母具有抗缺氧和抗膈肌疲劳作用，并且可以减轻脂质过氧化和清除氧自由基的保护作用。赵木叶[63]通过将川贝母与吡非尼酮进行对比，发现川贝母在抗氧化方面有优于吡非尼酮的作用。

2.8 其他生物活性

川贝母是一种具有多种生物活性的天然药剂，除上述生物活性外，还具有其他生物活性。熊玮等[64]曾报道川贝母提物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌有明显抑制作用。黄璨等[65]的研究表明，川贝母对多耐药细菌生物被膜形成有一定抑制作用。Boojar et al.[66]发现，peiminine对LPS诱导的小鼠乳腺炎具有减毒作用；peimine通过增强b-TC6胰腺和C2C12骨骼肌细胞的胰岛素水平和葡萄糖摄取能力来发挥降血糖作用，这意味着peimine具有糖尿病的巨大治疗潜力。

3 结语与展望

川贝母具有多种化学成分及生物活性，对治疗咳嗽、咳痰、急性肺损伤、慢性阻塞性肺病、哮喘和某些类型的癌症，如肺癌、结直肠癌、肝癌、子宫内膜癌、和卵巢癌等效果优良。目前，已被广泛用作止咳糖浆的主要成分，具有巨大的商业市场。川贝母中所含化学成分复杂，其品质形成与多种因素相关。对川贝母化学成分及生物活性进行了系统综述，对其化学成分和生物活性总结归纳意义重大。研究表明，川贝母化学成分较为复杂，目前已经报道的100多个化合物中，包括生物碱、皂苷、核苷、有机酸、萜类和甾醇等类化合物但是目前大部分药理学和化学研究主要集中在川贝母生物碱的活性方面。然而，其药理作用的潜在机制仍不清楚。因此，有必要对川贝母进行系统性的分离和生物活性测定以及相关机制的研究，为川贝母的开发和药效物质基础研究提供相关依据。