野木瓜属植物化学成分及其药理活性研究进展*

何宇铭,黄婉凤,陆玫霖,王宝林,陈明,饶毅,杨世林,,潘其明,高红伟

(1.广西中医药大学药学院,南宁 530200;2.江西中医药大学药学院,南昌 330004 )

野木瓜属(StauntoniaDC.)隶属木通科(Lardizabalaceae),《中国植物志》记载该属植物有约20余种,分布于亚洲东部,自印度经中南半岛至日本,我国是野木瓜属植物资源最丰富的国家,有23种2个亚种,集中分布于我国长江以南各省区,多数种类的果实可食用,种子可榨油;有些种类全株可供药用,具有镇痛、治咳嗽和痢疾之功效[1]。我国大陆野木瓜属植物现有5种2个亚种明确记载其具有药用价值(表1),在西南少数民族地区有较长的应用历史,大部分具祛风止痛、利水消肿的功效[2-3]。其中,野木瓜(StauntoniachinensisDC.)被2020年版《中华人民共和国药典》收载[4],目前已有以野木瓜为原料的注射剂、片剂和颗粒剂等不同剂型的药品在临床上使用,在治疗三叉神经痛、坐骨神经痛、风湿性关节痛等疾病方面显示出良好的疗效。笔者对野木瓜属植物化学成分和药理活性进行综述,为进一步开发利用野木瓜属植物提供参考。

表1 野木瓜属药用植物的药用部位及功效

1 化学成分

国内外对野木瓜属植物化学成分的研究报道多数集中在野木瓜和六叶野木瓜[S.hexaphylla(Thunb.) Decn]上。近年来,该属其他植物如黄蜡果、五指那藤、尾叶那藤等也已被关注。该属植物的化学成分种类繁多,但单个化合物含量均较低,皂苷类化合物为镇痛的主要活性成分,但笔者迄今尚未发现具有良好镇痛活性的皂苷类单体化合物。从野木瓜属植物中分离鉴定的化合物共266个,按照结构分类,该属植物主要含有五环三萜及其苷类、降甲基五环三萜及其苷类、苯丙素类、黄酮类等化学成分。

1.1五环三萜及其苷类 五环三萜类化合物在野木瓜属植物中广泛存在,多以糖苷的形式存在,野木瓜属植物中的五环三萜主要有齐墩果烷型和羽扇豆烷型2种类型。齐墩果烷型化合物环上一般有8个甲基取代,28位甲基常被氧化成羧基,23位、24位、29位甲基有时被氧化成羟甲基。齐墩果烷环的不同位置可能存在双键,其中以C-12-C-13位双键最为常见。齐墩果烷环的C-3位也常被氧化而有羟基取代,部分化合物的C-3位羟基还进一步被乙酰化。有的化合物的取代基之间还可以进一步发生反应形成氧桥。羽扇豆烷型三萜类化合物,与齐墩果烷型类似,在C-3位上常有羟基取代,且羟基有α、β 2种构型,28位甲基有时被氧化成羧基,C-3位羟基有时还可以被进一步氧化成羰基。

野木瓜属植物中的五环三萜皂苷由齐墩果烷型苷元和糖基组成,目前尚未在该属植物发现羽扇豆烷型三萜皂苷。齐墩果烷型苷元以齐墩果酸(13)和hederagenin(36)为主,部分苷元29位甲基被氧化成羟甲基。常见与糖形成苷键的部位主要在C-3、C-28位,也有少部分皂苷在C-23位成苷。糖部分主要包括阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸等。3位的醇苷糖链较为复杂,一般内侧糖是阿拉伯糖,在其2位、3位再接其他糖残基,形成支链糖,28位的酯苷糖链为直链结构,一般有2种类型:龙胆二糖(β-D-glucopyranosyl-(1→6)-β-D-glucopyranosyl)或α-L-rhamnopyranosyl-(1→4)-β-D-glucopyranosy1-(1→6)-β-D-glucopyranosyl。五环三萜及其苷类的名称、植物来源见表2。

表2 野木瓜属植物中五环三萜及其苷类化合物

1.2降甲基五环三萜及其苷类 三萜类成分的基本母核是由30个碳原子所组成,其中,齐墩果烷型三萜经氧化、羟基化以及脱水、脱羧等重排反应,最终形成缺少1个或多个甲基的降甲基齐墩果烷型三萜,其碳数均少于30。野木瓜属中较为常见的是含有C-20-C-29末端双键的30-降甲基齐墩果烷型三萜,此外,也有部分30-降甲基齐墩果烷型三萜在C-19-C-20处形成环内双键,如3β-hydroxy-30-norolean-12,19-dien-28-oic acid(163),或C-20-C-28位形成内酯键,如larreagenin A(164)。

降甲基五环三萜皂苷类多为双糖链,多在C-3、C-23或C-24位处形成醇苷,C-28位处形成酯苷。C-28位的酯苷糖链多数由葡萄糖和鼠李糖组成,C-3、C-23或C-24位处的醇苷糖链较为复杂,部分皂苷一般内侧糖是阿拉伯糖,在其2位、3位再接其他糖残基,形成支链糖。降甲基五环三萜及其苷类的名称、植物来源见表3。

表3 野木瓜属植物中降甲基五环三萜及其苷类化合物

1.3苯丙素类 苯丙素类化合物主要从野木瓜和黄蜡果2种植物中分离得到,可分为苯丙酸类和木脂素类。多数苯丙酸类化合物含有咖啡酰基或香草酰基,木脂素类化合物按结构可分为尤普麦特苯骈呋喃型、四氢呋喃型、芳基萘类、骈双四氢呋喃类,多数为糖苷类化合物。具体化合物名称、植物来源见表4。

表4 野木瓜属植物中苯丙素类化合物

1.4黄酮类 黄酮类化合物在植物中广泛分布,在野木瓜及黄腊果2种植物均有发现,多数成苷类形式存在,常见成苷的糖有葡萄糖、芸香糖(-Glc6-1Rha)、新橙皮糖(-Glc2-1Rha),按结构可分为黄酮类、黄酮醇类、查尔酮类。具体化合物名称、植物来源见表5。

表5 野木瓜属植物中黄酮类化合物

1.5其他 除上述成分外,野木瓜属植物中还含有酚类、甾体类等其他化学成分,多数化合物以糖苷形式存在。具体化合物名称、植物来源见表6。

表6 野木瓜属植物中其他类化合物

2 药理活性

野木瓜属植物多为民间传统中草药,多数可全株入药。现代药理研究表明,野木瓜具有镇静、镇痛、解痉、抗炎、消肿等作用,临床上用于各种手术镇痛、风湿性关节炎等;同属多种其他植物也有祛风镇痛、利水通经等功效,民间用于治疗风湿性关节炎、跌打损伤、水肿、肾下垂、疝气等症。

2.1镇痛抗炎作用 现代药理研究表明,野木瓜皂苷具有明显的镇痛抗炎作用,尤其是在镇痛方面具有显著疗效,其镇痛机制与选择性地阻滞痛觉传导、抑制炎症反应有关,并有以野木瓜为主要原料的野木瓜注射液等相关制剂在临床上用于三叉神经痛,坐骨神经痛等。刘向明等[45]对完整的 Wistar 大鼠模型,运用玻璃微电极细胞外记录技术,证明了野木瓜注射液镇痛作用的原因可能是使外周水平上的痛觉信息的传导受到阻滞。陈素等[46]研究发现野木瓜注射液除了影响髓鞘和轴突膜结构外,还通过调制初级感觉神经元电压门控性钠通道,影响痛觉信息中枢传入产生镇痛作用。彭小莉等[47]采用2种持续性疼痛动物模型:蜜蜂毒模型和福尔马林模型,研究野木瓜注射液对化学性组织损伤致自发痛反应、原发性热和机械痛敏的镇痛作用,证明野木瓜注射液能预防和缓解临床持续性自发痛,但对原发性热或机械痛敏无抗伤害效应,并发现纳洛酮(一种非选择性的阿片受体拮抗剂)不能逆转野木瓜注射液对由蜜蜂毒引起的自发痛反应的镇痛作用,

续表2 野木瓜属植物中五环三萜及其苷类化合物

续表3 野木瓜属植物中降甲基五环三萜及其苷类化合物

提示其镇痛作用不是由内源性阿片受体介导。CHEN等[48]采用4种基于热刺激或者化学刺激的急性疼痛模型——热板致痛模型、醋酸扭体模型、甲醛炎性痛模型、辣椒素致痛模型,证实了从野木瓜中分离出的三萜皂苷类成分具有良好的镇痛作用,其可直接增加小鼠皮层神经元的抑制性突触反应,从而提高炎症性疼痛的阈值,且其镇痛作用不涉及阿片受体。杨燕京等[49]研究发现不同剂量的野木瓜注射液均可使由角叉菜胶诱导引起的小鼠足趾炎症水肿减轻,足底热痛阈值恢复,其可通过下调背根神经节环氧化酶2(cyclooxygenase 2,COX-2)蛋白表达产生抗炎镇痛活性。YING等[50]采用小鼠醋酸扭体模型和大鼠甲醛所致炎症痛模型研究野木瓜提取物的镇痛和抗炎作用,发现野木瓜不同提取部位均具有镇痛和抗炎活性,其抗炎活性与减少前列腺素E2的产生有关。此外,吴淑兰等[51]研究发现野木瓜注射液可用于术后镇痛,镇痛作用起效快,镇痛效果明显且维持时间长,无成瘾性和严重不良反应,是术后镇痛的有效而安全的药物。

续表6 野木瓜属植物中其他类化合物

除上述对野木瓜注射液和提取物的体内镇痛抗炎活性研究外,近年来,孟大利课题组用脂多糖诱导RAW264.7巨噬细胞炎症模型,使用Griess法对从黄腊果中分离得到的三萜皂苷单体化合物进行了体外抗炎活性筛选,发现野木瓜苷 YM24(132)[24]、 野木瓜苷 YM14(117)和brachyantheraoside A6(143)[25]具有较好的抗炎活性,半数抑制浓度为16.09～24.41 μmol·L-1(所有化合物在有效浓度范围内均无细胞毒性)。

2.2抗肿瘤作用 LI等[27]对从黄腊果中分离出的18种降甲基齐墩果烷型三萜皂苷的抗癌活性进行筛选,发现brachyantheraoside A8(150)通过调节Bax/Bcl-2蛋白的比值显著抑制人乳腺鳞状癌细胞(HCC1806细胞)生长并诱导凋亡,且呈剂量依赖性。叶文博等[52]应用噻唑蓝法测定野木瓜皂苷对人类白血病细胞系HL60增殖的影响,结果显示野木瓜皂苷对人类白血病细胞系HL60细胞生长增殖有明显的双向调节作用,低浓度的野木瓜皂苷(0.018 mg·mL-1),起促进增殖的作用,当野木瓜皂苷浓度增到0.090 mg·mL-1时,出现抑制作用,随浓度增大,抑制作用增强,当野木瓜皂苷浓度达到2.253 mg·mL-1时,抑制效果显著且稳定。韩宁宁[53]研究发现野木瓜皂苷类提取物对慢性粒细胞白血病细胞系 K562 细胞增殖具有抑制作用,但随着对其皂苷类成分的深入分离,其抑制作用逐渐降低,可能与其成分间协同作用有关。

2.3抗糖尿病作用 通过测定野木瓜总皂苷对2型糖尿病小鼠的空腹血糖、口服糖耐量、胰岛素耐量、胰岛素和糖原水平的影响,发现野木瓜总皂苷对2型糖尿病小鼠具有显著的降血糖和降血脂活性,其降血糖作用可能是由IRS1/PI3K/AKT通路调控的葡萄糖转运蛋白(glucose transporter type 4,GLUT4)被激活;其降血脂的原因可能是AMPK/ACC信号通路被激活[54]。HU等[55]研究发现从野木瓜中分离出的皂苷,尤其是3-O-α-L-arabinopyranosyl-(1→3)-α-L-rham-nopyranosyl-(1→2)-α-L-arabinopyranosyl-akebonic acid (106)能激活胰岛素抵抗人肝癌细胞(HepG2细胞)中的AMPK和IR/IRS-1/PI3K/AKT信号通路,显著提高其葡萄糖摄取和胰岛素敏感性。上述研究表明,野木瓜皂苷类化合物具有治疗2型糖尿病的潜力。

2.4抗氧化作用 周丽娜等[56]研究野木瓜注射液对小鼠大脑皮层神经细胞氧化损伤的保护作用,发现野木瓜注射液能抑制H2O2导致的皮层神经细胞的氧化损伤,使神经细胞超氧化物歧化酶活性上升,细胞外液乳酸脱氢酶活性降低,与阳性对照药甘露醇比较,有较高的羟自由基清除率。此外,周丽娜等[57]还研究了野木瓜注射液及其提取物对氧化损伤脊髓神经元的保护和对未损伤脊髓神经元生长的影响,结果发现野木瓜注射液能显著促进离体培养的小鼠脊髓神经元氧化受损的修复,神经元存活率显著提高,胞内超氧化物歧化酶活性显著增加,乳酸脱氢酶漏出量明显减少,同时胞内Ca2+超载被显著抑制;未受损的脊髓神经元在野木瓜注射液作用下乳酸脱氢酶漏出量明显减少,细胞存活率显著提高。

2.5其他 WEI等[9]检测了从五指那藤乙酸乙酯萃取部位分离得到的14种三萜类化合物的抗人类免疫缺陷病毒蛋白酶活性,其中16β-hydroxy-2,3-seco-lup-20(29)-ene-2,3-dioic acid(41)对HIV-1蛋白酶具有较强的抑制活性,可能与其A环2/3位开环,并有2个羧基有关,另外3位乙酰化的3-乙酰基齐墩果酸(12)也有较好的活性。VINH等[17]对从黄腊果中分离得到的8个化合物进行了乙酰胆碱酯酶抑制试验,其中3个三萜皂苷类化合物拥有较好的活性,hederacoside B(34)的抗乙酰胆碱酯酶作用最强,cussonoside A (31)和mateglycoside D(32)呈现中等抑制强度,其余化合物的抑制作用较弱,推测C-28位上连接的糖是其抑制乙酰胆碱酯酶的主要原因。

3 结束语

野木瓜属植物在我国传统医药和民间药用历史悠久,临床上有以野木瓜为原料研发生产的多种中成药制剂,如野木瓜注射剂、野木瓜片、野木瓜胶囊等,广泛应用于坐骨神经痛等各种疼痛的治疗。目前,对野木瓜属植物的化学成分和药理活性的研究取得了一些成果,但仍存在一些不足,例如对该属植物化学成分和药理活性的研究不够全面,仅野木瓜、六叶野木瓜和黄腊果有较多的化学成分的研究,对该属其他植物的研究较少,药理活性研究主要集中在野木瓜中成药制剂的镇痛抗炎方面。因此,对该属其他植物,特别是有明确药用价值记载的植物的化学成分研究及对所得单体化合物的药理活性研究等方面有待加强。此外,野木瓜中的皂苷类成分被认为是镇痛的主要有效成分,但迄今尚未明确哪些皂苷类单体化合物具有镇痛作用,限制了其质量标准的制定。因此,对于化学成分及药理活性研究较多的野木瓜,应当结合现代色谱分离技术及药效物质基础研究,进一步确定其质量标志物(群),并阐明其作用机制。另一方面,应深入挖掘从未开展过研究或研究较少的野木瓜属药用植物,以充分利用我国野木瓜属药用植物资源,这对丰富我国药用资源具有重要的现实意义。