碳苷黃酮及其藥理活性研究進展

龔金炎,吳曉琴,張 英＊

1浙江大學生物系統工程與食品科學學院,杭州 310029;2浙江科技學院浙江省農產品化學與生物加工技術重點實驗室,杭州 310023

碳苷黃酮及其藥理活性研究進展

龔金炎1,2,吳曉琴1,張 英1＊

1浙江大學生物系統工程與食品科學學院,杭州 310029;2浙江科技學院浙江省農產品化學與生物加工技術重點實驗室,杭州 310023

隨著天然產物化學的不斷發展,越來越多具有生物學功能和藥理活性的植物碳苷黃酮得到了分離、純化和鑒定。本文綜述了近些年來從水果、蔬菜和藥物植物中分離鑒定的碳苷黃酮及其清除自由基、抗氧化、抗輻射等廣譜藥理活性,以期為碳苷黃酮的研究和開發提供信息和指導。

碳苷黃酮;生理作用;藥理活性

黃酮類化合物廣泛存在于蔬菜、水果、牧草和藥用植物中,且多以糖苷形式存在,具有較低的毒性和抗炎抑菌、降血糖、抗氧化、抗輻射、抗癌、抗腫瘤以及增強免疫能力等藥理作用。過去對黃酮類化合物的研究主要集中在黃酮氧苷和苷元上,自上世紀 90年代以來,隨著植物黃酮研究和開發的深入,越來越多碳苷黃酮類化合物被相繼分離得到。本文綜述了近些年來國內外對碳苷黃酮的研究進展,以期為碳苷黃酮的研究和開發提供信息和指導。

1 碳苷黃酮的結構

碳苷黃酮是指其糖基以 C-C鍵直接連接在黃酮母體上,糖基主要聯結在A環 C6或 C8位,尚未發現連接在其它位置的碳苷黃酮。碳苷黃酮的苷元主要有黃酮、黃酮醇、黃烷酮、異黃酮、二氫查耳酮、雙黃酮和 xathone,尚未發現有花色素形成的碳苷。其中分布最廣的苷元是芹菜素和木犀草素,它們可與糖形成多種不同的碳苷。所連接的糖,以葡萄糖、鼠李糖、木糖、阿拉伯糖等單糖為多,其中多數與葡萄糖相連,部分化合物葡萄糖的 2、4、6位連有葡萄糖、木糖、鼠李糖形成二糖或雙二糖碳苷黃酮或葡萄糖的 2位被 3,4,5-三羥苯甲酰基、咖啡酰基等取代的黃酮碳苷[1,2]。在所有的碳苷黃酮中,單糖碳苷黃酮以牡荊苷 (vitexin)、異牡荊苷 (isovitexin)、葒草苷 (orientin)、異葒草苷 (isoorientin)最為常見,而在藥理學的研究上,葛根素的研究最多,其次為葒草苷、異葒草苷等;二糖碳苷黃酮以夏佛托苷 (schaftoside)、異夏佛托苷 (isoschaftoside)、胡蘆巴苷Ⅱ(vicenin-2)等較為常見[3]。近五年來,關注較多的二糖碳苷黃酮如表 1所示;而碳苷異黃酮種類不多,主要分布在黃檀、野葛根等豆科植物中,如表 2所示。

表 1 近五年從不同植物中分離和鑒定的較為常見的二糖碳苷黃酮Table 1 Flavone di-C-glycosides isolated and identified from different plants in recent five years

碳苷黃酮在開花的植物中比較常見,在有些種屬中構成主要的黃酮組分,如西番蓮科、禾本科等,在有些種屬中含量較少。由于糖直接以碳-碳鍵連接在黃酮環上,所以碳苷黃酮比較穩定,不易水解[3]。近幾年來,從不同的植物中分離和鑒定出大量的碳苷黃酮見表 3。

表 3 近五年從不同植物中分離和鑒定出來的碳苷黃酮Table 3 Flavonoid C-glycosides isolated and identified from different plants in recent five years

2 碳苷黃酮的藥理作用

2.1 清除自由基和抗氧化

2.2 抗輻射

一般認為γ-射線在細胞內誘導產生了大量的·OH,損傷DNA,從而導致染色體異常。異牡荊苷-2″-O-葡萄糖苷具有保護皮膚脂肪免受紫外線輻射的活性[34]。Devi等[37]發現腹腔注射 50μg/kg的葒草苷,能有效提高經過γ-射線致死劑量輻射的小鼠的存活率。Vrinda和 Devi[38]的研究表明葒草苷能有效降低γ-射線對血液中人體外周淋巴細胞的染色體損傷,在輻照前加入 17.5μmol/L葒草苷能防御 51%～67%的輻射損傷。有研究者認為,正是葒草苷淬滅了由γ-射線誘導產生的·OH而起到了保護人體外周淋巴細胞染色體的氧化損傷[39]。

2.3 降血糖

Cecropia obtusifolia是熱帶雨林中生長最快的植物之一,早在 1936年就被報道有降血壓作用,其水煮液經常被用來治療Ⅱ型糖尿病,產品已在墨西哥上市。Cetto等[40]評價了其水提物、丁醇提取物及其主要活性成分異葒草苷降低血糖濃度的作用,結果表明三者均顯示了很強的降糖活性,口服 90～150 mg/kg的水提物和 9～15 mg/kg丁醇提取物在3 h后,仍能很明顯觀察到血糖濃度的降低,口服 10 mg/kg的異葒草苷的降糖活性與 3 mg/kg的格列本腺 (一種降血糖藥物)相當。

Sezik等[41]研究了Gentiana olivieri的提取液對血糖正常、血糖偏低以及鏈脲霉素誘導的糖尿病小鼠的血糖的影響,并通過生物活性跟蹤,在乙酸乙酯相中分離出了最主要的活性成分異葒草苷。研究表明在 15 mg/kg的濃度下,異葒草苷具有顯著的降低血糖和降低血脂的作用,連續 15 d給藥以后,82%小鼠的血糖明顯降低。

葛根素也具有顯著的降糖作用。一般認為葛根素可通過阻斷β-腎上腺素受體對血管的收縮作用,減輕對抗胰島素激素(腎上腺素、糖皮質激素等)的作用;可通過增加抗氧化酶的活性來減輕體內胰島細胞的過氧化損傷;可以通過降低全血黏度和改善血液流變性,使細胞 Ca2+-Mg2+-ATP酶活性提高,使物質運輸、糖和胰島素越膜 (肌肉、脂肪細胞)等能力提高,從而提高胰島素敏感性,改善胰島素抵抗[42]。

2.4 抗菌、抗病毒和殺蟲

在亞洲和大洋洲的民間,B om bax ceiba常常被用來治療腹瀉、慢性膀胱炎、鼻黏膜炎等疾病。從Bom bax ceiba的新鮮葉子中分離得到一種新的碳苷黃酮醇 (shamimin-5,7,2′,4′,5′-六羥基黃酮醇-6-C-葡萄糖苷),具有一定的抑菌活性,特別是對李斯特菌、枯草芽孢桿菌、陰溝腸桿菌、弗氏志賀菌等格蘭氏陽性(G+)菌具有很強的抑制作用,但是對真菌的抑制效果不強[2]。Basile等[43]研究了從 5種苔蘚植物中分離得到的 7種碳苷黃酮的抑菌作用,研究發現牡荊苷的抑菌活性很弱,但另外兩種 (Lucenin-2和 Saponarine)卻擁有很強的抑菌活性。特別是Saponarine,不僅抑菌范圍廣,且最小抑菌濃度(M IC)很低,同時對Tortula m uralis和Raphanus sativus孢子的萌發和生長有抑制作用,能有效降低兩者孢子的萌發,抑制菌絲體和根的生長[44]。

金蓮花在我國北方廣泛生長,它的花在民間常用來治療上呼吸道感染、咽炎、扁桃體炎和支氣管炎等。Li等[45]從金蓮花中分離得到了葒草苷和牡荊苷,發現兩者都擁有很強的抗副流感 3號病毒的能力,其 IC50分別為 11.7μg/mL和 20.8μg/mL(陽性對照藥物病毒唑的 IC50為 5.2μg/mL)。

Lobstein[46]分析了來源地不同的兩種含羞草的黃酮成分,通過紫外掃描、核磁共振和質譜檢出四種碳苷黃酮,分別為 4″-Hydroxymaysin、cassiaoccidentalin B、葒草苷和異葒草苷。早在上世紀八十年代初, Elliger就發現 4″-Hydroxymaysin具有殺蟲活性, Guo[1]等在研究玉米的可凝性球蛋白時,也發現其具有殺蟲活性。

2.5 保肝、護肝

1991年,Cholbim等[47]在用四氯化碳誘發大鼠肝微粒體脂質過氧化的實驗中,得到 100μmol/L異葒草苷和葒草苷的對脂質過氧化的抑制率分別為37.37%和 43.7%。Orhan等[1]發現 15 mg/kg異葒草苷對四氯化碳誘導的小鼠肝臟毒性具有顯著的保護作用。Wada shingo等[48]早在 1998年就發現綠茶提取物對半乳糖胺誘導的肝臟毒性具有保護作用,并通過活性追蹤的方法從正丁醇相中分離得到了異夏佛塔苷和其他 4個三糖碳苷黃酮,這 5個碳苷黃酮在 0.1%的劑量水平并不影響大鼠的生長和進食,而這 5種碳苷黃酮具有相似的抑制丙氨酸轉氨酶和天冬氨酸轉氨酶的作用,顯示這些碳苷黃酮具有保肝、護肝的功效。

2.6 對心血管系統的保護作用

付曉春等采用從竹葉中提取純化得到的葒草苷,研究其對心腦血管系統的保護作用。發現葒草苷能抗缺氧、抗血栓、舒張主動脈平滑肌,對急性缺血性心肌有明顯的保護作用[49];葒草苷 (1、2、4 mg/ kg)組能顯著延長小鼠體外凝血時間;葒草苷(0.625、1.25、2.5 mg/kg)組能明顯延長家兔 PT、KPTT及 TT,并能顯著抑制 ADP引起的血小板聚集[50];對離體家兔主動脈平滑肌具有舒張作用,且與內皮有關,內皮完整標本的舒張作用明顯大于去內皮標本,IC50分別為 5.2μmol/L和 5.7μmol/L,其舒張血管作用部分通過 NO-cG MP途徑;葒草苷抑制了血管平滑肌受體依賴性 Ca2+通道及電壓依賴性 Ca2+通道,其抑制血管平滑肌依內鈣與依外鈣性收縮可能是葒草苷舒張血管平滑肌的主要機制[51]:葒草苷 (0.5、1.0、2.0 mg/kg)可降低血清肌酸磷酸激酶(CK)、乳酸脫氫酶 (LDH)活性,并能提高超氧化物歧化酶 (SOD)活性,顯著降低心肌梗死面積;葒草苷對急性缺血心肌有明顯保護作用,作用機制可能與對抗自由基損傷,增強體內抗氧化酶活性,減少心肌耗氧量,減少心肌梗死面積有關[52]。

2.7 平滑子宮肌肉

Afifi等[53]在研究從Arum palaestinum提取分離的異葒草苷對離體小鼠和豚鼠子宮的作用時發現, 10-7～6×10-4mol/L的異葒草苷可以明顯減少子宮平滑肌的收縮頻率,并降低收縮幅度,認為可能與異葒草苷抑制了磷酸二酯酶活性和加快了細胞內核苷的循環有關。

3 討論

近年來,黃酮類化合物以其天然低毒的特點和廣譜的藥理活性倍受青睞。雖然對碳苷黃酮的研究遠不如其他黃酮氧苷和苷元,但隨著分離提取技術和藥理研究方法的進展,越來越多的興趣開始關注碳苷黃酮。葒草苷、異葒草苷、牡荊苷和異牡荊苷具有較好的藥理活性,且植物來源較廣,如大麥、竹葉、短瓣金蓮花、白花敗醬草等,尤其是在在禾本科植物的竹葉中葒草苷、異葒草苷、牡荊苷和異牡荊苷作為特征組分含量較高,本課題組已經采用柱層析結合高效制備液相色譜的方法,得到了這四個單體化合物[54]。Zhou等[55]采用高速逆流色譜從短瓣金蓮花(17.6 g)中分離得到葒草苷 (95.8 mg)和牡荊苷(11.6 mg);Peng等[56]也采用高速逆流色譜從白花敗醬草粗提物 (2.50 g)中分離得到了異葒草苷(20.1 mg)和異牡荊苷 (42.9 mg),通過這些研究不難發現,在柱層析的基礎上,采用高效逆流色譜分離和高效液相色譜制備等手段分離純化、制備單體具有可操作性。但由于碳苷黃酮結構復雜,作用位點較多,要進一步開發成天然藥物,需要加強深層次的系統研究,特別是量效關系、構效關系和作用機理的研究。

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Advanced Research of Flavonoid C-Glycosides and Their Pharmacological Effects

GONG Jin-yan1,2,WU Xiao-qin1,ZHANG Ying1＊

1College of B iosystem s Engineering and Food Science,Zhejiang University,Hangzhou 310029,China;2Zhejiang Provincial Key Lab for Chem&B io Processing Technology of Far m Produces;Zhejiang University of Science and Technology,Hangzhou 310023,China

W ith the development of natural product chemistry,more and more flavonoid C-glycosides have been isolated, purified and identified in botanical kingdom.This paper summarized the advanced research of flavonoid C-glycosides isolated from fruits,vegetables and traditionalmedicine herbs,which are of multiple phar macological effects,such as scavenging radicals,antioxidant activities and radiation protection.

flavonoid c-glycosides;physiologic activities;pharmacological effect

Q946.91;R285

A

1001-6880(2010)03-0525-06

2009-04-17 接受日期:2009-07-28

浙江大學曹光彪高科技發展基金(2008ZD005)

＊通訊作者 Tel:86-571-86049803;E-mail:zhang_ying61@vip.163. com