苦木化學(xué)成分及生物活性研究進(jìn)展

鄧延秋趙立春 唐紅珍蔡少芳王靜妮羅永秋張振偉?

（1.廣西中醫(yī)藥大學(xué)，廣西 南寧530200； 2.廣西壯瑤藥工程技術(shù)研究中心，廣西 南寧530200）

苦木Picrasma quassioides（D.Don） Benn.為苦木科苦木屬植物，是我國民間常用中藥。苦木藥材及其飲片收載于2015 年版《中國藥典》 一部，具有清熱解毒、祛濕等功效，臨床主要用于風(fēng)熱感冒、咽喉腫痛、濕熱瀉痢、濕疹、瘡癤、蛇蟲咬傷［1］。苦木資源豐富，國外分布于印度北部、不丹、尼泊爾、朝鮮和日本等地，國內(nèi)主產(chǎn)于我國黃河流域及其以南各省區(qū)，以廣東、廣西山區(qū)資源最為豐富［2］。苦木具有廣泛的生物活性和較高的臨床應(yīng)用價值，國內(nèi)外學(xué)者對其進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)研究。已報道的苦木化學(xué)成分主要有生物堿類、三萜類、苦木苦味素類、醌類、甾醇、皂苷等，現(xiàn)代藥理研究表明，苦木具有抗癌、降壓、抗蛇毒、抑制轉(zhuǎn)氨酶等作用［3］。本文綜述近十年來苦木研究的新發(fā)現(xiàn)、新進(jìn)展，以期為苦木資源的后續(xù)研究和開發(fā)提供參考。

1 化學(xué)成分

近10 年來，從苦木中分離鑒定的化合物約有64 個，其中生物堿類18 個（1～18）、苦木苦味素14 個（19～32）、三萜類27 個（33～59）、其他類5 個（60～64）。見圖1～4。

1.1 生物堿 Jiao 等［4］從苦木莖中分得到quassidine E（1）、quassidine F （2）、quassidine G （3）、quassidine H（4）、鐵屎米-6-酮-14-丁酸 （5）、3-（1，1-二甲氧基甲基） -β-咔巴啉（6）、6，12-二甲氧基-3-甲酰基-β-咔巴啉（7），其中化合物1 同時含有鐵屎米-6-酮和β-咔巴啉結(jié)構(gòu)。Lai 等［5］通過IR、HR-ESI-MS、1D 和2D 核磁共振手段從苦木莖分離鑒定了6-羥基-β-咔巴啉-1-羧酸 （8）。Gong 等［6］報道了4-羥甲基-鐵屎米 ［4，5-b］ 呋 喃-6-酮（9）、11-羥基-5-甲氧基-鐵屎米-6-酮（10）、1-羥甲基-8-羥基-β-咔巴啉（11） 以及6-羥基-1-乙氧甲酰基-β-咔巴啉（12），其中化合物9 為首次從苦木植物中分離得到的具有呋喃環(huán)結(jié)構(gòu)的高度共軛鐵屎米酮化合物。林清華等［7］通過硅膠、ODS 和凝膠等柱層析色譜法以及NMR、MS 等波譜技術(shù)從苦木莖分離鑒定了17 個化合物，其中1-乙基-β-咔巴啉（13）、cordysinin C （14） 為首次從苦木中分離鑒定。Zhao 等［8］通過活性追蹤法從苦木中分離得到，12-二甲氧基-3-乙酰基-β-咔巴啉（15）、12-羥基-6-甲氧基-3-乙酰基-β-咔巴啉（16）、3-（1，1-二甲氧基） -6-甲氧基-β-咔巴啉（17） 和11，12-二羥基-鐵屎米-16-酮（18） 等4 個新生物堿。

圖1 苦木植物中生物堿類化合物結(jié)構(gòu)

1.2 苦木苦味素（苦木內(nèi)酯） 苦味素是苦木科植物的特征性成分，具有解熱、驅(qū)蟲、治阿米巴痢疾及殺蟲作用［3］。Xu 等［9］從苦木莖95%醇提物中分離得到11 個化合物，其中3 個為新苦味素，分別為nigakilactone P （19）、picraqualide F （20）、nigakilactone Q （21）。Zhao 等［10］從苦木莖中分離鑒定了kumulactone A （22）、kumulactone B（23 ）、kumulactone C （24 ）、kumulactone D （25 ）、kumulactone E （26）、picrasinoside I （27）、picrasinoside J（28）、picrasinoside K （29），8 個新苦木苦味素化合物，通過核磁波譜分析、電子圓二色譜（ECD）、量子計算化學(xué)、HR-ESI-MS 等確定化合物結(jié)構(gòu)及構(gòu)型。Liu 等［11］從苦木葉中分離鑒定了3 個苦味素化合物，分別為nigakilactone R（30）、nigakilactone S （31）、nigakilactone T （32）。

1.3 三萜類 Xu 等［12］從苦木中分離得到20 個新三萜化合物，包括具有全新21，24-cycloapotirucallane 型骨架的picraquassin A （33）、4 個apotirucallane 型三萜（34～37）和15 個甘遂烷型三萜（38～52），這也是首次從苦木屬植物中分離得到apotirucallane 型三萜。Zhao 等［13］從苦木莖中分離鑒定了7 個新的apotirucallane 三萜化合物kumuquassin A-G （53～59），通過1H NMR、13C NMR、HR-ESI-MS、ECD實驗光譜、ECD 量子化學(xué)計算等方式確定化合物的結(jié)構(gòu)和絕對構(gòu)型。

1.4 其他類 祝晨蔯等［14］從苦木屬中分離得到高麗槐素-3-O-β-D-葡萄糖苷、高麗槐素、3’，7-二羥基-4-甲氧基異黃酮、7-羥基香豆素、大黃素等化合物。林清華等［7］采用硅膠、ODS 以及凝膠等柱層析色譜法對苦木干燥莖的化學(xué)成分進(jìn)行分離純化，通過1H NMR、13C NMR、MS 等波譜技術(shù)首次從苦木中分離鑒定了10 α-hydroxycadin-4-en-al（60）、canangaterpenes Ⅲ（61）、15-oxo-T-cadinol （62） 以及androsta-1，4-diene-3，17-dione （63）。Liu 等［15］從苦木葉中分離得到9 個紫羅蘭酮類衍生物，其中nigakialcohol A（64） 為新化合物，為擴(kuò)大苦木藥源提供一種新的思路。

2 生物活性

2.1 抗腫瘤 Xu 等［12］發(fā)現(xiàn)苦木三萜化合物對MKN-28 腫瘤細(xì)胞具有良好的抑制活性（IC50在2.5～9.1 μmol／L 之間），與陽性對照順鉑 （IC50為5.2 μmol／L） 相當(dāng)。Yin等［16］研究苦木正己烷、乙醚、正丁醇萃取物的抗糖、抗氧化、抗腫瘤作用時發(fā)現(xiàn)，正丁醇萃取物對NCI-N87 胃癌細(xì)胞具有明顯的抑制作用而對人腎上皮細(xì)胞系293 細(xì)胞無毒性作用。Kwon 等［17］報道苦木生物堿kumujian G、1-甲氧基-β-咔巴啉、4-甲氧基-1-乙烯基-β-咔巴啉 對A2780、SKOV3 人卵巢癌細(xì)胞具有顯著的抑制活性與陽性對照順鉑活性相當(dāng)。Zhao 等［13］對分離鑒定的27 個三萜化合物進(jìn)行體外HepG2、Hep3B 人肝癌細(xì)胞抑制活性研究，發(fā)現(xiàn)kumuquassin C 具有良好的抑制活性，對HepG2、Hep3B 的IC50分別為（21.72±1.21）、（39.34±2.88） μmol／L，流式細(xì)胞實驗及膜聯(lián)蛋白 V-FITC ／PIS 雙染色法證明kumuquassin C 通過誘導(dǎo)凋亡導(dǎo)致肝癌細(xì)胞死亡。

圖2 苦木植物中苦味素類化合物結(jié)構(gòu)

近年來，苦木化學(xué)成分的手性分離及光學(xué)純對映異構(gòu)體活性研究也取得了一定進(jìn)展。Lou、Yao 等［18-19］通過手性色譜柱分離得到不同對映異構(gòu)體并進(jìn)行體外HepG2、Hep3B 細(xì)胞抑制活性研究，結(jié)果表明不同異構(gòu)體的活性存在較大差異。Zhao 等［20］從苦木莖分離鑒定了4 對對映異構(gòu)體（+／-） -kumudine A-D，體外HepG2、Hep3B 細(xì)胞抑制活性試驗顯示，（-） -kumudine B 對Hep3B 的抑制活性明顯強(qiáng)于（+） -kumudine B。

2.2 抗炎 焦偉華等［21］發(fā)現(xiàn)苦木脂素A、buddenol A、buddenol C 以及黃顏木素對NO、TNF-α、IL-63 種炎癥因子的釋放具有很強(qiáng)的抑制活性。Fan 等［22］研究表明苦木生物堿4-甲氧基5-羥基鐵屎米-6-酮能減輕大鼠足部水腫癥狀以及全弗氏佐劑誘導(dǎo)的大鼠慢性關(guān)節(jié)炎癥狀，這與化合物抑制NO 以及TNF-α 的釋放，下調(diào)誘導(dǎo)型一氧化氮合成酶（iNOS） 的表達(dá)有關(guān)。Zhao 等［23］報道了苦木總生物堿提取物對小鼠結(jié)腸損傷具有修復(fù)作用，能有效抑制TNBS 誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎的發(fā)生，其作用機(jī)制可能是抑制IL-8、TNFα、iNOS 等促炎性細(xì)胞因子基因的表達(dá)，阻斷NF-κB 的轉(zhuǎn)錄激活。Shin 等［24］研究表明苦木提取物不僅能夠抑制小鼠支氣管肺泡灌洗液炎性細(xì)胞的產(chǎn)生，降低IL-4、IL-5、IL-13 和免疫球蛋白（Ig） E 水平，而且能夠減弱OVA 刺激誘導(dǎo)的小鼠氣道高反應(yīng)性（AHR）。Kong 等［25］研究發(fā)現(xiàn)苦木生物堿picrasidineⅠ可以抑制破骨細(xì)胞的生成，其機(jī)理是picrasidineⅠ通過抑制破骨細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子c-Fos 和NFATc1，衰弱MAPKs 和NF-κB 信號通道，減少活性自由基的產(chǎn)生從而抑制和阻斷破骨細(xì)胞的生成。

2.3 抗病毒活性 Chen 等［26］報道苦木生物堿具有抗煙草花葉病毒的作用，部分化合物抗病毒作用與對照寧南霉素相當(dāng)。研究還發(fā)現(xiàn)當(dāng)苦木生物堿與quassinoid nigakilactone B 聯(lián)用使用時具有協(xié)同效應(yīng)。

圖3 苦木植物中三萜類化合物結(jié)構(gòu)

2.4 對心血管系統(tǒng)作用 Zhao 等［27］研究發(fā)現(xiàn)苦木總生物堿提取物各劑量組對自發(fā)性高血壓（SHR） 大鼠具有降壓作用。口服給藥后，能有效降低SHR 大鼠收縮壓和舒張壓，并升高血清NO 以及SOD 水平。Lin 等［28］報道苦木生物堿1-甲氧基羰基-β-咔巴啉在體內(nèi)可以抑制斑馬魚尾鰭再生血管的生長，體外通過濃度依賴方式抑制人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs） 的生存、遷移、入侵和血管的形成。機(jī)理研究表明該生物堿主要是通過下調(diào)ANG、EGF、bFGF、GRO、IGF-1、PLG、MMP-1 等多種血管生成相關(guān)的自分泌蛋白以及TIE-2、uPAR 關(guān)鍵膜受體蛋白發(fā)揮作用。

圖4 苦木植物中其他化合物結(jié)構(gòu)

2.5 其他 過氧化物酶體增殖劑激活受體PPARs 是核激素受體家族中的配體激活受體，有PPARα、PPAR β／δ 和PPARγ 3 種亞型，與細(xì)胞內(nèi)的許多代謝和生理功能緊密相關(guān)。Zhao 等［29］研究發(fā)現(xiàn)苦木生物堿二聚體picrasidine N 能選擇性激活PPARβ／δ 受體，而對PPARα／PPARγ 幾乎沒有影響，對ANGPTL4 和ADRP、PDK4、CPT-1 等PPAR 靶標(biāo)基因也無誘導(dǎo)作用，是一種選擇性PPARs 激動劑，有望作為分子探針來研究PPARβ／δ 調(diào)節(jié)特定基因表達(dá)機(jī)制以及PPARβ／δ 的生物學(xué)意義。值得一提的是，該課題組從苦木根中提取的生物堿二聚體picrasidine C 能夠選擇性激活PPARα 受體，而對PPARβ／δ 和PPARγ 幾乎沒有影響。通過計算機(jī)模擬對接發(fā)現(xiàn)，picrasidine C 與PPARα 受體蛋白結(jié)合位點能夠形成包括氫鍵、疏水作用等多種分子間作用力，而與PPARβ／δ 和PPARγ 之間的作用力很弱［30］。Zhao等［10］報道苦木苦味素對SHSY5Y 細(xì)胞株因H2O2誘導(dǎo)產(chǎn)生的細(xì)胞損傷具有神經(jīng)保護(hù)作用，機(jī)理研究表明其可能是通過下調(diào)caspase-3 的活性和抑制細(xì)胞凋亡發(fā)揮作用。

3 代謝研究

近年來，人們對苦木主要生物堿成分4，5-二甲氧基鐵屎米-6-酮和4-甲氧基-5-羥基鐵屎米-6-酮的代謝進(jìn)行了研究。苗瀟磊等［31-33］報道了4，5-二甲氧基鐵屎米-6-酮在大鼠、小鼠、人、狗不同種屬肝線粒體中的代謝產(chǎn)物以及SD大鼠肌肉注射4，5-二甲氧基鐵屎米-6-酮后的組織分布及代謝規(guī)律。Fan 等［34］首次利用短刺小克銀漢霉CGMCC 3.970 對4，5-二甲氧基鐵屎米-6-酮進(jìn)行微生物轉(zhuǎn)化研究，與動物代謝研究結(jié)果不同的是，CGMCC 3.970 代謝產(chǎn)物同時檢測到4，5-二甲氧基鐵屎米-6-酮的Ⅰ相和Ⅱ相代謝產(chǎn)物，表明4，5-二甲氧基鐵屎米-6-酮的代謝產(chǎn)物具有種屬差異。

4 總結(jié)及展望

30 年來，國內(nèi)外學(xué)者對苦木進(jìn)行了大量的研究，苦木化學(xué)成分與藥理活性研究取得了很大進(jìn)展。從近十年來的研究動態(tài)可以看出，苦木新的化合物不斷分離鑒定出來，包括18 個生物堿類、14 個苦木苦味素類、27 個三萜類以及5 個其他類化合物等，其中生物堿、苦味素、三萜類是其主要成分。長期以來，苦木化學(xué)成分的研究主要集中在苦木的莖和枝，對苦木葉的化學(xué)成分研究鮮有報道。本文綜述了從苦木葉中分離鑒定了三萜類及紫羅蘭酮類化合物并進(jìn)行生物活性研究，對擴(kuò)大苦木藥源具有重要意義。生物活性研究方面，除抗癌、降壓、抗蛇毒、抑制轉(zhuǎn)氨酶等作用之外［2］，苦木還具有抗煙花草葉病毒作用、神經(jīng)保護(hù)作用等。此外，苦木主要生物堿4，5-二甲氧基鐵屎米-6-酮和4-甲氧基-5-羥基鐵屎米-6-酮的體內(nèi)外代謝產(chǎn)物研究也取得一定進(jìn)展［31-35］，對基于苦木生物堿的新藥開發(fā)與臨床合理用藥具有積極的指導(dǎo)作用。

值得一提的是，苦木的研究從傳統(tǒng)化學(xué)成分提取分離及其生物活性研究逐漸拓展到手性分離與鑒定、單一光學(xué)異構(gòu)體的活性對比研究等。與外消旋體相比，光學(xué)純異構(gòu)體往往具有更好的選擇性與較低的不良反應(yīng)，對苦木手性藥物的研究開發(fā)具有重要的啟發(fā)意義。鑒于苦木化學(xué)成分中存在大量的手性化合物，不同異構(gòu)體之間可能存在活性相似、活性不同甚至相反的現(xiàn)象，在以后的生物活性研究中，應(yīng)注意對消旋體進(jìn)行手性拆分。