土圞兒屬植物化學(xué)成分及藥理活性研究進(jìn)展

鄒篤準(zhǔn) 成 飛 黃小龍 舒 駿趙 河鄭欽方沈冰冰張水寒*

（1.湖南中醫(yī)藥大學(xué)，湖南 長沙410208； 2.湖南省中醫(yī)藥研究院中藥研究所，湖南 長沙410013）

土圞兒屬隸屬雙子葉植物綱薔薇目原始花被亞綱豆科，共有8種，分別為貴州土圞兒Apios bodinieriLévl、云南土圞兒Apios delavayiFranch、纖細(xì)土圞兒Apios gracillimaDunn、美洲土圞兒Apios AmericanaMedik、臺灣土圞 兒Apios taiwanianaHosokawa、土圞兒Apios fortuneiMaxim、肉色土圞兒Apios carnea（Wall.）Benth、大花土圞兒Apios macranthaOliv［1］。土圞兒屬植物于東亞?北美地區(qū)間斷分布，我國山東、江蘇、浙江、福建、江西、湖北、湖南、廣東、廣西、貴州、四川、臺灣等地都有分布，資源極其豐富。該屬多種植物富含淀粉，且含有人體不可缺少的多種維生素和礦物質(zhì)，是東亞?北美部分地區(qū)藥食兩用的傳統(tǒng)作物，食用部位為塊根，可用于制作口服液、保健品、沖劑、飲料、方便食品，高檔賓館飯店菜肴，食品添加劑，高檔糕點(diǎn)、面食等，花也可開發(fā)為保健品［2?7］。此外，該屬植物也具有極高的藥用價值，據(jù)《本草綱目》 和《農(nóng)政全書》 記載，該屬植物土圞兒的葉和種子均可入藥，可用于治療咽喉腫痛、百日咳等。現(xiàn)代研究表明，該屬植物含有多種藥理活性極好的化學(xué)成分，具有抗炎、抗氧化、抗腫瘤等藥理活性，開發(fā)潛力巨大，但目前極少用于臨床治療［2?3］。此前，陳偉等［8］對美洲土圞兒的化學(xué)成分和藥理活性進(jìn)行了綜述，但對美洲土圞兒的化學(xué)成分的總結(jié)不夠深入，且沒有包括美洲土圞兒近來的研究成果，土圞兒屬其他植物的綜述也未見報道。為了系統(tǒng)地了解和更深入地開發(fā)利用土圞兒屬植物，本文主要對土圞兒屬的化學(xué)成分和藥理活性兩方面進(jìn)行綜述。

1 化學(xué)成分

1.1 黃酮類 目前為止，研究者共從土圞兒屬植物中鑒定黃酮類化合物40個，黃酮類為土圞兒屬植物的主要成分。Kim 等［9］從美洲土圞兒中分離得到3個黃酮類化合物（1～3）；Asebi 等［10］合成了美洲土圞兒中的2個化合物（4～5）；Chu 等［11］從美洲土圞兒中分離得到9個黃酮類化合物（6～14）；Ichige 等［12］從美洲土圞兒中分離得到7個黃酮類化合物（4、16～21）；Lin 等［13］從臺灣土圞兒中分離得到19個黃酮類化合物（21～36、1、3～4）；Kim 等［14］從美洲土圞兒中分離得到7個黃酮類化合物（37～38、2、4、15、17、19）；Kaneta 等［15］從美洲土圞兒中分離得到6個黃酮類化合物（1、15、38～41）。其中，化合物3、22、24、30、35、38為土圞兒屬植物中結(jié)構(gòu)獨(dú)特的異黃酮，其2?C與2′?C 相連形成一個五元氧環(huán)，在其他植物中較為少見。見表1、圖1。

圖1 土圞兒屬中黃酮類化合物結(jié)構(gòu)

表1 土圞兒屬中黃酮類化合物

1.2 苯丙素類 Chu 等［11］從美洲土圞兒中分離得到化合物 （42）；王冉冉［2］從土圞兒根中分離得到西瑞香素（43）；黃陸軍［16］等通過高效液相色譜測定了土圞兒根皮和塊根中西瑞香素（43）的含量；陳冰冰等［17］通過HPLC分析了不同產(chǎn)地土圞兒中綠原酸（44）、異綠原酸B（45）含量的變異規(guī)律；Lin 等［13］從臺灣土圞兒中分離得到daphnoretin（46）。見表2、圖2。

圖2 土圞兒屬中苯丙素類化合物結(jié)構(gòu)

表2 土圞兒屬中苯丙素類化合物

1.3 糖苷類 王冉冉［2］從土圞兒根中分離得到胡蘿卜苷（47）；Chu 等［11］從美洲土圞兒中分離得到3個糖苷類化合物（48～50）；Okubo 等［18］從美洲土圞兒中分離得到化合物（51）。見表3、圖3。

圖3 土圞兒屬中糖苷類化合物結(jié)構(gòu)

1.4 揮發(fā)油 胡軼娟等［19］通過GC?MS分析表明土圞兒石油醚萃取物中的主要成分為脂肪酸類成分，并鑒定了11個化合物（52～62）；Nakahashi 等［20］通過GC?MS 鑒定了美洲土圞兒揮發(fā)油的組成成分，共79個化合物（63～141），其主要為棕櫚酸（36.5%），亞油酸（10.5%）和十九烷醇（5.7%）；見表4。

表4 土圞兒屬植物揮發(fā)油中化合物

續(xù)表4

1.5 其他 王冉冉［2］從土圞兒根中分離得到β?谷甾醇（142）、14?甲基?15 酸甲酯（143）、9，11?二烯十八酸甲酯（144）、benzene，1，1′?（3?methyl?1?propene?1，3?diyl）bis（145）、arjunic acid（146）、二十七烷酸甘油酯（147）。此外，土圞兒屬植物中含有大量的淀粉、蛋白質(zhì)、多種維生素和礦物質(zhì)［21?24］。

2 藥理活性

2.1 抗炎 Chu 等［25］研究發(fā)現(xiàn)，從美洲土圞兒中分離得到的多糖通過NF?κB、MAPK 和Nrf2?Keap1 途徑抑制NO 和促炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生；Kim 等［26］研究表明從美洲土圞兒中分離得到的lupinalbin A（3）可以抑制脂多糖（LPS）處理的RAW264.7細(xì)胞中NO 和促炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生，以及誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）mRNA 和蛋白表達(dá)，且呈濃度依賴性。此外，lupinalbin A 還可以降低細(xì)胞中STAT1的表達(dá)和IFN?β 的產(chǎn)生；Sohn 等［27］研究發(fā)現(xiàn)在LPS 或流感病毒H1N1 誘導(dǎo)的急性肺損傷動物模型中，美洲土圞兒治療組的中性粒細(xì)胞和總細(xì)胞數(shù)量低于LPS 和H1N1組；治療組的支氣管肺泡灌洗液中腫瘤壞死因子?α 和白介素?6 水平較低，表明美洲土圞兒可抑制LPS 和H1N1 誘導(dǎo)的肺部炎癥。

2.2 抗氧化 安家煒等［3］研究發(fā)現(xiàn)美洲土圞兒不同地上部位均有不同程度的自由基清除能力，且發(fā)現(xiàn)不同部位的自由基清除能力與黃酮的含量呈正相關(guān)；Chu 等［25］研究發(fā)現(xiàn)，從美洲土圞兒中分離純化的多糖可以抑制LPS 誘導(dǎo)的RAW264.7細(xì)胞中的氧化應(yīng)激；Chu 等［28］研究表明美洲土圞兒花中的多糖能減少過氧化氫誘導(dǎo)的PC12細(xì)胞損傷模型中的活性氧（ROS）產(chǎn)生和線粒體損傷。此外，通過透射電子顯微鏡和western blot 實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)顯示，其通過Akt?mTOR 途徑顯著激活PC12細(xì)胞的自噬；楊蕓蕓［29］研究表明美洲土圞兒塊莖提取物對氧化損傷細(xì)胞模型中ROS 和O2－的產(chǎn)生有抑制作用；劉萌萌等［30］研究表明美洲土圞兒塊根醇取物的乙酸乙酯萃取部位對DPPH 及ABTS＋自由基的IC50值分別為80.12、25.42 μg／mL，且對亞鐵離子具有較強(qiáng)的還原能力；Yan 等［31］研究表明美洲土圞兒葉提取物可使高濃度葡萄糖溶液處理的HepG2細(xì)胞中的ROS 和O2－水平分別降低（47±0.68）%、（68±0.74）%；張蕾等［32］研究表明美洲土圞兒花的乙酸乙酯萃取部位的抗氧化活性優(yōu)于石油醚萃取部位、正丁醇萃取部位、水部位、醇提物，對DPPH 及 ABTS＋自由基的 IC50值分別為77.54、14.42mg／L，F(xiàn)RAP值為6.68 mmol／L；Takashima 等［33］研究發(fā)現(xiàn)美洲土圞兒提取物本身不顯示抗氧化活性，但其可以激活細(xì)胞中的抗氧化系統(tǒng)。其提取物預(yù)處理人乳腺癌MCF?7細(xì)胞24 h 后，可以使主要的抗氧化應(yīng)激酶血紅素加氧酶?1（HO?1）的基因表達(dá)增加。其提取物處理對細(xì)胞中由自由基引發(fā)劑衍生的自由基具有抑制作用；Kaneta 等［15］研究發(fā)現(xiàn)在大鼠腦勻漿試驗(yàn)中，從美洲土圞兒中分離得到的化合物（38、1）表現(xiàn)出一定的脂質(zhì)過氧化抑制活性，IC50分別為30、53 μmol／L，表明其具有一定的抗氧化活性。

2.3 降血壓、降血脂 陳龍等［34］研究發(fā)現(xiàn)以美洲土圞兒為原料制備的低聚肽對ACE 具有較強(qiáng)的抑制活性，抑制率達(dá)66.65%，表明其具有降血壓的活性；Iwai 等［35］研究表明用含5%美洲土圞兒粉的飲食喂養(yǎng)自發(fā)性高血壓大鼠3周，能使其血壓下降10%，可能是通過美洲土圞兒塊莖消化產(chǎn)生的富含脯氨酸多肽來抑制血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（ACE），從而降低血壓。且能使血漿三酰甘油和肝臟總膽固醇水平降低，即使飲食中額外增加1%的膽固醇，血漿總膽固醇水平也可降低。

2.4 抗腫瘤 王冉冉［2］研究表明高、中劑量的土圞兒根乙醇提取物對小鼠S180 肉瘤均具有較好的抑制作用，抑制率分別為41.04%、34.10%，從土圞兒中分離得到的西瑞香素對人腸癌細(xì)胞HT?2、人胃癌細(xì)胞SGC?7901、白血病細(xì)胞HL?60 均具有較好的抑制活性，且成濃度依賴性，其抑制率分別為35.3%、36.8%、37.5%，但是對于人宮頸癌細(xì)胞HELA 及人乳腺癌細(xì)胞MCF?7 無明顯的抑制活性；Zhang等［36］研究表明，美洲土圞兒中的一種胰蛋白酶抑制劑對U937、K562、J774.1 和HeLa 4種癌細(xì)胞系的增殖速率具有與大豆的Bowman?Birk 抑制劑（SBBI）同等甚至更強(qiáng)的抑制作用。

2.5 降血糖 安家煒等［3］研究發(fā)現(xiàn)，美洲土圞兒的不同萃取部位均能不同程度地抑制α?葡萄糖苷酶活性，且發(fā)現(xiàn)其活性與皂苷含量呈正相關(guān)；譚嬌等［37］研究表明美洲土圞兒花總皂苷具有明顯的抑制α?葡萄糖苷酶活性，且為競爭型抑制，抑制常數(shù)為49.68 μg／mL；Yan 等［31］研究發(fā)現(xiàn)美洲土圞兒中皂苷類成分可通過抑制β?葡萄糖苷酶的活性，從而降低血糖生成量；韓文婷等［38］研究發(fā)現(xiàn)土圞兒對給予四氧嘧啶造模的糖尿病小鼠起到降低其空腹血糖的功效；韓文婷等［39］通過交叉實(shí)驗(yàn)分別對比食用葡萄糖粉、土圞兒和南瓜的健康志愿者2 h 內(nèi)血糖值及血糖應(yīng)答曲線，結(jié)果表明土圞兒為低血糖指數(shù)食物；張蕾等［32］研究表明，美洲土圞兒花的乙酸乙酯萃取部位對α?葡萄糖苷酶的抑制活性大于醇提物、石油醚萃取部位、正丁醇萃取部位和水部位，其IC50值為137.12 mg／L；Kaneta 等［15］研究發(fā)現(xiàn)從美洲土圞兒中分離得到的化合物（1、39）均具有一定的α?葡萄糖苷酶抑制活性。

2.6 其他活性 Kim 等［9］從美洲土圞兒中分離得到的化合物（1～3）對黃嘌呤氧化酶具有較好的抑制作用，其IC50值分別為（27.8±0.7）、（31.6±1.1）和（38.8±3.5）μg／mL；Zheng 等［40］研究發(fā)現(xiàn)，喂食美洲土圞兒減少了大鼠產(chǎn)后子宮指數(shù)并調(diào)節(jié)了激素濃度，加速了子宮形態(tài)復(fù)舊的過程，減輕了分娩引起的炎癥反應(yīng)。且發(fā)現(xiàn)美洲土圞兒可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化生長因子β 的生成。此外，喂食美洲土圞兒可顯著下調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶并顯著上調(diào)其抑制劑的表達(dá)；楊蕓蕓［29］研究發(fā)現(xiàn)用中、高劑量的美洲土圞兒塊莖提取物對肝硬化肝切除小鼠干預(yù)后，其相對肝質(zhì)量和肝再生率顯著增加，小鼠的總體生存時間延長，且能使小鼠血清AST、ALT、TBiL、TBA 和AKP 水平下降，表明美洲土圞兒對肝臟功能的恢復(fù)具有促進(jìn)作用；劉萌萌［41］研究發(fā)現(xiàn)美洲土圞兒中的多糖能促進(jìn)巨噬細(xì)胞的增殖、吞噬中性紅和分泌NO，且在一定濃度范圍內(nèi)呈明顯的劑量和時間依賴性；劉彬等［42］研究發(fā)現(xiàn)在小腸運(yùn)動實(shí)驗(yàn)和排便實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，將混有土圞兒粉的小鼠飼料給予復(fù)方地芬諾酯所致的便秘小鼠模型，可改善小腸墨汁推進(jìn)率，且能使首粒黑便時間縮短，表明土圞兒對便秘模型小鼠有潤腸通便作用；Kim 等［14］研究發(fā)現(xiàn)從美洲土圞兒中分離得到的化合物（36、15）對濃度低于50 μmol／L 的可溶性環(huán)氧化物水解酶（sHE）均具有抑制活性。其Ki值分別為（27.0±0.8）、（14.5±1.5）μmol／L；Kaneta 等［15］研究發(fā)現(xiàn)從美洲土圞兒中分離得到的化合物（37～39、1）具有不同程度的雌激素激動活性。

3 結(jié)語

本文總結(jié)了土圞兒屬植物中147個化合物及該屬植物的提取物或單體的藥理活性。該屬植物中含有一種結(jié)構(gòu)獨(dú)特的異黃酮類化合物（2?C 與2′?C 相連形成五元氧環(huán)），在其他植物中較為罕見，且研究表明該類化合物具有極好的抗炎、抗氧化、抗腫瘤等活性。土圞兒屬植物的提取物或單體表現(xiàn)出極好的藥理活性，但目前對其藥理活性的研究僅限于基礎(chǔ)研究，且只對其提取物和黃酮類化合物的藥理活性作了研究，臨床應(yīng)用研究極少，藥理活性的物質(zhì)基礎(chǔ)也有待進(jìn)一步的研究。今后應(yīng)在藥理活性指導(dǎo)下對其化學(xué)成分進(jìn)行系統(tǒng)分離，并對活性成分進(jìn)行構(gòu)效關(guān)系研究，進(jìn)而進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，以期得到易合成、高活性、低毒性的結(jié)構(gòu)，為臨床應(yīng)用奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。此外，該屬中的一些植物為藥食兩用的植物，淀粉含量很高，可開發(fā)為健康食品，如將其制作成粉劑，添加到奶粉、糕點(diǎn)、麥片等食物中，也可將其制作成面包、饅頭、面條等主食，即可為人體提供營養(yǎng)，又可起到降血糖、降血壓、降血脂等功效，可作為食品開發(fā)的理想原料或添加劑。