野木瓜屬植物化學成分及其藥理活性研究進展*

何宇銘,黃婉鳳,陸玫霖,王寶林,陳明,饒毅,楊世林,,潘其明,高紅偉

(1.廣西中醫藥大學藥學院,南寧 530200;2.江西中醫藥大學藥學院,南昌 330004 )

野木瓜屬(StauntoniaDC.)隸屬木通科(Lardizabalaceae),《中國植物志》記載該屬植物有約20余種,分布于亞洲東部,自印度經中南半島至日本,我國是野木瓜屬植物資源最豐富的國家,有23種2個亞種,集中分布于我國長江以南各省區,多數種類的果實可食用,種子可榨油;有些種類全株可供藥用,具有鎮痛、治咳嗽和痢疾之功效[1]。我國大陸野木瓜屬植物現有5種2個亞種明確記載其具有藥用價值(表1),在西南少數民族地區有較長的應用歷史,大部分具祛風止痛、利水消腫的功效[2-3]。其中,野木瓜(StauntoniachinensisDC.)被2020年版《中華人民共和國藥典》收載[4],目前已有以野木瓜為原料的注射劑、片劑和顆粒劑等不同劑型的藥品在臨床上使用,在治療三叉神經痛、坐骨神經痛、風濕性關節痛等疾病方面顯示出良好的療效。筆者對野木瓜屬植物化學成分和藥理活性進行綜述,為進一步開發利用野木瓜屬植物提供參考。

表1 野木瓜屬藥用植物的藥用部位及功效

1 化學成分

國內外對野木瓜屬植物化學成分的研究報道多數集中在野木瓜和六葉野木瓜[S.hexaphylla(Thunb.) Decn]上。近年來,該屬其他植物如黃蠟果、五指那藤、尾葉那藤等也已被關注。該屬植物的化學成分種類繁多,但單個化合物含量均較低,皂苷類化合物為鎮痛的主要活性成分,但筆者迄今尚未發現具有良好鎮痛活性的皂苷類單體化合物。從野木瓜屬植物中分離鑒定的化合物共266個,按照結構分類,該屬植物主要含有五環三萜及其苷類、降甲基五環三萜及其苷類、苯丙素類、黃酮類等化學成分。

1.1五環三萜及其苷類 五環三萜類化合物在野木瓜屬植物中廣泛存在,多以糖苷的形式存在,野木瓜屬植物中的五環三萜主要有齊墩果烷型和羽扇豆烷型2種類型。齊墩果烷型化合物環上一般有8個甲基取代,28位甲基常被氧化成羧基,23位、24位、29位甲基有時被氧化成羥甲基。齊墩果烷環的不同位置可能存在雙鍵,其中以C-12-C-13位雙鍵最為常見。齊墩果烷環的C-3位也常被氧化而有羥基取代,部分化合物的C-3位羥基還進一步被乙酰化。有的化合物的取代基之間還可以進一步發生反應形成氧橋。羽扇豆烷型三萜類化合物,與齊墩果烷型類似,在C-3位上常有羥基取代,且羥基有α、β 2種構型,28位甲基有時被氧化成羧基,C-3位羥基有時還可以被進一步氧化成羰基。

野木瓜屬植物中的五環三萜皂苷由齊墩果烷型苷元和糖基組成,目前尚未在該屬植物發現羽扇豆烷型三萜皂苷。齊墩果烷型苷元以齊墩果酸(13)和hederagenin(36)為主,部分苷元29位甲基被氧化成羥甲基。常見與糖形成苷鍵的部位主要在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位的醇苷糖鏈較為復雜,一般內側糖是阿拉伯糖,在其2位、3位再接其他糖殘基,形成支鏈糖,28位的酯苷糖鏈為直鏈結構,一般有2種類型:龍膽二糖(β-D-glucopyranosyl-(1→6)-β-D-glucopyranosyl)或α-L-rhamnopyranosyl-(1→4)-β-D-glucopyranosy1-(1→6)-β-D-glucopyranosyl。五環三萜及其苷類的名稱、植物來源見表2。

表2 野木瓜屬植物中五環三萜及其苷類化合物

1.2降甲基五環三萜及其苷類 三萜類成分的基本母核是由30個碳原子所組成,其中,齊墩果烷型三萜經氧化、羥基化以及脫水、脫羧等重排反應,最終形成缺少1個或多個甲基的降甲基齊墩果烷型三萜,其碳數均少于30。野木瓜屬中較為常見的是含有C-20-C-29末端雙鍵的30-降甲基齊墩果烷型三萜,此外,也有部分30-降甲基齊墩果烷型三萜在C-19-C-20處形成環內雙鍵,如3β-hydroxy-30-norolean-12,19-dien-28-oic acid(163),或C-20-C-28位形成內酯鍵,如larreagenin A(164)。

降甲基五環三萜皂苷類多為雙糖鏈,多在C-3、C-23或C-24位處形成醇苷,C-28位處形成酯苷。C-28位的酯苷糖鏈多數由葡萄糖和鼠李糖組成,C-3、C-23或C-24位處的醇苷糖鏈較為復雜,部分皂苷一般內側糖是阿拉伯糖,在其2位、3位再接其他糖殘基,形成支鏈糖。降甲基五環三萜及其苷類的名稱、植物來源見表3。

表3 野木瓜屬植物中降甲基五環三萜及其苷類化合物

1.3苯丙素類 苯丙素類化合物主要從野木瓜和黃蠟果2種植物中分離得到,可分為苯丙酸類和木脂素類。多數苯丙酸類化合物含有咖啡酰基或香草酰基,木脂素類化合物按結構可分為尤普麥特苯駢呋喃型、四氫呋喃型、芳基萘類、駢雙四氫呋喃類,多數為糖苷類化合物。具體化合物名稱、植物來源見表4。

表4 野木瓜屬植物中苯丙素類化合物

1.4黃酮類 黃酮類化合物在植物中廣泛分布,在野木瓜及黃臘果2種植物均有發現,多數成苷類形式存在,常見成苷的糖有葡萄糖、蕓香糖(-Glc6-1Rha)、新橙皮糖(-Glc2-1Rha),按結構可分為黃酮類、黃酮醇類、查爾酮類。具體化合物名稱、植物來源見表5。

表5 野木瓜屬植物中黃酮類化合物

1.5其他 除上述成分外,野木瓜屬植物中還含有酚類、甾體類等其他化學成分,多數化合物以糖苷形式存在。具體化合物名稱、植物來源見表6。

表6 野木瓜屬植物中其他類化合物

2 藥理活性

野木瓜屬植物多為民間傳統中草藥,多數可全株入藥。現代藥理研究表明,野木瓜具有鎮靜、鎮痛、解痙、抗炎、消腫等作用,臨床上用于各種手術鎮痛、風濕性關節炎等;同屬多種其他植物也有祛風鎮痛、利水通經等功效,民間用于治療風濕性關節炎、跌打損傷、水腫、腎下垂、疝氣等癥。

2.1鎮痛抗炎作用 現代藥理研究表明,野木瓜皂苷具有明顯的鎮痛抗炎作用,尤其是在鎮痛方面具有顯著療效,其鎮痛機制與選擇性地阻滯痛覺傳導、抑制炎癥反應有關,并有以野木瓜為主要原料的野木瓜注射液等相關制劑在臨床上用于三叉神經痛,坐骨神經痛等。劉向明等[45]對完整的 Wistar 大鼠模型,運用玻璃微電極細胞外記錄技術,證明了野木瓜注射液鎮痛作用的原因可能是使外周水平上的痛覺信息的傳導受到阻滯。陳素等[46]研究發現野木瓜注射液除了影響髓鞘和軸突膜結構外,還通過調制初級感覺神經元電壓門控性鈉通道,影響痛覺信息中樞傳入產生鎮痛作用。彭小莉等[47]采用2種持續性疼痛動物模型:蜜蜂毒模型和福爾馬林模型,研究野木瓜注射液對化學性組織損傷致自發痛反應、原發性熱和機械痛敏的鎮痛作用,證明野木瓜注射液能預防和緩解臨床持續性自發痛,但對原發性熱或機械痛敏無抗傷害效應,并發現納洛酮(一種非選擇性的阿片受體拮抗劑)不能逆轉野木瓜注射液對由蜜蜂毒引起的自發痛反應的鎮痛作用,

續表2 野木瓜屬植物中五環三萜及其苷類化合物

續表3 野木瓜屬植物中降甲基五環三萜及其苷類化合物

提示其鎮痛作用不是由內源性阿片受體介導。CHEN等[48]采用4種基于熱刺激或者化學刺激的急性疼痛模型——熱板致痛模型、醋酸扭體模型、甲醛炎性痛模型、辣椒素致痛模型,證實了從野木瓜中分離出的三萜皂苷類成分具有良好的鎮痛作用,其可直接增加小鼠皮層神經元的抑制性突觸反應,從而提高炎癥性疼痛的閾值,且其鎮痛作用不涉及阿片受體。楊燕京等[49]研究發現不同劑量的野木瓜注射液均可使由角叉菜膠誘導引起的小鼠足趾炎癥水腫減輕,足底熱痛閾值恢復,其可通過下調背根神經節環氧化酶2(cyclooxygenase 2,COX-2)蛋白表達產生抗炎鎮痛活性。YING等[50]采用小鼠醋酸扭體模型和大鼠甲醛所致炎癥痛模型研究野木瓜提取物的鎮痛和抗炎作用,發現野木瓜不同提取部位均具有鎮痛和抗炎活性,其抗炎活性與減少前列腺素E2的產生有關。此外,吳淑蘭等[51]研究發現野木瓜注射液可用于術后鎮痛,鎮痛作用起效快,鎮痛效果明顯且維持時間長,無成癮性和嚴重不良反應,是術后鎮痛的有效而安全的藥物。

續表6 野木瓜屬植物中其他類化合物

除上述對野木瓜注射液和提取物的體內鎮痛抗炎活性研究外,近年來,孟大利課題組用脂多糖誘導RAW264.7巨噬細胞炎癥模型,使用Griess法對從黃臘果中分離得到的三萜皂苷單體化合物進行了體外抗炎活性篩選,發現野木瓜苷 YM24(132)[24]、 野木瓜苷 YM14(117)和brachyantheraoside A6(143)[25]具有較好的抗炎活性,半數抑制濃度為16.09～24.41 μmol·L-1(所有化合物在有效濃度范圍內均無細胞毒性)。

2.2抗腫瘤作用 LI等[27]對從黃臘果中分離出的18種降甲基齊墩果烷型三萜皂苷的抗癌活性進行篩選,發現brachyantheraoside A8(150)通過調節Bax/Bcl-2蛋白的比值顯著抑制人乳腺鱗狀癌細胞(HCC1806細胞)生長并誘導凋亡,且呈劑量依賴性。葉文博等[52]應用噻唑藍法測定野木瓜皂苷對人類白血病細胞系HL60增殖的影響,結果顯示野木瓜皂苷對人類白血病細胞系HL60細胞生長增殖有明顯的雙向調節作用,低濃度的野木瓜皂苷(0.018 mg·mL-1),起促進增殖的作用,當野木瓜皂苷濃度增到0.090 mg·mL-1時,出現抑制作用,隨濃度增大,抑制作用增強,當野木瓜皂苷濃度達到2.253 mg·mL-1時,抑制效果顯著且穩定。韓寧寧[53]研究發現野木瓜皂苷類提取物對慢性粒細胞白血病細胞系 K562 細胞增殖具有抑制作用,但隨著對其皂苷類成分的深入分離,其抑制作用逐漸降低,可能與其成分間協同作用有關。

2.3抗糖尿病作用 通過測定野木瓜總皂苷對2型糖尿病小鼠的空腹血糖、口服糖耐量、胰島素耐量、胰島素和糖原水平的影響,發現野木瓜總皂苷對2型糖尿病小鼠具有顯著的降血糖和降血脂活性,其降血糖作用可能是由IRS1/PI3K/AKT通路調控的葡萄糖轉運蛋白(glucose transporter type 4,GLUT4)被激活;其降血脂的原因可能是AMPK/ACC信號通路被激活[54]。HU等[55]研究發現從野木瓜中分離出的皂苷,尤其是3-O-α-L-arabinopyranosyl-(1→3)-α-L-rham-nopyranosyl-(1→2)-α-L-arabinopyranosyl-akebonic acid (106)能激活胰島素抵抗人肝癌細胞(HepG2細胞)中的AMPK和IR/IRS-1/PI3K/AKT信號通路,顯著提高其葡萄糖攝取和胰島素敏感性。上述研究表明,野木瓜皂苷類化合物具有治療2型糖尿病的潛力。

2.4抗氧化作用 周麗娜等[56]研究野木瓜注射液對小鼠大腦皮層神經細胞氧化損傷的保護作用,發現野木瓜注射液能抑制H2O2導致的皮層神經細胞的氧化損傷,使神經細胞超氧化物歧化酶活性上升,細胞外液乳酸脫氫酶活性降低,與陽性對照藥甘露醇比較,有較高的羥自由基清除率。此外,周麗娜等[57]還研究了野木瓜注射液及其提取物對氧化損傷脊髓神經元的保護和對未損傷脊髓神經元生長的影響,結果發現野木瓜注射液能顯著促進離體培養的小鼠脊髓神經元氧化受損的修復,神經元存活率顯著提高,胞內超氧化物歧化酶活性顯著增加,乳酸脫氫酶漏出量明顯減少,同時胞內Ca2+超載被顯著抑制;未受損的脊髓神經元在野木瓜注射液作用下乳酸脫氫酶漏出量明顯減少,細胞存活率顯著提高。

2.5其他 WEI等[9]檢測了從五指那藤乙酸乙酯萃取部位分離得到的14種三萜類化合物的抗人類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)對HIV-1蛋白酶具有較強的抑制活性,可能與其A環2/3位開環,并有2個羧基有關,另外3位乙酰化的3-乙酰基齊墩果酸(12)也有較好的活性。VINH等[17]對從黃臘果中分離得到的8個化合物進行了乙酰膽堿酯酶抑制試驗,其中3個三萜皂苷類化合物擁有較好的活性,hederacoside B(34)的抗乙酰膽堿酯酶作用最強,cussonoside A (31)和mateglycoside D(32)呈現中等抑制強度,其余化合物的抑制作用較弱,推測C-28位上連接的糖是其抑制乙酰膽堿酯酶的主要原因。

3 結束語

野木瓜屬植物在我國傳統醫藥和民間藥用歷史悠久,臨床上有以野木瓜為原料研發生產的多種中成藥制劑,如野木瓜注射劑、野木瓜片、野木瓜膠囊等,廣泛應用于坐骨神經痛等各種疼痛的治療。目前,對野木瓜屬植物的化學成分和藥理活性的研究取得了一些成果,但仍存在一些不足,例如對該屬植物化學成分和藥理活性的研究不夠全面,僅野木瓜、六葉野木瓜和黃臘果有較多的化學成分的研究,對該屬其他植物的研究較少,藥理活性研究主要集中在野木瓜中成藥制劑的鎮痛抗炎方面。因此,對該屬其他植物,特別是有明確藥用價值記載的植物的化學成分研究及對所得單體化合物的藥理活性研究等方面有待加強。此外,野木瓜中的皂苷類成分被認為是鎮痛的主要有效成分,但迄今尚未明確哪些皂苷類單體化合物具有鎮痛作用,限制了其質量標準的制定。因此,對于化學成分及藥理活性研究較多的野木瓜,應當結合現代色譜分離技術及藥效物質基礎研究,進一步確定其質量標志物(群),并闡明其作用機制。另一方面,應深入挖掘從未開展過研究或研究較少的野木瓜屬藥用植物,以充分利用我國野木瓜屬藥用植物資源,這對豐富我國藥用資源具有重要的現實意義。