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    行業新聞

    2022-04-05五味子屬植物木脂素類化學成分及其藥理作用研究進展

    摘  要:五味子屬Schisandra隸屬于五味子科,主要含有木脂素類、三萜類、多糖類以及揮發油等化學成分,臨床上常用于治療肝炎、肝腎移植、阿爾茨海默癥和失眠等疾病?,F代研究表明五味子屬中木脂素類成分為該屬植物的主要活性成分,具有保肝、抗腫瘤、抗病毒、抗氧化和神經保護等藥理作用。對五味子屬植物中木脂素類化學成分及其藥理作用的研究進展進行綜述,為后續該屬植物的相關研究開發和綜合應用提供參考。

     

    五味子科(Schisandracea)包含五味子屬Schisandra Michx和南五味子屬Kadsura Kaemp f. ex Juss,分布于亞洲東南部和北美東南部[1],我國是五味子科植物資源最為豐富的國家,其中五味子屬植物約有30種,我國有19種(表1),集中分布于西南部和東南部地區[2]。目前對于五味子屬的研究主要集中在五味子、華中五味子、阿里山五味子、二色五味子、金山五味子、翼梗五味子、興山五味子、滇藏五味子、合蕊五味子、毛葉五味子、紅花五味子、綠葉五味子和鶴慶五味子等。五味子屬植物具有收斂固澀、益氣生津、補腎寧心等功效,《神龍本草經》《本草綱目》《中藥大辭典》等醫藥著作對該屬植物均有收錄,《中國藥典》2020年版對五味子(北五味子)和華中五味子(南五味子)的質量標準有詳細記載[3]。該屬植物化學成分豐富,其中木脂素是最主要的一類化學成分,聯苯環辛烯類是五味子屬特有的化合物類型,是五味子屬中最有潛力的一類化合物,在開發免疫調節和抗癌藥物方面具有十分廣闊的前景,以華中五味子酮為例的環木脂素具有很好的神經保護作用,單環氧木脂素在抗腫瘤和抗炎作用方面表現最為突出,雙環氧類木脂素藥理活性廣泛,尤其是抗炎和抗菌作用顯著,并且還具有一氧化氮抑制作用。

    近年來,對于五味子屬植物的開發應用,重點體現在保健品、食品飲料、紅酒和日用化妝品等方面。五味子乙醇提取物在免疫抑制方面的臨床研究已成為研究熱點,對于單體化合物的研究,在五味子丙素的化學結構基礎上合成了治療肝炎的新藥聯苯雙酯,不僅如此,華中五味子中分離得到的華中五味子酮具有顯著的抗氧化活性,尤其針對于阿爾茨海默癥的研究進行了大量的藥理實驗。五味子屬植物化學成分豐富,藥理活性多樣,五味子作為我國著名中藥,臨床應用廣泛。目前對于五味子屬植物化學成分及藥理活性的研究依然是國內外植物化學領域關注的熱點。木脂素作為五味子屬植物最為重要的一類化學成分,也是其主要的藥理活性成分,近些年來,因其免疫抑制作用突出在臨床上用于治療器官移植而被頻繁報道,同時研究還發現五味子眾多藥理活性的基礎物質皆是木脂素類成分。然而對于五味子屬中木脂素類成分卻少有系統的梳理和總結。因此本文圍繞五味子屬中木脂素類成分及其藥理作用展開綜述,對該屬19種植物中木脂素類化學成分及其碳骨架類型進行詳細的分類總結,對該屬木脂素的藥理活性進行全面的整理,旨在為該屬植物的進一步研究和開發利用提供科學依據。

     化學成分

    近年來,國內外學者從五味子屬植物中分離出多種有效成分,發現五味子屬果實、莖、葉和根中主要含有木脂素類、三萜類、揮發油、有機酸及多糖類等成分。其中木脂素類為主要化學成分,目前從五味子屬植物中分離得到的木脂素類成分有239種,從結構上可分為聯苯環辛烯木脂素、環木脂素、單環氧木脂素、簡單木脂素、7,8-開環木脂素、雙環氧木脂素和新木脂素。早在1978年,Liu[4]從華中五味子中分離出5種木脂素schisantherins AE,張孟亭[5]從臺灣阿里山五味子中提取分離得到4個新木脂素arisantetralonesAD7個新的聯苯環辛烯型木脂素arisanschinins FL,Liu[6]從二色五味子中分離出9個新的木脂素schibitubinsAI,除此之外,Gao[7]從滇藏五味子中發現新木脂素neglignans AG,馬文輝[8]從鶴慶五味子中分離得到10個木脂素schisanwilsonins AJ。

    1.1  聯苯環辛烯型木脂素

    聯苯環辛烯型木脂素是五味子屬特有的化學成分。此類木脂素的結構中既有聯苯的結構,又有聯苯與側鏈環合成的八元環狀結構,其結構兩側苯環的13、1214位主要被羥基、亞甲基二氧基或甲氧基取代。C6位的取代基通常是苯甲酸酯、乙酸酯、當歸酸酯或順芷酸酯等酯基。聯苯環辛烯型木脂素含有多個手性碳原子,其絕對構型主要依據聯苯之間的阻轉異構、環辛烯的立體構象以及取代基的立體構型判斷。通過圓二色光譜上235255 nm內的科頓效應(cotton effect,CE)推斷,CE為正,聯苯為R構型,CE為負,聯苯為S構型;通過氫譜和奧弗豪塞爾核效應(nuclear overhauser effect,NOE)來確定化合物環辛烯上取代基的絕對構型。五味子屬植物中的聯苯環辛烯木脂素(1143)見表2,化學結構見圖1和表3。代表性成分有五味子酯甲,五味子酯乙,五味子醇甲,五味子醇乙,戈米辛D,戈米辛F,戈米辛G,戈米辛H,戈米辛N,當歸酰戈米辛H,當歸酰戈米辛O,苯甲酰戈米辛O等等。

     

    1.2  環木脂素

    環木脂素是由1個苯丙素單位中苯環的6位和另1個苯丙素的7位環合形成。紅外光譜中,該類木脂素常見的特征性吸收基團有羥基(36003100 cm?1)、亞甲二氧基(940920 cm?1)和羰基(17001660cm?1)。五味子屬植物中環木脂素(144157)的化學結構見圖2和表4,化合物名稱、植物來源及其部位見表5。


    1.3  單環氧木脂素

    單環氧木質素結構的特征在于在簡單木質素的基礎上存在四氫呋喃結構,如7-O-7′、9-O-9′7-O-9′等結構類型,五味子屬中該類成分主要是7-O-7′型最為常見,該類結構常具有對稱性結構,在氫譜中,可見2d峰的甲基信號重疊。在δ 1.78左右有2m峰的氫信號。五味子屬植物中的單環氧木脂素(158193)見表6,化學結構見圖3和表7。其代表性成分有落葉松脂素,(+)-落葉松脂素,d-表加巴辛,襄五脂素,脫水開環異落葉松脂素等等。

     


    1.4  簡單木脂素

    簡單木脂素是由2分子苯丙素僅通過β位的碳原子(C8-C8)連接而成,該類木脂素可用EI-MS測定,多數木脂素可得到分子離子峰,木脂素因有芐基基團,從而可以發生芐基裂解。且這類化合物也是其他一些類型木脂素的生源前體。五味子屬植物中的簡單木脂素(194226)見表8,化學結構見圖4和表9。其代表性化合物有安五脂素等。

    1.5  7,8-開環木脂素

    7,8-開環木脂素的骨架是芳基四氫呋喃木脂素C7-C8鍵的氧化裂解。從五味子屬的果實、莖和葉中共分離出9種化合物。五味子屬植物中的7,8-開環木脂素(227235)見表10,化學結構見圖5。其代表性成分有開環異落葉松脂素(開環異落葉松樹脂酚)。

     

    1.6  雙環氧木脂素

    雙環氧木脂素是一種由2分子苯丙素相互連接形成具有雙駢四氫呋喃環結構的木脂素,并且骨架中多具有4個手性碳的旋光異構體,在核磁共振碳譜上C7C7′位的化學位移可達到85.0以上,因其結構的對稱性,氫譜和碳譜也常會出現重疊信號。(+)-pinoresinol(松脂素 236)、(+)-syringaresinol丁香樹脂酚 237)和prinsepiol238)均來自金山五味子的莖[25,39],化學結構見圖6。其代表性化合物還有松脂素二甲醚,松脂素二葡萄糖苷,刺五加苷E等等。

    1.7  新木脂素

    新木脂素是由2個苯丙素通過側鏈、苯環或氧連接形成,且在C8C8′之間沒有化學鍵。C9位為羥甲基時,碳譜上δ 89.0、55.5、65.0為苯駢呋喃型新木脂素C7、C8、C9的典型特征。此外,新木脂素還包括2個以氧鍵形式通過氧醚鍵連接的C6-C3單體,因此也稱為氧新木脂素。vladinol F239)可以從金山五味子、小花五味子的莖中分離得到[30,39],化學結構見圖7。

    2  藥理作用

    2.1  保肝

    Chen[49]研究發現阿里山五味子(+)-戈米辛K311)有顯著的抗肝纖維化活性。王菊平等[50]通過大鼠急性肝內膽汁淤積造成的肝損傷實驗,發現deoxyschisandrin36)能通過降低丙氨酸氨基轉移酶(alanineaminotransferase,ALT)、谷氨酸氨基轉移酶(aspartate aminotransferase,AST)、堿性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性及總膽紅素(total bilirubin,TBIL)水平,升高肝臟中Na+, K+-ATP酶活性而發揮肝臟保護作用。此外,五味子藥渣提取物中木脂素類成分對CCl4所致大鼠急性肝損傷具有保護作用[51]。關于華中五味子中木脂素保肝作用的研究最為廣泛,Gao[52]發現化合物(+)-anwulignan200)可以降低肝臟外周血液中的ASTALT活性,其機制可能與激活p38絲裂原活化蛋白激酶通路的抗氧化能力,增加受損細胞的生存能力有關;單體化合物schisandrol B16)具有顯著的保肝作用,研究人員發現其能夠降低對乙酰氨基酚誘導的肝毒性,其作用機制是通過激活核因子E2相關因子2nuclear factor NF-E2-related factor 2,Nrf2/抗氧化反應元件anti-oxidant response element,ARE途徑和調節Nrf2靶基因,從而誘導排毒[53]。此外,schisandrol B還具有促小鼠肝臟再生功能[54]。

    2.2  抗腫瘤

    張孟亭[5]研究發現阿里山五味子中單體化合物arisanschinin F1)對人髓母細胞瘤Daoy細胞、結腸癌WiDr細胞、人喉表皮樣癌HEp-2細胞、人乳腺癌MCF-7細胞具有明顯的細胞毒活性,半數有效量分別為6.23、6.08、4.12、4.09 μg/mL。二色五味子中分離得到的新木脂素zuihonins EF158159)能夠抑制人肝癌HepG2細胞、人肺癌A549細胞和MCF-7細胞的生長[39]。Chen[21]發現neglschisandrins F72)對A549細胞具有較好的抑制作用,同時該單體化合物對于人結腸癌HCT-8細胞表現出中度的細胞毒性。Gao[55]從合蕊五味子中分離得到化合物schisantherin F71),研究表明schisantherin F可通過抑制半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3cystein-asparate protease-3,Caspase-3Caspase-9的活性,下調B淋巴細胞瘤-2B-cell lymphoma-2,Bcl-2)和上調凋亡相關因子Bcl-2相關X蛋白(B-cell lymphoma-2/Bcl-2 associated X protein,Bax)的表達從而誘導人黑色素瘤A375細胞的凋亡;乳腺癌為現今多發疾病,對于此疾病的研究,五味子屬綠葉五味子具有顯著的藥理活性,研究報道其抗腫瘤活性成分有angelylgomisin H67)和戈米辛H68[56-57]。Yang[58]發現化合物(+)-戈米辛M2111)能夠抑制乳腺癌干細胞BCSCs增殖;除此之外,戈米辛J33)對MCF-7細胞、乳腺癌MDA-MB-23細胞以及其他11種癌細胞都具有顯著的細胞毒活性[59]。對于三陰性乳腺癌的研究發現schisandrinA34)可能成為其治療的潛在候選藥物[60]。

    2.3  抗病毒

    現代藥理學研究表明五味子屬植物具有顯著的抗病毒作用,孫漢董課題組對五味子屬植物進行了廣泛的研究,發現五味子屬中多種植物具有該藥理活性。Chen[61]發現紅花五味子中木脂素戈米辛J、戈米辛M2、(±)-戈米辛M161)具有抗人類免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)活性,(±)-戈米辛M1表現出最有效的抗HIV活性。Xue[62]從五味子的果實中分離出的methylgomisinO87)具有很強的抗乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)病毒活性,其半數抑制濃度為5.49 μg/mL。從阿里山五味子中分離出的戈米辛B28)和戈米辛G9)在抗HBsAgHBeAg測試中顯示出中等活性[63]。Ma[64]從鶴慶五味子果實部位分離得到抗HBV木脂素活性成分schisanwilsonins AG,其中schisanwilsonins CHBV活性最顯著。

    五味子屬中木脂素成分除了對人類HIV、HBV等病毒有作用外,對于植物病毒也有一定的研究報道。Wang[65]研究發現紅花五味子中schisanhenol32對煙草花葉病毒具有防治作用,且抗病毒效果強于寧南霉素。此外還發現滇藏五味子中木脂素neglectahenols EF同樣具有抗煙草花葉病毒活性[66]。

    2.4  抗氧化

    研究者從阿里山五味子醋酸乙酯部位分離的arisanschinins E具有明顯的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazylradical,DPPH)自由基清除活性[67]。Wang[68]通過研究不同產地五味子和華中五味子中木脂素抗氧化活性,發現其主要抗氧化活性成分為schisanhenolschisandrin B29。同時Jiang[44]對華中五味子根部進行了化學成分的分離和抗氧化活性研究,所分離得到的木脂素均具有不同程度的清除DPPH自由基能力,其中化合物190抗氧化活性與維生素C相當,并且對人紅細胞壽命具有顯著的抗氧化溶血作用。此外,五味子總木脂素也具有良好的清除超氧陰離子自由基能力[69]。

    2.5 神經保護

    二色五味子中所分離出的schiglaucin A163)、(+)-chicanine167)、d-表加巴辛(172)、galgravin173)在淀粉樣β蛋白片段25-35Aβ25-35)誘導的人神經母細胞瘤SH-SY5Y細胞損傷模型中顯示具有很好的神經保護活性[6]。此外,從金山五味子莖中分離出的2個新四氫呋喃木脂素schiglaucin Aschiglaucin B164)對SH-SY5Y細胞損傷同樣具有明顯的神經保護作用[35,39]。通過大鼠Morris水迷宮實驗,于方等[70]發現華中五味子酮通過影響大鼠海馬區核因子-κB信號轉導通路而對阿爾茨海默癥發病起到保護作用。此外,有研究發現提高大鼠腦內抗氧化系統活性和促進氧自由基清除,可能是華中五味子酮治療阿爾茨海默癥模型大鼠新的作用機制[71]。

     結語與展望

    我國五味子屬資源豐富,集中分布于西南部和東南部地區,隨著對該屬植物成分不斷深入的研究,其現代藥理研究也取得了較大進展,尤其是其主要活性成分木脂素,具有廣泛的藥理活性,在保肝、抗腫瘤、抗氧化、神經保護方面效果突出。目前對五味子屬植物中南北五味子的研究有較詳盡的綜述,而該屬其他植物化學成分和藥理作用的報道都相對較少。此外,該屬植物仍然沒有完整的質量標準可供參考,不同產地五味子指標性成分有一定的差異。

    值得注意的是,對于單體化合物的研究與開發,以華中五味子酮、五味子酯甲、五味子醇乙、五味子丙素和五味子酚的研究最為廣泛,其中五味子丙素具有很好的治療肝炎作用,在此結構基礎上研發了我國首個治療肝炎的新藥聯苯雙酯,2004年治療肝炎的I類新藥雙環醇的上市更加證明了五味子獨具的保肝作用。因此從五味子屬植物天然產物中尋找新的具有開發新藥價值的先導化合物依然具有十分重要的意義。此外抗氧化作用突出的木脂素類成分有望成為新的抗氧化劑,為研發心腦血管疾病藥物奠定基礎。用于器官移植免疫抑制效果突出的乙醇提取物,仍然需要不斷深入地研究其藥理作用機制。五味子屬植物具有很好的增強免疫力、改善記憶力和改善睡眠效果,可用于開發更廣泛的保健品。紅酒、果糖飲料、護膚品等也需要進一步開發和推廣。在臨床應用研究方面,有報道稱華中五味子葉對骨損傷有一定的治療作用,應引起重視。

    利益沖突  所有作者均聲明不存在利益沖突

    參考文獻(略) 

    來  源:劉媛媛,黃仕其,李玉澤,樊  浩,張化為,鄧  翀,宋小妹,張東東,王  薇.五味子屬植物木脂素類化學成分及其藥理作用研究進展  [J]. 中草藥, 2022, 53(6): 1903-1918 .

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