譚金燕,程艷剛,王佳敏,王世暉,劉凱麗,王穎莉
茄科倍半萜類化學(xué)成分及其藥理作用研究進(jìn)展
譚金燕,程艷剛#,王佳敏,王世暉,劉凱麗,王穎莉*
山西中醫(yī)藥大學(xué),山西 晉中 030619
茄科為被子植物門、管狀花目下的植物,1992年至今從茄科植物中分離得到209個(gè)倍半萜類成分,其類型主要包括鏈狀倍半萜、單環(huán)倍半萜、桉葉烷型倍半萜、香根螺烷型倍半萜、愈創(chuàng)木烷型倍半萜等,藥理作用研究表明部分倍半萜類成分具有抗腫瘤、抗炎、抑菌、抗病毒和免疫抑制等活性。主要綜述茄科倍半萜類化學(xué)成分及其藥理作用的研究進(jìn)展,為茄科植物的合理開發(fā)和綜合利用提供科學(xué)依據(jù)。
茄科;茄屬;倍半萜;桉葉烷型倍半萜;香根螺烷型倍半萜;藥理作用;抗腫瘤
茄科(Solanaceae)為被子植物門、管狀花目下的植物,含有98屬2700余種,廣泛分布于熱帶及溫帶地區(qū)。茄科中許多植物具有較大的經(jīng)濟(jì)意義,可作為農(nóng)作物、生物活性分子來源和觀賞植物[1],如馬鈴薯(即洋芋)L.、番茄Mill.、辣椒L.、茄L.和煙草L.等茄科植物在日常生活中十分常見[2]。此外,寧夏枸杞L.、曼陀羅Linn.和天仙子L.等也具有極高的藥用價(jià)值,近年來吸引了國內(nèi)外眾多研究者的目光[3-5]。茄科植物中含有多種類型的化學(xué)成分,包括生物堿、黃酮、糖苷、甾體和萜類等[1]。倍半萜是萜類化合物中最多的一類,一般僅有15個(gè)碳原子,但卻有著極其豐富的骨架類型,在天然產(chǎn)物化學(xué)研究領(lǐng)域扮演著重要角色[6]。近年來從茄科植物中發(fā)現(xiàn)了許多結(jié)構(gòu)新穎、具有較好生物活性的倍半萜類成分。1992年前從茄科植物中分離的倍半萜類成分較少,且大多為植物受到病毒侵襲后的應(yīng)激產(chǎn)物[7-9]。因此,本文對(duì)1992年至今從茄科植物中分離得到的倍半萜類成分及其藥理活性進(jìn)行歸納總結(jié),以期為茄科植物的進(jìn)一步開發(fā)利用提供參考。
茄科植物中的倍半萜類成分廣泛分布于根、莖、葉和花等部位,且在不同品種間含量差異較大。本文列出了1992年至今已公開發(fā)表的從茄科植物中分離得到的209個(gè)倍半萜的植物分布情況(圖1)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)研究發(fā)現(xiàn),茄科中倍半萜類成分主要分布在辣椒屬L.、曼陀羅屬Linn.、紅絲線屬(Dunal) Hassl.、枸杞屬L.、煙草屬L.、酸漿屬L.、馬尿泡屬M(fèi)axim.、茄屬L.中,其中,茄屬、煙草屬和曼陀羅屬存在數(shù)量較多,分別為118、41、27個(gè)。目前從茄科植物中分離出的倍半萜類化合物主要為鏈狀倍半萜,單環(huán)倍半萜中的金合歡烷型,雙環(huán)倍半萜中的桉葉烷型、香根螺烷型和愈創(chuàng)木烷型等,此外還包括如吉馬烷型等的其他類型倍半萜。
目前從茄科植物洋芋、茄和毛酸漿L.中共分離得到5個(gè)鏈狀倍半萜類成分,具體化合物結(jié)構(gòu)及名稱見圖2和表1。
圖1 茄科中209個(gè)倍半萜類成分的植物分布
圖2 茄科中的鏈狀倍半萜類成分
表1 茄科中的鏈狀倍半萜類化合物
從茄科植物中共分離得到了28個(gè)單環(huán)倍半萜類成分,且多為金合歡型。該類型倍半萜的結(jié)構(gòu)變化主要發(fā)生在3~6位以及6位的側(cè)鏈上。在3位多出現(xiàn)羰基(如化合物6、8~10、13~15)或不同構(gòu)型的羥基(如化合物11、16、17),部分與糖基結(jié)合成苷(化合物12、21、23);4位和5位常存在雙鍵(如化合物6、8~10、13~15),若4、5位未形成雙鍵,則5位大多被不同構(gòu)型的甲基、羥基取代(如化合物22、23、25);5、6位也可形成雙鍵(如化合物20、21、29)或環(huán)氧結(jié)構(gòu)(化合物24);6位除連有側(cè)鏈外,還常連有羥基(如化合物9、10、13);6位上的異戊烯基側(cè)鏈具有多種取代方式,其中較為特殊的是部分具有丙二烯結(jié)構(gòu)(如化合物16、22、23)。茄科中單環(huán)倍半萜類成分的結(jié)構(gòu)及名稱見圖3和表2。
圖3 茄科中的單環(huán)倍半萜類成分
表2 茄科中的單環(huán)倍半萜類成分
截至目前共從茄科植物中分離得到了75個(gè)桉葉烷型倍半萜類成分,是茄科中數(shù)量最多的倍半萜類型。該類型倍半萜的結(jié)構(gòu)變化主要在于環(huán)外羥基的個(gè)數(shù)、位置、構(gòu)型、環(huán)內(nèi)雙鍵的位置以及11、12位是否存在雙鍵或被羥基取代。桉葉烷型倍半萜類成分中環(huán)外羥基的個(gè)數(shù)、位置及構(gòu)型均多種多樣,這也是該類型倍半萜結(jié)構(gòu)豐富的重要原因之一;在1、2、3、6位較易出現(xiàn)環(huán)外羰基(如化合物43、66、79、99);在1位(如化合物34、47、83、98)、2位(如化合物38、66、67)、3位(如化合物37、46、91)、4位(如化合物34、50、79、92)、5位(如化合物44、61、80~82)、6位(化合物64)和9位(化合物40~42、55、83)常存在1~2個(gè)環(huán)內(nèi)雙鍵;11和12位也經(jīng)常出現(xiàn)雙鍵(如化合物39、58、84~88)或被羥基取代(如化合物34~38、52、83)。此外,在白英和洋金花葉中共發(fā)現(xiàn)了4個(gè)桉葉烷型內(nèi)酯,其中化合物92為6、12位成環(huán),化合物93~95為9,12位成環(huán)。化合物100~108為結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)的芳香型倍半萜,其中化合物100~102為缺少14位的降桉葉烷型倍半萜。具體化合物結(jié)構(gòu)及名稱見圖4和表3。
圖4 茄科中的桉葉烷型倍半萜類成分
表3 茄科中的桉葉烷型倍半萜類成分
續(xù)表3
編號(hào)化合物名稱植物來源來源部位文獻(xiàn) 67(4R,5R,7R,10R)-4-hydroxy-eudesma-2,11-dien-1-one白英全草22 68甘松醇A青杞白英全草全草2422 694aβ-decahydro-8aα-methyl-4-methylene-6β-(1-methylethenyl)-1α, 3α-naphthalenediol錦燈籠宿萼、果實(shí)33 70dmetelin G洋金花葉38 71dmetelin F洋金花葉38 72dmetelin E洋金花葉38 73dmetelin D洋金花葉38 74dmetelin C洋金花葉38 75dmetelin B洋金花葉38 76(1R,7R,10R,11R)-12-hydroxyl anhuienosol洋金花葉38 77dmetelin H洋金花葉38 78melongenaterpene P茄宿萼6 79齒葉囊吾醇青杞全草24 80nicotabacoside B煙草葉17 81nicotabacoside C煙草葉17 82nicotabacoside D煙草葉17,35 83nicotabadiolcoside煙草葉39 84dmetelin I洋金花葉38 85nicotabacoside B煙草葉17 86rishitin M1-13-O-β-D-glucopyranoside煙草葉40 87nicotabacoside E煙草葉17,35 88nicotabacoside F煙草葉17,35 89soltorvum B水茄莖37 903β,11-dihydroxy-4,14-oxideenantioeudesmane水茄根36 91physalisitin AP. alkekengi L. var. franchetii花萼41 921β-羥基-1,2-二氫-α-山道年白英全草13,31 93atractylenolide II洋金花葉38 94atractylenolide Ⅰ白英全草23 95atractylenother洋金花葉38 96septemlobin E青杞全草42 97septemlobin D青杞全草43 9811,12-O-isopropylidenesolajiangxin F青杞全草43 99江西白英素H白英全草44 1007-isopropyl-3,5-dimethoxy-1-methylnaphthalen-2-ol煙草葉35 1017-isopropyl-2,5-dimethoxy-1-methyl-naphthalene煙草葉35 102(3-isopropyl-1,6-dimethoxy-naphthalen-5-yl)methanol煙草葉35 103solanoid A白英全草22 104physalisitin CP. alkekengi L. var. franchetii 花萼41 105lyciiterpenoid A中華枸杞Lycium chinense Mill根45 106lyciiterpenoid B中華枸杞根45 107lyciiterpenoid C中華枸杞根45 1081,2,3,4-tetrahydro-4-hydroxy-α,α,5,8-tetramethyl中華枸杞根45
香根螺烷型倍半萜是1個(gè)五元環(huán)和1個(gè)六元環(huán)通過1個(gè)螺原子相連形成的,目前從茄科植物中共分離出52個(gè)香根螺烷型倍半萜類成分。從茄科中分離得到的該類型倍半萜約80%來自于茄屬植物。香根螺烷型倍半萜的結(jié)構(gòu)變化主要集中在環(huán)內(nèi)雙鍵的個(gè)數(shù)和位置、六元環(huán)上取代基的變化以及烯丙基上的不同取代。該類型倍半萜常在9位存在1個(gè)雙鍵(如化合物114~116、133、152~155),少數(shù)在6位和9位分別存在1個(gè)雙鍵(如化合物117、131、156);六元環(huán)上常在8位出現(xiàn)羰基取代(如化合物123~135、145~149、158);6、8、9位常存在不同構(gòu)型的羥基取代(如化合物109~113、136~144、160);烯丙基上13位的甲基部分常被羥基取代(如化合物124、134、144)或被羥基取代后與糖基結(jié)合成苷(如化合物132、145~147、151)。香根螺烷型倍半萜類成分的結(jié)構(gòu)及名稱見圖5和表4。
愈創(chuàng)木烷型倍半萜在茄科植物中較為少見,目前僅從煙草、水茄、洋金花和茄等植物中共分離得到17個(gè)。具體化合物的結(jié)構(gòu)及名稱見圖6和表5。
除上述幾種類型的倍半萜外,還從茄科植物中分離得到了32個(gè)其他類型的倍半萜類成分,如化合物179為含有6/5/5三環(huán)體系的姜黃素型倍半萜;化合物184為花柏烷型倍半萜的衍生物;化合物185為石竹烷型倍半萜;化合物181、189、190則均為吉馬烷型倍半萜;而化合物191~199均可以看作是桉葉烷型倍半萜經(jīng)過結(jié)構(gòu)衍變得到的。具體化合物結(jié)構(gòu)及名稱見圖7和表6。
圖5 茄科中的香根螺烷型倍半萜類成分
表4 茄科中的香根螺烷型倍半萜類成分
續(xù)表4
編號(hào)化合物名稱植物來源來源部位文獻(xiàn) 135daturaterpenoid D洋金花莖16 136melongenaterpene A茄根53 137melongenaterpene B茄根53 138melongenaterpene C茄根53 139melongenaterpene F茄根53 140melongenaterpene G茄根53 141melongenaterpene H茄根53 142melongenaterpene I茄根53 143melongenaterpene J茄根53 144melongenaterpene K茄根53 145melongenaterpene L茄根53 146(1′S,2R,5S,10R)-2-(1′,2′-dihydroxy-1′-methylethyl)-6,10-dimethylspiro[4,5] dec-6-en-8-one白英全草13 147(1′R,2R,5S,10R)-2-(1′,2′-dihydroxy-1′-methylethyl)-6,10-dimethylspiro[4,5] dec-6-en-8-one白英全草13 1483-羥基螺巖蘭草酮-β-D-葡萄糖苷A煙草葉54 1493-羥基螺巖蘭草酮-β-D-葡萄糖苷B煙草葉54 150melongenaterpene D茄根53 151melongenaterpene E茄根53 152江西白英素I白英全草44 1537-羥基江西白英素I白英全草44 154江西白英素E白英全草29 1552-羥基江西白英素E白英全草29 156septemlobin F青杞全草42 157nicotabin A煙草葉55 158cyclodehydroisolubimin洋芋塊莖56 159cyclolubimin洋芋塊莖56 16011,12-epoxycyclodehydroisolubimin洋芋塊莖56
表5 茄科中的愈創(chuàng)木烷型倍半萜類成分
圖7 茄科中的其他類型倍半萜類成分
表6 茄科中的其他類型倍半萜類化合物
近年來,從茄科植物中發(fā)現(xiàn)的倍半萜類成分的藥理活性得到了廣泛關(guān)注,研究結(jié)果表明其活性主要包括抗腫瘤、抗炎、免疫抑制、抑菌和抗病毒等。
研究發(fā)現(xiàn),從茄科白英、青杞、煙草、洋金花等植物中分離得到的45個(gè)倍半萜類成分對(duì)小鼠淋巴瘤P-388細(xì)胞、人結(jié)腸癌HT-29細(xì)胞、人肺癌A549細(xì)胞等多株細(xì)胞系具有不同程度的細(xì)胞毒性,本文系統(tǒng)總結(jié)了這些倍半萜類成分的細(xì)胞毒性,具體結(jié)果如表7所示。結(jié)果顯示,茄科中的21個(gè)桉葉烷型倍半萜、9個(gè)香根螺烷型倍半萜和8個(gè)單環(huán)倍半萜對(duì)多種癌細(xì)胞具有顯著或中等程度的細(xì)胞毒性,而鏈狀倍半萜和其他類型倍半萜并未發(fā)現(xiàn)對(duì)癌細(xì)胞具有細(xì)胞毒性。
從茄科植物中分離得到的部分桉葉烷型倍半萜、香根螺烷型倍半萜和愈創(chuàng)木烷型倍半萜也展現(xiàn)出了中等程度的抗炎活性,能抑制脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)誘導(dǎo)的小鼠單核巨噬細(xì)胞白血病RAW264.7細(xì)胞、小鼠小膠質(zhì)BV細(xì)胞細(xì)胞的一氧化氮釋放作用。深入的機(jī)制研究還表明,從錦燈籠中分離出來的2個(gè)桉葉烷型倍半萜capsidiol(55)和4aβ-decahydro-8aα-methyl-4-methylene-6β-(1-methylethenyl)-1α,3α-naphthalenediol(69)是通過影響核因子κB(nuclear factor κB,NF-κB)信號(hào)通路發(fā)揮抗炎活性,結(jié)果見表7。
表7 茄科植物中倍半萜類成分的細(xì)胞毒性和抗炎活性
續(xù)表7
化合物名稱結(jié)構(gòu)類型活性結(jié)果文獻(xiàn) atractylenolide II(93)桉葉烷型倍半萜抑制LPS誘導(dǎo)的RAW264.7炎癥細(xì)胞NO釋放作用38 atractylenother(95)桉葉烷型倍半萜抑制LPS誘導(dǎo)的RAW264.7炎癥細(xì)胞NO釋放作用38 septemlobin E(96)桉葉烷型倍半萜對(duì)P-388、HONE-1、HT-29細(xì)胞有細(xì)胞毒性42 septemlobin D(97)桉葉烷型倍半萜對(duì)P-388、HONE-1、HT-29細(xì)胞有細(xì)胞毒性43 11,12-O-isopropylidenesolajiangxin F(98)桉葉烷型倍半萜對(duì)P-388、HONE-1、HT-29細(xì)胞有細(xì)胞毒性43 江西白英素H(99)桉葉烷型倍半萜對(duì)P-388、HONE-1、HT-29細(xì)胞有細(xì)胞毒性44 螺巖蘭草酮(114)香根螺烷型倍半萜對(duì)人卵巢癌OVCAR-3細(xì)胞有細(xì)胞毒性、抑制LPS誘導(dǎo)的RAW264.7炎癥細(xì)胞NO釋放作用4950 septemlobin C(127)香根螺烷型倍半萜對(duì)P-388、HONE-1、HT-29細(xì)胞有細(xì)胞毒性52 dmetelisproside A(132)香根螺烷型倍半萜對(duì)SGC-7901、HeLa細(xì)胞有細(xì)胞毒性20 江西白英素I(152)香根螺烷型倍半萜對(duì)P-388、HONE-1、HT-29細(xì)胞有細(xì)胞毒性44 7-羥基江西白英素I(153)香根螺烷型倍半萜對(duì)P-388、HONE-1、HT-29細(xì)胞有細(xì)胞毒性44 江西白英素E(154)香根螺烷型倍半萜對(duì)P-388、HONE-1、HT-29細(xì)胞有細(xì)胞毒性29 2-羥基江西白英素E(155)香根螺烷型倍半萜對(duì)P-388、HONE-1、HT-29細(xì)胞有細(xì)胞毒性29 septemlobin F(156)香根螺烷型倍半萜對(duì)P-388、HONE-1、HT-29細(xì)胞有細(xì)胞毒性42 nicotabin A(157)香根螺烷型倍半萜抑制LPS誘導(dǎo)的RAW264.7炎癥細(xì)胞NO釋放作用55 tabsesquiterpene A(161)愈創(chuàng)木烷型倍半萜對(duì)人神經(jīng)母細(xì)胞瘤SHSY5Y、人前列腺癌PC-3、人乳腺癌MCF-7細(xì)胞有細(xì)胞毒性57 1β,5α,7α-11-guaiene-2α,3β,4α,10α,13-pentaol(171)愈創(chuàng)木烷型倍半萜抑制LPS誘導(dǎo)的BV細(xì)胞NO釋放作用58 白英醇D(194)其他類型倍半萜對(duì)HONE-1、KB、HT-29細(xì)胞有細(xì)胞毒性12 江西白英素B(195)其他類型倍半萜對(duì)P-388、HONE-1、HT-29細(xì)胞有細(xì)胞毒性27 septemlobin A(196)其他類型倍半萜對(duì)P-388、HONE-1、HT-29細(xì)胞有細(xì)胞毒性52 septemlobin B(197)其他類型倍半萜對(duì)P-388、HONE-1、HT-29細(xì)胞有細(xì)胞毒性52 江西白英素C(207)其他類型倍半萜對(duì)P-388、HONE-1、HT-29細(xì)胞有細(xì)胞毒性27
茄科中目前發(fā)現(xiàn)的抗病毒類倍半萜大多是從煙草中分離出來的,它們中的部分化合物展現(xiàn)出了較強(qiáng)的抗煙草花葉病毒活性。Shang等[30]從煙草葉中分離出的具有較為新穎骨架的倍半萜tabasesquiterpene B(201)具有顯著的抗煙草花葉病毒活性,抑制率高達(dá)35.2%,高于了陽性藥寧南霉素。Shen等[32,34]也從煙草葉中分離得到了抗煙草花葉病毒活性高于陽性藥的倍半萜nicosesquiterpene A(203)、nicosesquiterpene B(204)和nicotianasesterpene A(204),抑制率分別為36.7%、45.6%、33.6%。此外,研究發(fā)現(xiàn)從茄科茄屬植物紅茄以及矮樹番茄中分離得到的香根螺烷型倍半萜solavetivone(114)、lubimin(118)和3β-acetoxysolavetivone(121)也可抑制土傳病原體尖孢鐮刀菌的生長[48-49]。
從水茄的莖中分離出的倍半萜類化合物soltorvum A(64)、solavetivone(114)、13- hydroxysolavetivone(116)、spiro[4.5]deca-6,9-dien- 8-one-7-hydroxy-6,10-dimethyl-2-(1-methylethenyl)-(2-)-(9CI)(131)、soltorvum E(168)能顯著抑制刀豆蛋白A誘導(dǎo)的脾細(xì)胞增殖,展現(xiàn)出一定的免疫抑制活性,且呈現(xiàn)劑量相關(guān)性[38]。
從枸杞屬植物L(fēng).中分離出的4個(gè)倍半萜類化合物C-1′ epimer of (2,5,10)-2-(1′,2′- dihydroxy-1′-methylethyl)-6,10-dimethylspiro[4,5]dec- 6-en-8-one(133)、C-1′ epimer of 2-(1′,2′-di-hydroxy- 1′-methylethyl)-6,10-dimethyl-spiro[4,5]dec-6,9-dien- 8-one(134)、dehydrovomifoliol(9)和vomifoliol(10)展現(xiàn)出了抗氧化和乙酰膽堿酯酶抑制活性[14]。
茄科植物中蘊(yùn)含有豐富的倍半萜類成分,除了從茄屬植物發(fā)現(xiàn)了較多種類和數(shù)量的倍半萜外,還從茄科其他屬中發(fā)現(xiàn)了一些結(jié)構(gòu)新穎的倍半萜類化合物,如從煙草葉中分離得到的含有特殊6/5/5三環(huán)體系的姜黃素型倍半萜(179)、從洋金花根中分離并鑒定出的具有新骨架的倍半萜182、193。因此對(duì)茄科植物,特別是除茄屬外的其他屬植物進(jìn)行深入系統(tǒng)的化學(xué)成分研究,可能發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)新穎、活性顯著的倍半萜類成分,對(duì)豐富天然產(chǎn)物種類、優(yōu)化茄科植物學(xué)分類情況具有重大意義,隨著研究的深入必將有越來越多的倍半萜類成分從茄科植物中被發(fā)現(xiàn)。
此外,許多茄科植物中的倍半萜類成分在抗腫瘤、抗炎等方面展現(xiàn)出了突出的活性,但目前的研究多集中于成分體外活性篩選,其在體活性及作用機(jī)制研究還鮮有報(bào)道,有待進(jìn)一步深入挖掘,以期能進(jìn)一步闡明構(gòu)效關(guān)系,擴(kuò)大茄科中倍半萜類成分的應(yīng)用范圍。
利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突
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Research progress on chemical constituents of sesquiterpenoids from Solanaceae plants and their biological activities
TAN Jin-yan, CHENG Yan-gang, WANG Jia-min, WANG Shi-hui, LIU Kai-li, WANG Ying-li
Shanxi University of Chinese Medicine, Jinzhong 030619, China
Solanaceae family belongs to Angiospermae, Tubiflorae. A total of 209 sesquiterpenoids have been isolated from Solanaceae plants since 1992, including acyclic-type, monocyclic-type, eudesmane-type, vetispirane-type, guaiacane-type and so on. Pharmacological studies have shown that some sesquiterpenoids have anti-tumor, anti-inflammatory, anti-bacterial, anti-TMV and immunosuppressive effects. Research progress on chemical constituents of sesquiterpenoids from Solanaceae plants and their biological activities are reviewed in this paper, which provides scientific support for the rational development and comprehensive utilization of Solanaceae plants.
Solanaceae;; sesquiterpenoids; eudesmane-type sesquiterpenoids; vetispirane-type sesquiterpenoids; biological activities; anti-tumor
R282.710.5
A
0253 - 2670(2021)16 - 5062 - 16
10.7501/j.issn.0253-2670.2021.16.031
2020-11-24
中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展資金項(xiàng)目(YDZX20201400001518);中央本級(jí)重大增減支項(xiàng)目(2060302);山西省衛(wèi)生健康委科研項(xiàng)目(2020094);山西中醫(yī)藥大學(xué)科技創(chuàng)新能力培育計(jì)劃項(xiàng)目(2021PY-JC-05,2021PY-JC-09)
譚金燕(1991—),講師,博士,研究方向?yàn)橹兴幖皬?fù)方藥效物質(zhì)基礎(chǔ)。E-mail: 15636833827@163.com
王穎莉(1967—),教授,博士,博士生導(dǎo)師,研究方向?yàn)橹兴幩幮镔|(zhì)基礎(chǔ)。E-mail: wyltyut@163.com
#并列第一作者:程艷剛(1992—),講師,博士,研究方向?yàn)橹兴幖皬?fù)方藥效物質(zhì)基礎(chǔ)與作用機(jī)制。E-mail: 931313534@qq.com
[責(zé)任編輯 崔艷麗]