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关于同物异名植物盆架树化学成分和药理活性的研究进展

2020-07-16 306 上传者：管理员

摘要：盆架树夹竹桃科盆架树属植物,为传统傣族药用植物,主要含有生物碱、糖苷类和三萜类等多种化学成分,具有抗肿瘤、抗菌、舒张支气管、抗乙酰胆碱酯酶等药理活性。查阅近年来国内外有关文献,本文对盆架树化学成分及药理活性方面的研究成果进行了综述,以期为其药效物质基础、作用机制研究及开发利用提供理论依据。

关键词：
化学成分
同物异名
生物碱
盆架树
药理活性
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盆架树为夹竹桃科盆架树属常绿乔木,该属植物有两种,分布于中国、印度、缅甸和印度尼西亚,中国有1种,分布于云南和海南岛。盆架树是传统傣族药用植物,其性平、味苦、小毒;叶、树皮以及乳汁均可入药。叶、树皮可用于止咳平喘,主治急慢性支气管炎;乳汁可用于外用止血[1]。盆架树化学成分复杂,包括生物碱、三萜、木脂素等,其中生物碱类化学成分在盆架树中含量丰富。近年来,随着对其化学成分以及药理活性等方面的研究,发现其在抗肿瘤、抗菌等方面显示出潜在的药用价值。以前许多学者对于盆架树的归属产生了很大的分歧,在1977年版的《中国植物志》中,盆架树被独立成属,种名为W.calophylla,但在1995年版的《中国植物志》中,它被归入了鸡骨常山属,种名为Alstoniarostrata[2]。2007年,李胜等[3]从形态学特征和细胞学方面着手研究,认为盆架树不应独立成属,而应被归入鸡骨常山属。因此本文通过对同物异名盆架树两个种名的国内外相关文献进行归纳整理,系统地对其化学成分以及药理活性进行了综述,以期于能够为盆架树中化学成分的结构特点、生物活性的深入研究,对其进一步开发利用提供一定的理论基础。

1、化学成分

多年来,国内外学者对盆架树的化学成分进行了一系列的研究,从其根、根茎等部位中分离得到了多种类型化合物,包括生物碱,萜类,糖苷类,木脂素类等,而生物碱作为盆架树中主要的生物活性成分则报道较多。

1.1生物碱类

生物碱是药用植物中一类重要的化学成分,是许多药用植物抗肿瘤的活性成分。目前,生物碱类成分是盆架树中含量最多、最具有研究价值的化学成分,从盆架树中得到的大多数生物碱大多为单萜吲哚类生物碱。按照基本骨架我们将它分为3种类型,狄他树皮碱(echitamine)型生物碱(1～18)、狄他树皮定(echitamidine)型生物碱(19～36)以及其他类型生物碱(37～82),盆架树各类型生物碱见表1～3,具体结构见图1～3。

表1狄他树皮碱型生物碱

表2狄他树皮定型生物碱

表3其他类型生物碱

图1狄他树皮碱生物碱化学结构

图2狄他树皮定生物碱化学结构

图3其他类型生物碱化学结构

1.2苷类

从盆架树植物中分离得到的糖苷类化合物在数量上是仅次于生物碱的化合物,大多数为环烯醚萜苷类(86～96),少部分为糖苷类(83～85)。具体化合物见表4,其结构见图4。

表4苷类

图4苷类化学结构

1.3三萜类

朱伟明等[24,25,26,27,28,29,30,31,32]从盆架树植物中发现了10种三萜类化合物,包括一个环阿屯烷型四环三萜(97),1个齐墩果烷型五环三萜(98),3个乌苏烷型五环三萜(99～101)和5个羽扇豆烷型五环三萜(102～106),具体三萜类化合物见表5,具体结构见图5。

表5三萜类化合物

图5三萜类化合物化学结构

1.4 其他成分

朱伟明等从盆架树中分离得到一个四羟环己酸的衍生物winchiepoxide(107)[18];还分离得到3个新的缩醛类化合物butyl winchal、butyl isowinchal、ethyl winchal(108～110)[6]。另外还从盆架树中分离得到4个酚类化合物(111～114)以及两个木脂素类化合物(115～116)[44]。具体化合物见表6,具体结构见图6。

图6其他成分化合物化学结构

表6其他成分化合物

2、盆架树中化学成分的药理活性研究

2.1 抗肿瘤活性

对于肺肿瘤A549,乳腺肿瘤MCF-7,前列腺肿瘤PC-3,神经胶质瘤U87MG,多发性骨髓瘤U266、MM1.S、MM1.R,曾婷等[4]采用MTT比色法[62]检测化合物calophyline B(11)对这7个人类癌细胞系其增殖的抑制作用,结果显示化合物11对上述肿瘤细胞增殖无明显抑制作用,其半数抑制浓度(IC50)均>50μmol·L-1。Li等[7]对化合物N(4)-demethylechitamine(3)、N(4)-demethylechitamine N-oxide(4)、echitaminic acid(9)、Nb-demethylalstogustine N-oxide(30)、N-methyl aspidodasycarpine(59)、alstilobanine C(66)、undulifolie(67)、calophyline A(72)在此癌细胞系中展现的细胞毒性进行了评估。结果显示出化合物59选择性抑制了前列腺癌(PC-3)细胞生长,其IC50值为39.81μmol·L-1。而化合物66对MCF-7、U87MG和PC-3细胞系表现出了较弱的细胞毒性,其IC50值分别为37.79、39.0和44.42μmol·L-1。另外所有这些化合物在浓度为50μmol·L-1时,对于外周血单个核细胞(PBMC)都没有毒性。在MCF-7乳腺癌、SMMC-7721肝癌、HL-60髓系白血病、SW480结肠癌和A-549肺癌方面,Cai等[57]使用MTT法对化合物alstrostines A(94)和alstrostines B(95)在这5个人类癌细胞系的细胞毒性方面进行了评估。实验结果得出化合物94和95在此方面都没有活性(IC50值均>40μmol·L-1)。Yuan等[60]采用同样的方法,结果表明在40μmol·L-1浓度下winphyllines A(18)、winphyllines B(34)也均未显现出活性。Yang等[5]研究显示N(1)-methylechitaminic acid(10)和N(4)-methyl-10-hydroxyl-desacetylakuammilin(14)在人髓系白血病细胞(HL-60)的生存性实验中展现出微弱的活性,其IC50值分别为51.4和75.3μmol·L-1。Li等[33]报道,化合物Winchinine B(40)在对PC3、MDA-MB-231和A549细胞活力的抑制作用中表现出中等的细胞毒性,其IC50值分别为(31.51±8.06)μmol·L-1、(43.43±4.26)μmol·L-1和(40.77±2.93)μmol·L-1,而其余化合物则没有活性(IC50值>50μmol·L-1)。Gan等[35]分别采用MTT法和磺酰罗丹明B比色法对15种生物碱在P-388小鼠白血病以及A-549人肺癌两种肿瘤细胞系的体外活性进行了评价,实验结果显示化合物12-methoxyechitamidine(21)和akuammicine(24)对a-549细胞株有较弱的细胞毒性活性,其IC50值分别为11.5μmol·L-1和15.0μmol·L-1。另外Bao等[58]将所得到的17个生物碱在乳腺癌SK-BR-3、肝细胞癌SMMC-7721、人髓系白血病HL-60、胰腺癌PANC-1、肺癌A-549细胞中都进行了预防细胞病变作用的能力测试,结果显示均没有积极的活性。Zhong等[59]采用MTT法检测所得到的25种生物碱,结果表明在20μmol·L-1浓度时均对3株人癌细胞(HeLa、SGC-7901胃癌和A-549肺癌)均未展现出细胞毒性。

2.2 抗菌活性

Yang等[5]对其分离得到的化合物进行了一系列的药理活性研究。采用生长速率法测定了10种生物碱的体外抗真菌活性,并计算菌丝生长的抑制率,结果显示化合物echitamine(1)、N(4)-demethylechitamine N-oxide(4)、echitaminic acid(9)、N(1)-methylechitaminic acid(10)、deaceftylakummiline(12)、N(4)-methyl-10-hydroxyl-desacetylakuammilin(14)都表现出有说服力的抗真菌作用,其中化合物4对Fusarium oxysporum f.sp niveum表现出明显的抑制作用,其IC50值为15.1μmol·L-1;化合物9是对于Rhizoctonia solani是最有效的抑制剂,其IC50值为11.7μmol·L-1;化合物12对Penicillium italicum和Fusarium oxysporum f.sp cubenis有较强的抑制作用,其IC50值分别为10.4和11.5μmol·L-1。

2.3抗乙酰胆碱酯酶活性

Yang等[5]将其分离得到的化合物,采用改良的Ellman法[63]对化合物的抗乙酰胆碱酯酶活性在96孔的微孔板上进行了测定,结果显示,化合物deaceftylakummiline(12)和N(4)-methyl-10-hydroxyl-desacetylakuammilin(14)在抗乙酰胆碱酯酶方面有弱活性,其IC50值分别为52.6和61.3μmol·L-1。因此可过抑制乙酰胆碱酯酶的活性,减少乙酰胆碱在突触后膜的分解,使其在突触后膜堆积,激活其相应受体,使胆碱功能增强,从而可以达到增强阿尔茨海默病患者学习记忆能力,并改善认知行为功能的作用。

2.4舒张支气管平滑肌作用

Zhu等[44]将从盆架树中提取分离得到的不同化合物对组胺诱导的豚鼠离体气管螺旋肌和肺条平滑肌收缩反应的作用进行了评估,结果显示化合物N(4)-methyl-akuammicine(25)、cantleyine(54)、loganin(86)、paeonol(114)对豚鼠离体气管螺旋肌和肺条平滑肌有中度松弛作用,这表明这些化合物可能是引起豚鼠支气管扩张的生物活性成分。因此可用于止咳平喘,主治急慢性支气管炎等疾病。

表6其他成分化合物

图6其他成分化合物化学结构

3、总结

盆架树植物又名黑板树、马灯盆、山苦常、白叶糖胶,是我国传统傣药,在民间具有广泛的药用历史。目前,关于盆架树药效物质基础研究普遍集中在生物碱类成分,而随着近年来现代检测技术水平的不断提高以及植物化学研究的不断深入,苷类、三萜类及木脂素类等越来越多的化学成分被发现。盆架树具有抗肿瘤、抗真菌、抗乙酰胆碱酯酶活性以及舒张支气管平滑肌作用,因此在相关研究方向将具有潜力。然而,盆架树的药效物质基础及药理作用机制等方面的研究仍不够深入。从而进一步对盆架树植物的活性成分、药理机制以及构效关系等方面的开展深入研究,对加快该资源合理开发利用具有重要的学术意义和经济价值。

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基金:山东省重点研究开发项目(No.2017GSF218049);山东大学青年学者未来计划(No.2018WLJH93).