碳苷黄酮及其药理活性研究进展

龚金炎,吴晓琴,张 英＊

1浙江大学生物系统工程与食品科学学院,杭州 310029;2浙江科技学院浙江省农产品化学与生物加工技术重点实验室,杭州 310023

碳苷黄酮及其药理活性研究进展

龚金炎1,2,吴晓琴1,张 英1＊

1浙江大学生物系统工程与食品科学学院,杭州 310029;2浙江科技学院浙江省农产品化学与生物加工技术重点实验室,杭州 310023

随着天然产物化学的不断发展,越来越多具有生物学功能和药理活性的植物碳苷黄酮得到了分离、纯化和鉴定。本文综述了近些年来从水果、蔬菜和药物植物中分离鉴定的碳苷黄酮及其清除自由基、抗氧化、抗辐射等广谱药理活性,以期为碳苷黄酮的研究和开发提供信息和指导。

碳苷黄酮;生理作用;药理活性

黄酮类化合物广泛存在于蔬菜、水果、牧草和药用植物中,且多以糖苷形式存在,具有较低的毒性和抗炎抑菌、降血糖、抗氧化、抗辐射、抗癌、抗肿瘤以及增强免疫能力等药理作用。过去对黄酮类化合物的研究主要集中在黄酮氧苷和苷元上,自上世纪 90年代以来,随着植物黄酮研究和开发的深入,越来越多碳苷黄酮类化合物被相继分离得到。本文综述了近些年来国内外对碳苷黄酮的研究进展,以期为碳苷黄酮的研究和开发提供信息和指导。

1 碳苷黄酮的结构

碳苷黄酮是指其糖基以 C-C键直接连接在黄酮母体上,糖基主要联结在A环 C6或 C8位,尚未发现连接在其它位置的碳苷黄酮。碳苷黄酮的苷元主要有黄酮、黄酮醇、黄烷酮、异黄酮、二氢查耳酮、双黄酮和 xathone,尚未发现有花色素形成的碳苷。其中分布最广的苷元是芹菜素和木犀草素,它们可与糖形成多种不同的碳苷。所连接的糖,以葡萄糖、鼠李糖、木糖、阿拉伯糖等单糖为多,其中多数与葡萄糖相连,部分化合物葡萄糖的 2、4、6位连有葡萄糖、木糖、鼠李糖形成二糖或双二糖碳苷黄酮或葡萄糖的 2位被 3,4,5-三羟苯甲酰基、咖啡酰基等取代的黄酮碳苷[1,2]。在所有的碳苷黄酮中,单糖碳苷黄酮以牡荆苷 (vitexin)、异牡荆苷 (isovitexin)、荭草苷 (orientin)、异荭草苷 (isoorientin)最为常见,而在药理学的研究上,葛根素的研究最多,其次为荭草苷、异荭草苷等;二糖碳苷黄酮以夏佛托苷 (schaftoside)、异夏佛托苷 (isoschaftoside)、胡芦巴苷Ⅱ(vicenin-2)等较为常见[3]。近五年来,关注较多的二糖碳苷黄酮如表 1所示;而碳苷异黄酮种类不多,主要分布在黄檀、野葛根等豆科植物中,如表 2所示。

表 1 近五年从不同植物中分离和鉴定的较为常见的二糖碳苷黄酮Table 1 Flavone di-C-glycosides isolated and identified from different plants in recent five years

碳苷黄酮在开花的植物中比较常见,在有些种属中构成主要的黄酮组分,如西番莲科、禾本科等,在有些种属中含量较少。由于糖直接以碳-碳键连接在黄酮环上,所以碳苷黄酮比较稳定,不易水解[3]。近几年来,从不同的植物中分离和鉴定出大量的碳苷黄酮见表 3。

表 3 近五年从不同植物中分离和鉴定出来的碳苷黄酮Table 3 Flavonoid C-glycosides isolated and identified from different plants in recent five years

2 碳苷黄酮的药理作用

2.1 清除自由基和抗氧化

2.2 抗辐射

一般认为γ-射线在细胞内诱导产生了大量的·OH,损伤DNA,从而导致染色体异常。异牡荆苷-2″-O-葡萄糖苷具有保护皮肤脂肪免受紫外线辐射的活性[34]。Devi等[37]发现腹腔注射 50μg/kg的荭草苷,能有效提高经过γ-射线致死剂量辐射的小鼠的存活率。Vrinda和 Devi[38]的研究表明荭草苷能有效降低γ-射线对血液中人体外周淋巴细胞的染色体损伤,在辐照前加入 17.5μmol/L荭草苷能防御 51%～67%的辐射损伤。有研究者认为,正是荭草苷淬灭了由γ-射线诱导产生的·OH而起到了保护人体外周淋巴细胞染色体的氧化损伤[39]。

2.3 降血糖

Cecropia obtusifolia是热带雨林中生长最快的植物之一,早在 1936年就被报道有降血压作用,其水煮液经常被用来治疗Ⅱ型糖尿病,产品已在墨西哥上市。Cetto等[40]评价了其水提物、丁醇提取物及其主要活性成分异荭草苷降低血糖浓度的作用,结果表明三者均显示了很强的降糖活性,口服 90～150 mg/kg的水提物和 9～15 mg/kg丁醇提取物在3 h后,仍能很明显观察到血糖浓度的降低,口服 10 mg/kg的异荭草苷的降糖活性与 3 mg/kg的格列本腺 (一种降血糖药物)相当。

Sezik等[41]研究了Gentiana olivieri的提取液对血糖正常、血糖偏低以及链脲霉素诱导的糖尿病小鼠的血糖的影响,并通过生物活性跟踪,在乙酸乙酯相中分离出了最主要的活性成分异荭草苷。研究表明在 15 mg/kg的浓度下,异荭草苷具有显著的降低血糖和降低血脂的作用,连续 15 d给药以后,82%小鼠的血糖明显降低。

葛根素也具有显著的降糖作用。一般认为葛根素可通过阻断β-肾上腺素受体对血管的收缩作用,减轻对抗胰岛素激素(肾上腺素、糖皮质激素等)的作用;可通过增加抗氧化酶的活性来减轻体内胰岛细胞的过氧化损伤;可以通过降低全血黏度和改善血液流变性,使细胞 Ca2+-Mg2+-ATP酶活性提高,使物质运输、糖和胰岛素越膜 (肌肉、脂肪细胞)等能力提高,从而提高胰岛素敏感性,改善胰岛素抵抗[42]。

2.4 抗菌、抗病毒和杀虫

在亚洲和大洋洲的民间,B om bax ceiba常常被用来治疗腹泻、慢性膀胱炎、鼻黏膜炎等疾病。从Bom bax ceiba的新鲜叶子中分离得到一种新的碳苷黄酮醇 (shamimin-5,7,2′,4′,5′-六羟基黄酮醇-6-C-葡萄糖苷),具有一定的抑菌活性,特别是对李斯特菌、枯草芽孢杆菌、阴沟肠杆菌、弗氏志贺菌等格兰氏阳性(G+)菌具有很强的抑制作用,但是对真菌的抑制效果不强[2]。Basile等[43]研究了从 5种苔藓植物中分离得到的 7种碳苷黄酮的抑菌作用,研究发现牡荆苷的抑菌活性很弱,但另外两种 (Lucenin-2和 Saponarine)却拥有很强的抑菌活性。特别是Saponarine,不仅抑菌范围广,且最小抑菌浓度(M IC)很低,同时对Tortula m uralis和Raphanus sativus孢子的萌发和生长有抑制作用,能有效降低两者孢子的萌发,抑制菌丝体和根的生长[44]。

金莲花在我国北方广泛生长,它的花在民间常用来治疗上呼吸道感染、咽炎、扁桃体炎和支气管炎等。Li等[45]从金莲花中分离得到了荭草苷和牡荆苷,发现两者都拥有很强的抗副流感 3号病毒的能力,其 IC50分别为 11.7μg/mL和 20.8μg/mL(阳性对照药物病毒唑的 IC50为 5.2μg/mL)。

Lobstein[46]分析了来源地不同的两种含羞草的黄酮成分,通过紫外扫描、核磁共振和质谱检出四种碳苷黄酮,分别为 4″-Hydroxymaysin、cassiaoccidentalin B、荭草苷和异荭草苷。早在上世纪八十年代初, Elliger就发现 4″-Hydroxymaysin具有杀虫活性, Guo[1]等在研究玉米的可凝性球蛋白时,也发现其具有杀虫活性。

2.5 保肝、护肝

1991年,Cholbim等[47]在用四氯化碳诱发大鼠肝微粒体脂质过氧化的实验中,得到 100μmol/L异荭草苷和荭草苷的对脂质过氧化的抑制率分别为37.37%和 43.7%。Orhan等[1]发现 15 mg/kg异荭草苷对四氯化碳诱导的小鼠肝脏毒性具有显著的保护作用。Wada shingo等[48]早在 1998年就发现绿茶提取物对半乳糖胺诱导的肝脏毒性具有保护作用,并通过活性追踪的方法从正丁醇相中分离得到了异夏佛塔苷和其他 4个三糖碳苷黄酮,这 5个碳苷黄酮在 0.1%的剂量水平并不影响大鼠的生长和进食,而这 5种碳苷黄酮具有相似的抑制丙氨酸转氨酶和天冬氨酸转氨酶的作用,显示这些碳苷黄酮具有保肝、护肝的功效。

2.6 对心血管系统的保护作用

付晓春等采用从竹叶中提取纯化得到的荭草苷,研究其对心脑血管系统的保护作用。发现荭草苷能抗缺氧、抗血栓、舒张主动脉平滑肌,对急性缺血性心肌有明显的保护作用[49];荭草苷 (1、2、4 mg/ kg)组能显著延长小鼠体外凝血时间;荭草苷(0.625、1.25、2.5 mg/kg)组能明显延长家兔 PT、KPTT及 TT,并能显著抑制 ADP引起的血小板聚集[50];对离体家兔主动脉平滑肌具有舒张作用,且与内皮有关,内皮完整标本的舒张作用明显大于去内皮标本,IC50分别为 5.2μmol/L和 5.7μmol/L,其舒张血管作用部分通过 NO-cG MP途径;荭草苷抑制了血管平滑肌受体依赖性 Ca2+通道及电压依赖性 Ca2+通道,其抑制血管平滑肌依内钙与依外钙性收缩可能是荭草苷舒张血管平滑肌的主要机制[51]:荭草苷 (0.5、1.0、2.0 mg/kg)可降低血清肌酸磷酸激酶(CK)、乳酸脱氢酶 (LDH)活性,并能提高超氧化物歧化酶 (SOD)活性,显著降低心肌梗死面积;荭草苷对急性缺血心肌有明显保护作用,作用机制可能与对抗自由基损伤,增强体内抗氧化酶活性,减少心肌耗氧量,减少心肌梗死面积有关[52]。

2.7 平滑子宫肌肉

Afifi等[53]在研究从Arum palaestinum提取分离的异荭草苷对离体小鼠和豚鼠子宫的作用时发现, 10-7～6×10-4mol/L的异荭草苷可以明显减少子宫平滑肌的收缩频率,并降低收缩幅度,认为可能与异荭草苷抑制了磷酸二酯酶活性和加快了细胞内核苷的循环有关。

3 讨论

近年来,黄酮类化合物以其天然低毒的特点和广谱的药理活性倍受青睐。虽然对碳苷黄酮的研究远不如其他黄酮氧苷和苷元,但随着分离提取技术和药理研究方法的进展,越来越多的兴趣开始关注碳苷黄酮。荭草苷、异荭草苷、牡荆苷和异牡荆苷具有较好的药理活性,且植物来源较广,如大麦、竹叶、短瓣金莲花、白花败酱草等,尤其是在在禾本科植物的竹叶中荭草苷、异荭草苷、牡荆苷和异牡荆苷作为特征组分含量较高,本课题组已经采用柱层析结合高效制备液相色谱的方法,得到了这四个单体化合物[54]。Zhou等[55]采用高速逆流色谱从短瓣金莲花(17.6 g)中分离得到荭草苷 (95.8 mg)和牡荆苷(11.6 mg);Peng等[56]也采用高速逆流色谱从白花败酱草粗提物 (2.50 g)中分离得到了异荭草苷(20.1 mg)和异牡荆苷 (42.9 mg),通过这些研究不难发现,在柱层析的基础上,采用高效逆流色谱分离和高效液相色谱制备等手段分离纯化、制备单体具有可操作性。但由于碳苷黄酮结构复杂,作用位点较多,要进一步开发成天然药物,需要加强深层次的系统研究,特别是量效关系、构效关系和作用机理的研究。

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Advanced Research of Flavonoid C-Glycosides and Their Pharmacological Effects

GONG Jin-yan1,2,WU Xiao-qin1,ZHANG Ying1＊

1College of B iosystem s Engineering and Food Science,Zhejiang University,Hangzhou 310029,China;2Zhejiang Provincial Key Lab for Chem&B io Processing Technology of Far m Produces;Zhejiang University of Science and Technology,Hangzhou 310023,China

W ith the development of natural product chemistry,more and more flavonoid C-glycosides have been isolated, purified and identified in botanical kingdom.This paper summarized the advanced research of flavonoid C-glycosides isolated from fruits,vegetables and traditionalmedicine herbs,which are of multiple phar macological effects,such as scavenging radicals,antioxidant activities and radiation protection.

flavonoid c-glycosides;physiologic activities;pharmacological effect

Q946.91;R285

A

1001-6880(2010)03-0525-06

2009-04-17 接受日期:2009-07-28

浙江大学曹光彪高科技发展基金(2008ZD005)

＊通讯作者 Tel:86-571-86049803;E-mail:zhang_ying61@vip.163. com