狼毒大戟化学成分和药效作用研究进展
2012-02-15王宏伟王海香顾雅静
王宏伟,王海香*,顾雅静
1山西农业大学林学院;2山西农业大学农学院,太谷 030801
狼毒大戟(Euphorbia fischeriana Steud.)又名猫眼草,系大戟科(Ruphorbiaceae)大戟属的一种多年生有毒植物,主分布于东北、华北,生长在山坡、砂质草原、干燥丘陵坡地草丛中,喜凉爽、稍干旱环境[1-2]。中药狼毒始载于《神农本草经》,因其具有散结、逐水、止痛、杀虫等功能,临床用于治疗肿瘤、结核病和皮肤病等,在民间兼用作植物杀虫剂,用于防治螟虫、蚜虫、地蛆等[2-4]。
1 狼毒大戟的化学成分及毒性
1.1 狼毒大戟的成分
狼毒大戟因有显著的医用和农用药理活性,引起了许多化学工作者的关注,关于其化学成分研究的报道较多。从大戟科狼毒中分出的主要是二萜类、三萜类、蒽醌类、甾类、醇类等化合物,主要有岩大戟内酯A、大戟内酯B、狼毒大戟甲素、狼毒大戟乙素、boehmerone 和 16a,17-二羟基阿替生-3-酮、大戟醇、皂甙、强心甙、邻苯二甲酸二酯、黄酮类等物质[5-8]。
狼毒大戟根的挥发油中主要含的是7,10-十八二烯酸甲酯和十六碳酸乙酯,其它成分为少量的烷烃、烯烃和萜类化合物[9]。从狼毒大戟的根中还分离鉴定出了萜醇类化合物,boehmerone和16,17-二羟基阿替生-3-酮以及蒽酮类化合物大黄素甲醚[5]。
用石油醚提取分离的化合物有isobauerenyl acetaye、β-香树醇乙酸酯、24-亚甲基-9,19-环羊毛甾酮、阿魏酸二十八酯、2,4-二羟基-6-甲氧基-3-甲基苯乙酮[4]。
从狼毒大戟石油醚和乙醚萃取物中分离出化合物羽扇豆酮、羽扇豆醇乙酯、没食子酸、3-3’-二乙酰基-4-4’-二甲氧基-四羟基二苯基甲烷、富马酸和β-谷甾醇[10,11]。张彦龙等首次从狼毒大戟中分离出极微量化学成分 3,7,11-十三烯酸-4,8,12-三甲基甲酯;徐德昌等分离出十二烷酸乙基酯、十四烷酸、十五烷酸、十六烷酸及相应的乙基酯[12,13]。从狼毒大戟水提取的乙醇沉淀物分离出狼毒乙素,没食子酸[14]。酚类成分主要为狼毒素和7-甲氧基狼毒素[15]。
1.2 狼毒大戟的毒性
全株有毒,根毒性大。全草含刺激性乳汁,皮肤接触后,能引起瘙痒、起水疱,如果接触到眼睛可能导致失明;误食引起口腔咽喉的刺激、恶心、呕吐、腹痛、出冷汗、面色苍白、血压下降,严重时出现眩晕、站立不稳、抽搐、痉挛,重者引起休克甚至死亡[16]。小鼠腹腔注射狼毒大戟水提取物后,耐受值LD50为275.9 g/kg;小鼠口服狼毒大戟水提物LD50为33.42 g/kg,最大耐受剂量大于 360 g/kg[9,17,18]。刘萍研究报道狼毒水提液在180 g/kg以上对小鼠有明显的致突变作用和促精子畸形作用,在低剂量30 g/kg以下无明显的致突变作用、无显著性生殖毒性,但可能有蓄积毒性,其安全用药剂量有待进一步探讨[19]。
2 狼毒大戟化学物质的提取与分离
近年来狼毒大戟在医学上有广泛的应用,一些研究人员开始注重狼毒大戟成分的研究。提取狼毒大戟中的化学物质有多种方法,但大多处于物质的初级分离阶段。研究人员采用极性较大的水或醇浸提物质,再用极性由低到高的溶剂顺序依次萃取水或醇提物,萃取物再经硅胶柱色谱进行分离,依次用极性由低到高的溶剂进行梯度洗脱,得到的化合物用仪器进行结构鉴定。
医药上提取狼毒大戟有效成分的主要方法是水浸提法。一种可以是纯水浸提,如裴月湖将狼毒大戟干燥根茎用适量水提取3次,浓缩后,以工业乙醇沉淀。减压浓缩乙醇上清液,有不溶物析出(15 g)[14]。不溶物经多次硅胶柱色谱及制备薄层色谱分离得化合物狼毒乙素和没食子酸。干燥的狼毒大戟根用蒸馏水浸泡,其上清液被浓缩后,再在索氏提取器上用乙醚、丙酮和乙醇萃取。乙醚萃取物经硅胶柱色谱分离,石油醚、氯仿、石油醚∶乙醚=9∶1和氯仿∶乙醚=8∶1梯度洗脱。经鉴定得到β-香树酯醇乙酸酯、jolkinolide A、3,3’-二乙酰基-4,4’-二甲氧基-2,2’,6,6’-四羟基二苯基甲烷、狼毒乙素和jolkinolideB[20]。
另一种提取方法采用水的酸碱提取法。将干燥狼毒根粉碎,用4%氢氧化钠溶液浸泡,调pH为8-9,获得棕红色滤液。用4%盐酸酸化滤液,调pH为2~3,出现淡黄色沉淀。将沉淀拌入硅胶粉中,用脂肪提取器以乙酸乙酯作溶剂反复抽提,获得无色乙醇提取液。将无色乙醇提取液进行薄层分离,展开剂为甲苯∶甲酸乙酯∶甲酸 =5∶4∶1,在 Rf值为0.738处刮取,用乙醇抽提,最后将抽提液浓缩沉淀,再用蒸馏水冲洗成中性,浓缩结晶成3,7,11-十三烯酸-4,8,12-三甲基甲酯[12]。
无毒的有机溶剂乙醇也是医药提取中经常采用的优良试剂。刘文粢采用95%乙醇浸泡冷渗漉的方法提取到较多的狼毒大戟物质,减压浓缩乙醇浸提物,依次用石油醚、乙醚萃取,得石油醚萃取物和乙醚萃取物,两类萃取物再分别经过硅胶柱色谱,石油醚-丙酮及氯仿-甲醇梯度洗脱,薄层检查,合并相同物质。石油醚萃取物在石油醚-丙酮洗脱部分得到羽扇豆酮、羽扇豆醇乙酸酯、β-谷甾醇、isobauerenyl acetaye、β-香树醇乙酸酯、24-亚甲基-9,19-环羊毛甾酮、阿魏酸二十八酯、2,4-二羟基-6-甲氧基-3-甲基苯乙酮;乙醚萃取物在氯仿-甲醇得到没食子酸、3-3’-二乙酰基-4-4’-二甲氧基-四羟基二苯基甲烷、富马酸[4,10,11]。
狼毒应用于有害生物治理中,可以采用水、乙醇提取法,也采用其他有机溶剂提取法。刘素琪等用石油醚、氯仿和甲醇提取狼毒大戟防治害螨的生物活性成分,其中石油醚提取物杀螨活性明显,进一步用甲醇萃取,硅胶柱色谱分离,在石油醚流动相中得到杀螨活性物质[21]。研究表明狼毒大戟杀虫活性物质的最佳提取方法是索氏提取法[22]。在农林有害生物中,大戟狼毒活性成分提取尚属于初级阶段,其有效成分的化学物质的名称及其特性还需进一步明确。
3 狼毒大戟成分的药效作用
3.1 在医学上的应用
3.1.1 对疾病的治疗作用
许多文献报道狼毒大戟具有抵抗癌细胞的作用,是一种很有前途的抗癌药物。从狼毒大戟中分离得到的2个二萜内酯化合物16-hydroxypseudo jolkinolide B和jolkinolide B,用倒置相差显微镜观察,发现这两种物质能改变体外培养的人红白血病K562细胞形态,研究同时表明16-hydroxypseudo jolkinolide B可抑制细胞周期的G2/M,阻断G2/M期进入G1期。化合物16-hydroxypseudo jolkinolide B对体外培养的人鼻咽癌CNE2也具有较强抑制作用[23]。杨洪武等通过实验证明狼毒大戟内活性成分W对体外建株的人恶性组织细胞淋巴瘤U937细胞株、人子宫癌Hela细胞株和肝癌QRH-7701细胞株均有不同程度的抑制作用[24]。孙志刚等研究报道用狼毒大戟蛋煎剂(将磕破的鸡蛋散煮在狼毒大戟根煎剂中制成狼毒大戟蛋煎剂)治疗消化道腺癌获得很好的疗效[25]。
国内抗癌药理的观点分为两种。学者冯威健认为狼毒大戟的主要抗癌成分是呢地吗啉,指出狼毒大戟是通过抑制细胞的生长、抑制癌细胞增殖形成克隆,发挥抗癌作用[26]。中医理论普遍认为狼毒大戟抗肿瘤作用在于狼毒以毒攻毒,抑制肿瘤的生长,同时提高机体免疫力,增强抵御癌症的能力[25]。
狼毒大戟具有保护白血病损伤中枢神经系统的作用。狼毒在治疗T淋巴细胞性白血细胞病时,接种瘤株的各组白血病小鼠的中枢神经系统损害极为明显,在这些小鼠用狼毒大戟治疗后,大脑软脑膜肿瘤细胞的浸润明显改善,从弥漫性浸润转为局灶性,病变基本缓解。这可能与狼毒大戟抑制外周血中肿瘤细胞发展直接相关,表明狼毒能减缓或部分阻止L615白血病细胞对中枢神经的毒害作用[27]。
在其他方面,狼毒的提取物还有抗惊厥、止痛和改善免疫功能的作用。临床上用狼毒治疗皮肤病、癫痫和妇科炎症等病症,并有良好的治疗效果[16]。
3.1.2 对微生物活性的研究
根据狼毒大戟化合物的极性,采用系统分离法提取狼毒大戟根,得到的11种提取物对结核杆菌均有不同程度的抑制作用,以乙酸乙酯热提物、乙醚冷提物组分抑菌作用最强[28]。何郁芳报道对狼毒大戟根的水、甲醇、乙酸乙酯、氯仿、石油醚5种提取物进行了结核杆菌的体外抑菌试验,狼毒大戟根的5种溶剂提取物在1/400稀释度下均有抑菌作用,且抑菌作用稳定[8]。
3.2 在农业上的应用
3.2.1 防治农林有害生物的研究
大戟狼毒在农业上的应用主要侧重于防治农林有害生物的研究,其中以防治害虫居多。大戟狼毒的杀虫活性成分为高分子有机酸及相应的乙基酯类,如十二烷酸乙基酯、十四烷酸、十五烷酸、十七烷酸、十八烷酸及相应的乙基酯[13]。民间大戟狼毒的根浸提液防治菜青虫、大豆蚜虫、棉红蜘蛛、夜盗虫、大豆食心虫、松毛虫、天幕毛虫、松鞘蛾、松叶峰、叶蝉等农林害虫[29]。用狼毒大戟根乙醇提取物制成0.3%狼毒大戟水剂,用0.3%水剂原液和100倍液对甘蓝夜盗(Barathra brassicae L.)进行室内杀虫试验,杀虫率分别为100%、80%。用0.3%狼毒大戟水剂500~650倍液防治蔬菜桃蚜(Myrus persicae S.),效果为90% ~97%。利用狼毒大戟浸提残渣对东北大黑鳃金龟幼虫(Holotrichia diomphalia Bates)进行室内喂养试验,杀虫率为100%[30]。张黎明利用33%的狼毒根部提取液防治几种森林害虫,对落叶松毛虫和分月扇舟蛾防治效果分别达到79.31%和77.78%,但对蛀干性鞘翅类害虫防效欠佳[31]。另外,狼毒大戟石油醚提取物对朱砂叶螨有很强的生物活性,其提取物1 g/L对朱砂叶螨成螨24 h 死亡率为 56.78%[21,32]。
王彬研究报道了狼毒大戟可以用来灭螺,狼毒大戟根水煮液在浓度为2.5g/L时经过24 h、48 h、72 h浸杀钉螺的死亡率分别为36.7%、66.7%、93.3%,而以70% 乙醇提取液经过相同时间浸杀钉螺的死亡率分别为 43.3%,86.7%,96.7%[33]。
关于大戟狼毒防治农林病害的报道较少。李少华等报道2 g/L大戟狼毒石油醚提取物对苹果树腐烂病病原菌丝生长有一定的抑制作用,抑制率达到94.0%[34]。但到目前为止,关于狼毒大戟对有害生物的毒理作用还集中在实验室阶段,有待进一步研究。
3.2.2 在兽医上抗感染的应用
另一方面,狼毒可能在兽医抗感染方面有一定的应用价值。王学林报道狼毒大戟水提取物对细菌大肠杆菌、沙门氏菌、绿脓杆菌、变形杆菌、金黄色葡萄球菌和病毒鸡新城疫病毒(NDV ND-IV(usota))、犬细小病毒(CPV)有抑制作用[18]。利用狼毒对引仔猪腹泻病的大肠杆菌K88和溶血性大肠杆进行体外抵抗试验,结果表明狼毒大戟有理想的抑菌效果[35]。
4 狼毒大戟的应用前景
狼毒大戟史载于《神农本草经》,常用作中药。目前发现全国各地所用狼毒药材植物有3科12种(变种、变型),狼毒大戟是其中主流商品[36]。一直以来狼毒大戟被广泛用于抗肿瘤、抗结核及治疗皮肤病,传统治疗各种结核的方剂如治淋巴结结核方、愈合淋巴结结核伤口方、治睾丸结核方等均具有较好的临床疗效,其在各种癌症治疗及抗结核方面具有较好的前景[28]。狼毒大戟抗肿瘤,药效强、抗瘤广、副作用小,可以作为一种优势开发药物,但是能否成功应用和发挥狼毒的药物优势,关键在于活性成分的提取和分离,所以应该把更多的精力投到高效低毒的提取和分离技术上,获得对人体无害的活性化合物,才可能从狼毒中开发出新的抗病药物。
此外,狼毒属于林区一种有毒草本植物,广泛分布于浅山区,资源充足,用途广泛,经济价值较高,是林区人民开发利用的重要资源。但是,一方面狼毒根毒性较大,容易导致草地、坡地退化,如何合理开发利用,有待深入研究和开发[37]。另一方面过度开发砍伐会破坏资源,引发生态系统失衡,如何避免利用中产生二次生态问题引起了科研工作者的注意,解决的策略和方法正在积极探索中。目前,研究者对狼毒大戟的生物学、生态学和人工栽培技术进行了充分的研究,植株培育获得了成功,并详实报道了狼毒大戟的种子播种技术繁殖要求,为人工栽培提供了参考[2,38]。不久通过人工栽培技术或者采用生物技术细胞培养必将获得充足的狼毒资源,有助于将其广泛应用于人药、农药、兽药开发以及造纸中,既能保护环境,又能提升开发潜力。
1 Quan L(权律).Euphorbia fischeriana.J Inner Mongolia Forest(内蒙古林业),2002,1:22.
2 Sun W(孙伟).Cultivation of Euphorbia fischeriana.Chinese Wild Plant Resources(中国野生植物资源),2009,28:70-71.
3 Jiangsu New Medical College.Dictionary of Chinese Traditional Drugs(Vol 2).Shanghai:Shanghai Scientific and Technical Publishers,1986,1898-1900,Chinese.
4 Liu WZ(刘文粢),et al.Studies on chemical constituents from Euphorbia fischeriana Steud.Chin J Chin Mater Med(中国中药杂志),2001,26:180-182.
5 Liu WZ(刘文粢),et al.Isolation and identification terpenoides and anthraquinones from Euphorbia fischeriana.J Chin Med Mater(中药材),1997,20:351-352.
6 Chuntao M,et al.Diterpenes and aromatic compounds from Euphorbia fischeriana.Phytochem,1999,52:117-121.
7 Yuehu P,et al.Fischeria A,a novel norditerpene lactone from Euphorbia fischeriana.Terahedron Lett,1999,40:951-952.
8 He YF(何郁芳),et al.Studies on pharmacological effects of Euphorbia Fishericana.Henan Journal of University of Science and Technology(河南科技大学学报),2004,22(3):79-80.
9 Jian L(简丽),et al.Research advance on the effective chemical and pfarmacological effects,Northwest Pharm J(西北药学杂志),2003,4:185-187.
10 Liu WZ(刘文粢),et al.Isolation and identification of triterpenoids and acids from Euphorbia fischeriana Steud.Nat Prod Res Dev(天然产物研究与开发),2003,15:396-397.
11 Liu WZ(刘文粢),et al.Studies on chemical constituents from Euphorbia fischeriana Steud(Ⅱ).Chin Trad Herb Drugs(中草药),2004,35:260.
12 Zhang YL(张彦龙),et al.Extraction of 3,7,11-tridecylenic acid-4,8,12-trimethyl formate in Euphorbia fischeriana root.J Harbin Univ Commerce Nat Sci Edit(哈尔滨商业大学学报),2002,18:462-463,484.
13 Xu DC,et al.Qualitative chemical composition analysis of Euphorbia fischeriana.Forest By-Product and Speciality in China(中国林副特产),2005,(3):7-9.
14 Pei YH(裴月湖),et al.Studies on chemical of Euphorbia fischeriana.Chin Tradit Herb Drugs(中草药),2002,33:591-592.
15 Liu GF(刘桂芳),et al.Studies on the chemical constituents of Stellera chamaejasme L..Chin J Chin Mater Med(中国中药杂志),1995,20:738-740.
16 Chen BZ(陈志宝),et al.Chemical consitituents,pharmacological effects and clinical application of Euphorbia fischeriana.J Heilongjiang Aggust First Land Reclamation Univ(黑龙江八一农垦大学学报),2001,13(3):52-57.
17 Wu SD(吴世德),et al.Toxicity study of traditional chinese medicine Euphorbia fischeriana.Shandong Med Ind(山东医药工业),1999,18(4):46-47.
18 Wang XL(王学林),et al.Preliminary study on Euphorbia fischeriana Steud inhibibacteria and antivirius effect.J Tradit Chin Veterinary Med(中兽医医药杂志),2001,6:5-7.
19 Liu P(刘萍),et al.Effect of water extract of Euphorbia Fisheriana Stead on developing mutation in mice.Acta Aeademiae Medicinae Shangdong(山东医科大学学报),2000,38:29-31.
20 Jian L(简丽),et al.Isolation and identification of the chemical components obtained from aqueous extract of Euphorbia fischeriana.Fine Chem(精细化工),2005,22:675-677.
21 Liu SQ(刘素琪),et al.Contacted activities of extracts from different parts of Euphorbia fischeriana against Tetranychu cinnabarinus.Scientia Silvae Sinicae(林业科学),2010,46:111-115.
22 Cui FJ(崔凤江),Yan EW(闫恩维).Influence of insecticidal properties on extraction method of Euphorbia fischeriana.J Mudanjiang Teach Colle(牡丹江师范学院学报),2010,72(3):27-28.
23 Liu WZ(刘文粢),et al.Studies on Euphorbia fischeriana diterpenoide lactones inhibitory effect on human tumor cells in vitro.J Chin Med Mater(中药材),2000,23:623-625.
24 Yang HW(杨洪武),et al.An experimental study of the antitumor on the active constituent of Euphorbia fischeriana Steud.in vitro.Liaoning J Tradit Chin Med(辽宁中医杂志),2002,29:53-54.
25 Sun ZG(孙志刚),et al.Egg decoction treatment of adenocarcinoma of digestive tract on Euphorbia fischeriana.J Qilu Oncology(齐鲁肿瘤杂志),1998,5(3):36.
26 Feng WJ,et al.A comparison of the in vitro antitumor activities of gnidimacrin with vincristin(VCR)and adriamycin(ADM).Cancer(癌症),1994,13:503-505.
27 Yu Y(于勇),et al.Study of treatment effects for leckemia on Euphorbia fischeriana.Chin Pharml J(中国药学杂志),2002,37:958-959.
28 Li XQ(李秀青),et al.The inhibiting effects of Euphorbia fischeriana on Tuberculous Bacillus.Pharmaceutical J Chinese People’s Liberation Army(解放军药学学报),2006,22:153-155.
29 Xie QK(解庆珂).Use value of Euphorbia fischeriana.Inner Mongolia Foresty(内蒙古林业)1992,9:19.
30 Xu DC(徐德昌),et al.Killing trials of pesticide of Euphorbia fischeriana.China Beet and Sugar(中国甜菜糖业),2004,(2):5-7.
31 Zhang LM(张黎明).Test of several forest pests control by using the liquid extracted from Euphorbia fischeriana root.Forestry Sci Tech(林业科技),2003,28(2):25-26.
32 Gu YJ(顾雅静),et al.Studies of acarocidal activity of Euphorbia fischeriana against Tetranychu cinnabarinus.J Shanxi Agric Univ(山西农业大学学报),2007,27:394-396.
33 Wang B(王彬),et al.Euphorbia fischeriana Steud on killing oncomelania snails and miracidiums of schistosoma.Anhui Agric Sci Bull(安徽农学通报),2010,16(11):46-48.
34 Li SH(李少华),et al.Study on antifungai activities of the petroleum ether extract from Euphorbia fischeriana Steud against Valsa Mali Miyabe et Yamada.J Shanxi Agric Univer(山西农业大学学报),2009,29:559-561.
35 Zheng XB(郑小波),et al.Prevention and control of experiments of piglets disease treated with traditional chinese medicine wipe agent.Chinese J Tradit Veterinary Sci(中兽医学杂志),2001,103(2):4-8.
36 Zhao KJ(赵奎君),et al.Crude character and goods identification of Euphorbia fischeriana.J China Pharm Univ(中国药科大学学报),1998,25:11-13.
37 Tian JQ(田吉全).Medicinal value of exploitation and utilization on Euphorbia fischeriana.Forest By-product and Speciality in China(中国林副特产),2010,106:93.
38 Zhang P(张萍),et al.Development of biological pesticide and artifical cultivation of Euphorbia fischeriana Steud var komarovina(prokh)Chu.Protection Forest Science and Technology(防护林科技),2005,68(5):4-5.