苯乙醇苷类成分构效关系研究进展

吴爱芝，林朝展，祝晨蔯

广州中医药大学中药学院，广州510006

苯乙醇苷类成分(Phenylethanoid glycosides，PhGs)在药用植物中广泛存在，是一类以β-葡萄糖为母核分别与苯丙烯酸酯化、与苯乙醇苷化形成的含有酯键及氧苷键的天然水溶性糖苷，在植物体内多以咖啡酰苯乙醇苷的形式存在。目前从不同植物中分离鉴定出的PhGs 约400 种，多为无定形粉末，具有吸湿性，苯乙基上常连有羟基、甲氧基;中心葡萄糖基上常连有乙酰基、咖啡酰基、阿魏酰基、香豆酰基、桂皮酰基、香草酰基或鼠李糖、阿拉伯糖、芹糖、葡萄糖等糖基。本文首次以构效关系为主线，在大量查阅文献的基础上较为详细地综述了近二十年来PhGs 的主要生物学效应，如抗氧化和自由基清除、抗肿瘤、神经元保护、肝脏保护、止痛、抗病毒、抗菌等活性与其结构关系之间的研究进展。

1 抗氧化和自由基清除

广泛研究表明，降低氧化应激会减少氧化损伤，并对一系列氧化应激介导的疾病如心血管疾病、炎症、DNA 损伤等具有明显益处。作为天然非酶抗氧化剂，PhGs 的抗氧化治疗被当作是减少这些疾病氧化损伤的可行性疗法。

人体低密度脂蛋白的氧化是促成动脉粥样硬化的关键，Chen［1］等观察到苦丁茶(Ligustrum pedunculare)中的PhGs 提取物可以显著防止人体低密度脂蛋白被氧化，柱色谱进一步分离纯化后得到的lipedoside A-I 和lipedoside A-II 可以有效防止由于Cu2+介导所引发的人体低密度脂蛋白氧化损伤，其清除DPPH 自由基的能力与维生素E 相类似。一些PhGs 还可以通过螯合作用抑制铁依赖脂质过氧化。例如，源于红纹马先蒿(Pedicularis striata)中的PhGs在生理条件下可通过酚羟基形成足够稳定的PhGs-Fe2+螯合物抑制脂质过氧化［2］。但是从黑夏至草(Ballota nigra)中提取分离得到的PhGs，如verbascoside、forsythoside B、arenarioside 和ballotetroside，虽然可以抑制Cu2+介导的低密度脂蛋白过氧化，但不涉及金属螯合机制［3］。

PhGs 还可作用于氧化应激过程中的消炎，从南非钩麻(Devil’s claw)中分离出来的verbascoside、β-OH-verbascoside、leucosceptoside A 和martynoside 在炎症过程中能够不同程度抑制巨噬细胞［4］。Lin［5］等指出acteoside、crenatoside 和rossicaside 能够通过调节NADPH 氧化酶活性和自由基清除来抑制活性氧产生，同时抑制β2整合蛋白在白细胞中的表达，实验结果表明PhGs 是氧化过程中有效的抗炎活性成分。

氧自由基引发的DNA 损伤被认为是一些疾病如癌症和衰老的诱因。研究表明，在DNA 损伤过程中PhGs 能起到损伤前有效的自由基清除和修复已损伤DNA 的作用。Aydin［6］等采用单细胞凝胶电泳技术证实了lavandulifolioside、acteoside、leucosceptoside A 和martynoside 在人体淋巴细胞中的抗诱变活性，数据表明这些PhGs 在由丝裂霉素C 引发的DNA 损伤过程中能起到有效保护作用。Shi［7］等进一步证实了acteoside、angoroside、cistanoside C、pedicularioside A 及其衍生物能够修复dAMP、dGMP羟基加合物和TMP 自由基阴离子，说明PhGs 可不同程度修复损伤的DNA，甚至修复DNA 碎片，而且其对DNA 的修复可以在几微秒时间内完成，同时阻止受损DNA 传递给子代细胞。

PhGs 抗氧化能力的强弱取决于其在氧化初始阶段给质子中和自由基的能力或者终止自由基链反应的能力。构效关系研究表明［8］:苯丙烯酸类衍生物抗氧化能力强于苯甲酸类，原因在于前者含有α、β 共轭不饱和酯结构，增加了与苯环的平面共轭性，有利于电子离域，从而稳定自由基;同时PhGs 所含酚羟基的数目和位置也决定了其抗氧化活性的强弱，含邻二酚羟基数目越多，抗氧化能力越强，原因在于邻二酚羟基的存在也有利于电子离域。当然PhGs 中的其他结构单元，如苯丙烯酸的种类、与苯环相连的碳链长度也会对其抗氧化能力有一定影响。Wright［9］等采用理论方法将酚类成分抗氧化键离解焓与自由基清除能力联系起来，发现酚羟基的位置比酚羟基的数目更能影响化合物本身的抗氧化活性。

2 抗肿瘤作用

研究表明，acteoside 可通过增强TGF-β1 信号诱导肿瘤细胞变异和使细胞周期俘获在G1 期来抑制HL-60 增殖［10］。Abe［11］等发现acteoside、isoacteoside、martynoside、diacetylmartynoside、arenarioside 和leucosceptoside A 这6 种PhGs 对小鼠黑色素瘤(B16F10)、人胃肿瘤(MK-1)和人子宫肿瘤(HeLa)细胞均有较强的诱导细胞凋亡作用。

研究结果显示，PhGs 抑制恶性细胞增生的能力主要取决于苯乙基上的取代基，表现为3，4-邻二羟基苯乙基芳香体系有相当强的抗肿瘤作用，当芳香环上的羟基被甲氧基取代后活性下降，此外活性也受苯丙烯酸种类的影响(如咖啡酸类PhGs 活性优于阿魏酸类PhGs)，与糖基种类无关［11］。

3 神经元保护

Sung［12］等采用MTT 法在人神经母细胞瘤细胞系SH-SY5Y 细胞中发现，osmathuside B、D 能够抑制由6-羟基多巴胺引起的神经毒性，具有显著的神经元保护作用。从醉鱼草(Buddleia lindleyana)中分离出的PhGs 成分pedicularioside A、leucosceptoside A、acteoside、isoacteoside 和arenariside 对MPP+诱导的大鼠中脑原代培养神经细胞损伤均有保护作用，尤其pedicularioside A 作用显著，其通过抑制caspase-3 基因表达来保护神经元细胞。因此在预防和治疗神经退行性疾病如帕金森病方面，pedicularioside A 具有治疗潜力［13］。

构效关系研究发现:PhGs 中心葡萄糖6 位被芹糖取代后的活性明显高于6 位被葡萄糖取代、以及6 位未取代时化合物的活性［13］，并且α，β-不饱和酯基和p-甲氧基对PhGs 的神经保护活性起决定性作用［14］。

4 肝脏保护

Zhao［15］等研究发现acteoside 可减少小鼠免疫肝损伤、并有效降低BCG/LPS 引起的肝指数升高和AST、ALT 等水平值。从管花肉苁蓉(Cistanche tubulosa)中分离得到的acteoside、isoacteoside 和tubuloside A 等15 种PhGs 类化合物对D-半乳糖胺/脂多糖引发的小鼠肝损伤也有不同程度的保护作用，而Cistanoside F 显示无保肝活性［16］。

实验结果表明［16］:苯乙基是PhGs 产生保肝作用必不可少的结构单元;苯乙基芳香环3、4 位双羟基取代的PhGs 护肝能力强于单羟基取代的PhGs;中心葡萄糖6 位被糖取代，或者2 位被羧酸化后均导致保肝活性下降;苯丙烯酸酯化位置在中心葡萄糖4 位的PhGs 保肝活性大于酯化位置在6 位的活性。

5 止痛作用

Nakamura［17］等在由醋酸引发的小鼠扭动反应及尾部疼痛模型实验中发现与acteoside 结构有关的10 种PhGs 均显示了一定程度的止痛作用，其中acteoside 止痛作用最明显。同样从爆仗竹叶(Russelia equisetiformis)乙酸乙酯部位提取分离得到的Russetinol 和Russelianoside A 在上述疼痛模型中的镇痛作用也十分显著，研究结果为爆仗竹作为民间传统止痛药物提供了成分依据［18］。

构效关系研究表明去除糖苷配基上的羟基、羟基甲基化、消除苯丙烯酰基或苯乙基(例如ciatanoside F 和decaffeoylacteoside)均会降低止痛作用，此外苯丙烯酸在PhGs 中心葡萄糖上的酯化位置和糖数目的多寡也会影响其止痛活性，但中心葡萄糖上取代糖基的种类对活性影响不大［17］。

6 其他作用

祝晨蔯［19，20］等采用光谱法研究了生理pH 条件下acteoside、forsythoside B 和cistanoside F 与牛血清白蛋白的结合能力，发现这些化合物与蛋白具有高度亲和性，其结合能力依次减弱。研究结果表明:PhGs 中苯环数量的增加和糖环数目的减少有利于提高其与蛋白疏水性空腔的结合能力，当然氢键的形成、以及PhGs 配体小分子体积与蛋白受体疏水空腔的匹配程度对结合能力的影响是不能忽略的。通过对从Paulownia coreana 中分离得到的acteoside、isoacteoside 和isocampneosideⅡ进行重组人醛糖还原酶抑制实验发现这些PhGs 均可不同程度的降低酶活性，延缓糖尿病慢性并发症的发生［21］。构效关系研究显示，苯乙基的存在和苯乙基β 位有羟基取代时，PhGs 抑制重组人醛糖还原酶活性的能力会显著提高，并且咖啡酰基取代位置在PhGs 中心葡萄糖4 位时的抑制作用优于取代位置在6 位时的活性。

此外PhGs 还具有抗病毒、抗菌和抗原虫活性。例如，acteoside 及其衍生物在体外能有效抑制HIV-1 逆转录酶的活性［22］，neonuezhenide 对1 型单纯疱疹病毒、A 型流感病毒、呼吸道融合病毒和3 型副流感病毒也有不同程度抑制作用［23］。抗菌和抗原虫作用是PhGs 的另一生物特性［24，25］，如acteoside、forsythoside B 和arenarioside 可以中度程度抑制奇异变形杆菌和葡萄球菌活性，并且arenarioside 还能够抑制耐甲氧西林金黄色葡萄球菌活性，用于治疗医源性病原菌感染。PhGs 的抗菌作用是由于含有与蛋白高度亲和的酚羟基而产生，苯乙基也是其表达抗菌作用的重要结构单元，并且中心葡萄糖上取代糖基数目增加时，抑菌能力减弱［24］。

7 结语与展望

综上，PhGs 的构效关系研究表明:酚羟基取代基的功能主要为氢键给体、稳定自由基、以及通过配位方式结合金属离子等;苯乙基骨架的功能主要是以范德华力与靶点疏水部位进行有效结合;苯丙烯酸酯中的酰基氧不仅可以作为氢键受体、还可以提高骨架共轭效应，利于电子离域;糖环和芳香环上甲氧基数目的多寡主要调节PhGs 亲疏水参数。PhGs作为这些结构单元的组合体，结构单元种类的不同、组合方式的不同(如苯丙烯酰基或者糖基在中心葡萄糖上取代位置的不同)对PhGs 整体生物学效应的表达有着十分重要的影响，同时结构片段彼此间的协同作用也是不能忽略的。在过去的几十年，虽然对大量PhGs 进行了生物活性研究，但它们的构效关系依然没有被彻底阐明。期待随着PhGs 种类的不断增加，以及生物活性研究的日趋完善和作用机制的进一步阐明，PhGs 的治疗潜力能够得到充分发掘，同时鉴定出更多新型的PhGs 用以进一步深入阐明构效关系。

1 Chen ZY，et al. Characterization of antioxidants present in Bitter tea (Ligustrum pedunculare). J Agric Food Chem，2002，50:7530-7535.

2 Li J，et al.Antioxidative and chelating activities of phenylpropanoid glycosides from Pedicularis striata. Acta Pharm Sin，1997，18:77-80.

3 Seidel V，et al.Phenylpropanoids from Ballota nigra L.inhibit in vitro LDL peroxidation.Phytother Res，2000，14:93-98.

4 Gyurkovska V，et al. Anti-inflammatory activity of Devil’s claw in vitro systems and their active constituents. Food Chem，2011，125:171-178.

5 Lin LC，et al.The inhibitory effect of phenylpropanoid glycosides and iridoid glucosides on free radical production and beta 2 integrin expression in human leucocytes. J Pharm Pharma，2006，58:129-135.

6 Aydin S，et al.Effects of major ingredients of oregano on oxidative DNA damage. Toxicol appl Pharmacol，2004，197:258.

7 Shi YM，et al.Fast repair of deoxynucleotide radical cations by phenylpropanoid glycosides (PPGs)and their analogs.Biochim Biophys Acta，1999，1472:279-289.

8 Es-Safi NE，et al.Antioxidative effect of compounds isolated from Globularia alypum L.. structure-activity relationship.LWT，2007，40:1246 –1252.

9 Wright JS，et al.Predicting the activity of phenolic antioxidants:theoretical method，analysis of substituent effects，and application to major families of antioxidants.J Am Chem Soc，2001，123:1173-1183.

10 Lee KW，et al. Acteoside inhibits human promyelocytic HL-60 leukemia cell proliferation via inducing cell cycle arrest at G(0)/G(1)phase and differentiation into monocyte.Carcinogenesis，2007，28:1928-1936.

11 Abe F，et al.Antiproliferative constituents in Plants 9.1)aerial parts of Lippia dulcis and Lippia canescens. Biol Pharm Bull，2002，25:920-922.

12 Sung SH，et al.A new neuroprotective compound of Ligustrum japonicum leaves.Planta Med，2006，72:62-64.

13 Li YY，et al.Pedicularioside A from Buddleia lindleyana inhibits cell death induced by 1-methyl-4-phenylpyridinium ions (MPP+)in primary cultures of rat mesencephalic neurons.Eur J Pharmacol，2008，579:134-140.

14 Kim SR，et al. E-p-methoxycinnamic acid protects cultured neuronal cells against neurotoxicity induced by glutamate.Br J Pharmacol，2002，135:1281-1291.

15 Zhao J，et al.Protective effect of acteoside on immunological liver injury induced by Bacillus Calmette-Guerin plus Lipopolysaccharide.Planta Med，2009，75:1463-1469.

16 Morikawa T，et al. Acylated phenylethanoid oligoglycosides with hepatoprotective activity from the desert plant Cistanche tubulosa.Bioorg Med Chem，2010，18:1882-1890.

17 Nakamura T，et al.Acteoside as the analgesic principle of cedron (Lippia triphylla)，a Peruvian medicinal plant. Chem Pharm Bull，1997，45:499-504.

18 Awe EO，et al. Antinociceptive effect of Russelia equisetiformis leave extracts:identification of its active constituents.Phytomedicine，2008，15:301-305.

19 Wu AZ (吴爱芝)，et al. Spectroscopic study on interaction between cistanoside F and bovine serum albumin. China J Chin Materia Medica(中国中药杂志)，2012，37:1392-1398.

20 Wu AZ，et al. Investigation of the interaction between two phenylethanoid glycosides and bovine serum albumin by spectroscopic methods.J Pharmaceut Anal，2013，8:61-65.

21 Kim JK，et al. Inhibition of aldose reductase by phenylethanoid glycoside isolated from the seeds of Paulownia coreana.Biol Pharm Bull，2011，34:160-163.

22 Fu M，et al. Compounds from rose (Rosa rugosa)flowers with human immunodeficiency virus type 1 reverse transcriptase inhibitory activity.J Pharm Pharm，2006，58:1275-1280.

23 Ma SC，et al.In vitro evaluation of secoiridoid glucosides from the fruits of Ligustrum lucidum as antiviral agents. Chem Pharm Bull，2001，49:1471-1473.

24 Didry N，et al. Isolation and antibacterial activity of phenylpropanoid derivatives from Ballota nigra. J Ethnopharm，1999，67:197-202.

25 Kirmizibekmez H，et al.Inhibiting activities of the secondary metabolites of Phlomis brunneogaleata against parasitic protozoa and plasmodial enoyl-ACP reductase，a crucial enzyme in fatty acid biosynthesis.Planta Medica，2004，70:711-717.