构树新化学成分及生物学活性研究进展

丁 宇，仇 晶，刘小宇

1第二军医大学基础部生物化学与分子生物学教研室;2 第二军医大学学员旅十二队，上海 200433

构树［Broussonetia papyrifera(L.)Vent.］为桑科构树属植物，分布于中国黄河、长江和珠江流域，日本、越南、印度等国亦有分布，资源十分丰富。构树的根、叶、果实和树皮在中医里皆有使用。构树皮能利尿消肿，祛风湿，还可以用于治疗神经性皮炎及癣症;树液可以利水解毒，治水肿癣疾和蛇、虫、蜂、蝎、狗咬;构树叶具有清热凉血、利湿和杀虫作用，可用于鼻衄，肠炎，痢疾。构树果实也是中东地区重要的民间药材［1］。自2000 年以来研究者分别从构树的叶、根和果实中获得了31 种新化合物，本文特对这些新化合物及其生物学活性进行综述。

1 黄酮类新化合物的结构及活性

1.1 黄酮类新化合物的结构

近年来从构树中获取了6 种黄酮类新化合物。Son 等［2］从构树根皮中分离出一种新的黄酮类化合物纸莎草黄酮醇A(Papyriflavonol A)(1)，通过光谱分析得出其结构为5，7，3'，4'-四羟基-6，5'-二(γ，γ-二甲基烯丙基)黄酮醇(5，7，3'，4'-tetrahydroxy-6，5'-di-(γ，γ-dimethylallyl)-flavonol)。Chen 等［3］从构树根的乙醇提取物中分离出两种新成分，分别为8-(1，1-二甲基烯丙基)-5'-(3-甲基-2-丁烯基)-3'，4'，5，7-四羟基黄酮醇(8-(1，1-dimethylallyl)-5'-(3-methylbut-2-enyl)-3'，4'，5，7-tetrahydroxyflavonol)(2)和3'-(3-甲基-2-丁烯基)-3'，4'，7-三羟基黄烷(3'-(3-methylbut-2-enyl)-3'，4'，7-trihydroxyflavane)(3)。Guo 等［4］从构树皮乙酸乙酯提取物中得到两种新成分，分别为5，7，3'，4'-四羟基-3-甲氧基-8-牦牛儿基黄酮(5，7，3'，4'-tetrahydroxy-3-methoxy-8-geranylflavone)(4)和5，7，3'，4'-四羟基-3-甲氧基-8，5'-二异戊二烯基黄酮(5，7，3'，4'-tetrahydroxy-3-methoxy-8，5'-diprenylflavone)(5)。此外，Zheng 等［5］从构树中提取出新化合物3，5，7，4'-四羟基-3'-(2-羟基-3-甲基-3-丁烯基)黄酮(3，5，7，4'-tetrahydroxy-3'-(2-hydroxy-3-methylbut-3-enyl)flavone)(6)。化合物结构见图1。

图1 构树中黄酮类新化合物的结构Fig.1 Chemical structures of flavonoids detected in B.papyrifera

1.2 黄酮类新化合物的活性

黄酮类化合物具有多种生物学活性，尤其以抗菌、抗氧化及细胞毒等活性为主。对构树叶总黄酮(total flavonoids of Broussonetia papyrifera，TFBP)生物学活性的研究结果表明，TFBP 可保护经重金属处理的人表皮细胞活性，降低脂质过氧化产物浓度，及通过下调Bcl-2 蛋白和上调Bax 蛋白的表达，诱导肝癌细胞HepG2 凋亡［6，7］。

从构树中获得的黄酮类新化合物1 具有多种生物学活性。首先是广谱抗真菌与抗细菌活性，其对白色念珠菌(Candida albicans)、酿酒酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)、大肠杆菌(Escherichia coli)、鼠伤寒沙门菌(Salmonella typhimurium)、表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的最小抑制浓度(minimal inhibitory concentration，MIC)分别为25、12.5、20、25、10 和15 μg/mL［8，9］，表现出一定的作为抗菌先导物的应用潜力。其次，Kwak 等［10］发现化合物1 可选择性抑制分泌型磷脂酶A2，并不可逆地抑制人类IIA 型和V 型非胰腺磷脂酶A2，半数抑制浓度(50% inhibiting concentration，IC50)分别为3.9 μM与4.5 μM;第三，化合物1 还能有效抑制炎症过程中白三烯C4生成(IC50约为0.64 μM)，并可明显降低大鼠体内免疫球蛋白E 依赖的被动皮肤过敏反应，可作为一种新的抗炎药物进行开发利用［10］;第四，化合物1 还能抑制人类乙酰胆碱酯酶(human acetylcholinesterase，hAchE)与人类丁酰胆碱酯酶(human butylcholinesterase，hBchE)，IC50分别为3.1 μM 与1.5 μM［11］，将来有可能应用于治疗阿尔兹海默病［12，13］。

化合物2 也具有抑制hAchE 和hBchE 的作用，作用强度高于化合物1，IC50分别为0.82 μM 和0.52 μM［11］;还发现它具有蛋白酪氨酸磷酸酶1B(Protein Tyrosine Phosphatase 1B，PTP1B)抑制作用(IC50=4.3 μM)，其作用强于之前从构树中分离出的黄酮类化合物broussochalcone A(IC50=36.8 μM)［3］。而PTP1B 在胰岛素受体的磷酸化方面发挥着主要作用，根据上述结果可以推论，化合物2 作为PTP1B 抑制剂，有可能成为一种新的治疗II 型糖尿病和肥胖症的药物［14］。

与化合物1、2 的抗菌及酶抑制剂作用不同，化合物5 具有体外抗肿瘤活性。Guo 等发现化合物5可以抑制人类乳腺癌细胞MCF-7 的体外增殖(IC50=4.41 μM)，其作用效果与broussoflavonol B(IC50=4.19 μM)相当。通过免疫印迹法发现，其对于MCF-7 细胞的作用，是通过下调细胞的雌激素受体-α36(estrogen receptor-α36，ER-α36)的表达，降低其稳定性实现的［4，15］。

2 木脂素类新化合物的结构及活性

2.1 木脂素类新化合物的结构

近年来，从构树中获得了一系列新的木脂素类化合物。分别为苏式-1-(4-羟苯基)-2-(4-((E)-3-羟基-1-丙烯基)-2-甲氧基苯氧基)-1，3-丙二醇(threo-1-(4-hydroxyphenyl)-2-{4-［(E)-3-hydroxy-1-propenyl］-2-methoxyphenoxy }-1，3-propanediol)(7)，赤式-1-(4-羟苯基)-2-(4-((E)-3-羟基-1-丙烯基)-2-甲氧基苯氧基)-1，3-丙二醇(erythro-1-(4-hydroxyphenyl)-2-{4-［(E)-3-hydroxy-1-propenyl］-2-methoxyphenoxy}-1，3-propanediol)(8)，苏式-1-(4-羟苯基)-2-(4-(3-羟基-1-丙基)-2-甲氧基苯氧基)-1，3-丙二醇(threo-1-(4-hydroxyphenyl)-2-［4-(3-hydroxy-1-propyl)-2-methoxyphenoxy］-1，3-propanediol)(9)，赤式-1-(4-羟苯基)-2-(4-(3-羟基-1-丙基)-2-甲氧基苯氧基)-1，3-丙二醇(erythro-1-(4-hydroxyphenyl)-2-［4-(3-hydroxy-1-propyl)-2-methoxyphenoxy］-1，3-propanediol)(10)，(7'R，8'S)-3-甲氧基-4'，9，9”-三羟基-4，7'-环氧-5，8'-新木脂素((7'R，8'S)-3-methoxy-4'，9，9''-trihydroxy-4，7'-epoxy-5，8'-neolignan)(11)，(7'R*，8'S*)-3-甲氧基-7-氧代-4'，9，9''-三羟基-4，7'-环氧-5，8'-新木脂素((7'R*，8'S*)-3-methoxy-7-oxo-4'，9，9''-trihydroxy-4，7'-epoxy-5，8'-neolignan)(12)，(7R*，8S*，8'R*)-7'ξ-甲氧基-4，4'，9，-三羟基-7，9'-环氧-8，8'-木酚素((7R*，8S*，8'R*)-7'ξ-methoxy-4，4'，9，-trihydroxy-7，9'-epoxy-8，8'-lignan)(13)，(7R*，8S*，8'R*)-7''，8''-苏式-3'-甲氧基-7'-氧代-4，4''，7''，9，9''-五羟基-4'，8'':7，9'-双环氧-8，8'-倍半木质素((7R*，8S*，8'R*)-7''，8''-threo-3'-methoxy-7'-oxo-4，4''，7''，9，9''-pentahydroxy-4'，8'':7，9'-bis-epoxy-8，8'-sesquineolignan)(14)，(7S*，7'S*，7''R*，8R*，8'R*，8''S*)-3'-甲氧基-4，4''，9''-三羟基-4'，7'':7，9':7'，9-三环氧-5'，8''，8，8''-倍半木质素((7S*，7'S*，7''R*，8R*，8'R*，8''S*)-3'-methoxy-4，4''，9''-trihydroxy-4'，7'':7，9':7'，9-triepoxy-5'，8''，8，8''-sesquineolignan)(15)［16］和(+)-松脂素-4'-O-β-D-吡喃葡糖基-4''-O-β-D-呋喃芹菜苷((+)-pinoresinol-4'-O-β-D-glucopyranosyl-4''-O-β-D-apiofuranoside)(16)［17］。化合物结构见图2。

图2 构树中木脂素类新化合物的结构Fig.2 Chemical structures of lignans detected in B.papyrifera

2.2 木脂素类新化合物的活性

Mei 等［16］对木脂素类新化合物的抗氧化活性进行了研究。通过MTT 法，发现化合物7、11、12、14和15 能够保护嗜铬细胞瘤细胞PC12 免受H2O2介导的损伤;同时Mei 等人还发现，化合物7、8、10、13和赤式-1-(4-羟基-3-甲氧基苯基)-2-(4-((E)-3-羟基-1-丙基))-2-甲氧基苯氧基)-1，3-丙二醇(erythro-1-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-2-{4-［(E)-3-hydroxy-1-propenyl］-2-methoxyphenoxy}-1，3-propanediol)具有一定的清除1，6-二(二苯基膦基)己烷(1，6-bis(diphenylphosphino)hexane，DPPH)自由基的活性，但作用强度不高，IC50分别为236.8 μM、156.3 μM、273.9 μM、281.1 μM 和60.9 μM。

Ran 等［17］发现化合物16 具有细胞毒活性，可抑制人肝癌细胞HepG2 生长，IC50为17.19 μg/mL，与抗肿瘤药物5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil，5-FU)(IC50=12 μg/mL)的作用强度接近，显示其在抗肿瘤药物中的可能的开发潜力。

3 萜类新化合物的结构及活性

3.1 萜类新化合物的结构

Ko 等［18］从构树叶中发现3 种新的二萜类物质，分别为构树酮A(broussonetones A)(17)，构树酮B(broussonetones B)(18)和构树酮C(broussonetones C)。构树酮A 是一种无色针状固体，分子式为C20H32O4，其骨架结构为四环双萜，结构为(7α，16α)-17-trihydroxy-ent-kauran-6-one;构树酮B 也是无色针状固体，是构树酮A 的立体异构体;构树酮C分子式为C23H36O4，是构树酮A 的16，17 位缩酮化合物。

Zhong 等［19］从构树皮中分离得到4 种新的三萜类物质，分别为(3β)-3-(乙酰氧基)大戟烷-7，25-二烯-24-酮((3β)-3-(acetyloxy)eupha -7，25-dien-24-one)(19)，(3β，24R)-3-(乙酰氧基)大戟烷-7，25-二烯-24-醇((3β，24R)-3-(acetyloxy)eupha-7，25-dien-24-ol)(20)，(3β，24S)-大戟烷-7，25-二烯-3，24-二醇((3β，24S)-eupha-7，25-diene-3，24-diol)(21)和(3β，24R)-大 戟 烷-7，25-二 烯-3，24-二 醇((3β，24R)-eupha-7，25-diene-3，24-diol)(22)。

钟汉庭［20］等从构树皮乙醇提取物中获得新化合物23，结构为3β-乙酰氧基-甘遂烷-7-烯-24S，25-二醇(3β-acetoxy-tirucalla-7-en-24S，25-diol)。化合物结构见图3。

图3 构树中萜类新化合物的结构Fig.3 Chemical structures of terpenes detected in B.papyrifera

3.2 萜类新化合物的活性

Ko 等［18］通过酪氨酸酶抑制分析系统与DPPH自由基系统评价新化合物17 和18 以及构树酮C 的生物学活性发现，新化合物17 和18 以及构树酮C对酪氨酸酶有微弱而稳定的抑制作用，IC50分别为0.322 mM、0.317 mM 和0.323 mM，而对黄嘌呤氧化酶有中等强度的抑制作用，IC50分别为107.70 μM、53.90 μM 和43.89 μM，可能在开发痛风药物上有着一定的应用前景。

4 其它新化合物的结构及活性

4.1 其它新化合物的结构

除上述几类新化合物外，近年来，从构树各部位也获得了一些糖苷类及酚类新化合物。

Feng 等［21］从构树叶中得到了3 种新的糖苷类化合物，分别为苯甲酸苄酯基-2，6 -二氧-β-D-吡喃葡糖 苷(benzyl benzoate-2，6-di-O-β-D-glucopyranoside)(24)，(2R，3R，5R，6S，9R)-3-羟基-5，6-环氧-β-紫罗醇-2-O-β-D-吡喃葡糖苷((2R，3R，5R，6S，9R)-3-hydroxy -5，6-epoxy -β-ionol-2-O-β-D-glucopyranoside)(25)和(2R，3R，5R，6S，9R)-3 -羟基-5，6 -环氧-乙酰基-β-紫罗醇-2-O-β-D-吡喃葡糖苷((2R，3R，5R，6S，9R)-3-hydroxyl-5，6-epoxy– acetyl-βionol-2-O-β-D-glucopyranoside)(26)。Zhou 等［22］则从构树果实中获得了一种新的糖苷类化合物2 -(4 -羟苯基)丙烷-1，3 -二醇-1-O-β-D-吡喃葡糖苷(2-(4-hydroxyphenyl) propane-1，3-diol-1-O-β-D-glucopyranoside)(27)。

Ryu 等［23］从构树根中获得两种骨架非常罕见，为5，11-二氧杂苯并［b］芴-10-酮的新化合物，命名为构树芴酮A(broussofluorenone A)(28)和构树芴酮B(broussofluorenone B)(29)。

Zhou 等［22］从构树果实中分离出15 种酚类物质，其中(7R*，8S*，8'R*)-7''，8''-赤式-3'-甲氧基-7'-氧代-4，4''，7''，9，9''-五羟基-4'，8'':7，9'-双-环氧基-8，8'-倍半新木脂素((7R*，8S*，8'R*)-7''，8''-erythro-3'-methoxy-7'-oxo-4，4''，7''，9，9''-pentahydroxy-4'，8'':7，9'-bis-epoxy-8，8'-sesquineolignan)(30)为新化合物。

此外，Zhao 等［24］从构树叶中分离出来2 种蛋白质，分别是PMAP1(paper mulberry antifungal protein 1，构树抗真菌蛋白1)和PMAP2(paper mulberry antifungal protein 2，构树抗真菌蛋白2)。PMAPⅠ分子量为18798，是一种橡胶素类似蛋白;PMAPⅡ分子量为31178，是壳聚糖酶家族I 的成员。化合物结构见图4。

图4 构树中其它新化合物的结构Fig.4 Chemical structures of other compounds detected in B.papyrifera

4.2 其它新化合物的活性

Ryu 等［23］发现新化合物28 和29 具有较强的α-葡萄糖苷酶抑制活性，IC50分别为27.6 μM 和33.3 μM，其作用强度与α-葡萄糖苷酶抑制剂伏格列波糖(IC50=23.4 μM)接近，显示出在降糖药开发上的可能应用。而PMAP I 与PMAP II 被发现具有抗绿色木霉(Trichoderma viride)活性，IC50均为0.1 mg/mL。PMAP I 与PMAP II 为首次报道的具有抗真菌活性的构树高分子提取物［24］。

5 结语

构树在我国分布广泛，是一种药用价值很高的植物，其叶、树皮、根皮和果实在临床均有实际应用价值。构树的化学成分复杂，生物学活性多样，目前对于构树的化学成分以及活性的研究已取得一定进展，但根据本文所总结的内容来看，构树中新化合物的生物学活性还不够优良，还难以说明构树临床应用的物质基础，且大部分研究缺乏对作用机制的深入探讨，这极大地限制了构树的进一步应用。因此，有必要对构树进行药效成分、生物学活性以及作用机制的进一步研究，以期能更合理、更有效地开发构树资源。

1 Lee D，et al.Aromatase inhibitors from Broussonetia papyrifera.J Nat Prod，2001，64:1286-1293.

2 Son KH，et al.Papyriflavonol A，a new prenylated flavonol from Broussonetia papyrifera.Fitoterapia，2001，72:456-458.

3 Chen RM，et al.Natural PTP1B inhibitors from Broussonetia papyrifera.Bioorg Med Chem Lett，2002，12:3387-3390.

4 Guo F，et al.Prenylflavone derivatives from Broussonetia papyrifera，inhibit the growth of breast cancer cells in vitro and in vivo.Phytochem Lett，2013，6:331-336.

5 Zheng ZP，et al.Tyrosinase inhibitors from paper mulberry(Broussonetia papyrifera).Food Chem，2008，106:529-535.

6 Yang XY(杨雪莹)，et al.Protective effects of TFBP on human immortalized keratinocytes line HaCaT.Chin J Public Health(中国公共卫生)，2004，20:794-795.

7 Zhu KM(朱开梅)，et al.Study on the effects of TFBP on apoptosis of human hepatoma carcinoma cell line HepG2.Chin Hosp Pharm J(中国医院药学杂志)，2013，33:1763-1767.

8 Sohn HY，et al.Fungicidal effect of prenylated flavonol，papyriflavonol A，isolated from Broussonetia papyrifera(L.)vent.against Candida albicans.J Microbiol Biotechnol，2010，20:1397-1402.

9 Sohn HY，et al.Antimicrobial and cytotoxic activity of 18 prenylated flavonoids isolated from medicinal plants:Morus alba L.，Morus mongolica Schneider，Broussnetia papyrifera(L.)Vent，Sophora flavescens Ait and Echinosophora koreensis Nakai.Phytomedicine，2004，11:666-672.

10 Kwak WJ，et al.Papyriflavonol A from Broussonetia papyrifera inhibits the passive cutaneous anaphylaxis reaction and has a secretory phospholipase A2-inhibitory activity.Biol Pharm Bull，2003，26:299-302.

11 Ryu HW，et al.Anticholinesterase potential of flavonols from paper mulberry(Broussonetia papyrifera)and their kinetic studies.Food Chemistry，2012，132:1244-1250.

12 Decker M，et al.Design，synthesis and pharmacological evaluation of hybrid molecules out of quinazolinimines and lipoic acid lead to highly potent and selective butyrylcholinesterase inhibitors with antioxidant properties.Bioorg Med Chem，2008，16:4252-4261.

13 Kamal MA，et al.Kinetics of human serum butyrylcholinesterase inhibition by a novel experimental Alzheimer therapeutic，dihydrobenzodioxepine cymserine.Neurochem Res，2008，33:745-753.

14 Byon JCH，et al.Protein-tyrosine phosphatase-1B acts as a negative regulator of insulin signal transduction.Mole Cell Biochem，1998，182:101-108.

15 Guo M，et al.Broussoflavonol B restricts growth of ER-negative breast cancer stem-like cells.Anticancer Res，2013，33:1873-1879.

16 Mei RQ，et al.Antioxidant lignans from the fruits of Broussonetia papyrifera.J Nat Prod，2009，72:621-625.

17 Ran XK，et al.Cytotoxic constituents from the leaves of Broussonetia papyrifera.Chin J Nat Med，2013，11:269-273.

18 Ko HH，et al.Antityrosinase and antioxidant effects of entkaurane diterpenes from leaves of Broussonetia papyrifera.J Nat Prod，2008，71:1930-1933.

19 Zhong HT，et al.Euphane triterpenes from the bark of Broussonetia papyrifera.Helv Chim Acta，2011，94:2061-2065.

20 Zhong HT(钟汉庭)，et al.Triterpenes from the bark of Broussonetia papyrifera(L.)Vent.Nat Prod Res Dev(天然产物研究与开发)，2012，24:147-149.

21 Feng WS(冯卫生)，et al.Chemical constituents from the leaves of Broussonetia papyrifera.Acta Pharm Sin(药学学报)，2008，43:173-180.

22 Zhou XJ，et al.Antioxidant phenolics from Broussonetia papyrifera fruits.J Asian Nat Prod Res，2010，12:399-406.

23 Ryu HW，et al.Polyphenols from Broussonetia papyrifera displaying potent alpha-glucosidase inhibition.J Agric Food Chem，2010，58:202-208.

24 Zhao M，et al.A hevein-like protein and a class I chitinase with antifungal activity from leaves of the paper mulberry.Biomed Chromatogr，2011，25:908-912.