板凳果属植物化学成分及药理作用研究进展

刘辰旺，丁 超，孙 玉，李玉泽，张化为，邓 翀，宋小妹，张东东

（陕西中医药大学药学院，陕西咸阳712046）

黄杨科（Buxaceae）板凳果属（Pachysandra）在全球一共有3种，美国东南部产1种，我国产2种及1~2变种［1］。目前报道的板凳果属植物研究主要是板凳果（Pachysandra axillarisFranch.）和 顶 花 板 凳 果（Pachysandra terminalisSieb.et Zucc.）两个种，其中顶花板凳果的研究相对较多；近年来，还报道了一篇关于板凳果的变种多毛板凳果［Pachysandra axillarisvar.stylosa（Dunn）M.Cheng］的研究。顶花板凳果的干燥全草名为捆仙七，是“太白七药”中的一个重要品种，药用历史悠久，具有清热解毒、舒筋活络、镇静安神等功效，在民间应用广泛，具有重要的研究利用价值。研究表明，板凳果属植物中含有丰富的甾体生物碱成分，具有抗肿瘤、抗溃疡、抗菌、抗氧化及抗疟原虫等药理作用［2-5］。近十年来，国内外学者又从板凳果属植物中分离出53 个新的单体化合物，其中有45 个为生物碱，并且具有良好的抗肿瘤和抗氧化活性。最新研究还发现顶花板凳果中的生物碱提取物对罗得西亚锥虫具有较好的抑制活性。然而对于板凳果属植物中单体化合物的具体药理作用机制研究较少，药效物质基础研究尚不完善，因此本文将对板凳果属的化学成分和药理作用进行系统的总结，为进一步深入研究及开发利用板凳果属植物的药用价值提供参考。

1 化学成分

板凳果属植物中的化学成分十分丰富，近50年来，国内外学者从板凳果和顶花板凳果的全草中共分离出156种化合物，主要是生物碱和三萜类成分，还有部分甾体、木脂素、酚类等其他成分。具体见表1~3。

1.1 生物碱类

生物碱类化合物是板凳果属植物中最为重要的活性成分之一，具有良好的抗肿瘤活性。板凳果属植物中的生物碱类型主要为孕甾烷生物碱，在3位上含有氮取代基，或在20 位上含有氮取代基，双键多在5（6）位和16（17）位，少数化合物在17（20）位也存在双键。早在上世纪60 年代，Kikuchi 等［2-9］就从顶花板凳果中分离出了23种孕甾烷生物碱，其中首次分离出两个3位被β-内酰胺环取代的孕甾烷生物碱；并发现了一种新的孕甾烷生物碱pachysantermine A，在3 位和4 位存在七元环内酯。在1967 年，Kikuchi［10］又在顶花板凳果中发现了一种新型碳骨架孕甾烷类生物碱，命名为spiropachysine。我国学者邱明华［11-19］也在板凳果中发现了一系列新的孕甾烷生物碱，并发现了化合物spiropachysine 的一个非对映体，命名为isospiropachysine。Sun 等人［20］也从板凳果中分离出9 个新的孕甾烷生物碱，并命名为pachysamine J~R。2010 年，段宏泉课题组［21-27］从顶花板凳果中分离出多个新型生物碱，并首次分离出3 个新的紫罗兰酮类生物碱（6R，7E，9R）-9-dimethylamino-4，7-magastigmedien-3-one、（6R，7E，9R）-9-methylamino-4，7-magastigmedien-3-one 和（6R，7E，9S）-9-methylamino-4，7-magastigmedien-3-one。具体见表1、4和图1~2。

图1 化合物1~72的母核Fig.1 Parent nuclei of compounds 1~72

表1 板凳果属植物中的生物碱类成分Tab.1 Alkaloids constituents of the genus Pachysandra

1.2 三萜类

目前，从板凳果属植物中共分离出20个三萜类成分，其中五环三萜有16 个，四环三萜有4 个。Kikuchi 等［28-35］从顶花板凳果中分离出15 个三萜类成分，其中五环三萜的构型主要为木栓烷型；四环三萜的主要构型为环菠萝蜜烷型。Zhang 等人［44］从顶花板凳果的提取液中分离出5 个五环三萜类成分，其中4个为黄杨科植物首次分离，且均为木栓烷型。具体见表2和图2。

表2 板凳果属中的三萜类成分Tab.2 Triterpenoids constituents of the genus Pachysandra

1.3 其他类

Kikuchi 等［31］从顶花板凳果中分离出2 个甾醇，分别为豆甾醇和β-谷甾醇。李晨阳等［25-26］从顶花板凳果中分离出4 个木脂素类成分，其中有3 个为双环氧木脂素，1 个为单环氧木脂素。肖会君［37］等还从顶花板凳果中分离出5 个化合物，其中4 个为新化合物，1 个单环氧木脂素糖苷为该植物首次分离。翟慧媛等［38］从顶花板凳果中首次分离出9 个酚类成分。板凳果属植物中还含有一些其他甾体类、糖苷类等成分。2017 年，我国学者杨艳等［46］首次报道了关于多毛板凳果的研究，采用固相微萃取技术提取了多毛板凳果中的挥发性成分，通过GCMS 技术共分离鉴定了104 种挥发性成分，主要是酯类、醇类、芳香类、倍半萜类等成分。具体见表3和图2。

图2 化合物73~156的结构Fig.2 Structures of compounds 73~156

表3 板凳果属中的其他类成分Tab.3 Other constituents of the genus Pachysandra

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表4 化合物1~72的结构Tab.4 Structures of compounds 1~72

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2 药理作用

2.1 抗肿瘤作用

板凳属植物中发挥抗肿瘤作用的主要成分为生物碱类。马胜男［47］对顶花板凳果中紫罗兰酮型生物碱进行抗人乳腺癌细胞MDA-MB-231 活性研究，经过紫罗兰酮型生物碱（6R，7E，9R）-9-dimethylamino-4，7-magastigmedien-3-one 低、中、高三种浓度（2、6、18 μmol·L-1）处理MDA-MB-231 细胞24 h 后，采 用WB 方 法 测 定 其 细 胞 中 的integrinβ1、PKCξ、Akt 的磷酸化水平，结果表明：该生物碱可以显著降低integrinβ1、PKCξ、Akt 的磷酸化水平，并呈一定浓度依赖性，进一步抑制肿瘤细胞的转移；并通过体外matrigel基质胶模型，测得该生物碱浓度在50 μM 能降低内皮细胞小管生成，具有潜在的抗血管形成的能力。Jin 等人［48］对顶花板凳果中一种新的 紫 罗 兰 酮 生 物 碱9-（N，N-Dimethyl）-4，7-megastigmedien-3-one进行抗人乳腺癌细胞实验，发现该化合物可以抑制p-PKC和integrinβ1的表达，进一步来抑制癌细胞的迁移和侵袭，可能表现出不同的抗癌细胞转移作用，有希望成为开发新的抗转移先导化合物的候选者。Qiu 等人［14］研究发现板凳果植物中两个新的孕酮衍生物pachysanonin 和pachysanone，对Lewis 肺癌肿瘤细胞的半数抑制浓度分别为（0.020 ± 0.006）μg·mL-1和（2.0 ± 0.3）μg·mL-1，有非常显著的抗肿瘤活性，其中化合物pachysanone的半数抑制浓度甚至低于天然抗肿瘤剂三尖杉酯碱、高三尖杉酯碱和阿霉素。Funayama 等人［40］研究，孕甾烷生物碱epipachysamine E 和pachysamine E 对P388 小鼠白血病细胞生长抑制活性的影响，测得两种生物碱的半数抑制浓度分别为0.56 μg·mL-1、0.46 μg·mL-1，结果表明这两种生物碱具有显著的抗白血病细胞活性。板凳果属植物中含有丰富的生物碱类成分，其对多种肿瘤细胞具有不同程度的抑制作用，多数生物碱均能较好的抑制肿瘤细胞的迁移与侵袭，具有较高的研究价值。

2.2 抗溃疡

Masaki 等 人［49］研 究 发 现 孕 甾 烷 生 物 碱epipachysamine A 可以抑制2DG 或者TRH 诱导的胃酸分泌，但该化合物不会影响电神经刺激或氨甲酰诱导的胃酸分泌，这些结果表明该化合物的作用是由于对胃酸分泌中的中枢神经调节机制的影响。邱明华等人［19］通过对Pachysandra 型生物碱的活性筛选，在由盐酸和牛黄胆酸诱导引起的大鼠胃病实验，或者由压力引起的大鼠实验，发现在3位上有含氧取代基的化合物如pachyaximine A，能显示较强的生理活性。Watanabe 等人［50］通过观察小鼠的握力和镇静能力，以及震颤、惊厥等现象，并研究生物碱对实验性胃溃疡小鼠的治疗效果，结果表明生物碱可以预防应激引起的小鼠胃损伤，说明顶花板凳果植物用于治疗胃肠疾病的传统用途可能是由于该类生物碱发挥作用，但在现有的研究中，并未发现明确的表达其具体发挥作用的途径及相关通路。

2.3 抗氧化

研究发现，板凳属植物中酚类成分具有较强的抗氧化活性，其取代基的种类、数目、位置等都会影响其抗氧化的活性，但目前对于其构效关系的研究还不够完善。翟慧媛等人［38］通过采用DPPH 自由清除法，对首次从板凳果属植物中分离出来的9 个酚类成分进行抗氧化活性实验，结果表明：化合物2，3，4-三羟基苯甲酸和原儿茶酸具有较强的抗氧化活性，在浓度为50 μmol·L-1时对DPPH 自由基的清除能力分别为97.9%和92.0%，与维生素E的活性相当。另外发现，羟基数目增多，其抗氧化活性则明显增强。酚类化合物中羟基的对位被羧基或者醛基取代，可以增强其酚羟基的活泼性，对DPPH 的清除能力也会相应增强；而且，羟基与苯环形成的共轭体系，有利于形成较稳定的苯氧自由基，也会增强其抗氧化活性。

2.4 抗菌

Zhao等人［51-52］对顶花板凳果中一种新的孕甾烷生物碱20α-dimethylamino-3β-senecioylamino-pregn-5-ene 进行抗菌实验，评价其对MRSA 和MRSE 的抗菌活性，结果表明，该生物碱的最低抑菌浓度为25 mg·L-1，并且未引起细菌之间的耐药性，可用于治疗由革兰氏阳性菌引起的感染性疾病；在败血症动物模型中也体现了良好的体内治疗效果，结果发现该生物碱剂量依赖性地提高了MRSA感染小鼠的存活率。后续分析表明：细菌细胞的胞质收缩导致细胞膜和胞质之间出现明显的间隙，细胞膜严重受损导致细胞内容物泄漏，最终导致该生物碱对细菌的致死作用。这些结果表明，该生物碱是一种潜在的抗MRSA 和MRSE 的药物，可能是发现和开发新型抗菌药物的先导化合物。

2.5 抗疟原虫

人类非洲锥虫病（Human African trypanosomiasis，HAT），是一种热带忽视病，主要是由冈比亚锥虫（Trypanosomabrucei gambiense，Tbg）和罗得西亚锥虫（Trypanosombrucei rhodesiense，Tbr）引起的，如果不能及时治疗会有致命危险，目前用于治疗HAT的药物用药困难，副作用大而且会产生耐药性［53］。国外学者Flittner［54］等人最新研究，评价了顶花板凳果的粗提物、生物碱富集组分和非碱性组分对罗得西亚锥虫的活性，测得三个组分的半数抑制浓度分别为4.2 μg·mL-1、0.39 μg·mL-1和7.0 μg·mL-1，结果表明生物碱富集组分对罗得西亚锥虫具有较强的活性；并将各种馏分的分析结果与它们对Tbr 的生物活性联系起来，突出了18种可能导致抗锥虫活性的成分，进一步通过（+）ESI 质谱碎片的详细分析，鉴定了其中17种成分均为孕甾烷生物碱类，有希望开发出一种治疗人类非洲锥虫病的新型药物。

3 讨论

综上所述，板凳果属植物中主要含有生物碱、三萜、木脂素、甾体、酚类等多种化学成分，具有抗肿瘤、抗溃疡、抗氧化、抗菌、抗疟原虫等药理作用，表明板凳果属植物具有良好的开发和利用前景。目前关于板凳果属植物的研究大多集中在其化学成分，对其药理作用的研究大多为细胞活性实验，深入研究其具体的作用机制较少，未能清楚地阐明其药效作用物质基础。板凳果属植物中所含生物碱成分较多，且绝大多数生物碱都属于孕甾烷生物碱，经研究可以看出多个孕甾烷生物碱如pachysanonin、epipachysamine E 等，在抗肿瘤方面都具有较好的活性，因此可以在孕甾烷生物碱方面进一步深入研究其具体的药理作用机制，丰富其药效物质基础，开发出更多的新型药物。Jin等人研究发现顶花板凳果中一种新的紫罗兰酮生物碱9-（N，N-Dimethyl）-4，7-megastigmedien-3-one 表现出不同的抗肿瘤转移作用机制，可以作为抗肿瘤转移先导化合物的候选者；Zhao 等人也发现了一种新的孕甾烷生物碱20α-dimethylamino-3β- senecioylamino-pregn-5-ene，可以作为新型抗菌药物的先导化合物，这些研究都表明板凳果属植物具有较大的研究价值空间。通过研究这些新天然产物的化学结构及药理作用机制，可进一步对其进行化学结构修饰，全合成或半合成出具有高效、安全、低毒的新化合物，开发出更多的药物前体。Flittner 等人还首次研究报道了顶花板凳果中的生物碱提取物对罗得西亚锥虫具有较强的抑制活性，这一研究发现对于治疗人类非洲锥虫病具有非常重要的意义，今后可以进一步深入研究其对罗得西亚锥虫具体的抑制作用机制，挖掘出更多高活性的新型生物碱。关于板凳果属植物中其他类型化合物的报道较少，今后的研究还可以从其他类型化合物出发，进一步丰富板凳果属化合物的结构类型。还可以进一步挖掘板凳果属植物中的新型化学成分，着重研究生物碱的抗肿瘤作用及其作用机制，为进一步开发利用板凳果属植物资源提供科学依据。