槭属植物药用亲缘关系探讨△

何春年，毕武，肖培根*

1.中国医学科学院 北京协和医学院 药用植物研究所，北京 100193；2.教育部中草药物质基础与资源利用重点实验室，北京 100193；3.湖南省药品检验检测研究院，湖南 长沙 410001

槭树科槭属（AcerL.）主要分布于北半球温带地区，间断分布于欧亚大陆、北美洲及非洲北部。全球槭属植物约有129 种，中国是世界槭属植物种类最丰富的国家，约有99种，其中66种为特有种[1]。槭属植物主要为乔木或灌木，用途广泛：其叶和翅果多具有观赏性，是良好的观赏绿化树种（如鸡爪槭A.palmatumThunb.）；树干可作木材用作家具、农具、建筑材料，甚至用于制造工艺品[如五角槭A.pictumsubsp.mono（Maxim.）Ohashi]；某些种类的树皮和果实富含鞣质，可用于制革（如元宝槭A.truncatumBunge）；部分种类的嫩叶可代替茶叶用作饮料（如茶条槭A.ginnalaMaxim.）；种子含有脂肪，可榨油供食用及工业方面的应用（如五角槭）；一些种类的树液含糖分，是世界三大木本糖料植物（如糖槭A.saccharumMarsh.）之一[2]。除此以外，槭属植物在中国、日本、韩国、北美地区及欧洲都有较长历史的民间药用记载，具有良好而广泛的药用价值。因此，该属植物值得系统总结、深入研究并开发利用。

本文基于药用植物亲缘学理论，对槭属植物的亲缘关系、化学成分和功效活性（传统功效和药理活性）进行总结，并探讨它们之间的联系，为槭属植物药用资源的深入研究和开发利用提供参考。

1 槭属植物的地理分布与分类学研究

槭属最早由法国植物学家Tournefort 在1700 年确定，1753 年Linnaeus 沿用此属名并将其成立为一明确的属。

槭属植物广布于北美和欧亚大陆，是北温带落叶阔叶林的重要成员。东亚被认为是槭属植物的现代分布中心和多样性中心，中国和日本分布着世界上绝大多数种类的槭属植物。在我国，该属植物主要分布在西南地区，华北、西北和东北等地区分布的种类较少[3]。

由于槭属植物地理分布广泛，且形态上具有多态性，使得种、组的界定和属下的系统关系难以确定。一百多年来，国内外学者先后对该属植物进行了深入的研究，各自建立了不同的分类系统。自1885 年Pax[4]建立了第一个分类系统之后，国外诸多学者先后发表了多个槭属的系统并讨论槭属演化关系[5-8]，如van Gelderen等[9]基于de Jong[7]和Delendick[8]的形态与化学性状研究结果，提出了一个新的属下分类系统。该系统将槭属划分为16 个组、19 个系，包括了124 个种、95 个亚种、8 个变种和1 个变型。方文培[10]是中国槭属植物研究的主要学者，先后发表了160多个新种、新亚种和新组合。徐廷志[11]是国内又一对槭属进行深入研究的学者，主要根据花部形态特征将槭属分为4 个亚属的新系统，再结合其他形态特征和地理分布分为23 个组33 个系，共200种。

上述许多分类学家从不同的角度出发，先后探讨了槭属的系统发育。但由于各学者研究的侧重面不同及对所选取性状赋予的权重不同，得出的结论也存在着较大的分歧，如组数的划分从13[4]到26[6]变化不等，组的定界（种的归属）也各有差异。尽管如此，随着众多分类学家和学者们新的研究成果和证据不断地出现，槭属的分类系统也从早期对槭属组界定问题上的不同处理到现在组和系的地位逐渐趋于稳定。2008年，《Flora of China》槭树科中对中国槭属的系统做了较大调整，将中文“槭属”改为“枫属”，同时，该分类系统在属下未采用亚属、组、系、种的四级分类处理方式，而是直接将中国槭属分为14 组99 种[1]，本文的分类讨论即根据该分类系统（图1）。

图1 槭属植物的分类大纲

近年来，基于DNA 数据构建系统发育树来探讨槭属植物系统与进化，为相关研究提供了更为丰富和直接的证据，如内转录间隔区（ITS）、matK、psbA-trnH、rbcL和trnL-F等序列的测定分析及质体和核基因组数据，为解决槭属系统分类中的难题提供了新的手段和证据[12-15]。由于槭树科（Aceraceae）与无患子科（Sapindaceae）、七叶树科（Hippocastanaceae）关系密切，因此被子植物系统发育研究组（APG）Ⅳ系统将槭树科归并入无患子科下，作为槭亚科（subfam.Aceroideae）。但槭属属下物种间的亲缘关系问题仍没有得到理想的解决。

2 槭属植物的传统药用

在中国，大约有26 种槭属植物作为民间药使用。这些植物的传统疗效主要有祛风明目、清热解毒、缓解风湿痛和咽喉疼痛、降血压、治疗小儿消化不良和结核等[16-18]。槭属植物的根、叶、树皮、枝和果实均可入药，可单独入药或与其他中药配伍入药。一些植物如茶条槭和苦茶槭A.ginnalaMaxim.subsp.theiferum（Fang）Fang 的芽和嫩叶可以用作代茶饮料，具有清热、明目和保肝的作用。元宝槭的种子可作为食用油或食品添加剂原料。

在东北亚地区，一些槭属植物也有很长的民间药用历史。日本特有植物毛果槭A.nikoenseMaxim.根皮被用于治疗肝病和眼部疾病[19]；密花槭A.pycnanthumK.Koch也用于治疗眼病[20]。在韩国的传统医药中青楷槭A.tegmentosumMaxim.用于外伤性出血和肝部疾病（包括肝炎、肝癌和肝硬化）[21]。

在北美地区，至少有6 种槭属植物被加拿大和美国的印第安原住民食用或作民间药使用。红花槭A.rubrumL.等树皮内皮磨碎成蓬松状或是干燥后打成粉使用。黑糖槭A.nigrumMichx.f.和红花槭的树液可以直接饮用或是经过处理制成槭糖[22]。Arnason等[23]介绍了加拿大东部地区当地居民对几种槭属植物的传统应用情况，如糖槭可以用来治疗眼部疼痛、白内障和咳嗽引起的呼吸急促；红花槭和穗花槭A.spicatumL.用于治疗眼痛；梣叶槭A.negundoL.和条纹槭A.pensylvanicumL.可用于催吐。除了传统用药外，这些植物还能用作茶饮或饮料，其中几种槭属植物用作茶饮已有上百年的历史。例如，在加拿大东部地区，梣叶槭的树液与糖槭的树液混合后用作冷饮；条纹槭的树皮也用作茶饮；糖槭和梣叶槭或与其他几种槭属植物的树液混合物作为茶饮应用，树液发酵后还能作为夏天饮用的酒精类饮料。

尽管槭属植物在欧洲也有分布，但对其传统使用情况的报道非常少。挪威槭A.platanoidesL.（Norway maple）和欧亚槭A.pseudoplatanusL.（Sycamore maple）的种子油中含有丰富的γ-亚麻酸，是很好的保健资源[24]。

槭属植物中约有38种、3亚种和1变种有较长的民间药用历史记载，且主要在东亚和北美地区使用。槭属植物广泛分布在北半球温带地区，其民间药用信息的历史记录与主要分布地也密切相关。其药用部位、民间疗效及使用地区见表1。

表1 槭属植物的分类、传统用法及化学成分

3 槭属植物的化学成分

从槭属植物中分离得到的化学成分已超过350个，包括黄酮、鞣质、二芳基庚烷、苯丙素、三萜和甾体等类成分，以及其他几种类型的化合物（如苯甲酸、简单酚、苯乙醇苷和生物碱等类成分）[25]。

3.1 黄酮类

该属植物富含黄酮类化合物。从槭属植物的叶或茎中分离鉴定到60 余个黄酮类成分[26]，约占从槭属植物中分离得到的化合物总数的五分之一，涉及到的主要类型有黄酮、黄酮醇、黄烷酮和二氢黄酮醇等。除这些骨架类型以外，还分离得到少量的异黄酮和二氢查耳酮。这些黄酮类化合物主要以苷的形式存在，形成苷的糖主要有葡萄糖、半乳糖、鼠李糖、木糖和阿拉伯糖。此外，从茶条槭、冈本槭A.okamotoanumNakai、红花槭和挪威槭的叶中分离得到的许多黄酮苷类化合物都含有没食子酰基。这些黄酮类化合物是槭属植物叶色丰富变化的主要呈色物质，受到了广泛关注。

3.2 鞣质类

槭属植物中共鉴定了40 余个鞣质类化合物。早期就已有研究发现该属植物的一些种类富含鞣质。1922 年，Perkin 等[27]从槭属植物茶条槭中分离得到了第1 个鞣质类化合物茶条槭素A（ginnalin A，也常被称为aceritannin），但是其结构直到1980 年才鉴定出来[28]。2 年后，宋纯清等[29]从该植物中分离到了另外2个鞣质化合物茶条槭素B和茶条槭素C。据报道，这3 个鞣质类化合物同时也在槭属其他几种植物中存在，如茶条槭、糖槭、红花槭和密花槭等，并表现出广泛的生物活性[25]。来自该属的许多鞣质类化合物都属于没食子鞣质，由糖母核上的羟基与没食子酸酯化后形成的一系列衍生物。此外，鞣花鞣质类等缩合鞣质也少量存在。鞑靼槭鞣质衍生物相对丰度较高[28]。

3.3 二芳基庚烷类

二芳基庚烷是一类含有C6-C7-C6基本骨架的化合物。目前从槭属植物中共分离得到30 余个二芳基庚烷类化合物[30-31]，包括线性二芳基庚烷和环状二芳基庚烷。[7,1]-metaparacyclophanes 是环状二芳基庚烷的主要类型，只发现少数几个化合物属于其他类型，如[7,0]-metametacyclophanes。毛果槭茎皮富含该类化合物[32]，东北槭A.mandshuricumMaxim.、三花槭A.triflorumKom.和血皮槭A.griseum（Franch.）Pax也含有少量的二芳基庚烷类化合物。

3.4 苯丙素类

据统计，从槭属植物中已经分离得到约80 个苯丙素类化合物。根据其亚结构类型，这些化合物又可以分为木脂素、香豆素和简单苯丙素类。木脂素和简单苯丙素类是苯丙素类化合物的主要结构类型，香豆素则只有少数几个。其中木脂素类主要从糖槭和元宝槭的糖浆或树皮中分得[33-34]。

3.5 三萜和甾体类

从槭属植物中分别得到了约30 个三萜类化合物和10 个甾体类化合物。其中三萜类化合物主要是五环三萜类及其衍生物[35]。这些化合物多数都是植物中常见的化合物，也经常从其他的植物中分离到。

3.6 苯甲酸衍生物类

从槭属植物中共分离得到近20 个苯甲酸衍生物，这些化合物主要来自毛果槭、糖槭、红花槭和元宝槭[36]。

3.7 其他

从槭属植物中报道共有30 余个简单酚类化合物，结构相对简单[33,37]。从槭属植物中还分离到苯乙醇苷类[36]和二苯基乙烯类化合物[38-39]。诃子裂酸是一类特征性的天然产物，槭属中只从飞蛾槭中分离得到1个该类化合物[40]。1959年，Pachter[41]从红花槭果实中首次分离到1 个吲哚生物碱芦竹碱。除这些化合物外还有一些其他的化合物，均属于醇类[42]。

此外，槭属植物的种子油和糖浆也受到广泛关注。据报道，元宝槭、挪威槭和欧亚槭的种子油含有必需脂肪酸，尤其是γ-亚麻酸和神经酸[43]。槭树糖浆除了含有广泛的植物化学成分外（主要为酚类成分），还含有碳水化合物、矿质元素、维生素、氨基酸和有机酸等[44]。

4 槭属植物的药理活性

槭属不同植物的提取物和单体化合物被证明具有广泛的生理和药理活性，近年来受到广泛关注[25]。从槭属植物中分离得到的一些化合物表现出多样的活性，如从髭脉槭、茶条槭、红花槭和银白槭中分离得到的没食子酸甲酯被证明具有抗氧化、抗肿瘤、抗感染、抗抑郁和抑制黑色素生成活性[45-50]。在一些研究中，对化合物的构效关系也进行了探讨。例如，从红花槭分离得到以1,5-脱水-D-葡萄糖醇为母核的系列化合物加拿大红枫素（maplexin）A～I，研究表明，结合在母核上的没食子酰基的位置和数量与其α-糖苷酶抑制活性密切相关[51]。

茶条槭叶作为代茶饮能够对氧化偶氮甲烷诱导的大鼠结肠癌癌前病变有较好的预防作用[52]，茶条槭素A 可能为其主要活性成分[53]。茶条槭树皮水提物对皮肤光老化有一定的保护作用[54]。红花槭叶提取物中含有以山梨醇为母核的没食子酰鞣质类成分，能够通过调节短链脂肪酸的产生对高脂饮食喂养的小鼠有减轻肥胖的作用[55]。茶条槭素A 能够通过促进淀粉样原纤维解离成无毒聚合物而成为治疗阿尔茨海默病（AD）的潜在活性化合物[56]。茶条槭素B通过上调人表皮角质形成细胞的Notch 1蛋白，诱导分化标志物并调节增殖/分化平衡，可能有助于维持表皮的内环境平衡，是一种新的有前景的功能性和医用化妆品化合物[57]。鸡爪槭乙醇提取物能够通过调节视网膜外核层的蛋白表达和厚度来预防N-乙基-N-亚硝基脲诱导的小鼠视网膜变性[58]，还可以通过抑制炎症缓解干眼病[59]。鸡爪槭乙醇提取物通过改善肠道屏障功能和促进抗炎反应来防治结肠炎[60]。

综上所述，槭属植物药理活性主要包括抗氧化、抗肿瘤、抗微生物、抗感染、抗糖尿病、刺激成骨细胞分化、保肝、调血脂、改善认知障碍、预防视网膜病变和调节肠道菌群等[25]。而在这些生物活性中，抗氧化、抗肿瘤和抗感染得到的关注最多。但目前大多数活性数据都来自体外实验测定，体内实验证据仍然缺乏，尤其是抗肿瘤研究。

5 槭属植物的药用亲缘学探讨

药用植物亲缘学（Pharmacophylogeny）是研究药用植物的亲缘关系-化学成分-疗效（药理活性及传统疗效）间的相关性的一门新兴的交叉学科，对于药用植物资源开发具有重要指导意义[61]。因此，基于药用植物亲缘学思路，结合植物分类学信息，对槭属植物的传统用法、化学成分及现代药理活性等信息进行总结分析，即从植物亲缘关系-化学成分-疗效间的联系性对槭属植物进行探讨，以期找到一些有价值的线索，为槭属植物资源的合理开发利用提供参考。

5.1 化学成分在槭属植物分类系统中的分布特征

目前化学成分研究较多的槭属植物主要有糖槭、红花槭、毛果槭和元宝槭，但大多数种类中分离得到的化学成分均较少或为空白（表1）。研究人员主要为加拿大、日本和韩国学者，中国学者较少关注该属植物，仅对茶条槭和元宝槭有所关注。

从已有的植物化学分析结果可以看出，黄酮类成分是该属植物普遍含有的成分，在槭属植物属下各组多有分布，虽然黄酮类化合物数量不是最多，但涉及到的植物种类最多。因而黄酮类成分曾被认为具有一定的分类学价值[62]。从分离得到的黄酮类成分来看，主要为结构类型较简单的黄酮苷，如槲皮素、山柰酚等苷元与葡萄糖基、阿拉伯糖基、鼠李糖基、半乳糖基等结合形成。值得注意的是，槭属植物中分离得到的黄酮苷类成分有一个较为明显的特征，即在糖上多含有1～2个没食子酰基取代。

除黄酮类成分以外，该属植物还多含有鞣质类，主要也为结构相对简单的没食子酰鞣质类，主要来自槭属植物中茶条槭组的茶条槭、红花槭组的红花槭和密花槭，亦有报道其他几种槭属植物（如糖槭）也有少量没食子酰鞣质类成分。因此，推测槭属植物中茶条槭组和红花槭组富含鞣质类成分，尤其以简单的没食子鞣质类成分（如茶条槭素A～C 等）为特征。该类成分目前在其他科属和同属其他植物中少见报道。Bate-Smith[63-64]曾初步调查了25 种槭属植物中缩合鞣质和没食子酰鞣质类成分的分布情况，也发现茶条槭组的鞑靼槭和茶条槭、红花槭组的红花槭和银白槭等植物与其他槭属植物明显不同。

从数量上来说，木脂素类成分是目前从槭属植物中分离得到的最多的一类成分（约80个），其中从糖槭中分离得到的数量最多（约占1/2）。其他木脂素类成分也仅在少数几种植物（如毛果槭、红花槭、元宝槭和青楷槭）中分离得到，这几种植物分别属于三小叶槭组、红花槭组、桐状槭组和大花槭组，而糖槭为槭组植物，这说明木脂素类成分在槭属其他植物中也可能广泛存在。由于木脂素类成分主要在树枝、木材等部位，而这些部位关注的人不多，糖槭中的木脂素主要从树液和糖浆中分离得到。因此，木脂素类成分在槭属植物中的分布也值得关注。

三萜及甾体类成分也从该属植物中分离得到，本课题组从茶条槭叶中分离得到了几个蒲公英赛烷型三萜类成分[65]。虽然目前得到的数量不多，这可能与研究人员关注的目标有关，对低极性部位的成分分离较少。从植物化学分类学的角度来看，槭属植物的三萜类成分可能存在比较广泛，因为与本属植物亲缘关系最近的无患子科及七叶树科植物中多富含三萜类成分，尤其是三萜皂苷类成分。

此外，值得注意的是，二芳基庚烷类成分主要是从毛果槭中分离得到的一类特征性成分。另外，在三花槭、血皮槭、东北槭中也分离得到。根据植物分类信息，毛果槭、三花槭、血皮槭和东北槭均属于槭属三小叶槭组。由于目前暂未从其他槭属植物中发现该类化合物，初步推测二芳基庚烷类成分可能是三小叶槭组植物的一类特征性成分。

除上面的这些成分外，槭属植物还含有一定数量的简单酚类、苯甲酸类、苯乙醇苷类及很少量的生物碱类等成分。生物碱类成分很少，仅报道了少数几个，可能在该属植物中并不常见。

5.2 槭属植物的化学成分、药理活性与传统用法的联系

中国拥有世界上3/4以上的槭属植物，虽然历版《中华人民共和国药典》中均没有收录槭属植物作为药材，但槭属植物有传统疗效记载的物种非常丰富。不仅在东亚的中国、日本和韩国，在北美洲等地区亦有槭属植物的药用记载[23,66-67]。

从槭属植物的传统用法来看，槭属植物中有传统用法记载的种类约有38 种、3 亚种和1 变种，涉及到槭属植物12 个组（其中中国的14 组植物中有10 组植物有传统药用）。我国记载的该属植物传统功效主要集中在祛风除湿（频次为15，按药物来源统计功效出现的频次，下同）、清热解毒（频次为13，包括疮痈肿毒2）、止痛（频次为13，包括祛风止痛、行气止痛等）、接骨和跌打损伤（频次为6）、活血化瘀（频次为6）、明目（频次为5）、利关节（频次为4）、利咽止咳（频次为3）等；主要用于治疗风湿骨（关节）痛（频次为14）、骨折（频次为8）和跌打损伤（频次为6）等骨关节系统疾病，目赤、眼痛和白内障等眼部疾病（频次为10），肝炎等肝脏疾病（频次为6），背疽和痈疮（频次为4），咽喉肿痛（频次为3），其他各种疼痛[如背痛和腹痛（频次为5）、风热头痛（频次为2）、心绞痛（频次为1）和神经痛（频次为1）等]，消化不良和痢疾腹泻等胃肠道疾病（频次为10），活血止血（频次为6）。由此可以看出，槭属植物主要用于治疗骨关节系统疾病、眼部疾病、各种疼痛、胃肠道疾病、肝脏和血液系统疾病，显示该属植物医疗价值的偏向性（图2）。

北美地区（如美国、加拿大等）的原住民经常用红花槭等槭属植物洗眼，用于治疗眼痛。日本民众将毛果槭作为治疗眼病的良药。但治疗眼病的有效成分未见报道，可能与这些植物中的酚类物质具有的抗菌、抗病毒等活性相关。此外，据现代药理活性报道，许多槭属植物具有保肝活性。这与槭属植物的传统用法相一致，如毛果槭和青楷槭分别在日本和韩国都有用来治疗肝病的传统。有研究报道了青楷槭提取物的保肝活性[68-69]。此外，地锦槭中含有的二苯乙烯苷类成分5-O-甲基-反式-白藜芦醇-3-O-β-D-吡喃葡萄苷[5-O-methyl-(E)-resveratrol-3-O-β-D-glucopyranoside，MRA]和5-O-甲基-反式-白藜芦醇-3-O-β-D-呋喃芹糖基-(1→6)-β-D-吡喃葡萄苷[5-O-methyl-(E)-resveratrol-3-O-β-D-apiofuranosyl-(1→6)-β-D-glucopyranoside，MRAG]能保护过氧化氢引起的肝损伤[70]。在中医药体系中，保肝可能与明目护眼密切相关，因此一部分保肝作用成分也可能是治疗眼病的成分。

现代药理研究也表明，槭属植物的药理活性多与传统疗效密切相关。Hatano 等[71]从糖槭中得到鞣花鞣质牻牛儿素和青榨素，具有抗凝血活性。曹永孝等[72]发现元宝槭的鞣质也具有抗凝作用。有研究者从冈本槭中得到2 个可以阻止动脉粥样硬化斑块形成的成分黄花草素A（cleomiscosin A）和黄花草素C（cleomiscosin C）[73]。这些都可以与传统记载的活血化瘀功效相关联。

用茶条槭乙醇粗提物制成的片剂临床用于治疗急性菌痢和急性扁桃体炎，效果很好，其中茶条槭甲素用于临床治疗40 例急性菌痢，有效率达到88%[29]。这一活性可能与茶条槭传统上具有的清热解毒活性有关。从目前的报道来看，茶条槭中抗菌成分主要为没食子酰鞣质类。这类成分在红花槭等植物中也广泛存在。因此推测槭属其他有抗菌活性的植物也可能含有此类成分。

从三小叶槭组的毛果槭和东北槭中分离得到了一些二芳基庚烷类成分，均报道具有良好的刺激成骨细胞分化的作用[74-76]。这一类成分与槭属植物传统用于骨折、跌打损伤等密切相关。提示二芳基庚烷类成分可能为槭属植物治疗骨相关疾病的重要物质基础，因而从槭属中发现富含该类成分的植物或对该类成分进一步结构改造有助于发现新的药物资源和新药（图3）。

图3 槭属药用植物药理活性与化学成分关系网络

6 展望

槭属植物不仅种类丰富多样，而且其化学成分、传统疗效和现代药理活性也同样丰富多样。该属植物富含多酚类成分，主要类型为黄酮类和鞣质类。然而，在120 余种槭属植物中，仅有大约1/3（34 种）被研究过，而在这些被研究的种类中，仅有少数种类，如茶条槭、毛果槭、糖槭、红花槭、元宝槭和青楷槭关注较多。近年来有关这些化合物的药理活性研究逐渐增加。槭属植物在抗氧化、抗肿瘤、抗炎、抗感染、抗菌、抗糖尿病、保肝、刺激成骨细胞分化、减肥等领域具有良好的开发前景。

从初步的研究结果可以看出，槭属植物的民族医学价值与现代药理活性、化学成分密切相关，如茶条槭组和红花槭组植物多具有清肝明目之传统功效，现代药理活性研究表明其具有抗氧化和抗炎等多种活性，其活性物质基础可能为含有量丰富的可水解鞣质，特别是茶条槭素A～C 等化合物，这几个高含量的成分仅在槭属的茶条槭组和红花槭组植物中发现，从而体现了这两组植物独特的药食两用开发利用价值[77-78]。

鉴于槭属植物民族民间药物使用的广泛性和可信的疗效，对其进行药用亲缘关系分析，整理发现其传统治疗指数高的疾病和相应潜在的活性物质基础，为槭属药用植物资源开发和发现新的活性成分提供有价值的线索，进一步有针对性地深入研究，可为我国原创性新药提供活性先导化合物和候选药物。