苯乙醇苷類成分構效關系研究進展

吳愛芝，林朝展，祝晨蔯

廣州中醫藥大學中藥學院，廣州510006

苯乙醇苷類成分(Phenylethanoid glycosides，PhGs)在藥用植物中廣泛存在，是一類以β-葡萄糖為母核分別與苯丙烯酸酯化、與苯乙醇苷化形成的含有酯鍵及氧苷鍵的天然水溶性糖苷，在植物體內多以咖啡酰苯乙醇苷的形式存在。目前從不同植物中分離鑒定出的PhGs 約400 種，多為無定形粉末，具有吸濕性，苯乙基上常連有羥基、甲氧基;中心葡萄糖基上常連有乙酰基、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。本文首次以構效關系為主線，在大量查閱文獻的基礎上較為詳細地綜述了近二十年來PhGs 的主要生物學效應，如抗氧化和自由基清除、抗腫瘤、神經元保護、肝臟保護、止痛、抗病毒、抗菌等活性與其結構關系之間的研究進展。

1 抗氧化和自由基清除

廣泛研究表明，降低氧化應激會減少氧化損傷，并對一系列氧化應激介導的疾病如心血管疾病、炎癥、DNA 損傷等具有明顯益處。作為天然非酶抗氧化劑，PhGs 的抗氧化治療被當作是減少這些疾病氧化損傷的可行性療法。

人體低密度脂蛋白的氧化是促成動脈粥樣硬化的關鍵，Chen［1］等觀察到苦丁茶(Ligustrum pedunculare)中的PhGs 提取物可以顯著防止人體低密度脂蛋白被氧化，柱色譜進一步分離純化后得到的lipedoside A-I 和lipedoside A-II 可以有效防止由于Cu2+介導所引發的人體低密度脂蛋白氧化損傷，其清除DPPH 自由基的能力與維生素E 相類似。一些PhGs 還可以通過螯合作用抑制鐵依賴脂質過氧化。例如，源于紅紋馬先蒿(Pedicularis striata)中的PhGs在生理條件下可通過酚羥基形成足夠穩定的PhGs-Fe2+螯合物抑制脂質過氧化［2］。但是從黑夏至草(Ballota nigra)中提取分離得到的PhGs，如verbascoside、forsythoside B、arenarioside 和ballotetroside，雖然可以抑制Cu2+介導的低密度脂蛋白過氧化，但不涉及金屬螯合機制［3］。

PhGs 還可作用于氧化應激過程中的消炎，從南非鉤麻(Devil’s claw)中分離出來的verbascoside、β-OH-verbascoside、leucosceptoside A 和martynoside 在炎癥過程中能夠不同程度抑制巨噬細胞［4］。Lin［5］等指出acteoside、crenatoside 和rossicaside 能夠通過調節NADPH 氧化酶活性和自由基清除來抑制活性氧產生，同時抑制β2整合蛋白在白細胞中的表達，實驗結果表明PhGs 是氧化過程中有效的抗炎活性成分。

氧自由基引發的DNA 損傷被認為是一些疾病如癌癥和衰老的誘因。研究表明，在DNA 損傷過程中PhGs 能起到損傷前有效的自由基清除和修復已損傷DNA 的作用。Aydin［6］等采用單細胞凝膠電泳技術證實了lavandulifolioside、acteoside、leucosceptoside A 和martynoside 在人體淋巴細胞中的抗誘變活性，數據表明這些PhGs 在由絲裂霉素C 引發的DNA 損傷過程中能起到有效保護作用。Shi［7］等進一步證實了acteoside、angoroside、cistanoside C、pedicularioside A 及其衍生物能夠修復dAMP、dGMP羥基加合物和TMP 自由基陰離子，說明PhGs 可不同程度修復損傷的DNA，甚至修復DNA 碎片，而且其對DNA 的修復可以在幾微秒時間內完成，同時阻止受損DNA 傳遞給子代細胞。

PhGs 抗氧化能力的強弱取決于其在氧化初始階段給質子中和自由基的能力或者終止自由基鏈反應的能力。構效關系研究表明［8］:苯丙烯酸類衍生物抗氧化能力強于苯甲酸類，原因在于前者含有α、β 共軛不飽和酯結構，增加了與苯環的平面共軛性，有利于電子離域，從而穩定自由基;同時PhGs 所含酚羥基的數目和位置也決定了其抗氧化活性的強弱，含鄰二酚羥基數目越多，抗氧化能力越強，原因在于鄰二酚羥基的存在也有利于電子離域。當然PhGs 中的其他結構單元，如苯丙烯酸的種類、與苯環相連的碳鏈長度也會對其抗氧化能力有一定影響。Wright［9］等采用理論方法將酚類成分抗氧化鍵離解焓與自由基清除能力聯系起來，發現酚羥基的位置比酚羥基的數目更能影響化合物本身的抗氧化活性。

2 抗腫瘤作用

研究表明，acteoside 可通過增強TGF-β1 信號誘導腫瘤細胞變異和使細胞周期俘獲在G1 期來抑制HL-60 增殖［10］。Abe［11］等發現acteoside、isoacteoside、martynoside、diacetylmartynoside、arenarioside 和leucosceptoside A 這6 種PhGs 對小鼠黑色素瘤(B16F10)、人胃腫瘤(MK-1)和人子宮腫瘤(HeLa)細胞均有較強的誘導細胞凋亡作用。

研究結果顯示，PhGs 抑制惡性細胞增生的能力主要取決于苯乙基上的取代基，表現為3，4-鄰二羥基苯乙基芳香體系有相當強的抗腫瘤作用，當芳香環上的羥基被甲氧基取代后活性下降，此外活性也受苯丙烯酸種類的影響(如咖啡酸類PhGs 活性優于阿魏酸類PhGs)，與糖基種類無關［11］。

3 神經元保護

Sung［12］等采用MTT 法在人神經母細胞瘤細胞系SH-SY5Y 細胞中發現，osmathuside B、D 能夠抑制由6-羥基多巴胺引起的神經毒性，具有顯著的神經元保護作用。從醉魚草(Buddleia lindleyana)中分離出的PhGs 成分pedicularioside A、leucosceptoside A、acteoside、isoacteoside 和arenariside 對MPP+誘導的大鼠中腦原代培養神經細胞損傷均有保護作用，尤其pedicularioside A 作用顯著，其通過抑制caspase-3 基因表達來保護神經元細胞。因此在預防和治療神經退行性疾病如帕金森病方面，pedicularioside A 具有治療潛力［13］。

構效關系研究發現:PhGs 中心葡萄糖6 位被芹糖取代后的活性明顯高于6 位被葡萄糖取代、以及6 位未取代時化合物的活性［13］，并且α，β-不飽和酯基和p-甲氧基對PhGs 的神經保護活性起決定性作用［14］。

4 肝臟保護

Zhao［15］等研究發現acteoside 可減少小鼠免疫肝損傷、并有效降低BCG/LPS 引起的肝指數升高和AST、ALT 等水平值。從管花肉蓯蓉(Cistanche tubulosa)中分離得到的acteoside、isoacteoside 和tubuloside A 等15 種PhGs 類化合物對D-半乳糖胺/脂多糖引發的小鼠肝損傷也有不同程度的保護作用，而Cistanoside F 顯示無保肝活性［16］。

實驗結果表明［16］:苯乙基是PhGs 產生保肝作用必不可少的結構單元;苯乙基芳香環3、4 位雙羥基取代的PhGs 護肝能力強于單羥基取代的PhGs;中心葡萄糖6 位被糖取代，或者2 位被羧酸化后均導致保肝活性下降;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］等在由醋酸引發的小鼠扭動反應及尾部疼痛模型實驗中發現與acteoside 結構有關的10 種PhGs 均顯示了一定程度的止痛作用，其中acteoside 止痛作用最明顯。同樣從爆仗竹葉(Russelia equisetiformis)乙酸乙酯部位提取分離得到的Russetinol 和Russelianoside A 在上述疼痛模型中的鎮痛作用也十分顯著，研究結果為爆仗竹作為民間傳統止痛藥物提供了成分依據［18］。

構效關系研究表明去除糖苷配基上的羥基、羥基甲基化、消除苯丙烯酰基或苯乙基(例如ciatanoside F 和decaffeoylacteoside)均會降低止痛作用，此外苯丙烯酸在PhGs 中心葡萄糖上的酯化位置和糖數目的多寡也會影響其止痛活性，但中心葡萄糖上取代糖基的種類對活性影響不大［17］。

6 其他作用

祝晨蔯［19，20］等采用光譜法研究了生理pH 條件下acteoside、forsythoside B 和cistanoside F 與牛血清白蛋白的結合能力，發現這些化合物與蛋白具有高度親和性，其結合能力依次減弱。研究結果表明:PhGs 中苯環數量的增加和糖環數目的減少有利于提高其與蛋白疏水性空腔的結合能力，當然氫鍵的形成、以及PhGs 配體小分子體積與蛋白受體疏水空腔的匹配程度對結合能力的影響是不能忽略的。通過對從Paulownia coreana 中分離得到的acteoside、isoacteoside 和isocampneosideⅡ進行重組人醛糖還原酶抑制實驗發現這些PhGs 均可不同程度的降低酶活性，延緩糖尿病慢性并發癥的發生［21］。構效關系研究顯示，苯乙基的存在和苯乙基β 位有羥基取代時，PhGs 抑制重組人醛糖還原酶活性的能力會顯著提高，并且咖啡酰基取代位置在PhGs 中心葡萄糖4 位時的抑制作用優于取代位置在6 位時的活性。

此外PhGs 還具有抗病毒、抗菌和抗原蟲活性。例如，acteoside 及其衍生物在體外能有效抑制HIV-1 逆轉錄酶的活性［22］，neonuezhenide 對1 型單純皰疹病毒、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］。抗菌和抗原蟲作用是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異變形桿菌和葡萄球菌活性，并且arenarioside 還能夠抑制耐甲氧西林金黃色葡萄球菌活性，用于治療醫源性病原菌感染。PhGs 的抗菌作用是由于含有與蛋白高度親和的酚羥基而產生，苯乙基也是其表達抗菌作用的重要結構單元，并且中心葡萄糖上取代糖基數目增加時，抑菌能力減弱［24］。

7 結語與展望

綜上，PhGs 的構效關系研究表明:酚羥基取代基的功能主要為氫鍵給體、穩定自由基、以及通過配位方式結合金屬離子等;苯乙基骨架的功能主要是以范德華力與靶點疏水部位進行有效結合;苯丙烯酸酯中的酰基氧不僅可以作為氫鍵受體、還可以提高骨架共軛效應，利于電子離域;糖環和芳香環上甲氧基數目的多寡主要調節PhGs 親疏水參數。PhGs作為這些結構單元的組合體，結構單元種類的不同、組合方式的不同(如苯丙烯酰基或者糖基在中心葡萄糖上取代位置的不同)對PhGs 整體生物學效應的表達有著十分重要的影響，同時結構片段彼此間的協同作用也是不能忽略的。在過去的幾十年，雖然對大量PhGs 進行了生物活性研究，但它們的構效關系依然沒有被徹底闡明。期待隨著PhGs 種類的不斷增加，以及生物活性研究的日趨完善和作用機制的進一步闡明，PhGs 的治療潛力能夠得到充分發掘，同時鑒定出更多新型的PhGs 用以進一步深入闡明構效關系。

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