植物石胡荽中愈創木內酯型倍半萜類化學成分的研究進展*

石 睿，賀明帥，呂佳霖，王榮榮，姜苗苗

（天津中醫藥大學中醫藥研究院，天津市中藥化學與分析重點實驗室，天津 301617）

春黃菊族屬于菊科管狀花亞科，在我國分布廣泛，該族多種藥用植物具有悠久的使用歷史[1]。其中，石胡荽屬是春黃菊族中一類具有代表性的屬，在全世界有6種，在中國僅有一種石胡荽，又名鵝不食草（Centipeda minima），系菊科植物鵝不食草的干燥全草，性辛，溫，歸肺經；有發散風寒，通鼻竅，止咳的功效；用于風寒頭痛，咳嗽痰多，鼻塞不通，鼻淵流涕。石胡荽主要生長于海拔300～1 900 m的陰濕處，在中國主要分布于南方地區，包括浙江、湖北、江蘇等地[2]。該屬植物含有多種結構多變的愈創木內酯型倍半萜。目前，研究者從石胡荽中共分離得到33種愈創木內酯型倍半萜類化學成分，有些具有良好的抗腫瘤活性、抗炎活性、抗氧化活性及抗病毒活性[3]，為近年來研究的熱點。為了更加充分合理地保護和利用石胡荽的植物資源，本文對石胡荽的倍半萜類化學成分的研究情況予以系統地分析和綜述。

1 倍半萜化學成分研究

倍半萜（sesquiterpenoid）系指由3個異戊二烯單位構成，含有15個碳原子的有機化合物類群。目前，研究者從石胡荽中提取并分離出多種愈創木內酯型倍半萜，見圖 1，表 1：brevilin A（1）、arnicolide C（2）、arnicolide D[4，8]（3）、minimolides A（4）、minimolides B（5）、minimolides C（6）、minimolides D（7）、minimolides E（8）、minimolides F[5]（9）、minimolides G（10）、minimolides H[6]（11）、minimolides A-2α-O-angelate（12）、minimolides A-2α-O-isobutyrate[7]（13）、parthenin[10]（14）、4，5β-dihydroxy-2β-（isobutyryloxy）-10βH-guai-11（13）-en-12，8β-olide（15）、4-hydroxy-1βH-guaia-9，11（13）-dien-12，8α-olide（16）、2β-（isobutyryloxy）-florilenalin[11]（17）、florilenalin-2α-O-tiglate （18）、pulchellin-2α-O-tiglate（19）、helenalin[5]（20）、dihydrohelenalin[12]（21）、senecioylplenolin[13]（22）、florilenalin isobutyrate（23）、florilenalin isopentoic（24）、florilenalin angelic acid[12]（25）、tetrahydrohelenalin[13]（26）、plenolin[14]（27）、2βhydroxyl-2，3-dihydrogen-6-O-angeloplenolin[9]（28）、pulchellin-2α -O-isovalerate（29）、pulchellin（30）、centipedin-2-O-angelate（31）、centipedin-2-O-isobutyrate[15]（32）、microhelenin C[35]（33）。

2 生源關系

圖1 從石胡荽中分離得到的倍半萜類化學成分

Jorh[18]總結倍半萜類化合物的主要生物合成途徑一般可大致分為不同的階段，首先是以乙酰輔酶A為原料生成3-羥基-3-甲基戊二酸單酰輔酶A（HMG-CoA），后者經酶還原生成甲戊二羥酸（MVA）。MVA經數步的酶促反應還原得到焦磷酸異戊烯酯（IPP）及其雙鍵異構體焦磷酸二甲基烯丙酯（DMPP），兩者經環化酶[16]還原縮合為相應的焦磷酸香葉酯類，然后進一步與IPP反應縮合成焦磷酸金合歡酯（FPP）。倍半萜類化合物生源上的關系來自于FPP這一前體化合物，不同的倍半萜類生物合成的酶與FPP結合，經過異構化、離子化、重排等反應過程形成結構各異的倍半萜類化合物，見圖2。在機理上，這主要是因為其合成過程和反應中環的數量和位置的明顯差異所致。1998年從菊苣中分離得到吉馬烷A合成酶[（+）-germacrene A synthase]證明了吉馬烷A（germacrene A）是愈創木烷型和桉烷型的前體[17-18]，而吉馬烷A前體C4-C5環氧化形成愈創木內酯型骨架結構[19]。石胡荽倍半萜內酯屬于愈創木內酯，A環含α，β-不飽和內酯基團，C/B環在7，8位相連，而6位大多數具有當歸酰、甲基丙烯酰和甲基巴豆酰等基團取代，特異性很強，增強了化合物的生理活性[20-21]，因此，該類化合物有望成為抗腫瘤，特別是抗鼻咽癌藥物的先導化合物。

3 生物活性

目前，國內外對于石胡荽中化學成分的多種生物活性研究重點集中在抗腫瘤活性、抗炎活性、抗氧化活性及抗病毒活性等以下幾個方面，見表2。

3.1 抗腫瘤活性 腫瘤是當前嚴重危害人類健康的重大疾病。通過對石胡荽中愈創木內酯型倍半萜進行大量的分子結構與構效關系的研究，研究者發現 α-亞甲基-γ-丁內酯（α-Methylene-γbutyrolactones）（圖3）是其具有較高抗癌活性的活性基團[22]。從石胡荽中提取分離得到的brevilin A（1）及一些堆心菊靈衍生物等愈創木內酯類倍半萜[23]具有較強的抗腫瘤活性。陳仲良和Robin[24]對石胡荽中分離出的brevilin A（1）在體內和體外對結腸腺癌CT26細胞進行了機制研究，體外實驗表明brevilin A（1）有效提高了活性氧基團或分子（ROS）水平，降低了細胞的線粒體膜電位，并使其呈劑量依賴性地誘導CT26細胞凋亡；體內實驗表明，brevilin A（1）能有效抑制 PI3K、AKT 和 mTOR 的磷酸化[25，29]，促進相關蛋白如LC3-II、Beclin1和ATG5的磷酸化表達以及誘導自噬小體的形成。結果表明，brevilin A（1）的抗腫瘤活性主要是通過誘導細胞凋亡和自噬實現。此外，從石胡荽中分離得到的arnicolide C（2）和arnicolide D（3）被認為是治療鼻咽癌的有效成分[31]。一項新的研究結果表明[28]，NF-κB被臨床證實可以作為黑色素瘤診斷和治療的重要分子靶點，而從石胡荽中分離得到的一種倍半萜內酯arnicolide D（3）具有明顯的抗黑色素瘤的作用，體內和體外實驗均證實，arnicolide D（3）可抑制IKKα/β的活性，抑制IκBα的降解，并有效抑制NF-κB的磷酸化和活性表達。

表1 從石胡荽中分離得到的愈創木內酯型倍半萜類化學成分

近年來，研究者對石胡荽抗鼻咽癌活性的興趣愈發濃厚，郭育卿[36]在研究中發現，石胡荽乙醇提取物對人鼻咽癌上皮細胞（CNE-1）具有明顯的抑制增殖和誘導凋亡的作用。最近的研究表明，從石胡荽中分離得到具有抗鼻咽癌活性的倍半萜內酯類化合物。林雨珊[37]在體外研究中發現，石胡荽中的brevilin A（1）、arnicolide C（2）、arnicolide D（3）3 種愈創木內酯型倍半萜具有明顯的抗鼻咽癌活性。另外，Su[38]發現石胡荽中的一種倍半萜內酯2β-（isobutyryloxy）-florilenalin（20）對人鼻咽癌上皮細胞（CNE-1）生長具有時間依賴性抑制和誘導CNE細胞凋亡的作用。這種誘導與線粒體膜電位（（ΔΨm）降低和細胞色素C釋放到胞漿中調節Bcl-2家族蛋白的表達有關，這些行為導致了細胞凋亡的過程。

圖2 愈創木內酯型倍半萜生源關系流程圖

表2 石胡荽中愈創木內酯型倍半萜類化合物生物活性

圖3 α-亞甲基-γ-丁內酯母核結構

3.2 抗炎活性 覃仁安[26]等發現石胡荽揮發油成分通過減少傳統炎癥介質組胺和5-羥色胺（5-HT）的釋放，從而抑制小鼠棉球肉芽腫和蛋清致大鼠足腫脹。張煌[27]用水蒸氣蒸餾法和硅膠柱色譜法共得到 4個石胡荽揮發油（VOCM）組分 VOCM1、VOCM2、VOCM3和VOCM4，將4個組分配成注射劑對SD大鼠進行腹腔注射給藥，發現VOCM的抗炎鎮痛活性組分主要分布在VOCM2和VOCM3兩部分。此外，從石胡荽中分離得到的helenalin（23）[33]可能是通過抑制TLR4信號轉導和NF-κB激活而產生NO，從而顯著減弱各種炎癥細胞因子，包括腫瘤壞死因子-α（TNF-α）白細胞介素-6（IL-6）和白細胞介素-1（IL-1），以更好地達到保護肝臟細胞的目的。

3.3 抗氧化活性 先前的研究發現石胡荽全草具有顯著的抗氧化活性，但對其抗氧化的作用機制尚不明確[30]。最近的一項研究結果表明，從石胡荽中分離得到了兩種具有顯著抗氧化活性的愈創木內酯類倍半萜 6-O-angeloylplenolin（16）和 arnicolide D（3），可有效保護神經細胞免受氧化應激，激活Nrf2信號傳導通路并有效抑制誘導神經變性的ROS的產生，證明其在預防和改善神經退行性心腦血管疾病方面具有巨大的潛力。

3.4 抗病毒活性 1項最近的研究表明[32]，從石胡荽中分離得到的brevilin A（1）不僅具有良好的抗腫瘤活性，還可通過抑制病毒RNA的合成、病毒mRNA的表達及M和NS片段的編碼的蛋白質，以及病毒核糖核蛋白（VRNPs）的核輸出，從而達到對抗抗藥性甲型流感病毒（IAV）的作用。

4 結語

綜上所述，研究者從石胡荽中已分離得到33種不同結構類型的倍半萜類化合物。目前國內外已開始對本屬植物進行深入研究，因此，本文旨在揭示石胡荽中愈創木內酯類倍半萜的化學成分基礎，為進一步開展作用機制研究和產品開發奠定基礎。