金錢松化學成分及藥理活性研究進展

李 斌，段淑莉，王思成，曾 妮，姚清穎，姚 旺，張在其，彭彩云*，王 煒

1.湖南中醫藥大學藥學院 中醫藥民族醫藥國際聯實驗室 中巴醫藥民族醫藥研究國際合作基地，湖南 長沙 410208

2.暨南大學，廣東 廣州 510632

3.浙江大學竺可楨學院，浙江 杭州 310012

4.湖南醫藥學院 侗醫藥研究湖南省重點實驗室，湖南 懷化 418000

金錢松Pseudolarix amabilis(J.Nelson) Rehder 為我國特有松科金錢松屬植物。其根皮或近根皮被稱為土荊皮，又名土槿皮，最早記錄于《本草綱目拾遺》。土荊皮性溫、味辛、有毒，具有較好的止癢、殺蟲等功效。對土荊皮化學成分的分離始于1982年李珠蓮等[1]對土荊皮甲酸（pseudolaric acid A，PAA）和土荊皮乙酸（pseudolaric acid B，PAB）的分離和結構鑒定，因土荊酸具有良好的抗真菌活性，引起了研究者的極大興趣，近年來，隨著對金錢松研究的深入，國內外學者從金錢松的根皮、細枝條、葉子、種子及球果中分離到二萜類、三萜類、倍半萜類、木脂素類及黃酮類等多樣的化學成分，并對這些天然成分進行了抗菌、抗腫瘤、抗生育、抗血管生成等廣泛的生物活性研究。作者綜述了金錢松植物的化學成分及其生物活性的研究情況，便于對其更好地開發利用。

1 化學成分

1.1 二萜類

迄今為止從金錢松中分離36 個二萜類化合物，主要來自土荊皮，其中土荊皮酸及其衍生物32 個，另外還有4 個貝殼杉烷型二萜（表1，圖1）。土荊皮酸類為雙環二萜內酯結構，其骨架為由七元環和五元環反式稠合的特殊薁類基本骨架，3 位有8 個碳原子的側鏈，7 位連有甲基，10 位的羧基和11位的羥基成內酯環。

表1 金錢松中二萜類化合物Table 1 Diterpenoids from Pseudolarix amabilis

圖1 金錢松中分離的二萜類化合物的結構Fig.1 Structures of diterpenoids from Pseudolarix amabilis

1.2 三萜類

金錢松中三萜類成分主要來源于金錢松種子，細枝條和樹葉中也有發現，根皮中鮮有獲得三萜的報道。金錢松中分離獲得的主要是高度氧化、重排和開環的環阿屯烷型三萜（表2，圖2），其結構具有多樣化特點。可大致分為7 種主要類型：A 型為簡單環阿屯烷型，共12 個化合物（37～48）；B 型為E 環和F 環成螺縮酮的環阿屯烷型，共分離到4個化合物（49～52）；C 型為A 環開環的環阿屯烷型，包括化合物53～59；化合物60～63 屬于D 型，其結構特點為E 環和F 環成螺縮酮且A 環為七元內酯環的環阿屯烷型；E 型化合物有13 個（64～76），其結構特點為在D 型基礎上，B 環9、10 位碳碳單鍵斷裂后擴環為七元環；F 型與E 型的不同在于，A 環為五元呋喃環或開環，化合物77～86即為F 型；G 型（87～92）的結構特點在E 型基礎上8、9 位碳碳單鍵斷裂，B 環和E 環合并為十一元大環。

表2 金錢松中三萜類化合物Table 2 Triterpenoids from Pseudolarix amabilis

圖2 金錢松中分離的三萜類化合物的結構Fig.2 Structures of triterpenoids from Pseudolarix amabilis

除了主要的環阿屯烷型四環三萜外，金錢松中還分離到數量較少的達瑪烷型（93），羊毛脂烷型（94）及甲基重排的羊毛脂烷型（95～96）四環三萜及降三萜（97～99），結構獨特的具有16,24-cyclo-26-norlanostane 骨架的降三萜（105～106）和三萜（107）；齊墩果烷型（100～103）及羽扇豆烷型（104）五環三萜等其他結構類型的三萜。

另外金錢松中還分離出3 個新的二萜與三萜的二聚體，Li 等[35]從金錢松根皮中分離pseudolaridimer A（108）和pseudolaridimer B（109）。Tian 等[36]從金錢松中分離出 pseudolaridimer C（110）。

1.3 倍半萜類

金錢松中分離出的 25 個倍半萜類化合物（111～135）（圖3、表3），結構類型主要為桉葉烷型倍半萜，且結構呈現高度氧化狀態，分子中的羥基通常和乙酸、異丁酸、2-甲基丁酸、苯甲酸、3-呋喃甲酸及煙酸等成酯。Jiang 等[37]從金錢松的根皮中分離出3 個新的類倍半萜烯類化合物及5 個已知結構的倍半萜（111～118），Jiang 等[38]從金錢松細枝條中分離出 2 個新的倍半萜醇酯（119、120）以及14 個已知的倍半萜醇酯類化合物（121～133，135），蔡田芝等[7]從金錢松根皮中分離到2 個已知倍半萜類化合物（121 和134）。

表3 金錢松中倍半萜類化合物Table 3 Sesquiterpenoids from Pseudolarix amabilis

圖3 金錢松中分離的倍半萜化合物的結構Fig.3 Structures of sesquiterpenoids from Pseudolarix amabilis

1.4 苯丙素類

從金錢松根皮和細枝條中共分離到35 個苯丙素類化合物，包括木脂素類化合物23 個，簡單苯丙素類化合8 個，香豆素類成分4 個（表4、圖4）。木脂素類化合結構類型也呈現多樣性，包括苯駢呋喃類（136～144）、二苯基丁烷類（145），木脂內酯類（146～149）、環木脂素類（150～152）和單環氧木脂素類（153～156）等。

圖4 金錢松中分離的苯丙素類化合物的結構Fig.4 Structures of phenylpropanoids from Pseudolarix amabilis

表4 金錢松中苯丙素類化合物Table 4 Phenylpropanoids from Pseudolarix amabilis

1.5 其他類型化合物

從金錢松中還分離到11 個黃酮類化合物（171～181），主要來源于金錢松根皮中。苯甲酸衍生物及苷類7 個（182～188）、甾體類化合物5 個（189～193）、單糖及二糖衍生物4 個（194～197）、單萜苷3 個（198～200）及其他類成分15 個（201～215）（表5，圖5）。

圖5 金錢松中分離的其他類化合物的結構Fig.5 Structures of other compounds from Pseudolarix amabilis

表5 金錢松中其它類型化合物Table 5 Other compounds from Pseudolarix amabilis

2 藥理作用

2.1 抗菌活性

土荊皮在民間廣泛用于治療癬癥。研究人員發現土荊皮醇提物與水提物均有一定抗菌活性，1 mg/mL 醇提物可使得白色念珠菌（1×103cfu /mL）、威克海姆原藻（2×104cfu /mL）與啤酒酵母GL-7（2×104cfu /mL）完全無生長；水提物對尖孢鐮刀菌Fusarium oxysporum、新型隱球菌Cryptococcus neoformans和疣狀瓶霉Phialophora verrucosa有良好的抑制作用，其最低抑菌濃度（minimum inhibitory concentration，MIC）分別為 1.56、1.56、1.56 mg/mL[19]，PAB 為其主要的抗菌成分。Li 等[41]通過抑菌活性實驗證明，PAB 對白色念珠菌Canidia albicans、石膏樣小孢子菌Microsporum gypseum、球擬酵母菌Torulopsis petrophilum和須蘚毛蘚菌Trichophyton mentagrophytes的抑菌作用明顯，其中對于念珠菌以及球擬酵母菌的療效與兩性霉素B 相當，MIC 分別為1.56 μg/mL 和0.78 μg/mL。葛新等[42]發現PAB 在較低質量濃度下對金黃色葡萄球菌（MIC＝0.2 mg/mL）、表皮葡萄球菌（MIC＝1.0 mg/mL）、奇異變形桿菌（MIC＝1.0 mg/mL）、大腸桿菌（MIC＝0.5 mg/mL）、福志賀菌（MIC＝0.5 mg/mL）的細菌繁殖體均有明顯的抑菌作用，且對革蘭陰性菌的抑菌效果強于革蘭陽性菌[3,42]。此外，金錢松中對白色念珠菌有抗菌活性的化合物有1（MIC＝6.25 μg/mL）、90（MIC90＝21.96 μg/mL）、67（MIC＝24.32 μg/mL）、68（MIC90＝20.40 μg/mL）、137（MIC90＝14.82 μg/mL）、148（MIC90＝33.58 μg/mL）、138（MIC90＝9.90 μg/mL）和 156（MIC90＝11.76 μg/mL）[12,16,18,43-44]。Guo 等[22]發現化合物51 對革蘭陰性菌大腸桿菌具有較強的活性，其MIC 為13.41 μg/mL，化合物67 對革蘭氏陽性金黃色葡萄球菌有較強的抑菌活性，MIC 為0.68 μg/mL。

2.2 抗腫瘤活性

研究人員在金錢松中發現了一系列對腫瘤細胞有細胞毒性的化合物，表6總結了金錢松中天然化合物對特定癌細胞系的細胞毒性（IC50＜10μg/mL）[5,16,20,35-36]。

表6 金錢松中具有細胞毒性化合物及EC50 或IC50 值Table 6 Compounds from Pseudolarix amabilis with cytotoxicity and their EC50 or IC50 values

PAB 是金錢松抗腫瘤活性最主要的化合物，其對肺癌、胃癌、肝癌、腸癌和卵巢癌等多種腫瘤細胞具有良好的抗癌作用，PAB 抗腫瘤機制可大致分為3 類：誘導癌細胞凋亡，誘導發生細胞周期G2/M期阻滯，誘導癌細胞自噬，見表7。

表7 PAB 對不同癌細胞的抗腫瘤機制Table 7 Antitumor mechanism of PAB on different cancer cells

2.2.1 誘導癌細胞凋亡 王丹[45]在用PAB 處理胃癌BGC-823 細胞時，發現PAB 可增加Bax 的表達，并且降低Bcl-2 的表達來誘導癌細胞凋亡。研究發現PAB 可下調凋亡抑制因子Survivin 的表達、并導致NF-κB 通路中斷[46-47]。Li 等[48]發現，PAB 所處理的宮頸癌HeLa 細胞可通過激活Caspase-3 促進細胞凋亡。此外，Qi 等[49]在PAB 處理的纖維肉瘤L929 中，ROS 分泌增加，ROS 水平提高從而導致B 淋巴細胞瘤-2 基因（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）裂解進而通過Caspases 誘導癌細胞發生凋亡。Song 等[50]發現PAB 可通過絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）誘導細胞死亡，在神經膠質瘤A172 細胞內，PAB 降低了c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）和細胞外調節蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）表達水平，提高了P38 表達水平。綜上，PAB 誘導細胞凋亡通過調節Bcl-2 家族表達水平、下調凋亡抑制因子表達、促進Caspases 與ROS 的產生，并且通過調節MAPK 信號通路實現其誘導細胞凋亡作用。

2.2.2 細胞周期G2/M 期阻滯 研究表明在用PAB（2 μmol/L）處理12 h 后，與對照組相比，加藥組G2/M 期細胞比例顯著提高，可見PAB 可使癌細胞細胞周期發生G2/M 期阻滯[45]。其作用機制可能與PI3K/Akt 通路、p53 基因、ERK、過氧化物酶體增長因子活化受體（peroxisome proliferators-activated receptors，PPARs）有關。對胃癌BGC-8245 經PAB處理后，發現PAB 通過下調PI3K/Akt 途徑導致細胞周期阻滯于G2/M 期[51]。通過對比人肺癌H460細胞（存在p53）和人肺癌H1299 細胞（無p53），發現PAB 在體外對人肺癌A549 細胞的抗腫瘤作用涉及通過激活p53 途徑誘導衰老，且與高葡萄糖利用有關[52]。此外，PAB 作用于肝癌細胞后可致ERK1/2 傳導通路被抑制[53]。

2.2.3 誘導癌細胞自噬 Wang 等[54]發現，以4 μmol/L 的PAB 處理人肺成纖維MRC5 細胞，在36 h 時，LC3 I 和Beclin-1 蛋白表達增加，LC3 I 轉化為LC3 II。表明PAB 通過自噬相關蛋白的表達誘導自噬。

2.2.4 其他 PAB 可以通過刺激過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferators-activated receptor，PPAR）依賴性基因轉錄而充當PPARγ的激動劑進而抑制癌細胞增殖[43]。Wang 等[51]發現PAB 通過增加E-鈣黏著蛋白，Ezrin 和Kiss-1 的表達并降低基質金屬蛋白酶-9 和血管內皮生長因子的表達來抑制人胃癌細胞的遷移。

2.3 抗生育活性

金錢松中主要的抗生育化合物為 PAA 和PAB，兩者均無雌激素樣、抗雌激素樣及抗黃體酮活性[41,64]，且PAB 抗早孕作用和毒性明顯強于PAA[4,65]，PAA 和PAB 及其糖苷衍生物并不會影響胎兒著床，而是在動物懷孕的早、中期誘導與蛻膜出血和壞死相關的非雌激素終止[43]。

將PAA 混懸于1%甲基纖維素中，經口服給藥，對大鼠、倉鼠及狗均可產生明顯的抗早孕作用，其中PAA 對大鼠抗早孕、中孕明顯，但抗著床作用不明顯；經皮下及陰道給藥也能產生明顯的抗早孕作用[66]。sc、im、ig 或iv 給予PAB 的碳酸氫鈉溶液對大鼠和家兔都能產生明顯的抗早孕作用，其抗早孕的有效劑量能使妊娠大鼠的蛻膜細胞變性、出血和壞死[4]。王偉成等[64,67]研究發現，PAB 的抗生育作用可能是通過作用于母體血管系統，使子宮的微血管收縮，血流量減少，而影響了母體對胚胎的血液供給，從而導致胚胎死亡。張燕林等[68]發現，PAB抑制倉鼠卵子受精能力而對精子活力和受精能力無影響。

2.4 抗血管生成作用

將人臍靜脈內皮細胞（human umbilical vein endothelial cells，HUVECs）暴露于PAB（0.625～5.000 μmol/L）72 后，HUVECs 的增殖受到明顯的抑制作用；PAB（0.313～2.500 μmol/L）以劑量依賴的方式逆轉了由血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）觸發的血管形成，導致形成了不完整和稀疏的腎小管網絡，可見PAB可明顯抑制人臍靜脈內皮細胞的增殖、遷移和管腔形成，且可破壞新形成的內皮管腔和微血管，顯示出其明顯的體內抗血管生成活性[69]。多位學者進行研究以探求PAB 抗血管生長的機制。Li 等[43,70]通過刺激人類乳腺癌MDA-MB-468 細胞中的泛素蛋白酶途徑減少缺氧誘導因子（hypoxia-inducible factor lα，HIF-lα）從而表現出抑制內皮細胞和抑制腫瘤細胞旁VEGF產生的雙重抗血管生成活性；Liu 等[71]發現PAB 通過下調VEGF、HIF-1α、cyclins 和上調cdc 蛋白表達從而抑制血管生成。PAB 還可以增加磷酸化的c-Jun，同時降低Ser63/73 的非磷酸化的c-Jun，破壞其穩定HIF-1α 的功能[72]。Tan 等[69]發現PAB 在HUVECs 中通過抑制PI3K/Akt 和 MAPK/ERK 信號通路和KDR/flk-1 的去磷酸化來對VEGF 導致的抗凋亡作用起拮抗作用并且誘導內皮細胞凋亡。研究表明PAA 處理對EVC-304 正常內皮細胞產生抑制作用，可抑制細胞遷移和血管形成，并減少VEGF 的產生，也具有一定的抗血管生成活性[73]。

2.5 免疫抑制活性

Li 等[74]發現，PAB 通過抑制NF-κB 信號通路、IKB-α 和p38 的磷酸化以及減少IL-2 的分泌和降低分化群25（cluster of differentiation-25，CD25）的表達水平來抑制人類T 淋巴細胞活化。Wei 等[75]發現，PAB 可抑制由伴刀豆球蛋白A 刺激的T 淋巴細胞和由二硝基苯基修飾的脾細胞刺激的抗原特異性T 淋巴細胞的增殖。此外，初步結果表明PAB 可以調節CD4+T 細胞，包括輔助性T 細胞1（T helper 1 cells,Th1）、輔助性T 細胞17（T helper 17 cells，Th17）和調節性T 細胞（regulatory T cells，Tregs）的分化平衡，PAB 可能會干擾CHS 小鼠的Th1 反應，通過降低CD4+，IFN-γ+細胞（Th1），并且通過 STAT3 途徑抑制 IL-6 表達來調節Tregs/Th17 平衡，然后影響相應的細胞因子發揮免疫調節特性[76]。

2.6 抗炎活性

研究表明，PAB 具有一定的抗炎活性。PAB通過抑制T 細胞活化和增殖表現出中等的抗炎作用[43]，Yang 等[77]發現，PAB 可以減輕特應性皮炎樣皮膚病變。在鼠接觸性超敏反應模型中，PAB 可抑制IFN-γ 和IL-6 的表達，在局部應用中，可增加IL-4、IL-10 和TGF-β 的mRNA 表達，并下調IFN-γ、IL-6、IL-17 和TNF-α 的表達，抑制M1 表型標志物（IL-1β、iNOS、TNF-α）的mRNA 水平，同時提高了M2 表型標志物精氨酸酶-1（arginase 1，Arg 1）和甘露糖受體C-1（mannose receptor C-type 1，Mrc 1）的mRNA 水平；李玉秀等[76,78]發現PAB 抑制脂多糖誘導RAW264.7 細胞炎癥反應，通過刺激PPAR依賴性基因轉錄。

2.7 其他

2.7.1 止血作用 以土荊皮醇提物制成的止血粉，對大股動脈切口、斷肢出血、肝脾切口的止血，作用良好。藥物與血液接觸后，在適當壓力下即形成富有彈性的膜狀物[4]

2.7.2 膽囊自截作用 許正生等[42,79]研究表明，復方土荊皮酊能使膽囊粘膜細胞的細胞核、細胞器、膜結構及細胞間連接結構發生不可逆的改變，處理8 周不僅導致粘膜的炎癥、壞死以致完全破壞兔的膽囊粘膜，同時還引起膽囊壁的纖維化，最終形成疤痕，部分膽囊還自行脫落。

2.7.3 抗微管作用 Wong 等[80]通過實驗確定微管是PAB 的分子靶點，通過直接與微管蛋白作用誘導細胞凋亡，從而發揮其抗微管生成的活性；PAB 與秋水仙素競爭微管蛋白結合位點，使得微管解聚、破壞微管蛋白和肌動蛋白的細胞骨架[58,77,81-82]。

2.7.4 抗耐藥性 葛立新[83]發現PAB 可通過下調MRP1 基因以及編碼的膜蛋白的表達水平來抑制胃癌化療耐藥的作用，且其逆轉胃癌細胞化療耐藥作用可能與下調p-AKT 與p-GSK3β 分子表達水平有關；Wong 等[80]發現PAB 可避免P-糖蛋白過度表達誘導的耐藥性。

2.7.5 抑制瘢痕增生 Cao 等[84]發現，PAB 對抑制瘢痕增生有一定效果，其機制可能是通過干擾微管聚集并破壞細胞骨架、抑制Smad7 基因表達以及誘導細胞凋亡。

2.7.6 抗病毒活性 Yu 等[85]發現PAB 通過誘導細胞凋亡和細胞周期阻滯于G2/M 期從而抑制乙型肝炎病毒（hepatitis B，HBV）的產生；Chen等[20]發現，化合物49 和51 具有抗病毒活性，對Vero 細胞中的純皰疹病毒Ⅱ型（herpes simplex virus-2，HSV-2）斑塊形成具有體外抑制作用。

2.7.7 抗氧化作用 回晶等[86]研究發現土荊皮多糖通過其自身較強的還原力，可清除OH 自由基，抑制自發性和 Fe2+-Cys 所致丙二醛（malondialdehyde，MDA）的產生，從而表現出明顯的抗氧化作用。Luo 等[87]研究發現金錢松顯示出清除ONOO-的能力，并有效保護生物分子免受ONOO-所導致的傷害。

2.7.8 其他作用 Lei 等[8]發現化合物1、8、47、48、81 和99 在體外顯示出對蛋白質酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）的抑制作用。PTP1B 被認為是治療肥胖和2 型糖尿病的潛在靶標，暗示其存在著治療糖尿病以及肥胖的潛力。此外，研究人員還發現金錢松中的化合物1、3、49、51、60、66、67、72 和84 對11β-羥基類固醇脫氫酶1 有抑制作用[18,32]。

3 結語

金錢松是我國特有單種屬植物，其根皮或近樹皮可作為藥用，名叫土荊皮，其性辛，溫，有毒，歸肺、脾經。金錢松中存在著大量內生真菌，其中有多種菌株具有一定的抗菌活性，可為抗菌藥物的開發利用提供新的思路。金錢松的主要成分為PAB，大量研究表明，土荊皮乙酸具有良好的抗真菌、抗腫瘤、抗生育等多種作用。其中土荊皮乙酸可對多種腫瘤細胞有抑制作用。由國家統計局數據表明，2018年城市居民死亡人數中25.98%死于惡性腫瘤，在農村居民死亡人數在中占比22.96%，惡行腫瘤嚴重威脅到人民的生命安全。而目前多數抗癌藥物選擇性低，化學治療過程中會影響體內正常細胞生理活性。而金錢松所含的某些化合物，尤其是PAB 對癌細胞表現出了一定的選擇性且相對無毒，因此應加強對金錢松的成分研究，明確其抗腫瘤的活性成分和作用機制，開發新型專一、高效的抗癌藥物。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突