川貝母化學成分及生物活性研究進展

劉梓賢，張佳奇，汪雨欣，張博，姜浩,孫雪芳，金哲，宗憲春

(牡丹江師范學院生命科學與技術學院， 黑龍江牡丹江157000)

川貝母(FritillariacirrhosaD. Don)為百合科(Liliaceae)貝母屬(FritillariaL.)單子葉植物，具有良好的治療效果和較低的毒性。主產于四川省甘孜州、阿壩州及與青海省、甘肅省、西藏自治區等交界的地區[1]。在過去的幾十年里，隨著分離和鑒定技術的發展，已鑒定出許多川貝母的化學成分，包括甾體生物堿、皂苷、萜類化合物和糖苷等[2]。近年來，越來越多的研究表明，川貝母具有多種生物活性，如祛痰、鎮咳、平喘、抗炎、抗腫瘤和抗氧化等[3-5]。對川貝母的化學成分及生物活性進行綜述，為川貝母的進一步開發利用提供參考。

1 化學成分

1.1 生物堿

生物堿是一組天然存在的化合物，它們含有環狀結構，其中至少含有一個堿性氮原子，在藥用植物中廣泛分布[6]。以往的研究表明，川貝母中的生物堿可以根據碳骨架分為兩類：異甾體生物堿和甾體生物堿，前者約占總生物堿的75%[7-8]，具有明顯的祛痰、鎮咳和平喘的藥理作用[9]。在過去的幾十年里，已經進行了許多植物化學研究來提取和鑒定川貝母中的生物堿，主要包括西貝素(imperialine)、貝母甲素(verticine)、貝母乙素(verticinone)、貝母辛(peimisine)、貝母辛O-β-D-吡喃葡萄糖苷(peimisine-3-O-β-D-glucopyranoside)貝母素甲(peimine)、貝母素乙(peiminine)和川貝酮 chuanbeinone、異浙貝甲素(isoverticine)、異浙貝甲素氮氧化物(isoverticine-β-N-oxide)、異浙貝甲素(isoverticine)、異浙貝甲素氮氧化物(isoverticine-β-N-oxide)、西貝素氮氧化物(imperialine-β-N-oxide) 、鄂貝定堿(ebeiedine)、去氫鄂貝定堿(ebeiedinone)、梭砂貝母堿(delavine)、異梭砂貝母堿(isodelavine)、棱砂貝母芬堿(delafrine)、棱砂貝母芬酮堿(delafrinone)、西貝素-3-O-β-D-葡萄糖苷(imperialine-3-O-β-D-glucoside)、梭砂貝母酮堿(delavinone) 、蒲貝酮堿(puqiedinone)、異貝母新堿(isoforticine)、展瓣貝母定(petilidine)、伊貝母堿苷 A(yibeinoside A)、伊貝母堿苷 B(yibeinoside B)、裕貝堿苷(yubeiside)、西貝嗪(imperiazine)、浙貝酮(zhebeinone)、松貝甲素(songbeinine)、松貝乙素(songbeinone)、西貝母堿(sipeimine)、西貝素(sipemine)、西貝母堿苷(sipeimine-3-O-β-D-glucoside)、垂茄次堿(demissidine)、川貝堿甲(cirrhosinine A)、川貝堿乙(cirrhosinine B)、蒲貝素 B(puqienine B)、梭砂貝母啶堿(delavidine)、去氫浙貝母堿(dehydroverticine)、蒲貝素(puqiedine)、松貝辛(songbeisine)，松貝甲素(sonbeinine)、川貝堿(fritimine)、貝母辛堿(peimissine)、爐貝堿(fritiminine)、青貝堿(chinpeimine)、白爐貝堿(beilupeimine)、松貝堿(sonpeimine)、岷貝堿甲(minpeimine)、岷貝堿乙(minpeiminine)等[10-12]。

1.2 皂苷

皂苷是一種天然的表面活性糖苷，由于其免疫調節、抗氧化、抗糖尿病和抗癌等多種藥理特性，被認為是一種很有前途的化學成分[13]。川貝母中總皂苷的含量約為3%～4%[14]。近年來，一些研究報道皂苷可能是負責川貝母藥理活性的活性成分之一。

1.3 核苷

核苷類化合物屬于一類具有含氮雜環核堿基和5碳糖的有機化合物[15],大多為水溶性成分。因其具有多種藥理作用而備受關注，如抗腫瘤、抗血栓、抗炎、抗真菌、抑制血小板凝集、降壓、松弛平滑肌作用[16-17]。迄今為止，已從川貝母中分離鑒定出10多種核苷，如腺嘌呤(adenine)、鳥嘌呤(guanine)、胞嘧啶(cytosine)、尿嘧啶(uracil)、胸腺嘧啶(thymine)、胞苷、次黃嘌呤(hypoxanthine)、2′-脫氧腺苷(2′-deoxyadenosine)、胞苷(cytidine)、鳥苷(guanosine)、肌苷(inosine)、腺苷(adenosine)、胸苷(thymidine)、尿苷(uridine)[18-21]。

1.4 有機酸及其酯類化合物

有機酸及其酯類化合物也是川貝母中存在的一類重要化合物，目前川貝母中的有機酸及其酯類化合物包括：反式-肉桂酸(E-cinnamic acid)、反式-3,4,5-三甲氧基肉桂酸(E-3,4,5-trimethoxycinnamic acid)、反式-對-甲氧基肉桂酸(E-p-methoxycinnamic acid)、反式-對-羥基肉桂酸(E-p-hydroxycinnamic acid)、阿魏酸(ferulic acid)、咖啡酸(caffeic acid)、反式-對-羥基肉桂酸甲酯(E-p-hydroxycinnamic acid methyl ester)、單棕櫚酸甘油酯(2-monopalmitin)、1-O-阿魏酰甘油(1-O-feruloylglycerol)、硬脂酸/十八烷酸(octadecanoic acid)、硬脂酸甘油酯(glyceryl monostearate)、DL-泛酰內酯(DL-pantolactone)、1-亞油酸甘油酯(1-monolinolein)、亞麻酸(linolenic acid)、硬脂酸甲酯(methyl stearate)、衣康酸酐、鄰苯二甲酸二異丁酯(phthalic acid, bis-iso-butyl ester)、2-羥基-1-(羥甲基)乙基十六烷酸酯(2-hydroxy-1-(hydroxymethyl)ethyl hexadecanoic acid ester)、己二酸二辛酯(dioctyl adipate)、油酸(oleic acid)、對香豆酸(p-coumaric acid)、豆蔻酸/十四烷酸(myristic acid)、亞油酸(linoleic acid)、丁酸(butyric acid)、軟脂酸/十六烷酸/棕櫚酸(hexadecanoic acid)、甲酸丁酯(Form ic acid butyl ester)、乙酸丁酯(Acetic acid butyl ester)、十四烷酸(Tetradecanoic acid)、Cis-4-香豆酸(Cis-4-coumaric acid)[10,22-26]。

1.5 甾醇和萜類化合物

甾醇類化合物具有廣泛的生物活性，主要表現在抗癌、抗炎、抗流感病毒、促進血小板凝聚、免疫抑制等方面[26]。川貝母中發現的甾醇和萜類化合物包括β-谷甾醇(β-sitosterol)、胡蘿卜苷(daucosterol)、大蕉苷I(sitoindoside I)、β-谷甾醇-3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(β-sitosterol-3-O-β-D-glucoside)、5α,8α-表二氧-(22E,24R)-麥角甾-6,22-二烯-3β-醇 [5α,8α-epidioxy-(22E,24R)-ergosta-6,22-dien-3β-ol]、菜油甾醇(campesterol)、菜子甾醇(brassicasterol)、谷甾烷醇(stigmastanol)[10,26-29]。

1.6 多糖類

川貝母中多糖類化合物包括蔗糖(D-sucrose)、β-D-吡喃葡萄糖基-(4→1)-β-D 吡喃半乳糖苷[β-D-glu-(4→1)-β-D-gal]、D-吡喃葡萄糖(D-galactose) 、D-甘露糖(D-mannose)、半乳糖(D-galactose)、木糖(D-xylose)、一水化 L-鼠李糖(L-rhamnose monohydrate)、葡萄糖(glucose)等[26,30]。

1.7 其他化合物

已從川貝母的揮發油中分離鑒定出一些化合物，如1-十八碳烯(1-octadecene)、1-十八烯(1-octadecene)、1-十二碳烯(1-dodecene)、1-十二烯(1-dodecene)、環氧乙烷(oxirane)、十六烷基( hexadecyl)、1-十六烷醇(1-hexadecanol)、棕櫚醇/十六醇(1-hexadecanol)、1-二十烷醇(1-eicosanol)、花生醇(1-eicosanol)、1-二十醇(1-eicosanol)、9-十八碳烯酸(9-octadecynoic acid)、甲酯(methyl ester)和正十六烷酸(n-hexadecanoic acid)、4,7-二甲 基苯并呋喃(4,7-dimethyl-benzofuran)、3-甲基-4-苯基丁烯酮(3-methyl-4-phenylbut-3- en-2-one)、1- 苯 基 , 2- 環戊烯 -1- 醇( 2-cyclopenten- 1-ol ，1-phenyl-)、十六烷基-環氧乙烷(1,2-epoxyhexadecane)、9-炔十八酸甲酯(stearolic acid methyl ester)、蒼術內酯 III(atractylenolide III)、香草醛(delta-undecalactone)、對羥基苯甲醛(4-hydroxy benzaldehyde)、7-酮基谷甾醇(7-ketositosterol)、5-甲基-2-呋喃甲醇[(5-methyl-2-furyl)methanol]、苯乙醛(phenylacetaldehyde)、1,6-己內酰胺(caprolactam)、2,3-二氫-5-羥基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮(2,3-dihydro-5-hydroxy-6-methyl-4H-pyran-4-one)、2,4-二叔丁基苯酚(2,4-di-tert-butylphenol)、芥酸酰胺(cis-13-docosenoamide)、薯蕷皂苷元(diosgenin)等[10,22,24,31-33]。此外，川貝母中還發現了一些元素，包括：Ca、Mg、K、Fe、Co、Ni、Mn、Ba、Ti、Na、Al、Si、Cu、Sn、Zn、Pb、Cr和Sr等[33-35]。

2 生物活性

2.1 止咳

幾千年來，川貝母一直是潤肺止咳的名貴中藥材，主要是通過抑制咳嗽中樞而不抑制呼吸中樞鎮咳，對治療慢性氣管炎并發肺氣腫咳嗽者療效優[36]。川貝母中的貝母素甲、貝母素乙、西貝素、西貝素氮氧化物、川貝酮堿、異浙貝甲素、異浙貝甲素氮氧化物等生物堿類成分能有效延長小鼠咳嗽潛伏期，減少小鼠咳嗽次數[37-39]。此外，結果表明，帝王堿、川貝酮、培亞胺和培亞胺顯著增強小鼠咳嗽潛伏期并抑制咳嗽頻率[38]。同樣，另一項研究證實，帝國素-β-N-氧化物、異煙堿和異煙堿-β-N-氧化物對咳嗽小鼠具有緩解作用[40]。此外，最近的一項研究表明，粗生物堿和FC-AE對卡巴膽堿預收縮的大鼠分離的氣管和支氣管環進行劑量依賴性氣管支氣管松弛[41]。李嬡等[42]通過建立止咳祛痰動物模型，發現川貝母、伊貝母在止咳祛痰方面的差異無統計學意義。

2.2 祛痰

祛痰活性是川貝母的另一個重要活性。川貝母中提取的總生物堿成分，已被證實具有祛痰作用[38]，但遠不如皂苷部分明顯，這表明貝母的總皂苷部分更可能是祛痰作用的有效成分。徐立然等[43]發現，川貝母對急支動物氣管的病理損傷有修復作用；對氨水和枸櫞酸引咳有抑制作用。梁惠嬋等[44]發現在川貝母中暗紫貝母的祛痰作用最強，太白貝母與梭砂貝母祛痰效果相近。Wang et al.[40]的研究表明imperialine-β-N-oxide、isoverticine和isoverticine-β-N-oxide顯著促進氣管酚紅輸出，說明川貝母的祛痰作用可能與其增加氣管支氣管粘液分泌的能力有關。

2.3 平喘

研究表明，川貝母具有明顯的平喘功效[45]。Yeum et al.[46]在哮喘小鼠模型中的研究表明，川貝母的水提取物可通過抑制Th2型細胞因子(IL-4、IL-5 和 IL-13)、IgE和組胺產生，減少嗜酸性粒細胞積聚，和增加干擾素-γ的產生，對支氣管炎癥具有很強的抑制作用。Zeng et al.[47]發現，在哮喘小鼠模型中Nrf2介導的抗氧化信號通路的激活可以減弱ROS誘導的氣道重塑。因此，川貝母的抗氧化應激機制對哮喘具有潛在的治療作用。

2.4 鎮痛

在以前的研究中，已經證明來自川貝母的異甾體生物堿具有鎮痛作用。培亞胺作為川貝母的重要成分已被證實對醋酸、福爾馬林或紫杉醇誘導的小鼠傷害性疼痛具有顯著的鎮痛作用，這表明培亞胺可能是緩解炎癥性疼痛和癌癥相關的神經性疼痛的合理候選者[48]。

2.5 抗腫瘤活性

近些年，大量文獻報道川貝母具有抗腫瘤活性，總生物堿、三萜類和多糖類成分都具有抗腫瘤活性，包括對肺癌細胞，結腸癌細胞，肝癌細胞，子宮內膜癌細胞和卵巢癌細胞等[49]。研究表明，川貝母的總生物堿在體內具有明顯的抗腫瘤活性和低毒性，能夠顯著抑制腫瘤血管生成和誘導細胞凋亡，并通過激活caspase-3誘導腫瘤細胞凋亡[50]。Zheng Z et al.[51]的研究表明，peiminine可通過誘導細胞凋亡和自噬顯著抑制小鼠可移植HCT-116腫瘤的生長。peiminine也可通過調節葡萄糖、谷氨酰胺、油酸和木質素酸等代謝物的產生來促進細胞凋亡和自噬通量，從而引發 HCT-116 細胞的死亡[52]。此外，川貝母的氯仿提取物、正己烷提取物、水提取物、石油醚提取物和總生物堿，已被證明對 HepG2 的生長具有抑制活性[53]。Yun Y et al.[54]研究表明，peimine可以通過誘導細胞周期停滯和凋亡來抑制永生化和惡性口腔角質形成細胞的增殖。Pae et al.[55]報道了peimine對人早幼粒細胞白血病HL-60細胞生長的抑制作用。川貝母的提取物能夠抑制子宮內膜癌轉化生長因子 TGF-β的信號傳導通路，從而抑制癌細胞的增殖[56]。同時，川貝母提取物能夠靶向NFKB基因，抑制卵巢癌、子宮內膜癌細胞的增殖[57]。此外，川貝母在治療其他類型的癌癥(如口腔癌和骨髓性白血病)方面也顯示出有利的效果。

2.6 抗炎

近年來，川貝母的抗炎作用越來越受到關注。孫濤等[58]的研究表明，不同劑量的川貝母止嗽顆粒對急性炎癥及亞急性炎癥具有較好的抑制作用。Wang D et al.[59]指出從川貝母中分離出的生物堿，包括帝王堿、川貝酮、培亞胺和培亞胺，可以以劑量依賴性方式抑制二甲苯誘導的小鼠耳水腫[38]。武彥舒等[60]通過觀察川貝母水提取物對放射性肺炎小鼠的治療作用，證明川貝母水提物可有效改善小鼠肺組織中氧化應激及炎癥水平，從而達到促進疾病恢復的目的。此外，還發現其他生物堿，如帝國素-β-N-氧化物、異煙堿和異煙堿-β-N-氧化物也具有類似的抗炎作用[40]。Wang D et al.[59]人通過使用不同的體內炎癥動物模型，分別進行了乙酸誘導的毛細血管通透性增強模型和棉球誘導的肉芽腫形成模型，表明了總生物堿可以抑制乙酸引起的毛細血管通透性增強和棉丸引起的肉芽腫形成，說明川貝母的總生物堿具有很強的抗炎作用。

2.7 抗氧化

根據最近的一項研究，來自川貝母的生物堿(包括Imperialine、peimine、peiminine、peimisine、imperialine-3-β-D-glucoside和delavine可以抑制香煙煙霧引起的氧化應激在RAW264.7巨噬細胞中，這與活性氧(ROS)的減少和谷胱甘肽、血紅素加氧酶-1(HO-1)和核紅細胞相關因子2(Nrf2)的增加有關，結果表明川貝母可能是一種潛在的氧化應激抑制劑[61]。朱艷媚等[62]通過建立慢性缺氧大鼠模型，檢測川貝母生藥溶液對大鼠血清BUN、Ca和MDA水平和大SOD活性的影響，證明川貝母具有抗缺氧和抗膈肌疲勞作用，并且可以減輕脂質過氧化和清除氧自由基的保護作用。趙木葉[63]通過將川貝母與吡非尼酮進行對比，發現川貝母在抗氧化方面有優于吡非尼酮的作用。

2.8 其他生物活性

川貝母是一種具有多種生物活性的天然藥劑，除上述生物活性外，還具有其他生物活性。熊瑋等[64]曾報道川貝母提物對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌有明顯抑制作用。黃璨等[65]的研究表明，川貝母對多耐藥細菌生物被膜形成有一定抑制作用。Boojar et al.[66]發現，peiminine對LPS誘導的小鼠乳腺炎具有減毒作用；peimine通過增強b-TC6胰腺和C2C12骨骼肌細胞的胰島素水平和葡萄糖攝取能力來發揮降血糖作用，這意味著peimine具有糖尿病的巨大治療潛力。

3 結語與展望

川貝母具有多種化學成分及生物活性，對治療咳嗽、咳痰、急性肺損傷、慢性阻塞性肺病、哮喘和某些類型的癌癥，如肺癌、結直腸癌、肝癌、子宮內膜癌、和卵巢癌等效果優良。目前，已被廣泛用作止咳糖漿的主要成分，具有巨大的商業市場。川貝母中所含化學成分復雜，其品質形成與多種因素相關。對川貝母化學成分及生物活性進行了系統綜述，對其化學成分和生物活性總結歸納意義重大。研究表明，川貝母化學成分較為復雜，目前已經報道的100多個化合物中，包括生物堿、皂苷、核苷、有機酸、萜類和甾醇等類化合物但是目前大部分藥理學和化學研究主要集中在川貝母生物堿的活性方面。然而，其藥理作用的潛在機制仍不清楚。因此，有必要對川貝母進行系統性的分離和生物活性測定以及相關機制的研究，為川貝母的開發和藥效物質基礎研究提供相關依據。