石竹屬植物化學成分及生物活性研究進展

王苗苗,周旭紅,張 婷,沈秋雨,熊啟蕊,孫瑞芬

(1.云南中醫藥大學中藥學院,云南昆明 650500;2.云南中醫藥大學科技處科研實驗中心,云南昆明 650500;3.云南省中醫藥科技資源開放共享公共科技服務平臺,云南昆明 650500)

石竹屬(DianthusL.)植物為多年生草本,稀一年生。全球約600種,廣泛分布于北溫帶,大部分產于歐洲和亞洲。我國有16種10變種,南北均產之,大多生于干燥向陽處?，F已廣泛栽培,是很好的觀賞花卉,耐瓶插,常用作切花[1]。同時石竹屬植物也具有很好的藥用價值?！吨腥A人民共和國藥典》記載,中藥瞿麥來源于石竹科植物瞿麥DianthussuperbusL.或石竹DianthuschinensisL.的干燥地上部分,具有利尿通淋、活血通經之功。用于熱淋,血淋,石淋,小便不通,淋瀝澀痛,經閉瘀阻[2]?！端幱弥参镌~典》中也記載了各類石竹的藥用功效,其中香石竹DianthuscaryophyllusL.地上部分具有清熱利尿、破血、通便的作用;其花可用作芳香矯味劑、解痙劑、鎮靜劑。日本石竹DianthusjaponicusThunb.全株用于跌打損傷、毒瘡等[3],但對其主要藥效成分及其作用機制尚不明確,還需進一步研究。

近年來,國內外對石竹屬植物化學成分的研究逐漸增多,從中分離得到天然產物100多種,包括黃酮類、三萜類、環肽類、酚酸類和揮發油等多種化學成分?，F代藥理學研究表明這些天然產物具有抗腫瘤、抗炎、抗氧化、抗病毒、抗菌、殺蟲、麻醉和鎮痛等作用。綜述近年來研究的石竹屬植物的化學成分和藥理活性,旨在為石竹屬植物后期研究和開發利用提供參考。

1 化學成分研究

1.1 黃酮類化合物黃酮類化合物是2個苯環通過中央三碳相互連接而成的一類化合物的總稱。目前從石竹屬中分離得到的黃酮類化合物主要有黃酮類、黃酮醇類、二氫黃酮類、黃烷類、花色素類等。

傅旭陽等[4-6]從瞿麥中分離得到7個黃酮類成分。Li等[7]從石竹中分離到3個異黃酮類化合物。Obmann等[8]從興安石竹地上部分的水提取物中鑒定出18種黃酮類化合物。Galeotti等[9]從香石竹分離得到6個黃酮類化合物,Nakayama等[10]從深粉色、紅紫色的香石竹中分離出2種花青素。Nakano等[11-12]從日本石竹中分離得到3種黃酮類化合物。石竹屬植物中的黃酮類成分具體見表1。

表1 石竹屬植物中的黃酮類成分

1.2 三萜及其苷類化合物三萜類化合物是由數個異戊二烯去掉羥基后首尾相連構成的物質,大部分為30個碳原子。Li等[7,15-16]發現了石竹中一系列齊墩果酸型三萜皂苷新化合物,另有2個已知化合物。Oshima 等[17-19]從長萼瞿麥中分離出11個三萜皂苷。Luo等[20-22]陸續從瞿麥中分離得到7個齊墩果酸型三萜皂苷。張建超等[23]、Yang等[24]分別從瞿麥中分離出2個熊果烷型三萜。傅旭陽等[4]從瞿麥全草中分離得到3個環阿屯型三萜。Ma等[25]從興安石竹中分離得到7個新的五環三萜類皂苷。Nakano等[11-12]從日本石竹中分離得到17種三萜皂苷。石竹屬植物中的三萜及其苷類成分具體見表2。

表2 石竹屬植物中的三萜及其苷類成分

1.3 甾體及其苷類化合物甾體化合物種類很多,但結構中都具有環戊烷駢多氫菲的甾核。Li等[7]從石竹中發現1個甾醇皂苷。傅旭陽等[4]從瞿麥中分離到2個甾醇類化合物。石竹屬植物中的甾體及其苷類成分具體見表3。

表3 石竹屬植物中的甾體及其苷類成分

1.4 環肽類化合物植物環肽是由氨基酸肽鍵形成的一類含氮化合物。Wang等[27-28]從瞿麥中分離得到7個環肽類化合物。Hsieh[26]從長萼瞿麥中分離得到1個環肽類化合物。Tong等[29]繼續分得2個新化合物。Yang等[24,30-31]從石竹中分離得到8個環肽類化合物。石竹屬植物中的環肽類成分具體見表4。

表4 石竹屬植物中的環肽類成分

1.5 酚酸類化合物酚酸是一類含有酚環的有機酸,有殺菌、醒腦提神、滋陰養顏的功效。 Ding等[5-6,24]從瞿麥中分離出11個酚酸類化合物。Hsieh等[26]從長萼瞿麥中分離得到對羥基苯甲酸。Curir等[13]從香石竹中分離得到2種苯甲酸衍生物。Ponchet等[32]從香石竹中分離得到11種酚酸類化合物。健康香石竹莖含有很多酚酸類物質。真菌感染影響了這些酚酸的濃度,并誘導了2種鄰氨基苯甲酸衍生物的積累[33]。石竹屬植物中的酚酸類成分具體見表5。

表5 石竹屬植物中的酚酸類成分

1.6 酯類化合物酸(羧酸或無機含氧酸)與醇起反應生成的一類有機化合物叫做酯。低級的酯是有香氣的揮發性液體,高級的酯是蠟狀固體或很稠的液體。Ding等[5-6,34]從瞿麥中得到4個酯類化合物,Hsieh等[26]從長萼瞿麥中分離得到2個酯類化合物。石竹屬植物中的酯類成分具體見表6。

表6 石竹屬植物中的酯類成分

1.7 酰胺類化合物酰胺類化合物是指氨或胺的氮原子上的氫被酰基取代后生成的化合物。Ding等[5,24,28]從瞿麥中分離出4個酰胺類化合物。石竹屬植物中的酰胺類成分具體見表7。

表7 石竹屬植物中的酰胺類成分

1.8 醌類化合物醌類化合物主要有4種:苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌。蒽醌及其衍生物是中藥產生活性的主要成分。張騫瀾等[22,34]從瞿麥中分離得到4個蒽醌類化合物。石竹屬植物中的醌類成分具體見表8。

表8 石竹屬植物中的醌類成分

1.9 其他類化合物Ding等[5]從瞿麥中分離到2個香豆素類化合物,又陸續得到2個內酯類化合物。Li等[35]從石竹中分離到1個單糖類新化合物。Nakano等[11]從日本石竹中分離得到2個化合物。El-Ghorab等[36]對香石竹花的化學成分和精油進行了研究,通過氣相色譜-質譜聯用(GC-MS)鑒定出11種揮發物為香石竹花油的主要成分。石竹屬植物中的其他類成分具體見表9。

表9 石竹屬植物中的其他類成分

2 生物活性研究

現代藥理學研究表明,石竹屬的植物提取物及單體化合物具有抗腫瘤、抗炎、抗菌、抗氧化、抗病毒等生物活性。

2.1 抗腫瘤活性Yu等[37]研究發現,使用瞿麥乙醇提取物的乙酸乙酯部位(EE-DS,20～80 μg/mL)可誘導肝癌細胞HepG2凋亡,能顯著抑制Bcl-2和NF-κB的表達。還檢測了caspase-9和caspase-3的激活情況,提示EE-DS誘導HepG2細胞凋亡可能通過線粒體內源性途徑。Hsieh等[26]從長萼瞿麥中分離到的化合物Longicalycinin A對HepG2細胞具有抑制活性,IC50值為13.52 μg /mL。從瞿麥中分離得到的Dianthin E和 4-methoxydianthramide B 2種化合物也對HepG2細胞具有抑制活性,IC50值分別為2.37和4.08 μg/kg[28]。Ding等[5]從EE-DS分離得到5種化合物,發現化合物2-[(2,4-dihydroxybenzoyl)amino]-4-methoxy-benzoicacid對HepG2細胞的活性最強,1-monopalmitin、Kaempferol、Quercetrin、3,5,7-trihydroxy-3’,5’-dimethoxylflavone也具有抗癌活性。

李水清等[38]研究發現,瞿麥石油醚萃取物分離的各組分均顯示不同程度抗腫瘤生物活性,較強活性組分的成分鑒定結果表明主要化學成分為脂肪酸酯化衍生物和苯酚類化合物。張建超等[23]從瞿麥中分離出化合物積雪草酸,通過MTT法發現其對腫瘤細胞HepG2、SSMC-7721、SK-HEP-1及Bel-7402的半數抑制率(IC50)分別為55.4、48.9、55.3、58.8 μg/mL,表明其具有較強的抗腫瘤活性。

從香石竹中分離的Kaempferide triglycoside通過一種非配體結合依賴的雌激素受體激活的機制抑制天然雌激素受體β過表達的結腸癌細胞增殖。它通過增加G0/G1細胞比例影響HCT-8細胞周期進程,在雌激素受體β過表達的細胞中,增加了2種重要的抗氧化蛋白,分別是金屬硫蛋白2型(MT2A)和蛋白超氧化物歧化酶2型(SOD2)。Kaempferide triglycoside的生物學效應因高水平雌激素受體β的存在而加強[39]。

2.2 抗炎活性Shin等[40]發現,瞿麥乙醇提取物(DSE)能顯著降低小鼠氣管肺泡沖洗液中的 IL-4、IL-13、Eotaxin和免疫球蛋白(Ig)E的水平,并能抑制卵清蛋白誘導的iNOS蛋白的表達,表明DSE可通過下調iNOS表達,有效預防過敏性氣道炎癥,具有治療過敏性哮喘的潛力。香石竹提取物丁香酚通過抑制NO的產生,阻止被刺激巨噬細胞釋放IL-1β、TNF-α和PGE2[41]。

2.3 抗氧化活性Yu等[42]發現,EE-DS具有很強的抗氧化活性,推測與該部位含有大量的酚性物質有關。高晗等[43]發現,瞿麥的黃酮提取物可以很好地清除DPPH自由基和羥基自由基,其IC50值分別為0.046和0.065 mg/mL。EL-Ghorab等[36]采用DPPH法研究了香石竹花揮發油的清除作用,與其他處理相比,用0.04%的豆甾醇處理植株的清除率最高。

2.4 抗菌活性張爽等[44]研究表明,陜產瞿麥乙醇和水的提取物對3種菌具有較好的抑制作用,分別是痢疾桿菌、霍亂弧菌和蠟樣芽孢桿菌。水提取物(30 mg/mL)注射小鼠能顯著減少痢疾桿菌、蠟樣芽孢桿菌和霍亂弧菌引起的體溫升高。楊紅文等[45]發現,瞿麥的乙醇提取物和水煎劑均對副傷寒沙門桿菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、變形桿菌、枯草桿菌5種受試菌有較強的抑制效果,乙醇制劑的抑菌效果更好。李建軍等[46]發現,瞿麥在體外試驗中有較強的抗泌尿生殖道沙眼衣原體的作用,說明瞿麥通過其抗衣原體的活性而達到治療非淋菌性尿道炎的作用。

從香石竹精油中分離得到丁香酚,對選定的7種致病菌(金黃色葡萄球菌、蠟樣芽孢桿菌、單核細胞增生李斯特菌、奇異變形桿菌、大腸桿菌、肺炎克雷伯菌和銅綠假單胞菌)進行了抑菌活性研究。研究發現,丁香酚對大多數供試病原菌均有較強的MIC值,其中對蠟樣芽孢桿菌、單核細胞增生李斯特菌和肺炎克雷伯菌的MIC值最高(15.6 mg/mL),而對金黃色葡萄球菌、奇異球菌和大腸桿菌的MIC值均為31.2 mg/mL[47]。香石竹全株提取物對表皮葡萄球菌、肺炎克雷伯氏菌和支氣管波德氏菌均有抗菌活性[48]。香石竹的甲醇提取物對枯草芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、小芽孢桿菌、銅綠假單胞菌和熒光假單胞菌的MIC分別為1.87、7.50、3.72、3.75和0.46 mg/mL[49]。香石竹地上部分水提物和甲醇提物對幽門螺桿菌的MIC值分別為>1 000和>500 μg/mL[50]。從香石竹中分離得到的2種苯甲酸衍生物原兒茶酸和香草酸對尖孢鐮刀菌有輕微抑制作用,而在抗性較強的品種“Roland”中發現了黃酮類化合物對尖孢鐮刀菌有抑制作用[13]。

2.5 抗病毒活性Kim等[51]發現了瞿麥的正丁醇提取物對A 型和B型流感病毒的IC50值分別為4.97和3.9 μg/mL,并檢測出瞿麥正丁醇提取物所含主要成分為黃酮類化合物,是其產生抗病毒活性的物質基礎。Barakat等[52]研究發現,香石竹種子提取物對單純皰疹病毒-1(HSV-1)和甲型肝炎病毒-27(HAV-27)的抗病毒活性分別為92.3%和92.6%,用2種治療藥物(阿昔洛韋和鹽酸金剛烷胺分別作為HSV-1和HAV-27的對照)。結果表明,香石竹種子提取物對相同病毒的抑制活性高于合成化學藥物,為進一步利用天然植物來源治療病毒感染提供了可能。

2.6 其他活性喬?？〉萚53]研究了瞿麥治療實驗性自身免疫神經炎(EAN)的作用,結果顯示,瞿麥通過影響Th細胞亞群的比例和炎性細胞因子的表達使EAN小鼠模型的臨床癥狀顯著改善,有望成為臨床治療EAN的新策略。Tong等[29]首次報道瞿麥中的環肽類化合物可以促進大鼠成骨細胞(MC3T3-E1)的增殖,其中Dianthin G作用最強,接近陽性對照藥(氟化鈉)。汪向海等[34]發現,化合物3,4-二羥基苯甲酸甲酯(200 μg/kg)對未孕小鼠離體子宮無顯著興奮作用,但對受孕大鼠有明顯的抗早孕作用。Kimbaris等[54]研究香石竹精油對淡色庫蚊3～4齡幼蟲的殺蟲效果,結果表明石竹精油具有中等的殺幼蟲活性,LC50值超過50 mg/L。石竹花精油對蜱蟲(蓖麻硬蜱若蟲)和黃熱病蚊子(埃及伊蚊)均有明顯的驅避作用,苯乙醇是最有效的驅避劑成分[55]。香石竹乙醇提取物對慶大霉素引起的酶的變化和腎毒性有一定的保護作用,這種保護作用可能與提取物的抗氧化特性有關[56]。

3 結語與展望

對石竹屬的化學成分及生物活性的研究進行總結,結果表明從中分離的黃酮、三萜、環肽、酚酸類成分較多,為石竹屬中較為特征的化學成分。由于瞿麥、石竹為我國傳統中藥瞿麥的原植物,國內外對石竹屬中的瞿麥、石竹的活性成分研究較多,對其他品種研究相對較少,今后可從同屬其他種入手,豐富石竹屬化合物的結構類型以及發掘另外的藥理作用。石竹屬的藥理活性研究主要集中于抗腫瘤、抗炎、抗氧化、抗菌及抗病毒作用,但目前大多是對石竹屬植物提取物的活性研究,對石竹屬中分離得到的單體的生物活性研究較少,且很少有研究深入作用機制。石竹屬的植物在藥用價值方面有很大的開發前景,把石竹屬中更多的植物開發成為優質的藥用原材料具有很大的研究意義。因此,需要對該屬植物的藥效物質基礎及藥理作用機制進一步深入研究,為開發利用石竹屬植物資源提供一定的參考依據。