藥用植物異黃酮類化學(xué)成分及其藥理作用的研究進(jìn)展

張 恒，涂紅英，熊思蕾，劉彩虹，楊 蒂，韓 越，王雄龍，何 卿*，歐陽文1，*

1.湖南中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，湖南 長沙 410208；2.湖南省普通高等學(xué)校中藥現(xiàn)代化研究重點實驗室，湖南 長沙 410208；3.湖南時代陽光藥業(yè)股份有限公司，湖南 永州 410116；4.湖南中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院，湖南 瀏陽 410300；5.瀏陽市中醫(yī)醫(yī)院，湖南 瀏陽 410300

異黃酮類化合物是黃酮類化合物中的一種，其結(jié)構(gòu)母核為3-苯基色原酮，可結(jié)合α 和β 雌激素受體，并模擬雌激素對靶器官的作用，從而在某些激素依賴性疾病中發(fā)揮健康益處[1]。

由于各類中藥中異黃酮類化合物具有良好的生理活性，如葛花異黃酮具有降脂活性[2]、黑豆異黃酮具有抗氧化活性[3]、補(bǔ)骨脂異黃酮具有抗骨質(zhì)疏松活性[4]等，從而引起了醫(yī)療界的廣泛關(guān)注[5]。 相關(guān)文獻(xiàn)[6-7]指出，異黃酮類化合物在維持身體健康和治療機(jī)體障礙等方面具有明顯的作用，應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大開發(fā)該類化合物的臨床研究。 本文主要從化學(xué)結(jié)構(gòu)、核磁共振數(shù)據(jù)、藥理作用等方面對新報道的異黃酮類化合物進(jìn)行綜述，以期為其進(jìn)一步研究與開發(fā)提供參考依據(jù)。

1 化學(xué)成分

自2013—2022 年來，國內(nèi)外從天然藥物中報道了42 個新型的異黃酮類化合物，這類化合物來源于各類藥材，如夾竹桃科的絡(luò)石藤、莧科的土牛膝、豆科的粉葛等。 具體結(jié)構(gòu)見圖1，相關(guān)信息詳見表1。

表1 近十年新發(fā)現(xiàn)的異黃酮化合物相關(guān)信息

圖1 近十年新發(fā)現(xiàn)的異黃酮化合物結(jié)構(gòu)

從上述分離鑒定的42 種新異黃酮類結(jié)構(gòu)來看，C-4'、C-7 上極易發(fā)生-OH 取代。 母核上除含有常見的羥基、甲氧基、亞甲二氧基等取代基外，結(jié)構(gòu)的新穎點主要體現(xiàn)在：（1）含有異戊烯基取代，如化合物 3、7、9、10、12、23、24、31、32、34、35、36、37、38、39及40。 有些化合物中，異戊烯基還與相鄰的羥基環(huán)合成吡喃環(huán)或呋喃環(huán)，如化合物7、34、36、37、38、39?；衔?1、32 中有兩個異戊烯基連接，以直鏈單萜取代在異黃酮母核上。 異戊烯基取代會增強(qiáng)異黃酮類化合物的親脂性，可以促進(jìn)化合物對生物膜及靶蛋白的交互作用，提高化合物的藥理活性。 伍宇娟等[35]研究表明，在黃酮類化合物中，異戊烯基化會使其脂溶性和對生物膜的親和力增加、腸道吸收能力增加，繼而提高生物利用度。 （2）異黃酮類化合物常糖苷化，如化合物1、2、7、8、17、18、19、25、28、29、30、33、41、42。 在分得的多種異黃酮苷中，單糖苷到三糖苷均有，最常見的糖是β-D-葡萄糖，糖環(huán)中以吡喃糖常見，也有一定的呋喃糖環(huán)存在，其中化合物18、19 中是以呋喃糖碳苷類存在，結(jié)構(gòu)比較特殊。糖苷類異黃酮一般是極性較高的水溶性化合物，因此，其通常很難被腸上皮細(xì)胞吸收，具有較弱的藥理作用[1]。 （3）雙異黃酮結(jié)構(gòu)，如化合物5 是由兩分子異黃酮衍生物通過C-O-C 鍵聚合而成的，研究表明雙黃酮類化合物的抗氧化、抗炎及抗腫瘤作用優(yōu)于單黃酮類化合物[36]。

2 核磁共振氫譜數(shù)據(jù)

取代基對異黃酮母核上氫原子化學(xué)位移將產(chǎn)生一定的影響，通過總結(jié)不同取代基所產(chǎn)生的規(guī)律變化，即可為探究新的異黃酮類化合物提供參考。

在異黃酮結(jié)構(gòu)母核中，H-2 由于受到1-位氧原子和4-位碳基的影響，其化學(xué)位移比一般芳?xì)涞幕瘜W(xué)位移要大，是氫譜最有特征的數(shù)據(jù)之一，《中藥化學(xué)》[37]或《天然藥物化學(xué)》[38]教材描述其通常以一個尖銳的單峰出現(xiàn)在δ7.60～7.80，如用DMSO-d6作溶劑測定時，該質(zhì)子還可出現(xiàn)在δ8.50～8.70 處。通過分析新分離的異黃酮氫譜H-2 數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)并不是所有異黃酮都符合這一規(guī)律，存在一定的偏差，詳見表2。新異黃酮H-2 的化學(xué)位移區(qū)間在7.69～8.51 ppm 之間，而不是教材普遍認(rèn)定的7.60～7.80 ppm。 當(dāng)測定溶劑為DMSO-d6時，化合物2、4、8、25、28、29、30 的δH-2也并不像教材上描述的在8.50～8.70 ppm 之間，而是都小于8.50 ppm。 當(dāng)測定溶劑為CDCl3時，以上新異黃酮δH-2相對較小，在7.69～8.01 ppm 之間，同樣與教材上描述的規(guī)律存在一定的差異。 進(jìn)一步文獻(xiàn)查閱得知，大豆異黃酮類化合物，如大豆素[39]、大豆苷[40]、染料木素[39]、染料木苷[40]、大豆黃苷[40]、葛根素[41]等異黃酮δH-2同樣小于8.50 ppm。

表2 部分新異黃酮H-2 的化學(xué)位移值

化合物在做核磁共振實驗時，DMSO-d6、CDCl3、CD3OD 為常用測定溶劑，當(dāng)使用DMSO-d6時，δH-2值略為偏大，為了便于異黃酮類結(jié)構(gòu)的解析，建議在教材描述異黃酮的特征δH-2時，修改為通常以一個尖銳的單峰出現(xiàn)在δ8.0 左右，δ7.70～8.50 之間。

3 核磁共振碳譜數(shù)據(jù)

不同于氫譜數(shù)據(jù)，由于取代基與異黃酮母核上的碳原子是直接相連的關(guān)系，因此，碳譜數(shù)據(jù)所涵括的信息更加直接。 在碳譜中，取代基具有位移效應(yīng)，不同取代基所產(chǎn)生的位移效應(yīng)也有差別，一般對碳譜中α-C、β-C、γ-C 的化學(xué)位移值影響較為明顯，尤以直接相連的α-C 變化最大，但位移效應(yīng)對γ-C以上的碳原子所產(chǎn)生的化學(xué)位移值變化很小。 通過比較不同取代基對某一位點的碳原子化學(xué)位移所產(chǎn)生的影響，可探討異黃酮類化合物結(jié)構(gòu)母核上碳原子的化學(xué)位移變化規(guī)律。

化合物13、14、15 的碳譜數(shù)據(jù)見表3。 比較化合物13 和14，二者的差別為C-4' 上的取代基不同，化合物13 為甲氧基取代，而化合物14 為羥基取代，因此，化合物13 的δC-4'明顯增大，相鄰位點上的C-3' 與C-5' 的化學(xué)位移值也有一定的變化，C-2'和C-6'的化學(xué)位移變化很小。 同樣，對比化合物14和15，兩者的區(qū)別在于化合物15 的C-8 上多一個甲氧基取代，因此，化合物15 的δC-8比化合物14 要高35.3 ppm，相鄰位點上的C-7 與C-9 的化學(xué)位移值變化分別為7.4、8.0 ppm，而C-6 與C-10 的化學(xué)位移值變化相對較小，分別為1.9、1.5 ppm。

表3 新異黃酮化合物13、14 和15 碳譜數(shù)據(jù)（δ ppm）

《天然藥物化學(xué)》[38]教科書中異黃酮結(jié)構(gòu)母核上的C-2、C-3、C-4 的化學(xué)位移值分別在149.8～155.4、122.3～125.9、174.5～181.0 ppm 之間，這是判斷異黃酮類化合物骨架類型的方法之一。 近期報道的異黃酮化合物一般均符合《天然藥物化學(xué)》教材上的規(guī)律，但仍有個別的化合物化學(xué)位移值超過該區(qū)間，例如化合物6 的C-3 化學(xué)位移值為114.9 ppm，遠(yuǎn)低于化合物13 的122.5 ppm。 其原因可能是化合物6的甲氧基取代在B 環(huán)的C-3'，由于異黃酮為芳香環(huán)結(jié)構(gòu)，甲氧基等傳遞電子的能力更強(qiáng)些，從而影響到更遠(yuǎn)的C-3 化學(xué)位移值的變化。

4 藥理作用

4.1 抗腫瘤作用

新發(fā)現(xiàn)的異黃酮具有顯著的抗腫瘤活性。 ALQUDAH 等[11]研究發(fā)現(xiàn)，化合物4 可以以劑量依賴的方式誘導(dǎo)HL-60 癌細(xì)胞凋亡，并在濃度40 μmol·L-1時達(dá)到30%的最大抑制率。

LUO 等[30]從刺桐中分離出一新異黃酮(±)Ery-sectin A（38）并測試了其對急性白血病HL-60、肝癌SMMC-7721、肺癌A-549、乳腺癌MCF-7 和結(jié)腸癌SW-480 人類腫瘤細(xì)胞系的細(xì)胞毒性，結(jié)果表明，該新異黃酮對HL-60、SMMC-7821、A-549 及SW-480 細(xì)胞系具有中度細(xì)胞毒性， 在40 μmol·L-1時對MCF-7 細(xì)胞系顯示無細(xì)胞毒性。

ITO 等[32]從Derris scandens 分離出4 種新異黃酮derriscandenon D（36）、derriscandenon E（37）、derriscandenon F（38）、derriscandenon G（39），并使用人肺癌細(xì)胞系A(chǔ)549、結(jié)直腸癌細(xì)胞系Colo205、表皮樣癌細(xì)胞系KB 和人急性淋巴細(xì)胞白血病細(xì)胞系NALM-6測定這些化合物的細(xì)胞活性。 結(jié)果表明，37 對A549、KB 和NALM-6 細(xì)胞系，38 對NALM-5 細(xì)胞系具有良好的抗癌活性。 其中，37 和38 顯著降低KB 細(xì)胞的活力，IC50值分別為2.7、12.9 μmol·L-1。此外，37 和38 降低了KB 細(xì)胞的線粒體膜電位，強(qiáng)烈下調(diào)細(xì)胞系KB 和NALM-6 的細(xì)胞活力，分別達(dá)到2.7、0.9 μmol·L-1的IC50值，線粒體膜電位的破壞可能抑制細(xì)胞增殖、降低細(xì)胞活力，提示細(xì)胞凋亡。

4.2 抗氧化作用

YANG 等[10]采用DPPH 自由基清除試驗對毛果魚藤中分離出的新異黃酮化合物3 進(jìn)行抗氧化活性評估，結(jié)果表明3 具有顯著的抗氧化活性，對DPPH 自由基和超氧自由基的清除活性IC50分別為（9.01±1.71）、（229.48±3.12） μmol·L-1。 Al-QUDAH等[11]從Gynandriris sisyrinchium 的含水甲醇部位中提取得到的化合物4 和5 對DPPH 自由基具有一定的消除作用，IC50分別為51.7、26.7 μg·mL-1，相比于化合物4，化合物5 為雙黃酮類異黃酮，其獨特的異黃酮二聚體結(jié)構(gòu)可能是其抗氧化活性升高的一個重要原因。 MA 等[20]從野葛花中分離的化合物17 具有中等的抗氧化活性，其消除DPPH 自由基的IC50為（42±4.2） μg·mL-1。LAI 等[27]采用H2O2誘導(dǎo)H9c2 心肌細(xì)胞的氧化損傷模型， 結(jié)果表明新異黃酮28、29、30 均對該氧化損傷模型具有一定的保護(hù)作用，其EC50分別為0.16、0.04、0.07 nmol·L-1。

4.3 抑菌作用

QI 等[16]從木瓜榕根中分離得到的11 對多種陸生病原菌如四屬微球菌、蠟樣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌和黃曲霉菌等具有良好的抗菌活性，對5 種病原菌的MIC 值分別為5.20、2.60、10.40、1.30、5.20 μmol·L-1。

4.4 抗病毒作用

研究表明[18]，化合物13、14、15 對煙草花葉病毒（tobacco mosaic virus, TMV）具有一定的抑制作用，13 和14 顯示出較高的抗TMV 活性，抑制率分別為36.8%和33.6%，相比于陽性藥物寧南霉素30.5%的抑制率要高，化合物15 的抑制率比陽性藥物稍低，為28.4%。

4.5 抗脂質(zhì)代謝作用

WANG 等[28]從補(bǔ)骨脂種子的乙酸乙酯提取物中分離出兩種新的異黃酮化合物31 和32，對二?；视王；D(zhuǎn)移酶（DGAT1）顯示出顯著的抑制活性，IC50值分別為64.9、77.5 μmol·L-1。

4.6 降糖作用

Dalhancei A（41）和Dalhancei B（42）是LI 等[34]從黃檀樹皮80%甲醇提取物中分離出的兩種新異黃酮化合物，實驗結(jié)果表明41 和42 在16.22 mmol·L-1時對酪氨酸酶的抑制活性較弱，抑制率分別為42.23%±0.18%和45.68%±0.17%；41 對α-葡萄糖苷酶的抑制活性較弱，在5.41 mmol·L-1時的抑制率為43.72%±0.22%，42 對α-葡萄糖苷酶抑制活性優(yōu)于41，在濃度為（0.90±0.18） mmol·L-1時抑制率可達(dá)到50%。

4.7 其他作用

SUN 等[21]從葛根的水提取物中分離得到了兩種新異黃酮3'-methoxyneopuerarin A（18）和3'-methoxyneopuerarin B（19），并評估了化合物18 和19 對HepG2細(xì)胞的肝保護(hù)作用，結(jié)果顯示18 及19 均有統(tǒng)計學(xué)上顯著的保肝作用。 KUMARIHAMY 等[33]從豆科植物Psorothamnus schottii 根的乙醇提取物中分離出一新異黃酮，命名為schottin（40），研究表明化合物40 對氯喹敏感（D6）和抗氯喹（W2）惡性瘧原蟲株表現(xiàn)出中等的抗瘧原蟲活性。

5 總結(jié)

近年來，異黃酮類化合物因其具有良好的藥理作用而成為學(xué)術(shù)界的研究熱點[42]，尤其是圍繞大豆異黃酮做了一系列的研究，包括其提取分離方法的優(yōu)化[43]、抗氧化機(jī)制的探索[44]、生物轉(zhuǎn)化過程研究[45]以及大豆異黃酮的應(yīng)用[46]等。

目前，國外對新發(fā)現(xiàn)的異黃酮類化合物的研究相對較廣，而國內(nèi)對于新異黃酮類化合物的研究多集中在分離與結(jié)構(gòu)鑒定方面，對于其藥理活性方面的研究不多。 本文從化學(xué)結(jié)構(gòu)、核磁共振數(shù)據(jù)、藥理作用等方面對以上異黃酮類化合物進(jìn)行綜述。 在異黃酮類化合物中，C-4'、C-7 上極易發(fā)生-OH 取代，并發(fā)現(xiàn)了幾個具有特色取代基的異黃酮類型，不同的取代基結(jié)構(gòu)將導(dǎo)致異黃酮類化合物不同的藥理作用，如在黃酮類化合物中，異戊烯基化會使其腸道吸收能力增強(qiáng)而提高生物利用度。 通過對異黃酮類化合物的核磁共振數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對其氫譜數(shù)據(jù)的研究表明，《中藥化學(xué)》《天然藥物化學(xué)》等教材上對于異黃酮結(jié)構(gòu)母核上δH-2的描述存在一定的偏差，教材上描述δH-2通常以一個尖銳的單峰出現(xiàn)在7.60～7.80、8.50～8.70 ppm，而筆者對以上異黃酮類化合物的研究發(fā)現(xiàn)δH-2的單峰通常出現(xiàn)在δ8.0 左右，δ7.70～8.50 之間，為教材的內(nèi)容修訂提供了數(shù)據(jù)參考。對新異黃酮化合物碳譜數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，取代基的位移效應(yīng)對取代位點及鄰近位點的化學(xué)位移值影響較為明顯，且不同取代基對化學(xué)位移值的影響也存在一定規(guī)律，熟練掌握該規(guī)律將有利于對未知的異黃酮類化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)解析。

綜上，本文對新異黃酮類化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了歸納梳理，分析探討了異黃酮類化合物氫譜及碳譜的核磁共振數(shù)據(jù)，總結(jié)了新異黃酮類化合物的藥理作用，為異黃酮類化合物的進(jìn)一步研究與開發(fā)提供了數(shù)據(jù)參考與理論支撐。