全 文 :肿瘤药学2011年4月第1卷第2期 Anti-tumor Pharmacy, April 2011,Vol.1,No.2- 90 -
铁皮石斛化学成分及药理作用研究进展
李玲 1,邓晓兰 1,赵兴兵 2,曾勇 3,欧阳冬生 1*
(1 中南大学临床药理研究所,湖南长沙,410078; 2 中南大学药学院,湖南长沙,410078;
3 湖南省肿瘤医院,湖南长沙,410013
摘要:铁皮石斛是名贵的中草药之一。其含有多糖、芪类、生物碱、氨基酸和微量元素等多种成分,具
有增强免疫、抗氧化、抗肿瘤、抗疲劳、降血糖和养阴生津等多种生物活性。本文综述了铁皮石斛化成分
和药理学研究进展。
关键词:铁皮石斛;多糖;抗肿瘤;免疫调节
中图分类号:R96 文献标识码:A 文章编号:2095-1264(2011)02-0090-05
Advances in studies on chemical constituents in Dendrobium candidum and
their pharmacological effects
Li Ling1, Deng Xiaolan1, Zhao Xingbing2, Yong Zeng3, Ouyang Dongsheng1*
1Institute of Clinic Pharmacology, Central South University, Changsha 410078, China;
2Hunan Hunan Longshi Mount Dendrobium officinale Base Co., LTD,Changsha
410205, China;3Hunan provincial tumor hospital
Abstract:Dendrobium is one of the rare Chinese herbs, which contains polysaccharides, Stillnoids,
Alkaloids, amino acids, trace elements, et al. It has function of improving immunity, antioxidant, antitumor,
anti-fatigue, Hypoglycemic and regenerating body fluid. This paper reviews the advance in chemical con-
stituents of Dendrobium candidum and their pharmacological effects.
Key words: Dendrobium candidum; polysaccharides; antitumor; Immunological function
基金项目:国家科技支撑计划课题:珍稀濒危鸟类和植物繁育技术与示范(2008BAC39B05)
作者简介:李玲(1985-),女,在读硕士研究生,从事中药药理与临床药理。Tel:15116332010 . E-mail:liling.12345@126 .com。
* 通讯作者:欧阳冬生(1967-),男,博士,副教授,硕士生导师,从事中药药理与药代动力学研究。Tel:13307313736 . E-mail:
ouyangyj@163 .com。
铁 皮 石 斛 为 兰 科 植 物 石 斛 属 铁 皮 石 斛
(D.candidum Wall. ex Lindl ) 新鲜或干干燥的茎,又
名黑节草、铁吊兰等。铁皮石斛加工而成螺旋状圆
柱体,南方称其为“铁皮枫斗”,北方和中国药典则
称为“耳环石斛”[1 ]。
铁皮石斛自古以来就拥有“药中黄金”之美誉,
道家医学经典《道藏》将铁皮石斛列为“九大仙草”
之首,民间称其为“救命仙草”。繁殖能力低和过度
采集,石斛资源濒临灭绝。铁皮石斛已被列为国家
二级保护濒危植物。同时也被列入《国家重点保护
野生药材物种名录》、《中华人民共和国珍稀濒危植
物名录》。
本文综述了近年来在铁皮石斛化学成分和药
理作用方面(尤其是抗肿瘤)的研究进展。
1 有效成分
1.1多糖(polysaccharide) 多糖是铁皮石斛的主要
成分,水溶性多糖含量高达 22 . 7 %[ 2 ]。石斛生理活
性的强弱与其多糖含量密切相关。多糖含量越高,
质越重,嚼之越有粘性,质量更优。在铁皮石斛的
不同部位,总多糖的质量分数由高到低依次为茎
·综述·
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中、茎上、茎下、根部。但水溶性多糖分布规律是叶
≥根>茎 [3 ]。1988 年,王世林等首次从铁皮石斛中
分离纯化得到黑节草多糖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,确定它们为一
类 O- 乙酰葡萄甘露聚糖 [4 ]。其结构特点为:由数个
β-( 1 - 3 )- 甘露糖型吡喃糖基和一个 β-( 1 - 4 )-D-
吡喃糖基重复构成主链,支链可能由 β-( 1 - 4 )-D-
葡萄糖基和其他戊糖基组成,并连接在主链葡萄
糖基的 2-、3- 或是 6- 位上。在此基础上,华允芳
[5 ] 提出 2-O- 乙酰葡萄糖甘露聚糖的支链一般在 6
位,由 1 → 3 结合甘露糖、葡萄糖和端基组成。且端
基主要为少数阿糖呋喃糖残基。2 位乙酰基被以 1
→ 4 结合的甘露糖基和葡萄糖基所取代,这一结构
特点与该物质的药理活性相关。DT2,DT3 亦是从铁
皮石斛中提取得到的新多糖,具有铁皮石斛多糖典
型的结构特征 [6 ]。铁皮石斛原球茎多糖 DCPP1a-1
和 DCPP3c-1 均为均一组分,分子中 1 → 6 键、1 →
2 键 /1 → 4 键、1 → 3 键所占的比例分别为 4 .0 %,
52 .1% 与 4 .9% 和 14%,40 .7% 与 45 .3%[7 , 8 ]。铁皮
石斛多糖的结构特点见表 1。
1 . 2芪类(Stillnoids) 从石斛中分离出来的芪类
化合物主要包括联苄、二氮杂菲等,其药理活性
主要为抗肿瘤。目前从铁皮石斛中分离鉴定的
芪类化合物有:双苄酚类及菲酚类化合物毛兰素
(erianin)和鼓槌菲(chysotoxene)[9 ];菲醌母核金钗石
斛菲醌(denbinobin)[10 ];联苄类化合物 dendrocandin
A,dendrocandin B,dendrocandin C,dendrocandin
D 和 dendrocandin E[ 11 ];4 , 4’-dihydroxy- 3 , 5 -
d ime thoxyb ibenzy l,3 , 4 -dihydroxy- 5 , 4’-
dimethoxybibenzyl,3-O-methylgigantol,dendrophenol
和石斛酚(gigantol)[12 ]。上述化合物结构特点见图 1、
表 2。
1.3生物碱类(Alkaloids) 对铁皮石斛生物碱的研
究很少。前期研究报道,铁皮石斛的生物碱含量只
有金钗石斛的 1 /20 [13 ]。与《本草正》、《增补本草备
要》记载相同。
1 .4氨基酸类 氨基酸是人类重要营养成分,某些
氨基酸亦具有生物活性和疗效。铁皮石斛性味甘
淡微咸,与其氨基酸组成特性有关。其野生品和组
织培养物均含有 17 种氨基酸。且主要氨基酸(包
括谷氨酸、天冬氨酸、缬氨酸和亮氨酸)含量非常接
近 [14 ]。不同来源的铁皮石斛中,总氨基酸含量为组
织培养物 > 人工栽培铁皮石斛 > 铁皮石斛 > 铁皮石
表 1 从铁皮石斛中分离得到的多糖
序号 多糖名称 分子量 单糖组成 参考文献
Ⅰ 黑节草多糖Ⅰ 100 000 β-甘露糖型吡喃糖、β-D-吡喃糖、β-D-葡萄糖、其
他戊糖
4
Ⅱ 黑节草多糖Ⅱ 500 000 β-甘露糖型吡喃糖、β-D-吡喃糖、β-D-葡萄糖、其
他戊糖
4
Ⅲ 黑节草多糖Ⅲ 120 000 β-甘露糖型吡喃糖、β-D-吡喃糖、β-D-葡萄糖、其
他戊糖
4
Ⅳ 2-O-乙酰葡萄糖
甘露聚糖
甘露糖、葡萄糖、阿拉伯糖(40.4∶8.4∶1) 5
Ⅴ DT2 740 000 葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、甘露糖(5.9∶1.0∶0.8∶
0.5)
6
Ⅵ DT3 540 000 葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、甘露糖(7.9∶1.3∶1.0∶
0.5∶0.7)
6
Ⅶ DCPP1a-1 189 000 甘露糖、葡萄糖(7.015∶1) 7
Ⅷ DCPPP3c-1 72 400 甘露糖、鼠李糖、半乳糖醛酸、葡萄糖、半乳糖、阿拉
伯糖(1.1204∶1∶1.046∶23.354∶3.828∶1.046)
8
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表 2 铁皮石斛中芪类化合物结构
类型 化合物名称 结构 参考文献
菲酚类 chysotoxene Ⅰ 9
联苄类 erianin Ⅱ 9
菲醌类 denbinobin Ⅲ 10
联苄类 dendrocandin A Ⅳ:R1=R2=OH.R3=R5=R6=OCH3.R4=H 11
联苄类 dendrocandinB Ⅴ 11
联苄类 dendrocandin C Ⅵ:R1=R2=R5=OH,R3=R6=OCH3.R4=H 12
联苄类 dendrocandin D Ⅵ:R1=R2=R5=OH,R3=OCH3,R6=OCH3, R4=H 12
联苄类 dendrocandin E Ⅵ :R1=R2=R4=R5=OH,R3=OCH3,R6=H 12
联苄类
4,4’-dihydroxy-3,5-
dimethoxybibenzyl
Ⅳ:R2=R5=OH,R1=R3=OCH3,R4=R6=H 11
联苄类
3,4-dihydroxy-5,4’-
dimethoxybibenzyl
Ⅳ:R1=R2=OH,R3=R5=OCH3,R4=R6=H 11
联苄类
3-O-methylgigantol
IV :R1=OH,R3=R4=R5=OCH3,R2=R6=H 11
联苄类 dendrophenol IV :R2=R4=R5=OH,R1=R3=OCH3.R6=H 11
联苄类 gigantol IV :R1=R5=OH,R3=R4=OCH3, R2=R6=H 11
OCH3
OCH3H3CO
OCH3
OH
Ⅰ
OCH3
HO
OCH3
OCH3
OCH3
Ⅱ
O
O
OHH3CO
OCH3
Ⅲ
R3
R1
R5
R4
R6
Ⅳ
O
O
OHOCH3
H3CO
OCH3
OCH3
OCH3
Ⅴ
R3
R1
R5
R4
R6
R2
Ⅵ
图 1 铁皮石斛中芪类化合物母核
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斛胶囊 [15 ]。由此可知,其性味差别不大。铁皮石斛
组织培养物可能作为野生铁皮石斛替代品,发挥药
理疗效。
1 .5微量元素 在人工铁皮石斛、原球茎组织培养
物、铁皮枫斗与铁皮石斛胶囊中,10 种主要微量元
素 Cu、Zn、Fe、Mn、Ca、Mg、K、Cr、Sr、B 含量非常相
近 [15 ]。且原球茎组织培养物的 9 种微量元素(除 Cu
外)含量均最高。由此提示,以滋补作用为研究方向,
铁皮石斛具有巨大的开发价值。
2 药理作用与临床
2.1增强免疫与刺激造血作用 多糖能促进机体体
液免疫、细胞免疫功能和诱生多种细胞因子,具有
免疫增强效果。铁皮石斛多糖不仅能影响小鼠白细
胞数和淋巴细胞移动抑制因子,而且能提高环磷酰
胺模型小鼠非特异性免疫、细胞免疫和体液免疫功
能 [ 16 , 17 ]。其作用机制与增强巨噬细胞的吞噬功能
和 NK 细胞活性,调节外周 CD4+、CD8+ 细胞和脾淋
巴细胞 CD4+/CD8+ 来保护 T 淋巴细胞、刺激 T 淋巴
细胞的增殖与分化,增加模型鼠胸腺或脾脏指数有
关 [18 ]。另外,铁皮石斛也能刺激脾淋巴细胞生成白
介素 -2(IL-2),增强放射损伤小鼠的免疫功能。临
床研究亦证实,铁皮枫斗颗粒能显著提高肿瘤化疗
患者免疫功能 [19 ]。
放射对血液系统的损伤主要表现为引起骨髓
有核细胞凋亡,抑制骨髓造血功能。不同剂量铁皮
枫斗晶能不同程度地提高射线照射小鼠 30 天存活
率,其机制与抑制骨髓有核细胞凋亡、促进骨髓造
血功能恢复。另外,增加脾脏代偿性增殖能力,也间
接地恢复了骨髓造血功能 [ 20 ]。其较好的抗辐射作
用,与清除自由基和促进造血功能恢复有关 [21 ]。造
血功能的恢复,协同免疫功能的增强,有利于临床
放疗病人的辅助治疗。
2 . 2抗氧化作用 抗氧化是多糖的重要应用领域
之一。与其他外源性抗氧化剂相比,抗氧化多糖具
有低毒、安全和来源广等特点。铁皮石斛组织培
养物具有较强的清除活性氧(ROS)的能力,尤其是
对 ·OH 自由基的清除 [22 ]。通过显著提高超氧化物
歧化酶(SOD)水平,降低过氧化脂质(LPO)作用,最
终清除体内自由基。何铁光研究发现,铁皮石斛原
球茎多糖 DCPP、DCPP3c-1 和 DCPP-a 不仅能有效
地清除 O 2 - 和 ·OH,而且能剂量依赖性抑制肝线
粒体被氧化损伤,减轻小鼠肝线粒体肿胀度 [23 , 24 ]。
而抑制小鼠肝线粒体脂质过氧化物丙二醛(MDA)生
成的能力,较好保护线粒体膜,是其体外抗氧化能
力的重要方面。
2.3抗肿瘤作用 铁皮枫斗多糖、菲类、联苄类化合
物具有抗肿瘤活性及抗多药耐药性,能抑制多种人
体肿瘤细胞株增殖。铁皮石斛多糖联合 rIL-2,显著
增强脐带血和肿瘤病人外周血 LAK 细胞体外杀伤
作用,通过 LAK/rIL-2 免疫作用治疗恶性肿瘤。毛
兰素 (erianin) 对小鼠肝癌抑瘤率为 50 .82%,对肿瘤
细胞株 K 562 生长的抑制作用,随着药物浓度的增
加而增强。临床观察也发现 [25 ],铁皮枫斗晶、铁皮枫
斗颗粒(胶囊)是放化疗肿瘤患者对症辅助治疗的有
效药物,能显著减轻放疗副反应。多糖和芪类化合
物的抗肿瘤活性,提示铁皮石斛不仅可以用于癌症
对症治疗的辅助用药,亦可作为抗肿瘤药物研究开
发的候选物。
2.4抗疲劳作用 石斛洋参冲剂能使异丙肾上腺素
处理小鼠游泳时间延长、增加小鼠耐缺氧能力,提
高甲亢型小鼠存活率。铁皮枫斗晶能维持运动小鼠
肝糖原含量,明显降低运动后血清尿素氮和血乳酸
含量,均表现明显的抗疲劳作用 [26 ]。
2 .5降血糖作用 吴昊姝发现,铁皮石斛对正常小
鼠血糖及血清胰岛素水平无明显影响。但可降低链
脲霉素诱发糖尿病大鼠血糖值 [27 ]。通过增加大鼠胰
岛素 β 细胞,减少 α 细胞,修复链脲霉素诱导的 β 细
胞损伤,进而升高血清胰岛素、降低胰高血糖素水
平。铁皮石斛也可通过抑制肝糖原分解和促进肝糖
原合成,减少血糖来源,增加血糖去路,影响肾上腺
素性高血糖小鼠血糖和肝糖原水平。另外,铁皮石
斛也具有胰外降血糖作用,但机制尚待进一步研究
阐明。
2 .6生津作用 铁皮石斛石斛具有生津作用,主要
表现为促进腺体分泌和脏器运动。
2 .6 .1 对消化系统作用:最初研究表明,铁皮石斛和
西洋参合用不仅能促进正常家兔的唾液分泌。还能
拮抗阿托品对家兔唾液分泌的抑制作用。铁皮石斛
单用能促进大鼠胃液分泌、小肠推进运动和小鼠排
粪功能。其机制与抑制细胞膜上的 Na+/K+ ATP 泵有
关 [28 ]。临床应用也证实,铁皮石斛可以显著改善经
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口腔气管插管患者口腔溃疡愈合率 [ 29 ]。进一步证
实了铁皮枫斗晶能养阴益胃生津,维护消化系统功
能。
2 .6 .2 对呼吸系统的作用:与前期铁皮石斛提取物
结果相同,铁皮枫斗晶能显著促进小鼠气管酚红排
泌和家鸽气管内墨汁运动速度,抑制氨水引起的小
鼠咳嗽。显示明显的祛痰和镇咳作用 [30 ]。
3 展望
铁皮石斛多糖具有调节机体免疫力、抗氧化、抗肿
瘤、抗疲劳、降血糖和养阴生津等多种药理作用。随
着铁皮石斛人工栽培物技术的突破,以铁皮石斛或
其有效部位为基础的新药研究和开发将取得重要
进展。
参考文献
[1] 国家药典委员会. 中华人民共和国药典2000年版一部[S].
北京: 化学工业出版社, 2000, 70.
[2] 黄民权, 蔡体育, 刘庆伦, 等. 铁皮石斛多糖的提取、分离
和分析[J]. 中草药, 1994, 25(3):128-129.
[3] 允芬, 陈云龙, 张 铭, 等. 三种药用石斛多糖成分的比较
研究[J]. 浙江大学学报(工学版), 2004, 38(2):249-252.
[4] 王世林, 郑光植, 何静波, 等. 黑节草多糖的研究[J]. 云南
植物研究, 1988, 10(4):389-395.
[5] Hua Y F, Zhang M, Fu C, et al. Structural characterization of a
2-O-acetylglucomannan from Dendrobium ocinale stem [J].
Carbohydrate Research, 2004, 339:2219-2224. 2004, 38(2):
249-252.
[6] 杨虹, 王顺春, 王峥涛, 等. 铁皮石解多糖的研究[J]. 中国
药学杂志, 2004, 39(4):254-255, 256.
[7] 何铁光, 杨丽涛, 李杨瑞, 等. 铁皮石解原球茎多糖DCP-
P1a-1的理化性质及抗肿瘤活性[J]. 天然产物研究与开
发, 2007, 19:578-583.
[8] 何铁光, 杨丽涛, 李杨瑞, 等. 铁皮石斛原球茎多糖DCP-
P3c-1的分离纯化及结构初步分析[J]. 分析测试学报,
2008, 27(2):143-147.
[9] 马国祥, 徐国钧, 徐络珊, 等. 反相高效液相色谱法测定18
种石斛类生药chrysotoxene, erianin及chrysotoxine的含量
[J]. 中国药科大学学报, 1994, 25(2):103-105.
[10] 张光浓, 毕志明, 王峥涛, 等. 石斛属植物化学成分研究
进展[J]. 中草药, 2003, 34(6):附5-附8.
[11] Li Y, Wang C L, Guo S X, et al. Two New Compounds from
Dendrobium candidum[J]. Chem Pharm Bull, 2008, 56(10):
1477-1479.
[12] Li Y, Wang C L, Guo S X, et al. Three New Bibenzyl Deriva-
tives from Dendrobium candidum[J]. Chem Pharm Bull, 2009,
57(2):218-219.
[13] 陈晓梅, 肖盛元, 郭顺星, 等. 铁皮石斛与金钗石斛化
学成分的比较[J]. 中国医学科学院学报, 2006, 28(4):
524-529.
[14] 何铁光, 苏江一, 王灿琴, 等. 铁皮石斛不同来源材料多
糖和氨基酸含量的比较[J]. 广西农业科学, 2007, 38(1):
32-34.
[15] 黎万奎, 胡之璧, 周吉燕, 等. 人工载培铁皮石斛与其他
来源铁皮石斛中氨基酸与多糖及微量元素的此较分析
[J]. 上海中医药大学学报, 2008, 22(4):80-83.
[16] 李 钦, 陈爱君, 张信岳, 等. 铁皮石斛颗粒增强免疫功能
作用研究[J]. 中药药理与临床, 2008, 24(1): 53-54.
[17] 杨明晶, 俞萍, 陆罗定, 等. 铁皮枫斗西洋参胶囊对小
鼠免疫调节功能的影响[J]. 江苏预防医学, 2008, 19(4):
11-13.
[18] 孙静平, 张国庆. 铁皮枫斗颗粒对急性放射损伤小鼠
的保护作用[J]. 苏州大学学报(医学版)2008, 28(2):
200-202, 217.
[19] 姚庆华, 陈 超, 杨维乱, 等. 铁皮枫斗颗粒干预肿瘤化疗
患者阴虚证的临床研究[J]. 浙江中医杂志, 2008, 43(10):
615-616.
[20] 秦秋荣, 张国庆, 刘玉龙, 等. 铁皮枫斗颗粒对放射损伤
小鼠造血功能的影响[J]. 山西医药杂志, 2006, 35(6):
486-488.
[21] 王崇道, 强亦忠, 崔凤梅, 等. 铁皮枫斗晶对小鼠辐射损
伤的防护作用[J]. 辐射防护, 2004, 24(6):403-405,408.
[22] 黎英, 赵亚平, 陈蓓怡, 等. 5种石斛水提物对活性氧的清
除作用[J]. 中草药, 2004, 35(11):1240-1242.
[23] 何铁光, 杨丽涛, 李杨瑞, 等. 铁皮石解原球茎多糖DCP-
Pla-1对氧自由基和脂质过氧化的影响[J]. 天然产物研
究与开发, 2007, 19:410-414.
[24] 何铁光, 杨丽涛, 李杨瑞, 等. 铁皮石斛原球茎多糖粗品
与纯品的体外抗氧活性研究[J]. 中成药, 2007, 29(9):
1625-1629.
[25] 陈晓萍, 张沂平, 朱娴如, 等. 铁皮枫斗颗粒(胶囊)治疗肺
癌放化疗患者气阴两虚证的临床研究[J]. 中国中西医结
合杂志, 2006, 26(5):394-397.
[26] 许天新, 赵 硕, 等. 铁皮枫斗晶抗疲劳作用检验[J]. 浙江
预防医学, 2002, 14(11):80-81.
[27] 吴昊姝, 徐建华, 陈立钻, 等. 铁皮石斛降血糖作用及其
机制的研究[J]. 中国中药杂志, 2004, 29(2):160-163.
[28] 王立明, 徐建华, 陈立钻, 等. 铁皮枫斗晶对实验性胃阴
虚证的药效学研究[J]. 中成药, 2002, 24(10):803-805.
[29] 俞 群, 王海燕, 周云仙, 等. 铁皮石斛在经口气管插管
患者口腔溃疡中的应用[J]. 护士进修杂志, 2006, 21(4):
347-349.
[30] 李慧林, 耿宝琴, 雍定国, 等. 铁皮枫斗晶对呼吸道功能
的影响[J]. 中药药理与临床, 2001, 17(5):32-33.
收稿日期:2011-04-28