免费文献传递   相关文献

水鬼蕉生物碱成分的研究进展



全 文 :基金项目:黑龙江省自然科学基金资助项目( D201029)
作者简介:韩日( 198) ,男,医学硕士,研究方向:中药学
水鬼蕉生物碱成分的研究进展
韩 日1,2,陈 宁1,2,季宇彬1,2
1. 哈尔滨商业大学生命科学与环境科学研究中心( 黑龙江 哈尔滨 150076) ;
2. 国家教育部抗肿瘤天然药物工程研究中心( 黑龙江 哈尔滨 150076)
摘 要 本文对水鬼蕉中生物碱的化学成分研究进展进行综述,作者查阅国内外相关文献,对水鬼蕉中 18 种生
物碱的理化常数、化学结构、提取分离方法以及开发前景等方面的研究进展进行总结。同时对植物水鬼蕉自然和人
工栽培过程中生物碱的含量比较、季节与生物碱含量的关系进行探讨。为水鬼蕉的人工栽培、生物碱的化学结构和
生物活性的进一步研究奠定基础。
关键词:水鬼蕉;生物碱;化学结构
中图分类号:R284. 2 文献标识码:A 文章编号:1006 - 2882(2013)02 - 209 - 03
Advances in Study on Alkaloid Constituents of Hymenocallis Littoralis
Han Ri 1,2,et al
1. Li fe Sciences and Envi ronm ental Sciences Research Center(Harbin 150076,China) ;
Abstract:To summarize the research progress in the study of alkaloid constituents of Hymenocallis littoralis. Recently
published papers were consulted by the author. Based on the physical and chemical constants,structural formula,methods of
extraction and perspective development,this paper summarized the advancement of the alkaloid constituents of Hymenocallis
littoralis. Compare the content of alkaloid constituents of Hymenocallis littoralis in natural cultivation and greenhouse,and dis-
cuss the relation between alkaloid constituents of Hymenocallis littoralis with seasons. For providing a reference for the further
study of structural formula and biological activity of alkaloid constituents of Hymenocallis littoralis.
Key words:Hymenocallis littoralis;alkaloid;structural formula
水鬼蕉(Hymenocallis littoralis)又名蜘蛛兰,为石蒜科
水鬼蕉属植物。水鬼蕉[1]性温味辛,以叶及鳞茎入药具有
舒筋活血,消肿止痛的功效。主治风湿性关节痛;跌打肿
痛;痈疽疮肿;痔疮等。水鬼蕉属原产于美洲热带地区,西
印度群岛。我国福建、广东、广西、云南等地区引种栽培。
目前国外学者对水鬼蕉的研究已成为热点并主要集中在生
物碱上而国内报道很少。因此作者对水鬼蕉生物碱的化学
成分、提取方法及开发前景等方面作一综述。
1 化学成分
Pettit G R、Lin等[2,3]从水鬼蕉中提取并分离出 18 种石
蒜型生物碱类化学成分,具体具体化学成分、化学分子式及
理化常数见表 1,结构式见图 1。
表 1 生物碱的化学成分及理化常数
No. Name of compound Molecular formula mp /℃ [α]D Number of literature
1 pancratistatin C14H15NO8 332 ~ 324 [a]34D + 48°(c = 1. 0,DMSO) [2,10]
2 narciclasine C14H13NO7 260 [2]
3 7 - deoxynarciclasine C14H14NO6 [2]
4 7 - deoxy - trans - dihydronarciclasine C14H15NO6 303 ~ 304 [a]25D + 138°(c = 0. 96,DMSO) [2,11]
5 littoraline C18H21NO5 [3]
6 haemanthamine C17H19NO5 176 ~ 179 [a]25D - 14°(c = 0. 28 CHCl3) [4,5,12]
·902·黑龙江医药 Heilongjiang Medicine Journal Vol. 26 No. 2 2013
DOI:10.14035/j.cnki.hljyy.2013.02.032
7 hippeastrine C17H17NO5 211 ~ 212 [a]25D + 143°(c = 0. 43,CH3OH) [4,5,12]
8 6 - O - methyllycorenine C19H25NO4 121 ~ 125 [a]24D + 198°(c = 1. 04,CH3OH) [4,8,13]
9 lycorine C16H17NO4 275 ~ 280 [a]16D - 129°(c = 0. 16,CH3CH2OH) [4,5]
10 homolycorine C18H21NO4 213 ~ 214 [a]24D + 89. 6°(c = 0. 41,CHCl3) [7,8,14,15]
11 lycorenine C18H23NO4 202 [a]22D + 172. 4°(c = 0. 7,CH3CH2OH) [4,5]
12 lycoramine C18H23NO4 121 [a]22D - 96. 0°(c = 0. 71,CH3CH2OH) [4,5]
13 vittatine C16H17NO3 207 ~ 208 [4,5]
14 demethylmaritidine C16H19NO3 [4,5]
15pretazettine C18H21NO5 234 ~ 236 [a]24D + 180°(c = 0. 2,CHCl3) [4,5]
16 tazettine C18H21NO5 210 ~ 211 [a]24D + 150. 3°(c = 0. 12,CHCl3) [4,5]
17 5,6 - dihydrobicolorine C15H13NO2 77 ~ 81 [9,19]
18 macronine C19H23NO5 [4 - 6]
图 1 生物碱成分的结构式
2 水鬼蕉生物碱在栽种过程中含量的变化
Pettit G R[2]等对自然状态下及温室状态下的水鬼蕉中
生物碱的含量与季节的关系进行了详尽的研究。他们以水
鬼蕉中 4 种代表性的生物碱为标准,分别为水鬼蕉碱(pan-
cratistatin)、水仙环素(narciclasine)、7 -脱氧水仙环素(7 -
deoxynarciclasine)、7 -脱氧 -反式 -二氢 -水仙环素(7 -
deoxy - trans - dihydronarciclasine)。水鬼蕉生长过程中其生
物碱的含量在每一个月都是不同的,3 月份其生物碱含量最
低,10 月份含量最高,6 中旬到 8 月中旬是花期,花期过后生
物碱含量迅速升高直到 10 月份含量达到最高。以 4 种生物
碱为例,10 月份时水鬼蕉中水鬼蕉碱、7 -脱氧水仙环素、7
-脱氧 -反式 -二氢 -水仙环素含量最高,而 9 月份时水
仙环素含量最高。与此同时研究者还对温室状态和自然状
态生长的水鬼蕉进行了研究,以植物的形态和生物碱含量
为指标。研究表明,水鬼蕉在自然条件下生长受到直射光的
照射,水分蒸发快、湿度低、温度波动较大,而且土壤中的营
养成分不能充分到达根部,营养摄取量低,导致水鬼蕉生长
缓慢。在温室状态下有适合的温湿度、充足的水分、适当的
通风和光照,使得水鬼蕉及其鳞茎生长迅速,生物碱的含量
也有一定的提高。以水鬼蕉碱 10 月份含量为例,自然条件
为 16mg kg(湿重) ,温室条件为 22mg kg(湿重)。
CK Yew等[17]分别在 0. 04% CO2 及 0. 07% CO2 浓度下
培养水鬼蕉(Hymenocallis littoralis)。发现 0. 07% CO2 浓度
下植物地上部分增产 48%;鳞茎部分增产 56%。而且有鳞
茎中 5 种抗肿瘤、抗病毒的组分的浓度也有增加。7 -脱氧
水仙环素与 7 -脱氧 -反式 -二氢水仙环素(1:1)的混合物
浓度增加 6%,水鬼蕉碱浓度增加 8%,反式 -二氢水仙环素
浓度增加 8%,水仙环素浓度增加 28%。这几种组分浓度平
均增长了 12%结合鳞茎增长 56%,4 种生物碱总量增长率
75%恰好等于 CO2 增长率 75%。根据以上研究表明改善水
鬼蕉的栽培环境、选择适合的采收季节可大大提高生物碱
的含量。
3 提取分离方法
3. 1 提取方法
目前生物碱的提取方法有溶剂法(包括水或酸水提取
法、醇提取法及碱化 -有机溶剂提取法)、微波萃取法[18]、
超声波提取法[19]及酶法提取。溶剂法为最为常见的提取方
法,该法简便易行但是有提取效率较低,提取物质杂质较多
等缺点。微波萃取法是利用微波能提高萃取率的一种新技
术,该法提取胞内耐热物质快速、高效、安全、节能。超声波
提取法是一种利用超声波增强物质分子运动频率、速度及
溶剂穿透力,提高被提取物质的溶出速度,节省提取时间,
该法实验设备简单、操作方便与常规提取方法相比具有提
取时间短、产率高、无需加热等特点。酶法提取是一种通过
选择适当的酶进行酶反应,较温和的将植物组织分解,加速
被提取物质释放的生物工程技术。该法具有反应温和、产
率高、节约能耗等特点,应用前景广泛。
3. 2 分离及纯化方法
目前分离纯化生物碱的方法有色谱法(包括硅胶柱色
·012· 黑龙江医药 Heilongjiang Medicine Journal Vol. 26 No. 2 2013
谱、氧化铝柱色谱及高效液相色谱)、树脂吸附法(包括离子
交换树脂及大孔树脂法)、膜分离技术(超滤和微滤)及分子
印迹技术[20]。色谱法中的硅胶柱色谱为最常用的柱色谱分
离方法,该法成本低廉、操作简便且适用于绝大多数生物碱
的分离。氧化铝柱色谱常采用碱性的氧化铝作为固定相分
离生物碱。高效液相色谱是发展于经典液相色谱的一种液
相色谱技术,该法分离效率极高适用于沸点高、相对分子质
量大、热稳定性差、性质和结构相似的生物碱的分离及分
析。离子交换树脂法多用酸水与阳离子交换树脂(多用磺
酸型)进行交换,与非生物碱成分进行分离。交换后树脂,
用碱液碱化后再用有机溶剂(如乙醚,氯仿,甲醇等)进行洗
脱,回收有机溶剂得总生物碱。该法具有很强的实用价值,
石蒜碱及小檗碱[21]均用此法生产。膜分离技术中以超滤应
用较多,该法与传统生物碱分离方法相比具有分离过程中
无相变、分离效率高、无须添加化学试剂、条件较温和、无成
分破坏、流程短等优点。
4 开发前景
水鬼蕉的抗肿瘤作用主要成分来自于生物碱。Pettit G
R等发现[2]水鬼蕉碱(pancratistatin)对 60%的人类肿瘤细
胞有高度选择性的细胞毒性。水鬼蕉中生物碱还具有抗病
毒、抗疟作用[22 - 25]。邓传良等[26]发现石蒜胺可被用于治疗
小儿麻痹、重症肌无力等,近年来又被广泛用于治疗阿尔茨
海默病症[27]。最值得关注的是,水鬼蕉中的生物碱抗肿瘤
作用具有高效低毒的特点,但是其作用机制尚未十分明确,
发展潜力十分巨大。因此急需对水鬼蕉中生物碱成分深入
研究,探明构效关系,明确生物活性及作用机制。为寻找高
效低毒、作用机理明确的抗肿瘤药物提供可能。
参考文献
[1] 中华本草[M]. 1998,8:206.
[2] Pettit G R,et al. Antineoplastic agents,294. variations in the for-
mation of pancratistatin and related isocarbostyrils in Hymenocallis
littoralis[J]. Journal of Natural Products,1995,58(1) :37 - 43.
[3] Lin L Z,et al. Lycorinealkaloids from Hymenocallis littoralis[J]
. Phytochernistty,1995,40(4) :1295 - 1298.
[4] Southon I W,et al.[J]. Dictionary of Alkaloids. 1989,849 - 860.
[5] Kihara M. ,et al. Alkaloidal Constituents of Hymenocallis rotata
herb.[J]. Chem. Pharm. Bull. 1987,35(3) :1070 - 1075.
[6] Murphy C F,et al. Macronine[J]. Tetrahedron Letters,1964,5
(51) :3857 - 3861.
[7] Hawksworth W A,et al. The alkaloids of the amaryllidaceae. Part
XII. The aromatic oxygenation patterns and stereochemistry of some
trioxyaryl alkaloids of the hemiacetal and lactone series[J]
. Chem. Soc. 1965,1991 - 2001.
[8] Jaume Bastida,et al. Chemical and Biological Aspects of Narcissus
Alkaloids[J]. Elsevier. 2006,63:87 - 179.
[9] Viladomat F,et al. Alkaloids from Narcissus bicolor [J]
. Phytochemistry. 1990,29(4) :1307 - 1310.
[10] M. Del Arco - Aguilar,et al. Chemistry and Biology of Pancrati-
um Alkaloids[J]. Elsevier. 2010,68:1 - 37.
[11] Pettit G R,et al. Isolation and structural modification of 7 - deoxy
- narciclasine and 7 - deoxy - trans - dihydronarciclasine[J]. J
Nat Prod,2006,69(1)7 - 13.
[12] Haning H,et al. Total synthesis of the Amaryllidaceae alkaloid
clivonine.[J]. Org Biomol Chem. 2011,9(8) :2809 - 2820.
[13] Numata A,et al. Antifeedants for the larvae of the yellow butter-
fly,Eurema hecabe mandarina, in Lycoris radiata [ J]
. Chem. Pharm. Bull. 1983,31(6) :2146 - 2149.
[14] Uyeo S,et al. Phenolic alkaloids occurring in lycoris radiata[J]
. Chem. Soc. 1959:172 - 177.
[15] Jeffs P W,et al. Structures of 9 - O - demethylhomolycorine and
5α - hydroxyhomolycorine. Alkaloids of Crinum defixum,
C. scabrum,and C. latifolium. Assignment of aromatic substitution
patterns from 1H - coupled 13 C Spectra[J]. org chem. 1985,50
(10) :1732 - 1737.
[16] 袁菊红 . 石蒜属化学成分及其提取、检测方法研究进展[J].
安徽农业科学,2010,38(2) :684 - 686,692.
[17] Yew C K,et al. The efect of cytokinins on in vitro shoot length
and multiplication of hymenocallis littoralis[J]. Journal of Me-
dicinal Plants Research. 2010,4(24) :2641 - 2646.
[18] 侯飞燕等 . 中药提取现代新技术研究进展[J]. 中医药导
报,2011,17(1) :101 - 103.
[19] 刘军红等 . 生物碱提取、分离和纯化的研究进展[J]. 时珍
国医国药,2007,18(5) :1230 - 1231.
[20] 邓婕等 . 综述异喹啉类生物碱分离与分析研究进展[J]. 化
工时刊,2010,24(1) :45 - 50.
[21] 陈飞等 . 离子交换树脂与黄连提取物制备盐酸小檗碱树脂
复合物的研究[J]. 中国新药杂志,2008(6) :502 - 505.
[22] B. Gabrielsen T P,et al. Phelan Antiviral(RNA)Activity of Se-
lected Amaryllidaceae Isoquinoline Constituents and Synthesis of
Related Substances[J]. J Nat Prod. 1992,55(11) :1569 -
1581.
[23] Carly Griffin,et al. Pancratistatin Selectively Targets Cancer Cell
Mitochondria and Reduces Growth of Human Colon Tumor Xeno-
grafts[J]. Mol Cancer Ther. 2011,10(1) :57 - 68.
[24] 秦昆明等 . 石蒜及其衍生物的药理作用研究概况[J]. 北京
联合大学学报(自然科学版) ,2009,23(1) :6 - 10.
[25] 梁正芬等 . 抗疟药用植物研究进展[J]. 中国农业通报,
2009,25(8) :256 - 261.
[26] 李子璇等 . 石蒜植株中加兰他敏的分布与含量测定[J]江苏
农业科学,2009,(3) :290 - 292.
[27] 吴志平等 . 石蒜科药用植物生物碱的药理学研究[J]. 中国
野生植物资源,2008,27(5) :26 - 31.
收稿日期:2012 - 09 - 20
·112·黑龙江医药 Heilongjiang Medicine Journal Vol. 26 No. 2 2013