全 文 :山芝麻中化学成分与抗肿瘤活性研究
金孝勤,庞素秋
( 中国人民解放军第 180 医院,福建 泉州 362000)
摘要:目的 研究山芝麻中的化学成分及其抗肿瘤活性。方法 采用硅胶柱层析、制备薄层层析等色谱方法,对山芝麻乙醇提
取物分离纯化,用波谱和薄层方法进行化合物结构鉴定。鉴定出的化合物,采用四甲基偶氮唑蓝(MTT)法观察化合物对人结
肠癌细胞(HT - 29)和卵巢癌细胞(OVCA429)的抑制增殖作用。结果 分离出的 9 种化合物分别是葫芦素 B(cucurbitacin B)
(Ⅰ),葫芦素 E(cucurbitacin E)(Ⅱ),迷迭香酸(rosmarinic acid)(Ⅲ),十二硫醇(Dodecanethiol)(Ⅳ),β -谷甾醇(β - sitoster-
ol)(Ⅴ),乌苏酸(Ursolic acid)(Ⅵ),细辛脂素(Asarinin)(Ⅶ),麦角甾醇(Ergosterol)(Ⅷ),2,6 -二甲氧基对醌(2,6 - dime-
thoxy - p - quinone)(Ⅸ)。以荷瘤小鼠 S180为模型,观察其体内抗肿瘤作用。山芝麻的乙醇提取物在高剂量组抑瘤率为 54.
73%,表现出较好的抗肿瘤活性。经过 MTT分析,化合物Ⅶ的 IC50值显示对 HT - 29 细胞显著抗增殖作用,对 OVCA429 细胞
表现出微弱的抑制活性。化合物Ⅴ对 HT - 29 细胞和 OVCA429 细胞都只有轻中度抑制作用。此外,化合Ⅲ和Ⅳ只对
OVCA429 细胞表现为轻度抑制活性,其它化合物没有显示针对这两种人癌细胞系的抗增殖作用(IC 50 > 100 μmol·L
-1)。结
论 山芝麻具有多种化学成分,部分具有较好的抗肿瘤活性,值得更加深入的研究。
关键词:山芝麻;化学成分;抗肿瘤活性
doi:10. 3969 / j. issn. 1009 - 6469. 2016. 01. 009
Studies on chemical constituents and their anti-tumor activities
in roots of Helicteres angustifolia
JIN Xiao-qin,PANG Su-qiu
(The 180th Hospital of PLA,Quanzhou,Fujian 362000,China)
Abstract:Objective To study the chemical constituents and the anti - tumor activity in roots of Helicteres angustifolia(HA). Meth-
ods Silica gel column chromatography,preparative thin layer chromatography and other chromatographic methods were used to isolate
the compounds from HA spectral and thin layer methods were used to identify the compound structures. Effects of these compounds on
the proliferations of HT - 29 cells and OVCA - 429 cells were tested by MTT method. 180 mice tumor model was established to observe
anti-tumor activity in vivo of HA extracts. Results Cucurbitacin B (I),cucurbitacin E (II),rosmarinic acid (III),dodecanethio
(IV),β - sitosterol(V),ursolic acid (VI),asarinin (VII),ergosterol (VIII)and 2,6 - dimethoxy - p - quinone (IX)were isola-
ted from HA. Compound VII showed a significant inhibitory activity on HT - 29 cells and a weak inhibitory activity on OVCA429 cells.
Compound V showed little inhibitory activity on HT - 29 cells and OVCA429. In addition,the compounds IV and III only showed mild
inhibitory activity on OVCA429 cells. Conclusion Some of the compounds in HA have significant anti - tumor activity,which is wor-
thy of further study.
Key words:Helicteres angustifolia;chemical constituents;anti - tumor activity
山芝麻(Helicteres angustifolia Linn.)为梧桐科
植物,别名岗油麻(《生草药性备要》)、岗脂麻(《岭
南采药录》)、山油麻(《广州植物志》)、田油麻、仙
桃草(《福建民间草药》),野芝麻、狗屎树(《广西中
兽医药植》)、假芝麻(《广西药植图志》)、山麻(《闽
南民间草药》)、假油麻、山芝麻头(《岭南草药
志》)、白头公、油麻甲(江西《草药手册》)、野麻甲、
假麻甲(《广东中草药》)[1]。山芝麻广泛种植于中
国南部,其干燥根入药,被传统中药学视为滋补上
品。山芝麻中富含亚油酸、维生素 A、维生素 B1、维
生素 E和钙、镁等矿物质[2]。山芝麻有滋补养血、
调经补肾、护肝、润肠、软化皮肤,利尿、缓泻等功
用,用于辅助治疗慢性便秘、耳鸣、齿龈炎、贫血,脱
发、口角溃疡和偏头痛、视力减退、头昏眼花等疾
病,对于改善老年人常见的疾患大有帮助[3]。
山芝麻中已发现的抗癌活性成分主要是木脂
素类。Miyahara等用山芝麻中提取分离到的木脂素
类化合物作用于人类淋巴样白血病 Molt 4B 细胞,
发现其可使 Molt 4B 细胞产生寡核小体片段碎片,
并呈现出浓度依赖性。实验表明山芝麻中的木脂
素类可抑制 Molt 4B 细胞的生长,并诱导细胞的程
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序性死亡。但上述只是体外实验,山芝麻木脂素在
生物体内的抗癌效果如何,尚待进一步深入研
究[4 - 5]。
本研究从山芝麻中分离、纯化出 9 种化合物,
分别是葫芦素 B(cucurbitacin B)(Ⅰ)、葫芦素 E
(cucurbitacin E)(Ⅱ)、迷迭香酸(rosmarinic acid)
(Ⅲ)、十二硫醇(Dodecanethiol)(Ⅳ)、β - 谷甾醇
(β - sitosterol)(Ⅴ)、乌苏酸(Ursolic acid)(Ⅵ)、细
辛脂素(Asarinin) (Ⅶ)、麦角甾醇(Ergosterol)
(Ⅷ)、2,6 -二甲氧基对醌(2,6 - dimethoxy - p -
quinone)(Ⅸ),并采用 MTT法检测所分离化合物对
HT -29 人结肠癌细胞和 OVCA429 卵巢癌细胞的
抗增殖活性。
1 提取分离
1. 1 仪器与试剂 Jasco P-1020 旋光计;JascoV-
550 型可见 /紫外分光光度计;Perkin-Elmer-983 型
红外分光光度计(KBr 压片法);VGZAB2F 型质谱
仪;AM-400 型核磁共振仪;硅胶(200 ~ 300 目)(青
岛海洋化工厂),葡聚糖凝胶 LH-20(法玛西亚生物
技术 AB公司)。所有溶剂都是分析纯(天津市大茂
化工厂,天津,中国)。山芝麻,购于泉州市医药公
司,经鉴定为梧桐科山芝麻的干燥根。
1. 2 实验操作 取干燥山芝麻 5 kg,粉碎,室温下
以 95%乙醇浸提 24 h,回收乙醇得流浸膏,浸膏浓
缩后以水溶解,分别用环己烷、乙酸乙酯和正丁醇
萃取。乙酸乙酯部分(30 g)用硅胶柱,二氯甲烷 -
甲醇体系梯度洗脱(100∶ 1→2∶ 1)得到 A,B,C,D四
个部分。A部分用硅胶柱,二氯甲烷 -甲醇(20 ∶ 1
~ 5∶ 1)梯度洗脱得化合物Ⅰ(10 mg)、Ⅱ(7 mg)和
Ⅲ(19 mg)。B 部分用硅胶柱,石油醚 -乙酸乙酯
(10∶ 1 ~ 8 ∶ 1)梯度洗脱得化合物Ⅳ(20 mg)、Ⅴ(6
mg)、Ⅷ(17 mg)和Ⅸ(8 mg)。C 部分用硅胶柱,石
油醚 -乙酸乙酯(5∶ 1 ~ 3∶ 7)梯度洗脱得Ⅵ(11 mg)
和Ⅶ(15 mg)。
1. 3 实验结果 化合物Ⅰ为白色粉末,易溶于氯
仿。结合氢谱与碳谱数据与文献[6 - 7]报道确定该化
合物为葫芦素 B(cucurbitacin B),结构式见图 1。
图 1 葫芦素 B结构式
化合物Ⅱ为白色粉末,易溶于氯仿。参照氢谱
及碳谱的数据与文献[6 - 8]报道确定该化合物为葫芦
素 E(cucurbitacin E),结构式见图 2。
图 2 葫芦素 E结构式
化合物Ⅲ为白色无定形粉末,三氯化铁 -铁氰
化钾为阳性,香荚兰醛显粉红色。光谱数据与文
献[9]报道一致,故鉴定为迷迭香酸(rosmarinic
acid),结构式见图 3。
图 3 迷迭香酸结构式
化合物Ⅳ:淡黄色胶状结晶。溶于乙酸乙酯、
氯仿,微溶于甲醇,难溶水。薄层展开在紫外光下
无荧光,5%浓硫酸显紫红色单斑。结合氢谱数据
和碳谱数据与文献[10]记载,确定该化合物为十二硫
醇(Dodecanethiol),结构式见图 4。
图 4 十二硫醇结构式
化合物Ⅴ为无色针状结晶。易溶于氯仿难溶
于水。Liebermann - Burchard 反应阳性,10%浓硫
酸显紫红色。与 β -谷甾醇对照品 TLC 展开,在三
种不同的展开系统中比较 Rf 值完全一致(石油醚
∶乙酸乙酯 = 5∶ 1,Rf = 0. 4;石油醚∶丙酮 = 8∶ 1,Rf =
0. 51;氯仿∶乙酸乙酯 = 10∶ 1,Rf = 0. 45)。故确认
该化合物为 β - 谷甾醇(β - sitosterol),结构式见
图 5。
图 5 β -谷甾醇结构式
化合物Ⅵ为黄绿色粉末状。可溶于氯仿,微溶
于乙酸乙酯、丙酮、甲醇,不溶于石油醚、水。薄层
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在紫外光下无荧光,5% 浓硫酸显紫红色单斑。
Liebermann - Burchard反应呈阳性。其氢谱数据和
碳谱数据与文献[11]记载一致,确定该化合物为乌苏
酸(Ursolic acid),结构式见图 6。
图 6 乌苏酸结构式
化合物Ⅶ为无色块状结晶。可溶于氯仿、丙
酮、甲醇,不溶于水。薄层在紫外光下无荧光,5%
浓硫酸显紫红色单斑。结合光谱数据与文献[12]报
道,化合物Ⅶ鉴定为细辛脂素(Asarinin),结构式见
图 7。
图 7 细辛脂素结构式
化合物Ⅷ为无色针状晶体,Liebermann-Burchard
反应呈墨绿色。经比较光谱数据[13]与麦角甾 - 5 -
烯 -3β醇的光谱值一致。将该化合物与标准的麦角
甾醇进行薄层层析对照,两者的 Rf 值一致,故鉴定该
化合物为麦角甾醇(Ergosterol)。结构式见图 8。
图 8 麦角甾醇结构式
化合物Ⅸ为红色晶体。与文献[11]比较,该化
合物与 2,6 -二甲氧基对醌的物理性质及碳谱和氢
谱数据一致,由此鉴定该化合物为 2,6 -二甲氧基
对醌。结构式见图 9。
图 9 2,6 -二甲氧基对醌结构式
2 药理实验
2. 1 体内实验
2. 1. 1 荷瘤小鼠造模 取腹腔接种 S180生长良好
的 KM鼠,抽取其腹水,用无菌生理盐水按 1∶ 3 比例
稀释成瘤细胞悬液,计活细胞率在 95%以上。再用
生理盐水调整瘤细胞密度为每毫升 1 × 107 个。共
取 60 只平均体质量在(20. 37 ± 0. 68)g 的 KM 鼠进
行种瘤,每只小鼠右前肢腋下皮下接种 0. 2 mL,整
步操作尽量在 1 h内完成。
2. 1. 2 给药方法 接种次日,随机分成 5 组,每组
12 只,体重无明显差异。模型对照组灌胃每天定时
给予等体积的蒸馏水;阳性对照组每天定时腹腔注
射用环磷酰胺 0. 02 g·kg -1;山芝麻乙醇提取物按
低、中、高剂量(0. 1、0. 25、0. 5 g·kg -1)组分别灌
胃,每日 1 次,连续 8 d。最后一次给药的 24 h后称
重,颈椎脱臼处死小鼠。剪开肿瘤部位,完整剥离
瘤块、胸腺和脾脏,用滤纸吸净血和液体,称取质
量,计算抑瘤率、胸腺指数和脾脏指数。计算公式
如下:
抑瘤率 =对照组平均瘤重 -给药组平均瘤重
对照组平均瘤重
×100%
(公式 1)
胸腺指数 =胸腺质量(mg)
体质量(g)
(公式 2)
脾指数 =脾脏质量(mg)
体质量(g)
(公式 3)
2. 1. 3 结果 计算得出结果如表 1,低剂量组与中
剂量组与环磷酰胺组之间的抑瘤率有显著差异,而
高剂量组则无明显差异。由体质量、脾指数、胸腺
指数变化分析发现,随着剂量增加,体质量、脾指
数、胸腺指数均增加,而肿瘤质量在三个剂量组均
呈现降低。
表 1 体内抗肿瘤相关指标的对比分析
组别 给药剂量 / g·kg -1 体质量 / g 脾指数 /mg·g - 1 胸腺指数 /mg·g - 1 肿瘤质量 / g 抑瘤率 /%
模型对照组 0 24. 61 ± 1. 22 71. 04 ± 18. 33 28. 66 ± 5. 72 1. 48 ± 0. 44 —
低剂量组 0. 1 23. 94 ± 1. 65 61. 37 ± 18. 64 28. 66 ± 4. 65 1. 19 ± 0. 35* 19. 59
中剂量组 0. 25 25. 01 ± 2. 68 68. 13 ± 20. 49 30. 17 ± 6. 03 0. 89 ± 0. 24* 39. 86
高剂量组 0. 5 26. 51 ± 2. 46 70. 29 ± 21. 37 31. 82 ± 4. 99 0. 67 ± 0. 62** 54. 73
环磷酰胺组 0. 02 24. 33 ± 1. 07 54. 62 ± 20. 84 21. 48 ± 3. 95 0. 62 ± 0. 13** 58. 11
注:与模型对照组比较,* P < 0. 05,**P≤0. 01。
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2. 2 体外实验 化合物的抗增殖效应通过 MTT实
验评价。实验采用人结肠癌细胞 HT - 29 和卵巢癌
细胞 OVCA429(购于美国 ATCC)。HT - 29 和
OVCA 429 细胞在含有 10%胎牛血清(Hyclone)和
抗生素(100 IU·mL -1的青霉素和 100 g·L -1硫酸
链霉素)的 RPMI - 1640 培养基(Hyclone)中,于 5%
CO2、37℃的培养箱中培养。取对数生长期细胞调
成适宜浓度的细胞悬液进行实验。
2. 2. 1 细胞活力的测定 4 × 104·mL -1 HT - 29
细胞悬液和 OVCA429 细胞悬液分别接种在 96 孔
板中,每孔加细胞悬液 100 μL,5%CO2、37℃的培养
箱中培养,至细胞完全贴壁后取出,弃去上清,加入
药物。对照组:加入与加药组同量的 DMSO 和无血
清 RPMI - 1640 培养基、加药组:药物用 DMSO溶解
后,分别以无血清 RPMI - 1640 培养基稀释,终浓度
为 6. 25,12. 5,25 和 50 μmol·L -1。每组设 4 个复
孔,96 孔板在 5% CO2、37℃的培养箱中培养 24 h
后,每孔加入新配制的 10 μL MTT(10 g·L -1)。
37℃孵育 4 h后吸掉培养基,每孔加入 150 μL DM-
SO,震荡 5 min,酶标仪测 490 nm处测吸光度值。
表 2 体外实验各提取化合物的 IC50值对比
化合物
IC50 值 /μmol·L -1
HT - 29 细胞 OVCA429 细胞
多柔比星 0. 62 ± 0. 13 1. 03 ± 0. 21
Ⅰ 59. 32 ± 3. 54 85. 56 ± 1. 56
Ⅱ 76. 12 ± 2. 45 102. 33 ± 3. 67
Ⅲ 79. 58 ± 2. 91 43. 97 ± 2. 63
Ⅳ 60. 34 ± 2. 45 26. 87 ± 2. 94
Ⅴ 19. 65 ± 3. 88 79. 07 ± 1. 78
Ⅵ 83. 40 ± 1. 67 130. 41 ± 4. 20
Ⅶ 0. 78 ± 0. 65 89. 36 ± 5. 60
Ⅷ 61. 03 ± 0. 87 79. 34 ± 2. 07
Ⅸ 108. 83 ± 1. 64 93. 65 ± 3. 21
2. 2. 2 实验结果 在 MTT 分析中,多柔比星作为
阳性对照,对 HT - 29 细胞的 IC50为(0. 62 ± 0. 13)
μmol· L -1,对 OVA429 细胞的 IC50 值(1. 03 ±
0. 21)μmol·L -1。化合物Ⅶ的 IC50值显示对 HT -
29 细胞有显著抗增殖作用,为(0. 78 ± 0. 65)μmol
·L -1,但对 OVCA429 细胞表现出微弱的抑制活
性,IC 50值仅为(89. 36 ± 5. 60)μmol·L
-1。化合物
Ⅴ只有轻中度抑制,对 HT - 29 细胞和 OVCA429 细
胞的 IC50值分别为(19. 65 ± 3. 88)和(79. 07 ±
1. 78)μmol·L -1。此外,化合物Ⅳ和Ⅲ对 OVCA429
细胞表现为轻度抑制活性,IC50值分别为(26. 87 ±
2. 94)μmol·L -1和(43. 97 ± 2. 63)μmol·L -1。其
它化合物没有显示针对这两种人癌细胞系的抗增
殖作用(IC50 > 100 μmol·L
-1)。见表 2。
3 讨论
山芝麻为民间传统草药,其用途广,资源丰富。
现代研究表明,山芝麻具有抗脂质过氧化,保护肝
脏,抗丙型肝炎病毒,声带息肉,非特异性结肠炎,
抗炎和镇痛等作用,是一味较好的治疗保健中药,
具有广阔的开发前景。
虽然山芝麻医药市场的需求量很大,但其化学
成分研究尚处于初步阶段,未建立有关活性成分的
质量标准,化学成分的活性及毒性副作用还不清
楚。鉴于此,我们应该扩大其化学成分、药理作用
及临床应用的研究,提升药品质量、安全性评价,充
分发挥其药用价值,从而开发民族医药资源,促进
民族医药事业的发展。
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