全 文 :中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 46 卷 第 21 期 2015 年 11 月
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玛咖酰胺研究进展
陈金金 1, 2,赵 兵 1*
1. 中国科学院过程工程研究所 生化工程国家重点实验室,北京 100190
2. 中国科学院大学,北京 100049
摘 要:玛咖因其丰富的营养价值和多样的药用价值被作为食品和传统药材长期食用。玛咖酰胺为其特征性化合物,是一系
列非极性长链脂肪酸的氮苄基酰胺类化合物,具有神经保护及神经系统调节等活性。综述了玛咖酰胺的种类,及其化学合成、
检测方法、生物活性的国内外研究进展,为进一步研究及开发利用提供参考。
关键词:玛咖;玛咖酰胺;药材;神经保护;化学合成
中图分类号:R931.6 文献标志码:A 文章编号:0253 - 2670(2015)21 - 3284 - 05
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2015.21.028
Research progress on macamides
CHEN Jin-jin1, 2, ZHAO Bing1
1. National Key Laboratory of Biochemical Engineering, Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing
100190, China
2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
Abstract: Maca (Lepidium meyenii Walp.) has been used as both food and traditional medicine for centuries for its high nutritional
value and multi-medicinal properties. Macamides, the marker compounds of maca, are a series of nonpolar, long chain fatty acid
N-benzylamides. Most of them have neuroprotective and neuroregulation effects. In this paper, we reviewed the structures of
macamides, methods of chemical synthesis, and quantitative determination, and their bioactivities to provide a reference for further
research and development.
Key words: Lepidium meyenii Walp.; macamides; traditional Chinese medicinal material; neuroprotective; chemical synthesis
玛 咖 Lepidium meyenii Walp. 为 十 字 花 科
(Brassicaceae)独荇菜属 Lepidium L. 一年生草本植
物,原产于南美洲秘鲁的安第斯山区[1]。因丰富的
营养价值与药用价值,玛咖在安第斯山区具有长期
的种植和食用历史。近 20 年来,许多研究证明了玛
咖具有提高人畜生育能力、改善性功能、抑制前列
腺增大、抗疲劳、抗抑郁、改善骨质疏松、提高记
忆力等作用[2]。我国于 2002 年开始在云南丽江进行
育种和种植实验,并相继在四川、西藏、新疆、青
海等地种植成功。2011 年我国卫生部批准玛咖粉为
新资源食品。由于玛咖营养丰富、功效多样以及人
们的健康意识日益增强,近年来玛咖产业规模迅速
发展壮大,进而促进了对玛咖化学成分及其活性的
深入研究。玛咖中含有多种次生代谢产物,玛咖酰
胺为目前仅在玛咖中发现的一类化合物[1-5],作为玛
咖特有成分而备受关注。自 2000 年起,已相继有
22 种玛咖酰胺被分离鉴定,并在合成和检测方法的
研究中取得进展。另外,研究发现该类化合物具有
神经细胞保护和神经系统调节等生物活性,并推测
是玛咖提高生育能力的主要活性物质。本文对玛咖
酰胺类成分的结构类型、化学合成、检测方法和生
物活性的研究进行综述,并对玛咖烯这一长期与玛
咖酰胺关系密切的成分进行简要讨论。
1 玛咖酰胺种类
至今从玛咖中共分离到 22 种玛咖酰胺(表 1)。
Zheng 等[6-7]分离得到 20 种玛咖酰胺和玛咖烯,并
推测这 2 类物质为玛咖增强性功能的主要活性成
分。2002 年,Muhammad 等[8]报道了 2 种玛咖酰胺
(4、9),并给出了 1 种玛咖烯(23)的详细质谱及
核磁数据。2005 年,Zhao 等[9]报道了 5 种新玛咖酰
收稿日期:2015-03-06
基金项目:国家“863”项目(2012AA021702-4)
*通信作者 赵 兵 Tel: (010)82627059 E-mail: bzhao@ipe.ac.cn
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 46 卷 第 21 期 2015 年 11 月
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胺(5、16、17、19 和 21),其中化合物 5 通过多键
碳氢关系谱(HMBC)确认甲氧基的位置为间位。
McCollom等[4]利用液质联用技术发现了8种玛咖酰
胺(3、7、8、10、11、12、13 和 14)。2014 年,
Chain等[10]在野生型玛咖中分离得到了苄基-二十四
烷酰胺(22),以及一种特殊的 3,4-二甲氧基-十六
烷酰胺(6)。在已报道的 22 种玛咖酰胺中,化合物
4、5、8、10、12、13、14 和 15 在玛咖中的含量较
高,且被多篇文献报道(表 1),而其他十几种则含
量较低或仅被少量文献报道。
表 1 已报道的玛咖酰胺及玛咖烯
Table 1 Reported macamides and macaenes
编号 化合物名称 结构 相对分子质量 文献
1 N-benzyl-octanamide
N
H
O
1 8
233 7,11
2 N-(m-methoxybenzyl)-octanamide
N
H
O
1 8
O
H3C
263 11
3 N-benzyl-pentadecanamide
N
H
O
1
15
331 4-5
4 N-benzyl-hexadecanamide
N
H
O
1 16
345 3-5,8-15
5 N-(m-methoxybenzyl)-hexadecanamide
N
H
O
1 16
OH3C
375 4-5,9-13,
16
6 N-(3,4-dimethoxybenzyl)-hexadecanamide
N
H
O
1 16
OH3C
OH3C
405 10
7 N-benzyl-heptadecanamide
N
H
O
1
17
359 4-5,10
8 N-benzyl-octadecanamide
N
H
O
1 18
373 4-5,9-11,
13-14,17
9 N-benzyl-5-oxo-6E,8E-octadecadienamide
N
H
O O
1 6 8 18
383 3,8
10 N-benzyl-9Z-octadecenamide
N
H
O
1
189
371 4-5,10-13
11 N-(m-methoxybenzyl)-9Z-octadecenamide
N
H
O
1
189OH3C
401 4-5
12 N-benzyl-9Z,12Z-octadecadienamide
N
H
O
1 18
9 12
369 4-5,10-13
13 N-(m-methoxybenzyl)-9Z,12Z-
octadecadienamide
N
H
O
1 18
9 12
O
H3C
399 4-5,10-13
14 N-benzyl-9Z,12Z,15Z-octadecatrienamide
N
H
O
1
189 12 15
367 4-5,10-13
15 N-(m-methoxybenzyl)-9Z,12Z,15Z-
octadecatrienamide
N
H
O
1
189 12 15OH3C
397 4-5,10-13
16 N-benzyl-9-oxo-12Z-octadecenamide
N
H
O
1
189 12 15OH3C
385 9
17 N-benzyl-9-oxo-12Z,15Z-
octadecadienamide
N
H
O
1
O
9 12 15 18
413 9
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续表 1
编号 化合物名称 结构 相对分子质量 文献
18 N-benzyl-9,16-dioxo-10E,12E,14E-
octadecatrienamide
N
H
O
1
O
9
O
16
10 12 14 18
395 6
19 N-benzyl-13-oxo-9E,11E-
octadecadienamide
N
H
O
1
O
9 11
1813
383 9
20 N-benzyl-16(S)-hydroxy-9-oxo-10E,12E,
14E-octadecatrienamide
N
H
O
1
O
9 1610 12 14 18
OH
397 6
21 N-benzyl-15Z-tetracosenamide
N
H
O
1
15
24
427 9-10
22 N-benzyl-tetracosanamide
N
H
O
1 24
429 10
23 5-oxo-6E,8E-octadecadienoic acid
HO
O O
1 6 8 18
294 3,8
目前国内对玛咖酰胺成分分析的报道甚少,如
从国产玛咖中分离鉴定玛咖酰胺[13-14],但结构解析
结果存在差异,如 m/z 398 [M+H]+ 的化合物分别被
解析为对羟基-苄基-5-酮-6E,8E,10E-十八碳三烯酰
胺和间甲氧基-苄基-9Z,12Z,15Z-十八碳三烯酰胺。
2 玛咖酰胺合成和检测方法
2.1 玛咖酰胺合成
玛咖酰胺在玛咖中的量极低,种类较多且结构
相似,分离制备具有一定困难。通过结构分析发现,
玛咖酰胺是由苄胺或间甲氧苄胺与相应的脂肪酸通
过肽键相连的结构,这使得尝试通过化学合成的方
法得到玛咖酰胺成为可能。
目前报道的化学合成方法分别是酰氯法和缩合
试剂法。酰氯法是利用活泼的脂肪酸酰氯与苄胺在乙
醚中反应,如 McCollom 等[4]分别利用棕榈酰氯和油
酰氯与苄胺反应生成苄基-十六烷酰胺(4)和苄基-
油酰胺(10),产物均具有较高纯度和产率,但该方
法受限于商业化的高纯度脂肪酸酰氯种类较少,无法
应用于所有种类玛咖酰胺的合成。缩合试剂法是目前
应用最广的形成酰胺键的方法,在缩合试剂的作用
下,羧基与氨基组分混合,中间体无需分离直接进行
反应生成酰胺键,高效简单。Zhao 等[9]利用 N,N′-二
环己基碳二亚胺(N,N′-dicyclohexycarbodiimide,DCC)
在 4-二甲氨基吡啶(4-dimethylaminopyridine,DMAP)
的催化作用下合成了苄基-15Z-二十二烯酰胺(21)。
Esparza 等[11]同样采用 DCC 进行酰胺键的合成,但催
化剂选用了吡咯烷基吡啶(pyrrolidinopyridine,PPy),
此催化剂催化能力比 DMAP 更强[18]。由于 DCC 在反
应中生成的二环己基脲(N,N′-dicyclohexylurea,DCU)
在大多数有机溶剂中微溶,通过重结晶或柱色谱等方
法都很难除去,因此对 DCC 进行结构改造,开发出
了 副 产 物 脂 溶 性 很 好 的 羰 基 二 咪 唑
(N,N′-carbonyldiimidazole,CDI)。Wu 等[17]使用 CDI
作为缩合剂,并采用 DMAP 催化反应。这几种缩合
试剂法均适合玛咖酰胺化学合成,但反应产物需通过
硅胶柱色谱进行纯化,但由于产物结构不同,溶解性
等化学性质差异较大而导致得率差异较大。因此,目
前仍缺乏简单有效且无需复杂纯化过程的玛咖酰胺
化学合成方法。
2.2 玛咖酰胺检测方法
玛咖酰胺的检测均采用高效液相法(HPLC)。
Genzera 等[3]利用 C12 色谱柱在 210 nm 波长下检测
了化合物 4、9 和 23。但之后的玛咖酰胺分离检测
则均采用了反相 C18 色谱柱。McCollom 等 [4]和
Uchiyama 等 [5]分别利用反相 C18 色谱柱,各含
0.005%三氟乙酸的乙腈和水为流动相(80%~100%
乙腈),在 30 min 内,210 nm 检测波长下成功分离
到 11 种和 12 种玛咖酰胺。此外,还有以 65%乙腈
洗脱的液相条件[11]。总之,玛咖酰胺的液相分离检
测方法较为简单成熟,但应根据所选用色谱柱及样
品不同适当调整检测条件。
3 玛咖酰胺生物活性
3.1 提高性功能和生育能力
2000 年,Zheng 等[6]在动物实验中发现玛咖脂
类提取物能显著提高小鼠和大鼠的性功能,首次提
出玛咖酰胺的概念,并推测玛咖酰胺可能是玛咖提
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 46 卷 第 21 期 2015 年 11 月
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高性功能的活性物质,但并未能提供直接证据证实
这一推论。McCollom 等[4]认为玛咖酰胺水溶性差,
而 Gonzales 等[19]曾发现玛咖水提物同样可以提高
小鼠性功能,从而推测玛咖酰胺不是该活性物质。
2011 年,Gonzales 等[20]的专利中曾提到化合物 4 和
9 对精子发生并无显著作用,但笔者未能找到相关
实验数据。此外,郑茜等[21]阐述了其合成的玛咖酰
胺类似物 9Z-N-(4-氯 -苄基 )-十八碳烯酰胺和
9Z,12Z-N-(4-氯-苄基)-十八碳二烯酰胺具有提高性
功能和治疗男性勃起功能障碍的作用。总之,目前
对玛咖酰胺是否具有提高性功能和生育能力的活性
还存在争议。
3.2 神经保护作用
Rubio 等[22-23]报道了黑玛咖的水提物和醇提物
可显著修复记忆损伤。Lewis 等[16]和 Alquraini 等[24]
利用体内外实验验证了玛咖戊烷提取物和玛咖酰胺
单体(4、5 和 10)的神经保护作用,发现化合物 5
通过抵抗 β 样淀粉肽(Aβ peptide)产生的细胞毒性,
而非通过抑制细胞凋亡或抗氧化作用,产生神经细
胞保护作用。β 样淀粉肽在脑部细胞外沉积形成脑
部斑块,会造成记忆损伤进而导致阿尔茨海默病的
发生,而玛咖酰胺可显著抑制 β 样淀粉肽引起的细
胞毒性从而起到神经保护的作用,而化合物 4 和 10
没有该作用,其原因有待进一步研究。
3.3 神经调节作用(镇痛、抗抑郁、抗焦虑)
Pino-Figueroa 等[25]报道了玛咖酰胺的脂肪酸
水解酶(fatty acid amide hydrolase, FAAH)抑制作
用。FAAH 是内源性大麻素信号的水解终止剂,主
要水解脂和醇类的酰胺,如大麻素、油酰胺、2-AG
(2-arachidonoylglycerol)、N-酰基乙醇酰胺、N-酰
基酰胺等。当 FAAH 受到抑制,大麻素等的量在
cannabinergic 系统突触中累积增加,从而提高内源
性大麻素系统的活性。玛咖酰胺通过抑制 FAAH
调节神经递质释放而作用于中枢神经系统,可能会
对焦虑、抑郁和疼痛等产生治疗作用。随后研究论
证了不同结构的玛咖酰胺、合成的玛咖酰胺类似物
以及从玛咖及赛菊芋变种 Heliopsis helianthoides
var. scabra Dunal 中 分 离 得 到 的 氮 - 烷 酰 胺
(N-alkylamide)的 FAAH 抑制作用,研究发现在
多种玛咖酰胺中,具有不饱和双键的化合物 10~
15 具有较高的 FAAH 抑制作用,其抑制作用显示
出了显著的时间和剂量依赖性,且这种抑制是不可
逆或极缓慢可逆的[17,26-27]。
3.4 改善骨质疏松作用
Zhang 等[28]报道了连续 ig 玛咖乙醇提取物,能
显著提高卵巢切除大鼠的腰椎骨密度和股骨中的钙
量,可调节骨质吸收和新骨的形成。表明玛咖酰胺
能显著提高卵巢切除的 SD 大鼠的股骨骨密度、骨
重、骨灰重、骨磷和骨钙等,具有增加骨密度,防
治骨质疏松的作用[29]。
4 玛咖烯
玛咖烯在许多玛咖研究文献中被频繁与玛咖酰
胺一同提及。玛咖酰胺为一系列结构类似的化合物,
但玛咖烯目前仅有一种被分离鉴定,其实质上是一
种具有酮基的不饱和脂肪酸(23)。大部分研究中的
玛咖烯指的是化合物 23,但也有少数研究者将油
酸、亚油酸和亚麻酸等归类为玛咖烯[13]。由于油酸、
亚油酸和亚麻酸等在植物中普遍存在,不具备玛咖
特征性,因此,笔者认为不应将其归为玛咖烯一类。
此外,近年来多采用 HPLC 及 MS 法分析玛咖酰胺
及玛咖烯类化合物[5,10,13],但目前并无有关化合物
23 的生物活性的报道。因此,建议终止玛咖烯这一
名词的使用[17]。
5 结语
近年来,玛咖消费量在我国增长迅猛。玛咖酰
胺作为仅在玛咖中被发现的特征性化合物[1-5],以及
其不断被揭示出的神经保护、神经调节等重要生物
活性,使其备受关注。由于地理环境的差异,不同
地区、不同国家种植的玛咖是否含有不同种类的玛
咖酰胺,其量是否差异巨大,玛咖酰胺是否还具有
其他重要的生物活性,这些问题都需要进行深入的
研究和探讨。
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