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Vol.34，Issue 3
February，2009
第 34 卷第 3 期
2009 年 2 月
生姜中二苯庚烷类化合物的抗氧化
和细胞毒活性研究
杨雷香 1，2，周长新 2，黄可新 1*，宋丽艳 2*，郑群雄 3，于荣敏 2，张荣平 2，
伍义行 2，曾 苏 2，郑汉其 4，赵 昱 2，李校 1，瞿 佳 1
（1. 温州医学院 药学院，浙江 温州 325035；2. 浙江大学 药学院，浙江 杭州 310058；
3. 浙江工商大学 食品科学与生物工程学院，浙江 杭州 310035；
4. 香港中文大学 生化学系，香港 沙田）
[摘要] 目的：研究生姜中二苯庚烷类化合物(1 ~ 5)的抗氧化和细胞毒活性。方法：采用吸光度测试法检测化合物于 50
mg ·L–1清除超氧阴离子的效果，同法检测化合物(1 ~ 5)清除 1，1-二苯基苦基苯肼(DPPH)自由基之半数清除浓度（IC50），
用 MDA 检测法检查化合物于 100 mg·L–1浓度下抑制大鼠脑匀浆脂质过氧化的能力，以及用 MTT 法研究化合物抑制过氧化
氢(H2O2)诱导的大鼠肾上腺嗜铬瘤细胞(PC12)损伤的活性，并采用 MTT 法检测化合物对人慢性髓源性白血病细胞株(K562)
及其阿霉素耐药株(K562/ADR)的细胞毒活性（IC50）。 结果：化合物 1 ~ 5 对 DPPH 自由基有较好的清除作用，化合物 5
的清除作用最强，IC50（22.6 ± 2.4）μmol·L-1；化合物 1，3 和 4 有抑制大鼠脑匀浆脂质过氧化作用，100 mg·L–1其抑制率分
别为(66.3 ± 15.4)%，(68.7 ± 15.8) %，(72.2 ± 10.6)%；化合物 1，3 和 4 对 H2O2诱导的 PC12 细胞损伤有明显的保护作用，
且呈量效关系；化合物 3 对 K562 及其阿霉素耐药株(K562/ADR)体外增殖有抑制作用，其 IC50分别为(34.9 ± 0.6)，（50.6 ± 23.5）
μmol·L-1。结论：生姜中的二苯庚烷类化合物 1 ~ 5 具有特异性的抗氧化作用，化合物 3 对 K562 和 K562/ADR 细胞均显示出
显著的细胞毒作用。
[关键词] 生姜；二苯庚烷类；抗氧化活性；超氧阴离子；抗脂质过氧化；PC12 细胞保护；细胞毒；K562/ADR 细胞

近期研究表明，自由基在肿瘤发生和发展中起
着重要作用，而抗氧化剂如维生素 C 可降低一些肿
瘤的发生率[1]，因此，抗氧化剂有望成为一类有效
的抗肿瘤预防药。天然抗氧化剂如槲皮素等大多具
有酚羟基结构，其同时还具有促氧化和细胞毒活
性[2]，该研究结果不仅为自由基参与癌变过程提供
了有力旁证，也为肿瘤预防工作开辟了新思路，在
未来的防癌医药中，无毒、无副作用的抗氧化剂及
其有效、持久的供给途径或可具备较大临床价值。
生姜是姜科姜属植物姜 Zingiber officinale Rosc
的根茎，具有抗氧化、抗肿瘤、抗炎和抗凝等多种
药理活性[3-6]，吸引了众多研究者对其成分、功能及
应用进行研究。目前，从生姜中分离到的化合物类
型主要为姜辣素类、二苯庚烷类、姜磺酸类和糖苷

[收稿日期] 2008-06-20
[基金项目] 浙江省科技厅重点项目(2005C13019)
[通信作者] *黄可新，Tel：(0577)86689981，E-mail：kxhuang88@126.
com；宋丽艳，Tel：(0571)88208449，E-mail：lysong2004@126.com
类化合物。多项研究发现二苯庚烷类化合物具有抗
炎、保肝、抗氧化和抗肿瘤等作用[7-9]。本研究从生
姜根茎中选择性地分离出 5 个酚类二苯庚烷类化合
物，并同时测试了其体外多种模型抗氧化活性和针
对人慢性髓源性白血病细胞株 K562 及其耐阿霉素
细胞株 K562/ADR 体外增殖之细胞毒活性，以期探
测生姜中二苯庚烷类化合物抗氧化尤其是脑神经
细胞抗氧化损伤及其对多药耐药性细胞株的生长
抑制活性，此二者之间可能存在的活性构效关系方
面的关联性。
1 材料
1.1 动物及细胞
大鼠肾上腺嗜铬瘤细胞株(PC12)、人慢性髓源
性白血病细胞株(K562)由中科院上海细胞所提供；
K562/ADR (K562 耐阿霉素细胞株)由本实验室建
立。PC12 细胞用 DMEM 培养基培养，其含 10%小
牛血清，100 U · mL–1 青霉素和 100 mg ·L–1 链霉素，


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肿瘤细胞用 RPMI1640 培养液培养，其含 5%小牛
血清、100 U · mL–1 青霉素和 100 mg ·L–1 链霉素。
K562/ADR 细胞培养于含有阿霉素(0.6 mg · L–1)的
1640 培养基中，检测前先用正常培养基培养 2 周。
细胞在 37 °C，5%CO2 细胞培养箱中孵育，常规方
法传代培养。SD 大鼠购自浙江大学实验动物中心，
合格证号 SCXK(浙)2007-0029。
1.2 药物（二苯庚烷类化合物）的制备
1.2.1 植物来源 生姜样品于 2000 年 5 月购自
云南省罗平县，由中国科学院昆明植物研究所彭华
研究员鉴定，标本存放于中国科学院昆明植物所标
本馆。
1.2.2 提取分离 阴干后的生姜 20 kg 粉碎成末
状，以 95%乙醇渗漉提取 3 次，合并提取液后减压
回收乙醇，得浸膏 580 g。将浸膏以适量水溶解后
分别以石油醚、醋酸乙酯、正丁醇反复萃取，得到
石油醚部位浸膏(143 g)，醋酸乙酯部位浸膏(180 g)，
正丁醇部位浸膏(120 g)。将此 3 个部位进行薄层色
谱(TLC)分析，以 1%三氯化铁显色，发现酚性物质
在醋酸乙酯部位最为集中。取醋酸乙酯部位的浸膏
160 g，用 180 g 100~200 目的硅胶拌样挥干后经硅
胶柱色谱(2.3 kg)，用石油醚-丙酮系统梯度洗脱(0∶
1-1∶0)。经 TLC 检测纯度，得到 5 个酚类化合物。
其中化合物 2，3 作为本研究组首次分到的新化合
物其结构解析已经见报[10-11]。
1.2.3 结构鉴定 通过与文献报道的 1H-NMR，
13C-NMR 和 MS 数据比较，鉴定出以上 5 个化合物
结构分别为：化合物 1[1，5-环氧-3S-羟基-1-(3，4-
二羟基-5-甲氧基苯基)-7-(4-羟基-3-甲氧基苯基)庚
烷][12]，化合物 2[1，5-环氧-3R-羟基-1-(3，4-二羟
基 -5-甲氧基苯基 )-7-(4-羟基 -3-甲氧基苯基 )庚
烷][10]；化合物 3[3，5-二乙酰基-1-(3-甲氧基-4，5-
二羟基苯基)-7-(4-羟基-3-甲氧基苯基)庚烷][11]；化
合物 4[5-羟基-1-(4-羟基-3-甲氧基苯基)-7-(3，4-二
羟基-5-甲氧基苯基)庚烷-3-酮][13]；化合物 5[(3R，
5S)-3，5-二羟基-1，7-二(4-羟基-3-甲氧基苯基)庚
烷][14]。化合物结构见图 1。
1.3 试剂
Sephadex LH-20 (Pharmacia)；柱层析用硅胶
(100~200 目，青岛海洋化工厂)；1，1-二苯基苦基
苯肼(1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH)，吩嗪

图1 生姜中二苯庚烷类化合物(1 ~ 5)结构

硫酸甲酯(phenazine methosulfate，PMS)，硝基四氮
唑蓝(nitroblue tetrazolium，NBT)，过氧化氢(H2O2)，
胰蛋白酶(Sigma，USA)；Tris碱，DMEM，RPMI 1640
培养基(Gibco，USA)；NADH(还原型辅酶 I)，噻唑
蓝 (MTT，Amresco，USA)；槲皮素由本实验室提
供(纯度 99%)；小牛血清(杭州四季青生物工程材料
有限公司)；其他试剂均为国产分析纯。
1.4 仪器
酶联免疫检测仪(Synergy-HT)，CO2 细胞培养
箱 (MMM)，超净工作台 (SW-CJ-2FD)，倒置显
微 镜 (XD-2)，立式自动电热压力蒸汽灭菌器
(LDZX-40BI)，除菌过滤器(Sterifil500)，超纯水系
统(UPWS-I-60D)，台式高速冷冻离心机(TGL-16G)。
2 方法
2.1 抗氧化活性测定
2.1.1 自由基清除实验 ①超氧阴离子清除活性
测定：本研究采用非酶体系吩嗪硫酸甲酯–还原型
辅酶 I (PMS-NADH)系统产生超氧阴离子，具体试
验参考文献[15-16]。抑制率的计算公式如下：超氧
阴离子抑制率=(A 标准管-A 样品管)/(A 标准管-A 空白管)×100%。
②DPPH 自由基清除活性测定：具体试验参考文献
[15-16]。计算公式如下：DPPH 清除率（%）=
(A 标准管-A 样品管)/(A 标准管-A 空白管)×100%。
2.1.2 抗脂质过氧化活性测定 羟基自由基等能
攻击磷酸脂和膜脂的不饱和脂肪酸发生脂质过氧


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化，损伤细胞膜结构，进而使膜流动性和功能发生
改变。因此抑制脂质过氧化也常常用来作为评价化
合物抗氧化活性的指标之一。本研究试验参考文
献[16]。样品对大鼠脑匀浆脂质过氧化抑制率的计
算公式为：抑制率（%）=(A 溶剂对照-A 样品)/(A 溶剂对照-
A 空白)×100%。
2.1.3 MTT 法测定存活率评价化合物对 H2O2所致
PC12 细胞损伤的保护作用 H2O2 是主要的活性自
由基前体，它可引起神经细胞的凋亡，PC12 细胞
可模拟神经细胞，因此常用它来作为研究药物与神
经细胞之间关系的模型，用改良的 MTT 法可以测
定待测化合物对 PC12 细胞生长抑制的作用以及对
双氧水所致的细胞损伤的保护作用。具体实验参照
文献[16]。细胞生长抑制率计算公式如下：细胞生
长抑制率（%）=(A 溶剂对照-A 样品)/A 溶剂对照 × 100%。槲
皮素为阳性对照。
2.2 抗肿瘤活性测定
收集对数生长的肿瘤细胞并计数，用培养液配
成细胞悬液(5×104 个/mL)接种于 96 孔板中，每孔加
入 100 μL，24 h 后加入不同浓度的试验用液，以溶
剂为阴性对照，阿霉素为阳性对照，作用 72 h 后用
MTT 法检测化合物的细胞毒性。
2.3 数据处理
每个样品按不同的浓度梯度平行测定 3 次，数
据以 x ±s 表示。采用 SPSS 10.0 统计软件进行统计
分析，组间差异采用 t 检验，P≤0.05 表明结果具有
统计学意义。
3 结果
3.1 对自由基的清除作用
体外清除自由基的实验表明，所测化合物在 50
mg ·L–1 浓度时对超氧阴离子的抑制率大约在 50%
左右，化合物 4 的抑制率相对较高，为 66.3%。化
合物 1 ~ 5 对 DPPH 自由基都有较好的清除作用，
其中 5 的清除作用最强，其 IC50（22.6±2.4）
μmol·L-1，然而该化合物对超氧阴离子未显示出清
除作用(表 1)。
3.2 对脂质过氧化的抑制作用
实验结果如表 2 所示，在所测试浓度下，化合
物 1，3 和 4 有相对较强的抑制脂质过氧化作用，
其抑制率均超过阳性对照药槲皮素，分别为
（66.3±15.4）%，（68.7±15.8）%，(72.2±10.6)%。
表 1 化合物(1 ~ 5)对超氧阴离子和 DPPH 自由基的
清除活性 ( x ±s，n=3)
化合物 剂量
/mg·L-1
超氧阴离子抑制率 1)
/%
IC50
/μmol·L–1
1 50 50.4 ± 2.3 29.2 ± 1.8
2 50 50.3 ± 3.3 36.9 ± 0.8
3 50 48.6 ± 2.1 51.2 ± 2.5
4 50 66.3 ± 1.7 26.2 ± 2.8
5 50 – 22.6 ± 2.4
槲皮素 91.4 ± 2.8 11.9 ± 0.4

表 2 化合物(1 ~ 5)对大鼠脑匀浆脂质过氧化
抑制作用 ( x ± s，n=3)
化合物 剂量/mg·L-1 脂质过氧化抑制率/%
1 100 66.3 ± 15.4
2 100 42.6 ± 12.8
3 100 68.7 ± 15.8
4 100 72.2 ± 10.6
5 100 28.7 ± 15.4
槲皮素 61.0 ± 1.5

3.3 对 H2O2 所致 PC12 细胞损伤的保护作用 化
合物 1，3 和 4 对 PC12 有明显的保护作用，且呈量
效关系(表 3)。体外细胞毒活性检测表明化合物 1
和 4 在所测浓度下对 PC12 细胞无明显毒性，但化
合物 3 在 50 mg·L-1 时对 PC12 细胞生长约有 30%的
抑制作用。
3.4 对 K562 及 K562/ADR 细胞生长抑制作用
表 3 化合物 1，3 和 4 及槲皮素对 H2O2诱导的 PC12
细胞损伤的保护作用( x ±s，n=3)
化合物 剂量/mg ·L–1 细胞存活率/%
1 3.2 20.3 ± 2.0
8.0 34.0 ± 4.31)
20.0 41.2 ± 7.91)
3 3.2 25.1 ± 6.71)
8.0 42.9 ± 12.91)
20.0 57.4 ± 5.21)
4 3.2 12.8 ± 1.2
8.0 27.7 ± 7.91)
20.0 47.1 ± 2.81)
槲皮素 3.2 36.9 ± 6.11)
8.0 45.4 ± 3.41)
20.0 66.7 ± 8.11)
对照组 – 13.1 ± 5.1
注：与对照组比较 1)P<0.05。


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体外 MTT 检测结果表明，化合物 3 对 K562
和 K562/ADR 细胞生长均有抑制作用，其 IC50 分别
为(34.9 ± 0.6)，(50.6 ± 23.5) μmol · L–1。K562/ADR
细胞株对 ADR 的耐受大约为 K562 细胞敏感株的
520 倍。数据表明阿霉素耐药株 K562/ADR 对化合
物 3 敏感(表 4)。
表 4 化合物 1 ~ 5 体外对 K562 和 K562/ADR 细胞
增殖的抑制作用( x ± s，n = 3) μmol·L–1
化合物 K562 K562/ADR
1 153.1 ± 13.3 145.6 ± 20.5
2 >200 >200
3 34.9 ± 0.6 50.6 ± 23.5
4 >200 >200
5 >200 >200
阿霉素 0.07 ± 0.05 36.6 ± 5.2
注：抑制作用以IC50表示

4 讨论
本研究发现，生姜中存在的二苯庚烷类化合物
(1 ~ 5)均能有效地清除体外稳定的 DPPH 自由基，
其中化合物 5 的活性相对最强。化合物清除 DPPH
自由基能力可反映出其对具有芳基、稳定及非酶依
赖性质的自由基的清除能力，故而表明化合物 5 对
稳定自由基更敏感。该结果提示具有此类β-羟基醇
（5，7–二羟基）者对于 DPPH 的抑制活性贡献较
大。此外，试验结果指出化合物 1，2，3 和 4 均表
现出抑制大鼠脑匀浆脂质过氧化的作用，考察其结
构上的共性表明：此类二苯庚烷类化合物苯环上均
含有多个含氧取代基尤其是邻二酚羟基，可能是构
成其抗脂质过氧化活性的关键所在。对于具六氢吡
喃环结构的二苯庚烷类化合物 1 和 2 而言，二者结
构相似，主要区别在于化合物 1 中六氢吡喃环上的
羟基处于直立键，而在化合物 2 中处于平伏键，但
化合物 1 的抗脂质过氧化及 DPPH 清除作用明显强
于化合物 2 的活性，提示羟基处于该六氢吡喃环的
直立键似更有利于其抗氧化活性。
此外，H2O2 损伤 PC12 细胞实验进一步证实了
化合物 1，3 和 4 的抗氧化活性。PC12 细胞预先与
化合物 1，3 和 4 作用 2 h 后能减弱 H2O2 对其的损
伤。结果说明苯环上有多个羟基及邻位甲氧基存在
的结构特征是此二苯庚烷类化合物保护 PC12 细胞
抗氧化损伤的重要生理活性之必要结构。
在二苯庚烷类化合物抗氧化与细胞毒抗肿瘤
活性的关联性研究中，化合物 3 对白血病 K562 和
K562/ADR 细胞生长均表现出抑制作用。实验发现
化合物 3 在 50 mg·L–1浓度下对 PC12 细胞的抑制率
为 30.4%，然于相同样品浓度下其对 K562 细胞的
抑制率为 84.7%，表明化合物 3 对 K562 细胞有更
强的选择性抑制作用。而具有与化合物 3 相同苯环
取代基模式的化合物 5 并未显示出对阿霉素耐药白
血病细胞株的特异性构效关系，提示含有 5，7–二
乙酰氧基取代的二苯庚烷及其类似物在克服肿瘤
耐药性方面值得进一步深入研究与开发。
综上所述，体外多种药效学模型实验表明生姜
中二苯庚烷类化合物 1 ~ 5 对抗氧化和肿瘤多药耐
药性两个方向具有不同性质的药效学表现。以上结
果为探索从传统药食同源中药生姜中开发出治疗
包括神经系统损伤在内的氧化损伤和多药耐药性
肿瘤等疾病的创新型药物提供了一定的物质基础
和理论根据。
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Antioxidative and cytotoxic properties of diarylheptanoids isolated
from Zingiber officinale

YANG Leixiang1,2，ZHOU Changxin2，HUANG Kexin1，SONG Liyan2*，ZHENG Qunxiong3，
YU Rongmin2，ZHANG Rongping2，WU Yihang2，ZENG Su2，CHENG Christopher H K4，
ZHAO Yu2，LI Xiaokun1*，QU Jia1
（1. School of Pharmacy, Wenzhou Medical College, Wenzhou 325035，China；
2. College of Pharmaceutical Sciences, Zhejiang University，Hangzhou 310058，China；
3. College of Food Science and Biotechnology Engineering, Zhejiang Gongshang University, Hangzhou 310035，China；
4. Department of Biochemistry, The Chinese University of Hong Kong, Hong Kong，China）

[Abstract] Objective： To investigate the antioxidant and cytotoxic properties of five diarylheptanoids (1–5) isolated from the
rhizomes of Zingiber officinale. Method：Various models such as scavenging superoxide anions and 1,1-diphenyl-2- picrylhydrazyl
(DPPH) radicals, inhibiting lipid peroxidation, as well as protecting of rat pheochromocytoma (PC12) cells induced by hydrogen
peroxide (H2O2) were employed to assay the antioxidative effects of the diarylheptanoids. The cytotoxicities of compounds 1–5 were
measured with MTT assays. Result：The test compounds (1–5) showed promising DPPH inhibitory activities, and compound 5
exhibited the strongest DPPH scavenging activity with an IC50 value of （22.6±2.4） μmol·L-1. Compounds 1, 3 and 4 showed
potential anti-peroxidative effects with inhibitory rates of （66.3±15.4）%, （68.7±15.8）% and （72.2±10.6）%, respectively, at 100
μg · mL–1. It could be observed that compounds 1, 3 and 4 demonstrated significant neuroprotective activities in a dose-dependent
manner. Moreover, compound 3 exhibited certain cytotoxicities against human chronic myelogenous leukemia cells (K562) and its
adriamycin-resistant cells (K562/ADR) with IC50 values of （34.9±0.6）,（50.6±23.5） μmol·L-1, respectively. Conclusion：In vitro
results demonstrated that five diarylheptanoids (1–5) isolated from the roots of Z. officinale were capable of scavenging radicals,
inhibiting lipid peroxidation and protecting PC12 cells against the insult by H2O2. Additionally, compound 3 could inhibit the growth
of K562 and K562/ADR cells.
[Key words] ginger; diarylheptanoids; antioxidative activity; superoxide anion; anti-lipid peroxidation; PC12 cell protective
activity; cytotoxicity; K562/ADR
[责任编辑 古云侠]