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重楼属药用植物皂苷类化学成分及其生源途径的研究进展
黄贤校 ,高文远 3 ,满淑丽 ,赵志勇 3
(天津大学药物科学与技术学院 ,天津 　300072)
摘 　要 :重楼属药用植物的皂苷类成分丰富 ,种类多样 ,具有重要的研究价值。以近几年发表的国内外文献为依
据 ,对重楼属植物皂苷类化学成分方面的研究进展做一综述 ,并比较了各种重楼所含甾体皂苷的差异性和同一性 ,
同时对各类型皂苷的生源途径进行了探讨。由于南重楼与药用重楼化学成分极为相似 ,有望作为药用重楼的替代
植物 ;薯蓣皂苷元可能是生物体内合成其他甾体皂苷的关键物质。
关键词 :重楼属 ;甾体皂苷 ;生源途径
中图分类号 :R28411 　　　文献标识码 :A 　　　文章编号 :0253 2670 (2009) 03 0483 07
·384·中草药 　Chinese Traditional and Herbal Drugs 　第 40 卷第 3 期 2009 年 3 月
3 收稿日期 :2008207225
基金项目 :国家自然科学基金项目 (30873378) ;基于化学和代谢组学的重楼属药用植物的系统生物学研究 ;天津市自然科学基金重点项
目 (07J CZDC05400) ;中药重楼皂苷主成分抗肿瘤增效减毒配伍规律的研究
作者简介 :黄贤校 (1981 —) ,男 ,浙江苍南人 ,在读博士 ,主要从事中药及天然产物化学方面的研究。
Tel : (022) 27408720 　E2mail :hxx_19810918 @hot mail . com3 通讯作者　高文远　E2mail :pharmgao @tju. edu. cn
Advances in studies on saponins in plants of Pa ris L1 and their biosynthetic approach
HUAN G Xian2xiao , GAO Wen2yuan , MAN Shu2li , ZHAO Zhi2yong
(School of Pharmaceuticl Science and Technology , Tianjin University , Tianjin 300072 , China)
Key words : Paris L1 ; steroidal saponins ; biosynthetic approach
　　延龄草科重楼属 ( Paris L1 ) 植物全世界共有 25 种 ,而
我国就有 19 种 ,主要分布于西南各省区 [1 ,2 ] 。重楼属植物极
具药用价值 ,我国对此属植物药用价值的认识已有几千年的
历史 ,在古代中草药典籍中 ,常称之为重楼、重台、重楼金线、
重楼一枝箭、虫萎、三层草、蚤休、蚩休、鳌休、铁灯台、七叶一
枝花、草河车、草甘遂、白甘遂等。最早在《神农本草经》中就
有 :“蚤休 ,味苦微寒 ,主惊痈 ,摇头弄舌 ,热气在腹中 ,癫疾 ,
痈疮 ,阴蚀 ,下三虫 ,去蛇毒 ,一名蚩休 ,生川谷”的叙述。在
李时珍所著的《本草纲目》中以蚤休之名收载 ,为下品 ;在《唐
本草》中录别名为重楼 ,并以重台根等异名被历代本草古籍
记载。2005 年版《中国药典》收载云南重楼 P1 pol y p hy l la
Smith var1 y annanensis ( Franch1 ) Hand12Mazz1 和七叶一
枝花 P1 pol y p hy l la Smith var1 chinensis ( Franch1 ) Hara 的
干燥根茎作为重楼的来源 [3 ] 。重楼具有清热解毒、消肿止
痛、凉肝定惊之功效 ,用于疔疮痈肿、咽喉肿痛、毒蛇咬伤、跌
打伤痛、惊风抽搐等症 ,是著名中成药云南白药、季德胜蛇药
片、宫血宁胶囊的重要组成药物。
由于重楼民间应用的有效性和现代药理研究证明其多
样的生物活性及独特的药用价值 [4 ,5 ] ,多年来一直受到国内
外学者的重视。近年来 ,随着化学成分研究的深入 ,重楼属
植物中的大量化合物的结构不断地被发现和阐明 [6 ,7 ] 。为了
更好地开发和利用重楼属植物资源 ,深入研究该中药 ,本文
对其皂苷类化学成分以及生源途径进行归纳、综述。
1 　皂苷类化学成分
　　甾体皂苷广泛存在于重楼属植物中 ,是其主要的活性成
分。自 1965 年 ,我国学者在重楼属植物中发现皂素开
始 [8 ,9 ] ,国内外学者已从该属 13 种植物中分离得到 50 余种
皂苷 ,其苷元主要为异螺甾烷醇类的薯蓣皂苷元 ( diosge2
nin) 、偏诺皂苷元 (pennnogenin) 、24α2羟基偏诺皂苷元、272羟
基偏诺皂苷元、23 ,272二羟基偏诺皂苷元、25 S2异纽替皂苷
元 (isonuatigenin) 、纽替皂苷元 (nuatigennin)以及 C21甾类皂
苷元等 15 种苷元。多在 3 位与糖连接成苷 ,主要有 D2葡萄
糖、L2鼠李糖、L2呋喃阿拉伯糖 ;也有在 26 位连接有 D2葡萄
糖 ;在 24 位连接有半乳糖 ;最近又发现一个在 1 位连接糖链
的重楼甾体皂苷。
111 　薯蓣皂苷和偏诺皂苷 :薯蓣皂苷和偏诺皂苷是重楼皂
苷存在的主要形式 ,分别由蓣薯皂苷元和偏诺皂苷元在 3 位
与糖基连接而成。目前发现的与之结合的糖基有 D2葡萄
糖、L2鼠李糖、L2呋喃阿拉伯糖。由这 3 种糖形成 17 种糖基
组合 ,薯蓣皂苷元和偏诺皂苷元通过 3 位与 17 种糖基连接
形成 26 种皂苷 (图 1 和表 1) 。
图 1 　薯蓣皂苷元和偏诺皂苷元结构式
Fig. 1 　Structures of diosgenin and pennogenin
表 1 　重楼属植物中薯蓣皂苷和偏诺皂苷
Table 1 　Diosgenin and pennogenin saponins in plants of Pa ris L1
化合物 　　　　　糖链部分 文献
薯蓣皂苷
1 32O2β2D2glc 10
2 32O2α2L2rha (1 →4)2β2D2glc 10
3 重楼皂苷 Ⅴ 32O2α2L2rha (1 →2)2β2D2glc 11
4 32O2α2L2rha (1 →3)2β2D2glc 12
5 32O2α2L2ara (1 →4)2β2D2glc 13
6 重楼皂苷 Ⅰ 32O2α2L2rha (1 →2) [α2L2ara (1 →4) ]2β2D2glc 11
7 重楼皂苷 Ⅲ 32O2α2L2rha (1 →2) [α2L2ara (1 →4) ]2β2D2glc 14
8 重楼皂苷 Ⅳ 32O2α2L2ara (1 →4) [α2L2ara (1 →3) ]2β2D2glc 12
9 华重楼皂苷 C 32O2α2L2rha (1 →2) [α2L2ara (1 →3) ]2β2D2glc 15
10 纤细薯蓣皂苷 32O2α2L2rha (1 →2) [α2L2ara (1 →3) ]2β2D2glc 16
11 32O2α2L2rha (1 →4) [α2L2ara (1 →3) ]2β2D2glc 17
12 32O2α2L2ara (1 →4) [α2L2rha (1 →2) ]2β2D2glc 18
13 32O2β2D2glc (1 →3) [α2L2rha (1 →2) ]2β2D2glc 18 化合物 糖链部分 文献14 重楼皂苷 Ⅱ 32O2α2L2rha (1 →4) α2L2rha (1 →4) [α2L2rha (1 →2) ]2β2D2glc 1915 32O2α2L2rha (1 →4) α2L2rha (1 →3) [β2D2glc (1 →2) ]2α2L2rha 1216 32O2α2L2rha (1 →2) α2L2rha (1 →4)2[α2L2rha (1 →3) ]2β2D2glc 1217 32O2β2D2glc (1 →3)2α2L2rha (1 →4) [α2L2rha (1 →3) ]2β2D2glc 20偏诺皂苷18 32O2β2D2glc 1119 重楼皂苷 Ⅵ 32O2α2L2rha (1 →2)2β2D2glc 2120 32O2α2L2ara (1 →4)2β2D2glc 1321 重楼皂苷 H 32O2α2L2rha (1 →2) [α2L2ara (1 →4) ]2β2D2glc 1122 重楼皂苷 D 32O2α2L2rha (1 →2) [β2D2glc (1 →3) ]2β2D2glc 1123 32O2α2L2rha (1 →2) [α2L2rha (1 →4) ]2β2D2glc 2224 32O2α2L2rha (1 →4) [α2L2rha (1 →4) ]2β2D2glc 1125 重楼皂苷 Ⅶ 32O2α2L2rha (1 →4)2α2L2rha (1 →4) [α2L2rha (1 →2) ]2β2D2glc 2326 32O2α2L2rha (1 →4)2α2L2rha (1 →3) [α2L2rha (1 →2) ]2β2D2glc 24
·484· 中草药 　Chinese Traditional and Herbal Drugs 　第 40 卷第 3 期 2009 年 3 月
112 　原型皂苷 :原型皂苷元的结构见图 2 ,原型皂苷见表 2 ,
各种皂苷的区别主要在于 17 位和 20 位的取代基。
113 　其他皂苷 :除了上述皂苷外 ,重楼属植物中还含有其他
种类皂苷 ,主要有各种羟基化的偏诺皂苷元、纽替皂苷元、异
纽替皂苷元、孕甾等 ,分别与糖形成各自的皂苷 (图 3 和表 3
所示) 。
图 2 　原型皂苷元的结构式
Fig. 2 　Structure of proto2type saponins 表 2 　重楼属植物中的原型皂苷Table 2 　Proto2type saponins in plants of Pa ris L1化合物 苷元 糖链部分 文献27 原型皂苷 Ⅰ 32O2α2L2rha (1 →2)2β2D2glc 2528 原型皂苷 Ⅰ 32O2α2L2rha (1 →2) [α2L2ara (1 →3) ]2β2D2glc 2529 原型皂苷 Ⅰ 32O2α2L2rha (1 →2) [β2D2glc (1 →3) ]2β2D2glc 2530 原型皂苷 Ⅰ 32O2α2L2rha (1 →3) [α2L2ara (1 →4) ]2β2D2glc 2631 原型皂苷 Ⅲ 32O2α2L2rha (1 →3) [α2L2ara (1 →4) ]2β2D2glc 2732 原型皂苷 Ⅲ 32O2α2L2rha (1 →2) [β2D2glc (1 →3) ]2β2D2glc 2733 原型皂苷 Ⅳ 32O2α2L2rha (1 →2) [α2L2ara (1 →4) ]2β2D2glc 1634 原型皂苷 Ⅳ 32O2α2L2rha (1 →2) [β2D2glc (1 →3) ]2β2D2glc 2735 原型皂苷 Ⅳ 3 2O2α2L2rha (1 →4)2α2L2rha (1 →4) [α2L2rha(1 →2) ]2β2D2glc 1636 原型皂苷 Ⅱ 3 2O2α2L2rha (1 →4)2α2L2rha (1 →4) [α2L2rha(1 →2) ]2β2D2glc 28
图 3 　其他各种皂苷元结构
Fig. 3 　Structures of other type saponins
表 3 　重楼属植物中的其他皂苷
Table 3 　Other type saponins in plants of Pa ris L1
化合物 苷元部分 　　　　　　　　　　　糖链部分 文献
37 Ⅵ 32O2α2L2rha (1 →2) [α2L2rha (1 →4) ]2β2D2glc 10
38 Ⅵ 32O2α2L2rha (1 →2) [β2D2rha (1 →4) ]2β2D2glc 22
39 Ⅵ 32O2α2L2rha (1 →4)2α2L2rha (1 →4) [α2L2rha (1 →2) ]2β2D2glc 22
40 Ⅰ 32O2α2L2rha (1 →3) [α2L2rha (1 →2) ]2β2D2glc 16
41 Ⅰ 32O2α2L2rha (1 →2) [α2L2ara (1 →4) ]2β2D2glc 27
42 Ⅰ 32O2α2L2rha (1 →4)2α2L2rha (1 →4) [α2L2rha (1 →2) ]2β2D2glc 27
43 Ⅰ 32O2α2L2rha (1 →2) [β2D2glc (1 →3) ]2β2D2glc 27
44 Ⅱ 29
45 Ⅱ 32O2α2L2rha (1 →4)2α2rha (1 →4) [α2L2rha (1 →2) ]2β2D2glc 30
46 Ⅲ 29
47 Ⅲ 32O2α2L2rha (1 →4)2α2L2rha (1 →4) [α2L2rha (1 →2) ]2β2D2glc 30
48 Ⅳ 262O2β2D2glc232O2α2L2rha (1 →4) [α2L2rha (1 →2) ]2β2D2glc 31
49 Ⅴ 32O2α2L2rha (1 →4) [α2L2rha (1 →2) ]2β2D2glc 31
50 Ⅹ 32O2β2D2glc [α2L2rha (1 →2) ]2β2D2glc 32
51 Ⅷ 32O2α2L2ara (1 →4) [α2L2rha (1 →2) ]2β2D2glc2262O2β2D2glc 33
52 Ⅶ 32O2β2D2glc2(1 →4)2β2D2glc 34
53 Ⅸ 12O2β2D2xyl (1 →6)2β2D2glc2(1 →3) [α2L2rha (1 →2) ]2β2D2glc2242O2β2D2gal 35
2 　皂苷在重楼中的分布情况
目前为止 ,总共从重楼属植物中发现了 53 个甾体皂苷
类成分 ,约占重楼属植物中发现的化合物总数的 80 %。下面
简要的介绍各种皂苷重楼中的分布情况。
211 　常见皂苷在重楼中的分布 :从表 4 中可以看出 ,在 26
种常见皂苷元中 ,从七叶一枝花中分离得到的有 19 种 ,滇重
·584·中草药 　Chinese Traditional and Herbal Drugs 　第 40 卷第 3 期 2009 年 3 月
表 4 　重楼中的薯蓣与偏诺皂苷
Table 4 　Diosgenin and pennogenin in plants of Paris L1
　　植物名称 　　甾体皂苷 文献
五指莲 P1 axialis 10、22 16
多年生 3、6、19、21 27
一年生 3、6、10、21 27
金线重楼 P1 delavayi 3、6、10、14、19、21、25 27 ,36
海南重楼 P1 dunniana 6、14、21、25 25
禄劝重楼 P1 luquanensis 21、25 37
七叶一枝花 2～4、6、8～10、12、14～22、
24、25
10 ～ 13、17、20、
25、38
滇重楼 P1 pol y phylla
　var1 y unnanensis 1～ 8、10、14 ～ 17、19 ～ 21、23、25、26 10、12、20 ～ 22、24、27、34、39、40
南重楼 P1 vietnamensis 3、5、6、10、14、19～22、25 32
楼中有 19 种 ,南重楼中有 10 种 ,金线重楼中有 7 种 ,五指莲
中有 6 种。
212 　特异性皂苷在重楼中的分布 :特异性皂苷在苷元上不
同于薯蓣皂苷、偏诺皂苷和原型皂苷的苷元 ,在结构上比较
特殊。近年来在重楼属中发现的新皂苷基本上属于此类皂
苷 ,这类皂苷在重楼属中分布比较少 ,目前只在 4 种重楼中
发现 (表 5) ,其中在滇重楼发现的种类最多 ,这可能跟滇重楼
作为药典中重楼的基源药材 ,研究比较透彻有关。
表 5 　重楼中的特异性甾体皂苷
Table 5 　Special steroidal saponins in plants of Paris L1
植物名称 　　　甾体皂苷 文献
五指莲 40～43 16、27
七叶一枝花 37、51 10、33
滇重楼 37～39、44～49、52、53 10、22、29 ～
31、34、35
南重楼 50 32
3 　甾体皂苷生源途径的探讨
311 　薯蓣皂苷和偏诺皂苷的生源途径 :研究发现 ,羊毛甾醇
经过多步反应生成异螺甾烷醇 [4 ] ,再经过环氧化 [41 ] 、开链、
消除反应 [42 ]生成薯蓣皂苷元 ,薯蓣皂苷元与各种糖苷化生
成各种薯蓣皂苷 ;或者经过羟化生成偏诺皂苷元 ,再苷化生
成各种偏诺皂苷 [43 ,44 ] (图 4) 。
图 4 　薯蓣和偏诺皂苷生源途径示意图
Fig. 4 　Biosynthetic approach of diosgenin and pennogenin
312 　原型皂苷的生源途径 :从图 5 中可以看出薯蓣皂苷元
经过开环、羟化、葡萄糖苷化生成原型皂苷元 Ⅰ,原型皂苷元
Ⅰ再与各种糖苷化生成原型皂苷元 Ⅰ的糖苷 ;亦可进一步羟
化生成原型皂苷元 Ⅱ的各种糖苷 ;原型皂苷元 Ⅰ也有可能先
经过羟化再通过 3 位糖苷化形成各种原型皂苷元 Ⅱ的糖苷 ;
同时也有可能是偏诺皂苷元经过开环羟化、苷化先生成原型
皂苷元 Ⅱ, 再经过苷化生成原型皂苷元 Ⅱ的各种糖
苷 [41 ,43 ,44 ] 。同样原型皂苷元 Ⅲ、Ⅳ也可经相同的步骤生成 ,
不同之处仅在于开始的一步是由甲氧基化取代羟化 [41 ,43 ] 。
原型皂苷 (元) Ⅰ(原薯蓣皂苷元)也可以被水解 ,水解后侧链
会自动环合生成螺缩酮 —薯蓣皂苷 (元) [44 ] 。
313 　其他皂苷的生源途径 :从图 6 中可以看出 ,偏诺皂苷元
分别经过 24、27、23 位羟化生成 242羟基偏诺皂苷元、272羟
基偏诺皂苷元、23 ,272二羟基偏诺皂苷元 ,分别再经过各种
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图 5 　原型皂苷的生源示意图
Fig. 5 　Biosynthetic approach of proto2type saponins
糖与 3 位的羟基的糖苷化反应生成各自的皂苷 [43 ] 。23 ,272
二羟基偏诺皂苷元则有可能先羟化、再经过苷化 ,或先苷化
再羟化生成化合物 52。
研究表明 ,羊毛甾醇经过多步反应生成 C21甾类 [4 ] ,再经
过环氧化 ,消除脱水 [42 ] 、苷化生成各种孕甾皂苷 (图 6) 。
据文献报道 ,薯蓣皂苷元经过一步羟化生成异纽替皂苷
元 ,异纽替皂苷元经过苷化生成异纽替皂苷 [45 ] ;异纽替皂苷
元和纽替皂苷元的区别在于 F 环是吡喃环还是呋喃还 ,异纽
替皂苷元经过异构化可生成纽替皂苷元 ,再经苷化生成纽替
皂苷 [45 ] 。异纽替皂苷经过两步羟化、脱水、再经过 3 位和 24
位两次苷化生成化合物 53。
从各种皂苷的生源途径来看 ,绝大部分皂苷 (孕甾除外)
都是经过薯蓣皂苷元和偏诺皂苷元步骤 ,再经过羟化 (或甲
氧基化) 、脱水、苷化等过程生成不同的皂苷 ,也就是说薯蓣
皂苷元可能是合成这些皂苷的关键物质 ,这也就不难解释为
什么重楼皂苷中量最多的是薯蓣皂苷和偏诺皂苷。
4 　结语与展望
从皂苷的分布来看 ,常见的皂苷以七叶一枝花和滇重楼
发现的最多 ,而不管是常见皂苷 (26 种) 还是特异皂苷 (17
种) ,滇重楼发现的皂苷都比较多。这可能是其本身化学成
分比较丰富 ,也有可能是由于其作为《中国药典》规定药材研
究比较充分。根据报道的化合物来看 ,滇重楼和七叶一枝花
具有比较大的相似之处 ,这与《中国药典》采用这两种植物作
为重楼药材来源是比较一致的 ;二者皂苷类型较多 ,这也从
另一方面推断重楼的药效成分可能主要是薯蓣和偏诺皂苷
类物质 (因为《中国药典》一般倾向于采用有效成分较多的
种) 。此外 ,南重楼中报道的 10 种皂苷在滇重楼中都有报
道 ,说明它们的皂苷类型十分相似。
通过比较发现 ,多种重楼化学成分与滇重楼和七叶一枝
花有很大的相似性 ,提示这些重楼或许可以作为药用重楼的
部分替代植物 ,以扩大其基源植物 ,也可以缓解重楼药材紧
张的局面。但是 ,重楼属植物中各类化学成分的量及比例均
有差异 ,对此 ,还需要进一步的研究 ,同时也需要进一步的药
理实验证实。
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转基因技术在药用植物中的应用
董 　燕 ,张雅明 ,周 　联 ,王培训 3
(广州中医药大学免疫与分子生物学研究室 ,广东 广州 　510405)
摘 　要 :药用植物是我国中药宝库的重要组成部分 ,应用植物转基因技术提高植株抗病性 ,优化中药植物种质资
源 ,培育药效成分量高的新型转基因药材 ,或以基因工程细胞生产药用价值高、来源有限的中药活性成分 ,对中药
现代化和可持续性发展具有重要意义。结合转基因植物的历史发展与植物转基因技术现状 ,论述了基因工程技术
在传统中药材中的应用和发展前景。
关键词 :药用植物 ;中药 ;基因技术
中图分类号 :R282171 ;Q812 　　　文献标识码 :A 　　　文章编号 :0253 2670 (2009) 03 0489 04
Application of transgene technology in medicinal plants
DON G Yan , ZHAN G Ya2ming , ZHOU Lian , WAN G Pei2xun
(Department of Immunology and Molecular Biology , Guangzhou University of Traditional Chinese
Medicine , Guangzhou 510405 , China)
Key words : medicinal plant ; Chinese materia medica ; gene technology
　　中药的不良反应小 ,对慢性、消耗性疾病具有独特的、西
药不可取代的作用。据世界卫生组织统计 ,发展中国家超过
80 %的人口使用药用植物来维持基本的健康需要 ,而发达国
家的使用量也在逐年上升 [1 ] 。我国野生药用植物种质资源
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3 收稿日期 :2008208212
基金项目 :国家自然科学基金资助项目 (30772737) ;广东省自然科学基金资助项目 (5004272)
作者简介 :董　燕 (1969 —) ,女 ,副研究员 ,博士 ,从事分子生物技术在中医药研究中的应用方向教学与科研工作。
Tel : (020) 36585479 　E2mail :dondy001 @gzhtcm. edu. cn