全 文 ：·综述·
花椒属植物中生物活性成分研究近况
王 宇 1 ,巨 勇 1* ,王 钊2
( 1. 清华大学 化学系生命有机磷教育部重点实验室 ,北京 100084; 2. 清华大学 生物科学与技术系中药研究室 ,北京
100084)
摘 要: 综述了近 10年来花椒属 ( Zanthoxy lum L. )植物中发现的新化合物及其生物活性研究概况 ,并且简单讨论
了化合物结构同生物活性之间的关系。
关键词: 花椒属 ;化学成分 ;生物活性 ;构效关系
中图分类号: R282. 71 文献标识码: A 文章编号: 0253 2670( 2002) 07 0666 05
Recent progress in bioactive constituents from plants of Zanthoxylum L.
W ANG Yu1, JU Yong1 , W ANG Zhao2
( 1. Key Labor ato ry of Bioo rg anic Pho spho rus Chemistry , M inistry of Educa tion, Depa rtm ent o f Chemistr y;
2. Labo ra tor y o f Chinese Ma teria Medica , Depar tment of Bio lo gical Sciences
and Technolog y , Tsingh ua Univ er sity , Beijing 100084, China)
Key words: Zanthoxylum L. ; chemical consti tuents; bioactiv ity; structure-activi ty relationship
花椒属 ( Zanthoxylum L. )属芸香科 ( Rutaceae) ,此属植
物全世界约有 250种 ,我国约有 45种 ,其果实、根、茎、叶均
作药用 ,具有镇痛、麻醉、抑菌、杀虫、抗癌等功效。 有关该属
植物的形态组织学研究和前期化学成分研究已有报道 [1, 2]。
本文就近 10年来该属植物中的生物活性成分研究情况予以
介绍。
1 花椒属植物中发现的新化合物
近年来从花椒属植物中发现的新化合物主要有生物碱、
酰胺、木脂素、香豆素及三萜、甾醇、烃类和黄酮等成分。
1. 1 生物碱: 生物碱类化合物具有多种特殊而显著的生理
作用 ,主要有抑制血小板凝集 ,细胞毒活性 ,抑制 DN A异构
酶和选择性抑菌作用。结构见图 1( 1～ 24) [3～ 15] ,其中青花椒
碱 ( schinifo line) ( 1)是第一个从花椒属植物中发现的 4-喹啉
酮类生物碱 [3] ; simulanoquino line( 2)是天然存在的二聚生物
碱中第一个发现是由二氢苯并菲啶 ( dihydrobenzo [c ]
ph enanthridine)和 2-羟基喹啉 ( 2-quinolone)之间通过碳 -碳
键连接形成的生物碱 [4]。
1. 2 酰胺: 酰胺类化合物是花椒属植物中常见的生物活性
成分 ,近期发现的新化合物的结构见图 1( 25～ 34) [16～ 20 ]。
1. 3 木脂素:木脂素 ( lig nans )是一类在生物体内由双分子
苯丙素衍生物聚合而成的化合物。 主要生物活性有抗癌、致
泻、强壮、杀虫、毒鱼及肌肉松弛等作用。 其分子中常有多个
不对称碳原子 ,遇酸碱易异构化 ,生物活性常和该化合物的
构型有关。 从该属植物中发现的新的木脂素见图 1 ( 35～
40) [20～ 24]。
1. 4 香豆素:香豆素 ( coumarin)是邻羟桂皮酸的内酯 ,具有
芳香甜味。 香豆素在植物体内低浓度时刺激发芽和生长 ,高
浓度时则抑制发芽和生长。香豆素在动物体内有毒性 ,抗菌 ,
毒鱼 ,平滑肌松弛 ,抗凝血和光敏等生理作用。从该属植物中
发现的新的香豆素见图 1( 41～ 48) [25～ 26] ,其中 43～ 45能够
抑制血小板凝集。
1. 5 黄酮:黄酮类化合物 ( flav onoids)是植物中常见的一类
生物活性成分。近年来从花椒属植物中发现的新的黄酮见图
1( 49～ 51) [24, 27] ,其中 49具有抑制血小板凝集的作用 [23 ]。
1. 6 其他类型的化合物: 90年代以来从花椒属植物中新发
现的其他类型的各种化合物结构见图 1( 52～ 55) [23, 24, 28]。
2 花椒属植物成分的生物活性及构效关系研究
2. 1 驱虫作用: 花椒属植物中的很多品种都具有驱除肠内
寄生虫的作用 ,如秦椒 Zanthoxylum piperitum DC. , Z.
limonella , 花椒 Z . bungeanun Maxim等 [29]。 花椒油中含有
的 asca ridole是一种应用广泛的驱虫剂。 Andress N等人在
研究了 Z. liebmannianum 后 ,证明其水提液能够减少绵羊
肠道中线虫虫卵的数量 ,同时生物活性实验表明 ,花椒属植
物普遍含有的酰胺α-sanshoo l对蛔虫有致命的毒性 [29]。
2. 2 杀虫作用: 路纯明等人对花椒挥发油组分进行分离和
鉴定 ,证明其中含有的 β -水芹烯 (β-phellandr ene )和里哪醇
( linalo ol)具有较好的杀灭杂拟谷盗成虫的作用 [30 ]。
2. 3 抗菌作用: 花椒对几种储粮霉菌 ,如玉米象、储粮曲霉和
·666· 中草药 Chinese T raditional and Herbal Drug s 2002年第 33卷第 7期
收稿日期: 2001-12-25
基金项目:国家自然科学基金 ( 20172033)
作者简介:王 宇 ( 1978-) ,女。 2001年清华大学化学系本科毕业 ,获理学学士。 现在美国俄亥俄州立大学攻读化学生物学博士学位。
* 通讯作者 Tel: ( 010) 62772259
·667·中草药 Chinese T raditional and Herbal Drug s 2002年第 33卷第 7期
·668· 中草药 Chinese T raditional and Herbal Drug s 2002年第 33卷第 7期
图 1 近年来从花椒属植物中发现的新化合物及生物活性成分
青霉等都有抑制效果。 花椒属植物中含有的苯并菲啶生物
碱 ,如 chele ry th rine和 dihydro cheler yth rine等 ,大多具有抗
菌活性和细胞毒 ( cyto tox ic )活性从香椒子 Z . schinifolium
Sieb. et Zucc.中首次分离到的青花椒碱 ( 1) ,对革兰氏阳性
菌有很好的选择抑制活性 [3]。
2. 4 抑制血小板凝集作用:花椒属植物中含有的生物碱很多
都具有抑制血小板凝集的活性 ,根据结构不同 ,这种抑制作用
也表现出较大的差异。 Sheen W S等人发现吲哚类生物碱 1-
羟基吴萸次碱、吴萸次碱和 1-甲氧基吴萸次碱 ( 1-methoxy ru-
taecarpine 8)具有体外抗血小板凝集因子 ( PAF)作用。这 3种
生物碱对于由 AA( arachidonic acid)诱导的血小板聚集的抑
制作用比由胶原蛋白 ( collag en)诱导的血小板聚集的抑制作
用强 ,但由于它们对由胶原蛋白诱导的血小板聚集也有抑制
作用 ,所以它们的抗 PAF机制可能与阿司匹林不同 [8, 31]。
Chen I S等人研究了野花椒 Z . simulans Hance,发现其中含
有的阿朴啡类生物碱 N -acety ldehydro anonaine, N -acety-
lanonaine和 N -acetylnornuciferine[9, 10, 12];喹诺酮类生物碱
simuleno line, benzosimuline, zanthobungeaninem, eduli-
tine, huajiaosimuline[12];喹啉类生物碱γ-fagarine, skimmia-
nine, robustine[12];苯并啡啶类生物碱 decarine以及吖啶酮
类生物碱 arbo rinine[12]等都具有抗血小板凝集的作用。 其中
只有 hua jiao simuline可以抑制由凝血酶 ( thrombin)诱导的血
小板凝集。 值得注意的是 , 4-meth oxy-1-methyl-2-quino lone
( 56)能够有选择地抑制由 AA诱导的血小板凝集。 而喹诺酮
类生物碱 per oxy simulenoline( 18)和 zanth odioline( 57) ,根本
不抑制血小板凝集 ; simuleno line( 17)和 benzo simuline( 19)
虽然具有抑制 PAF的活性 ,但是不具有选择抑制性。 造成活
性差异的原因可能是喹诺酮类生物碱中吡喃环的存在 [12]。此
外 , ch eler ythrine, dictamnine[26 ]和 avicine pseudocyanide[32]
也具有很强的抑制血小板凝集活性。
酰胺也是花椒属植物中所含的一类抗 PAF物质。 Chen I
S等人研究发现 lanyuamide I ( 32) , la nyuamide II ( 33) , te-
trah ydrobungeanool ( 25) , ( 2E , 4E , 8Z , 11Z ) -及 ( 2E , 4E ,
8Z , 11Z ) -2′-hydroxy-N -isobut yl-2, 4, 8-11-tetradecate-
tra enamide ( 58, 59) ,γ-sanshool ( 60)和 h ydro xy γ-sanshoo l
( 61)是全缘叶花椒 Z . integrifoliolum ( Mer r. ) M en.中主要
抗血小板凝集成分。 后 4种酰胺的活性实验数据还表明连在
5位上的碳链中双键数越多 ,抗血小板凝集活性越低 [24]。
Shen W S等人从樗叶花椒 Z. ailanthoides Sieb. et
Zucc. 中得到的 dihydro ala tamide对由 AA诱导产生的血小
板凝集具有选择抑制性 ,而 N -p-couma roy ltyr amine能够显
著地抑制 DAP诱导的血小板凝集 [28 ]。
除生物碱和酰胺外 ,花椒属植物中含有的其他类型的化
学成分对血小板的凝集也有一定的抑制作用。如 Z. integri-
f oliolum 含有的黄酮 3, 5-diacety ltambulin ( 49) , prudo-
mestin[24] , Z. simulans中含有的香豆素 aesculetin dimethyl
eth er[12] , Z . schinif olium 中含有的香豆素 schinicouma rin
( 43) , acetox yaurapten ( 44) , schininally lo l ( 45) , ( -) -ace-
to xycollinin( 62) , aurapten( 63) , collinin( 64)等都具有抗血
小板凝集的作用。生物活性实验表明 , aurapten和 collinin的
抑制活性更高 ,而从同种植物中得到的香豆素 hydrangetin
( 65)和 um belliferone( 66)则不具有抑制血小板凝集的作用。
通过比较发现 , 7位萜烯基或氧化萜烯基的存在 ,使得香豆
素抑制血小板凝集的活性得以提高 [26 ]。
2. 5 细胞毒活性: 在 Chen I S等人的实验中 simulenoline
( 17) , benzosimuline ( 19)和 hua jiao simuline表现出很强的
细胞毒活性 ,其中 huajiao simuline的活性大大强于前两
者 [12]。从北美花椒 Z . americanum Mill中分离到的 4个香豆
素: dipetaline ( 67) , allox anthoxyletin ( 68) , xanthoxyletin
( 69) , xanth yletin( 70) ,它们均具有不同程度的细胞毒活性 ,
其中含异戊二烯基的香豆素 ( 67)活性最强。它们能够阻断胸
苷进入白血病细胞 ( HL-60)进而抑制 DNA的合成。 通过比
较发现 , 4个香豆素中含有异戊二烯基对活性的贡献比甲氧
基的贡献更大 ,而且角形骨架的吡喃香豆素活性明显高于线
形骨架的吡喃香豆素 [33 ]。
2. 6 抑制 DNA异构酶: DN A异构酶在 DN A合成复制过
程中具有重要作用 ,直接影响到细胞的生长和分裂 ,因此
DNA异构酶抑制剂的研究对于开发抗癌药物具有重大意
义。 从花椒属植物中分离得到的 iso faga ridine( 7) , nitidine,
chelery g th rine等化合物具有对 DNA异构酶的抑制作用 [7 ]。
另外 ,香豆素 collinin和苯并啡啶类生物碱 oxynitidine具有
抑制乙肝病毒 ( HBV ) DN A复制的功能 [25 ]。该属植物成分中
·669·中草药 Chinese T raditional and Herbal Drug s 2002年第 33卷第 7期
某些化合物具有对 DN A异构酶的抑制作用 ,可能是其细胞
毒活性的主要机制。
3 结语
由以上研究结果可以看出 ,花椒属植物在我国资源丰
富 ,其生物活性成分种类繁多 ,各类生物活性化合物的构效
关系研究尚属起步 ,有待进一步深入而系统的研究。
参考文献:
[1 ] 熊泉波 ,施大文 .花椒及其同类品的形态组织学研究 [ J] . 药
学学报 , 1991, 26( 12): 938-947.
[2 ] 孙小文 ,段志兴 .药用植物研究进展 [ J] . 药学学报 , 1996, 31
( 3): 231-240.
[3 ] 刘锁兰 ,魏璐雪 ,王 动 ,等 .青花椒化学成分的研究 [ J] . 药
学学报 , 1991, 26( 11): 836-840.
[4 ] Wu S J, Ch en I S. Alkaloids f rom Zanthox ylum simulans [ J] .
Ph ytochemis try, 1993, 34( 6): 1659-1661.
[5 ] Wu S J, Ch en I S, Ch ern C Y, et al . St ructu re and synthesi s
of simulansamide, A platelet aggregation Inhibitor f rom Zan-
thoxylum sim ulans [ J] . J Chin Ch em Soc, 1996, 43(2) : 195-
198.
[ 6 ] Brader G, Wurz G, Greg er H, et al . Nov el prenylated 2-
quinolinones f rom eas t Asian Zanthox ylum species [ J ] .
Liebigs Ann Ch em , 1993, ( 4): 355-358.
[7 ] Fang S D, Wang L K, Hech t M S. Inhibi to rs of DN A topoi-
somerase I i solated f rom th e roo ts of Zanthoxylum nit id um
[ J ]. J Org Chem, 1993, 58( 19): 5025-5027.
[ 8 ] Show W S, Tsai I L, Teng C M, et a l. Indolopyrido-
quinazoline alkaloids w i th ant iplatelet agg regation activi ty
f rom Zanthoxylum integr ifol iolum [ J ] . Planta Med, 1996,
62( 2) : 175-176.
[9 ] Chen I S, Wu S J, Leu Y L, et al . Alkaloids f rom root bark
of Zanthox ylum simulans [ J ] . Ph ytochemis try, 1996, 42
( 1): 217-219.
[10 ] Chen I S, Wu S J, Lin Y C, et al . Dimeric 2-quinolone alk a-
loid and antiplatelet aggregat ion cons tituents of Zanthoxylum
simulans [ J] . Ph ytochemis try, 1994, 36( 1): 237-239.
[11 ] Arruda S P M, Fernand es B J, Silva M F G F, et al .
Quinolone alk aloid s f rom Zanthoxylum a cuti folium [ J ] .
Ph ytoch emist ry, 1992, 31( 10): 3617-3619.
[12 ] Chen I S, Ts ai I W, Teng C M, et al . Py ranoquinoline alk a-
loids f rom Zanthoxylum sim ulans [ J ] . Ph ytochemis t ry,
1997, 46(3) : 525-529.
[ 13 ] Moura N F, Riberi ro H B, Mach ado E C S, et al . Ben-
zoph enanth ridine alkaloids f rom Zanthox ylum rhoi folium
[ J ]. Ph ytoch emist ry, 1997, 46( 8): 1443-1446.
[14 ] Sukari M A, Salim W S W, Ibrahim N H, et al . Ph enan tri-
dine alkaloids f rom Zanthox ylum myriacanth um [ J]. Fitoter-
apia, 1999, 70: 197-199.
[15 ] Thuy T T, Por zel A, Ripperger H, et al . Bishordeninyl ter-
pene alkaloids f rom Zanthoxylum avicennae [ J ] . Phy toch em-
is t ry, 1999, 50( 5): 903-907.
[16 ] Xiong Q B, Shi D W , Yamamoto H, et al . Alkylamides f rom
pericarps of Zantho xylum bungeanum [ J ] . Ph ytoch emist ry,
1997, 46( 6): 1123-1126.
[17 ] Adesina S K, Olug bade T A, Akinw usi D D, et al . New
amides f rom Zanthox ylum lemairie pericarps [ J ] . Plan ta
Med , 1997, 63( 3): 286-287.
[ 18 ] Kalia N K, Singh B, Sood R P. A n ew amide f rom Zanthoxy -
lum armatun [ J ]. J Nat Prod, 1999, 62( 2): 311-312.
[ 19] Kashiw ada Y, Ito C, Katagi ri H, et al . Amid es of th e f ruit
of Zan thoxylum spp. [ J ] . Ph ytochemis try, 1997, 44 ( 6 ):
1125-1127.
[ 20 ] Chen I S, Chen T L, Lin W Y, et al . Is obutylamides f rom
the f ruit of Zanthoxylum integri foliolum [ J ] . Ph ytochem-
ist ry, 1999, 52( 2): 357-360.
[ 21 ] Cuca L E, Martinez J C, M onach e F D. 7, 9′-epox ylignan
and oth er con sti tuen ts of Zanthoxylum culantr il lo [ J] . Ph y-
toch emis t ry, 1998, 47( 7): 1437-1439.
[22 ] Ngouela S, Tsamo E, Connolly J D. Lignans and other con-
s tituents of Zanthoxylum heitz i i [ J ]. Phytochemis t ry, 1994,
37( 3): 867-869.
[ 23 ] Arruda M S P, Fernandes J B, Viei ra P C, et al . Pro-
tolimonoid and lignans f rom Zanthox ylum pet iolare [ J ] .
Ph ytochemis try, 1994, 36( 5): 1303-1306.
[ 24 ] Chen I S, Chen T L, Ch ang Y L, et al . Ch emical con-
s ti tuents and biological act iviti es of the f rui t of Zantho xylum
integri foliolum [ J] . J Nat Prod , 1999, 62( 6): 833-837.
[25 ] Chang C T, Doong S L, Tsai I L, et al . Coumarins and anti-
HBV const ituents f rom Zan thoxylum schinifol ium [ J] . Phyto-
ch emis t ry, 1997, 45( 7): 1419-1422.
[ 26 ] Chen I S, Lin Y C, Tsai I L, et al . Coumarins and anti-
platelet agg regation con sti tuen ts f rom Zan thoxylum schini-
fol ium [ J] . Phytochemis t ry, 1995, 39( 5): 1091-1097.
[27 ] Xiong Q B, Shi D W , Mizuno M. Flavon ol glucodies in peri-
carps of Zan thoxylum bungeanum [ J ] . Ph ytoch emist ry,
1995, 39( 3): 723-725.
[ 28 ] Sh een W S, Tsai I L, Teng C M , et al . Nor-neolignan and
phenyl propanoid f rom Zanthox ylum ai lanthoid es [ J ]. Phyto-
chemis t ry, 1994, 36( 1): 213-215.
[29 ] Nav arrete A, Hong E. An th elmintic p ropert ies of a-sansh ool
f rom Zanthoxylum l iebmannian um [ J ] . Planta Med , 1996,
62( 3): 250-251.
[ 30] 路纯明 ,卢 奎 ,严以谨 ,等 .花椒挥发油组分的分离鉴定及
其对杂拟谷盗成虫毒力测定的初步研究 [ J ]. 中国粮油学报 ,
1995( 6): 70-74.
[ 31 ] 陈聪颖 ,陆 阳 .全缘花椒中抗 PAF的吲哚生物碱 [ J] . 中
草药 , 1997, 28( 4): 253.
[32 ] Ko F N, Hsiao G, Ch en I S, et al . Inhibi ti on of collagen-in-
duced platelet agg regation and adhesion by a pseudocyanide
deriv ative of avicine is olated f rom Zanthoxylum in teg rifol i-
olum M err. [ J ] . Bioch em Ph armacol, 1993, 46 ( 7): 1165-
1173.
[33 ] Ju Y, Sti ll C C, Sacalis J N, et al . Cytotoxic coumarins and
lig nan s f rom ex tract s of th e no rth ern Prickly Ash (Zanthoxy -
lum amer icanum ) [ J ]. Phytoth er Res, 2001, 15( 5): 441-443.
敬 告 读 者
《中草药》杂志编辑部尚存部分过刊合订本 ,包括: 1974-1975年 , 1976年 , 1979年 , 1985-1994年 ( 80元 /年 ) ;
1995-1997年 ( 110元 /年 ) ; 1998年 ( 135元 ) ; 2000年 ( 180元 ) ; 2001年 ( 200元 ) ; 1996年增刊 ( 50元 ) ; 1997年增
刊 ( 45元 ) ; 1998年增刊 ( 70元 ) ; 2000年增刊 ( 70元 ) ; 2001年增刊 ( 70元 )。 欢迎来函来电订购 ,电话: 022-
27474913; 022-23006821 (传真 )。
·670· 中草药 Chinese T raditional and Herbal Drug s 2002年第 33卷第 7期