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山芎属植物化学成分及生物活性的研究进展



全 文 :书文献综述
收稿日期:2012-02-09; 修订日期:2012-09-18
基金项目:国家自然科学基金青年基金 ( No. 81001609)
作者简介:李兴博( 1987-) ,男( 汉族) ,山东章丘人,现为中国医学科学院
药用植物研究所硕士研究生,主要从事中药资源化学研究工作.
* 通讯作者简介:刘海涛( 1981-) ,男( 满族) ,河北承德人,现任中国医学
科学院药用植物研究所助理研究员,博士学位,主要从事天然产物化学及
中药质量分析的研究工作.
山芎属植物化学成分及生物活性的研究进展
李兴博,刘海涛* ,齐耀东,张 进,朱迎夏,张 昭,张本刚
(中国医学科学院 北京协和医学院 药用植物研究所
中草药物质基础与资源利用教育部重点实验室,北京 100193)
摘要:山芎属植物在我国的分布主要包括山芎、台湾山芎、鞘山芎,其中有关鞘山芎的研究较多,而其余两种植物的研究
较少。文章综述了近年来山芎属植物的化学成分及其生物活性的研究进展,为今后对该属植物资源的开发和利用提供
一些参考。
关键词:山芎属; 新疆藁本; 化学成分; 生物活性
DOI标识:doi: 10. 3969 / j. issn. 1008-0805. 2012. 12. 070
中图分类号:R282. 71 文献标识码:B 文章编号:1008-0805( 2012) 12-3097-04
Advances in the Research of Chemical Constituents and Bioactivities of Conioselinum
LI Xing-bo,LIU Hai-tao* ,QI Yao-dong,ZHANG Jin,ZHU Ying-xia,ZHANG Zhao,ZHANG Ben-gang
( Key Laboratory of Bioactive Substance and Resources Utilization of Chinese Herbal Medicine,Ministry of Educa-
tion,Institute of Medicinal Plant Development,Chinese Academy of Medical Sciences,Peking Union Medical Col-
lege,Beijing 100193,China)
Abstract: In China,Conioselinum Fisch. ex Hoffm genus includes Conioselinum chinense,Conioselinum morrisonense Hayata
and Conioselinum vaginatum ( Spreng. ) Thell. . And most researches were focused on Conioselinum vaginatum ( Spreng. ) Thell.
up to now. In this review,the chemical constituents and bioactivities of Conioselinum were summarized. It is valuable to further de-
velop and utilize the medicinal resources of Conioselinum.
Key words: Conioselinum Fisch. ex Hoffm; Conioselinum vaginatum( Spreng. ) Thell. ; Chemical constituent; Bioactivity
山芎属 Conioselinum Fisch. ex Hoffm 为伞形科的一个小属,
包含 4 种植物,主要分布于北半球,其中,我国分布 3 种,山芎 Co-
nioselinum chinense (L.)Britton,Sterns et Poggenburg产于安徽、江
西等省,生长于海拔 1 000 m 左右的山溪边;台湾山芎 Conioseli-
num morrisonense Hayata产于台湾省宜兰、台中、南投等地,具有
散风、理气、止痛的功效,主治头痛,肝郁胁痛,脘腹胀痛等。鞘山
芎 Conioselinum vaginatum (Spreng.)Thell. 又名新疆藁本,系多
年生草本,生长于海拔 1500 ~ 2 400 m 的山坡草地或灌木丛中,
主要分布于新疆的天山和阿尔泰山一带,在新疆的伊犁地区有人
工栽培,其根茎常作为药材藁本的代用品入药,具有祛风除湿、散
寒止痛的功效,主要用于治疗风寒感冒、头痛、风寒湿痹、寒湿腹
痛、泄泻、疥癣、痤疮等[1,2]。
目前,山芎属植物的研究中,有关鞘山芎的研究较多,而其余
两种植物的研究较少。我们总结了近年来山芎属植物化学成分
及生物活性的研究进展,以便为山芎属植物资源的开发和利用提
供一些参考。
1 山芎属植物的化学成分
山芎属植物的化学成分主要包含挥发油类成分和非挥发油
成分,其中挥发油类成分是其主要的化学成分。
1. 1 挥发油成分 山芎属植物的挥发油部分主要包含萜类、苯酞
类、脂肪族类、芳香族类等化合物,其中苯酞类成分含量较高。
1. 1. 1 萜类化合物 山芎属植物挥发油成分中萜类化合物主要
有月桂烯(1)、顺 - β -罗勒烯(2)、反 - β -罗勒烯(3)、β -香叶
烯(4)等无环(链状)单萜;α -水芹烯(5)、β -水芹烯(6)、α -松
油烯(7)、β -松油烯(8)、γ -松油烯(9)、α -松油醇(10)、伞花
烃(11)、胡椒酮(12)、水芹醛(13)、香芹酚(14)、异松油烯(15)、
胡椒烯酮(16)、间伞花烃(17)等单环单萜;、Δ3 -蒈烯(18)、α -
蒎烯(19)、β -蒎烯(20)、莰烯(21)樟脑(22)、香桧醇(23)、2 -
蒈烯(24)、4 -蒈烯(25)等双环单萜;β -金合欢烯(26)、α -金
合欢烯(27)等无环倍半萜;β -榄烯(28)、α -石竹烯(29)、γ -
榄香烯(30)、α -姜黄烯(31)等单环倍半萜;α -杜松烯(32)、γ
-杜松烯(33)、δ -杜松烯(34)、α -佛手柑烯(35)、4,10 -二甲
基 - 7 -异丙基二环(4,4,0)- 1,4 -癸二烯(36)等双环倍半萜;
α -雪松烯(37)、α -长叶松烯(38)、α -广藿香烯(39)、β -广藿
香烯(40)、α - 古芸烯(41)、α - 古巴烯(42)、α - 荜澄茄油烯
(43)等三环倍半萜[3 ~ 6]。结构式见图 1。
1. 1. 2 苯酞类化合物 山芎属植物挥发油成分中的苯酞类化合
物主要有藁本内酯(1)、蛇床酞内酯(2)、正丁烯基苯酞(3)、藁本
内酯二聚体(4)等[4 ~ 6,10],苯酞类成分在伞形科植物中广泛存在,
它们是山芎属植物的特征性成分[9]。结构式见图 2。
1. 1. 3 脂肪族类化合物 山芎属植物挥发油成分中脂肪族类化
合物主要有 1 -甲氧基 - 6,6 -二甲基 - 1 -环己烯(1)、乙酸小
茴香酯(2)、十六烷(3)、环十四烷(4)、环十五烷(5)、1,15 -十
六烷二烯(6)、二十一烷(7)、3,13 -十八碳双烯 - 1 -醇(8)、二
十四烷(9)、二十二烷(10)、2,6,10,14 -四甲基十六烷(11)、玫
瑰醚(12)、α -醋酸松油酯(13)、正丁醛(14)、3 -甲基正丁醛
(15)、2 -甲基正丁醛(16)等[3 ~ 5]。结构式见图 3。
1. 1. 4 芳香族类化合物 山芎属植物挥发油成分中的芳香族类
化合物主要有苯乙烯(1)、3 -甲基苯酚(2)、戊基苯(3)、2 -苯基
- 2 -丙醇(4)、苯并噻唑(5)、香草乙酮(6)、4 -乙烯基 - 2 -甲
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书氧基 -苯酚(7)、2 -异丙基 - 5 -甲基茴香醚(8)、香草醛(9)、
2,6 -二叔丁基 - 4 -甲基苯酚(10)等[5,7]。结构式见图 4。
图 1 山芎属植物挥发油中萜类化合物结构式
1. 2 非挥发油部分 山芎属植物中非挥发油成分主要包括是苯
丙烯类、有机酸类、香豆素类等化合物,其中苯丙烯类衍生物是其
主要的化学成分[3]。
1. 2. 1 苯丙烯类衍生物 山芎属植物中苯丙烯类衍生物主要有:
肉豆蔻醚(1)、异肉豆蔻醚(2)、(E)- 3 - methoxy - 4,5 - methyl-
enedioxcinnamic aldehyde(3)、(E)- 3 - methoxy - 4,5 - methyl-
enedioxcinnamic alcohol(4)、(E)- 3 - methoxy - 4,5 - methylened-
ioxcinnamic acid(5)、山芎酯(6)、阿魏酸(7)、榄香素(8)、甲基丁
香酚(9)、丁香酚(10)、茴香脑(11)、对烯丙基茴香醚(12)
等[3 ~ 8]。结构式见图 5。
图 2 山芎属植物挥发油中苯酞类化合物结构式
图 3 山芎属植物挥发油中脂肪族类化合物结构式
图 4 山芎属植物挥发油中芳香族类化合物结构式
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时珍国医国药 2012 年第 23 卷第 12 期 LISHIZHEN MEDICINE AND MATERIA MEDICA RESEARCH 2012 VOL. 23 NO. 12
书1. 2. 2 有机酸类化合物 山芎属植物中有机酸类化合物主要有
肉豆蔻酸(1)、十五烷酸(2)、棕榈酸(3)、硬脂酸(4)、亚麻酸
(5)、芥酸(6)、9,12 -二烯十八酸甲酯(7)、9,12 -二烯十八酸
(8)、顺 13,16 -二十二碳二烯(9)、神经酸(10)等[3,5,7]。结构式
见图 6。
图 5 山芎属植物中苯丙烯类衍生物结构式
图 6 山芎属植物中有机酸类衍生物结构式
1. 2. 3 其他化合物 山芎属植物非挥发油成分中还有佛手柑内
酯(1)、异茴芹香豆精(2)等香豆素类化合物;豆甾醇(3)、β -谷
甾醇(4)、孕烯醇酮(5)、4 -豆甾烯 - 3,6 -二酮(6)、胡萝卜苷
(7)等甾醇类化合物及蔗糖(8)等糖类化合物[3,5,10]。结构式见
图 7。
2 山芎属植物的生物活性研究
2. 1 抑制脾 T淋巴细胞的凝集 陈若芸等[11]的研究表明新疆藁
本根茎中的化合物(E)- 3 - methoxy - 4,5 - methylenedioxcin-
namic aldehyde,(E)- 3 - methoxy - 4,5 - methylenedioxcinnamic
alcohol,(E)- 3 - methoxy - 4,5 - methylenedioxcinnamic acid可抑
制脾 T淋巴细胞的凝集,对 T 细胞 DNA 的生物合成也有很强的
抑制作用,浓度在 30 μg /ml 以上时几乎达到 100%的抑制(P ﹤
0. 01)。
2. 2 抑制 KB细胞的增殖 试验表明从新疆藁本中分得的肉豆
蔻酸(Myristic acid)在无细胞毒性的浓度下,可特异地抑制由有
丝分裂因子刺激活化的淋巴细胞功能的增加,表现出免疫抑制作
用,其对 KB 细胞增殖具有中等的抑制作用,IC50为 2. 67 × 10
-5
mol /L[11]。
图 7 山芎属植物中几种非挥发油成分的化学结构式
2. 3 抗血小板凝聚 新疆藁本中的阿魏酸(Ferulic acid)在抑制
血栓形成及调节免疫系统方面具有多方面的药理活性。以 ADP
为诱导剂,观察阿魏酸在体内对大鼠血小板凝聚的抑制作用,结
果表明,大鼠口服阿魏酸 400 ~ 600 mg /kg后,对诱导的大鼠血小
板有明显凝聚抑制作用[11]。阿魏酸抗血小板聚集作用的有效基
团是酚羟基和苯环侧链上的取代烷烃基,并且其药效与酚羟基数
目的多少和取代烷烃链的位置及长短有直接的关系[12]。
2. 4 降酶保肝活性 新疆藁本具有明显的降酶保肝活性。从新
疆藁本中分离得到了 3 个具有保肝活性的化合物(E)- 3 - me-
thoxy - 4,5 - methylenedioxcinnamic aldehyde,(E)- 3 - methoxy -
4,5 - methylenedioxcinnamic alcohol,(E)- 3 - methoxy - 4,5 -
methylenedioxcinnamic acid,用四氯化碳急性肝损伤动物模型对这
3 种化合物进行肝保护作用筛选,结果表明这 3 种化合物对对四
氯化碳引起的小鼠血清转氨酶升高均有降低作用,对丙酸杆菌引
起的小鼠免疫性肝损伤有保护作用[7]。
2. 5 血管舒张 采用离体血管实验观察不同产地新疆藁本挥发
油对 KCl预收缩大鼠胸主动脉环张力的影响。研究发现所有样
品中挥发油对大鼠胸主动脉环均有不同程度的舒张作用,且随着
剂量的增加,活性增强,呈非线性关系;由于不同产地新疆藁本挥
发油的成分组成不尽一致,因此也显示了不同强度的血管舒张作
用[14]。
2. 6 解痉、镇痛、平喘 戴斌等[4,17]研究表明新疆藁本含有与辽
藁本相同的 β -水芹烯、正丁烯内酯及藁本内酯等多种活性成
分,具有与药用藁本相似的解痉、镇痛及抗皮肤真菌的药理作用,
并且其抗菌作用还强于辽藁本。陶静仪等[18]研究证明藁本内酯
有明显的解痉、平喘作用。给豚鼠腹腔注射 0. 14 ml /kg 能缓解
组织胺与乙酰胆碱的致喘反应,其效力约与氨茶碱 50 mg /kg 相
仿。在豚鼠肺溢流实验,静脉注射藁本内酯 0. 08 ml /kg 能对抗
组织胺 2 ~ 10 μg /kg 所引起的支气管收缩。藁本内酯不仅对豚
鼠离体气管条有松弛作用,而且对乙酰胆碱、组织胺以及氯化钡
引起的气管平滑肌痉挛收缩,有明显的解痉作用,上述作用不能
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LISHIZHEN MEDICINE AND MATERIA MEDICA RESEARCH 2012 VOL. 23 NO. 12 时珍国医国药 2012 年第 23 卷第 12 期
书被心得安所阻断。
3 讨论
3. 1 作为药材藁本的新药源 山芎属植物具有悠久的民间药用
历史,台湾山芎具有“开气郁,治头痛”之功效[2];新疆藁本在新
疆等地常用于治疗风寒头痛、寒湿腹痛、泄泻、疥癣等症,在我国
西部各省,新疆藁本常作为药材藁本的代用品使用[19,20]。藁本
为我国传统中药材,为伞形科藁本属植物藁本 Ligusticum sinense
Oliv.或辽藁本 Ligusticum jeholense Nakai et Kitag. 的干燥根茎和
根,具有祛风、散寒、除湿、止痛的功效,主治风寒感冒,巅顶疼痛,
风湿痹痛[15]。目前市场供应的藁本以野生药材为主,由于长时
间的滥采乱挖和人为的环境破坏,导致野生资源日趋枯竭,藁本
产量连年锐减,已由 2000 年的 5000 吨锐减到 2010 年的 1000 吨;
藁本药材的人工栽培的起步较晚、规模较小、产量较低,发展缓
慢,现在仍处于不成熟的阶段,年产量在 200 ~ 300 吨;同时,国内
外市场对藁本的需求量逐年增长,已由 2000 年的 1000 吨飙升到
2010 年的 3500 吨,导致藁本供不应求,供需缺口逐年加大,价格
也一路飙升,藁本资源短缺现象日益严峻[22,23]。
藁本和新疆藁本是同科不同属的植物,但是戴斌[6]研究发
现新疆藁本含有与辽藁本相同的 16 种化合物,其中包含藁本内
酯、阿魏酸和肉豆蔻醚等多种活性成分,其解痉镇痛的药理作用
也近似于辽藁本。另外,在我国西北、西南各省,甚至北京地区新
疆藁本常作为药材藁本的代用品,广泛应用[16]。近几年,国内几
家以藁本为原料的制药企业也均以新疆藁本作为替代品入药。
据统计,新疆藁本行销全国二十余省区达三千余吨[21]。另外,新
疆藁本资源相对丰富,蕴藏量较大,且在新疆伊犁地区已有大面
积的人工栽培,这为解决藁本药材资源的日益匮乏、扩大新的药
源提供了一条广阔的途径,但是能否将新疆藁本列为药典中药材
藁本的基源植物之一,还需要进行大量的实验研究进行佐证。
3. 2 建立药材质量标准 当前,中药质量标准是国内外中医药
研究的热点之一。中药作用的整体性、组成成分的多样性、作
用靶点和作用机制的复杂性、以及成分间相互作用的难以预
测性,使得建立既符合中药作用特点、又能为国际医药界所认
可的质量标准体系成为中药现代化、国际化进程中迫切需要
解决的一项艰巨任务[24,25]。张金兰等[26]对藁本药材的乙醇
提取物及化学成分进行了抗炎、镇痛、镇静等药效学研究,发
现藁本药材中的阿魏酸是能够代表其功能主治的指标成分,
而且在 20 个产地的样品中均含有,可以作为评价藁本药材质
量的指标成分,并建立了该指标成分的 HPLC 定量分析方法,
为中药藁本的质量控制与评价提供科学依据。然而,阿魏酸
广泛分布于伞形科的植物中,如药材当归、川芎在《中国药
典》(2010 版)中的含量测定中也以阿魏酸作为检测成分,因
此单独以阿魏酸作为药材藁本的评价指标还有待于进一步的
商榷。鉴于新疆藁本与药材藁本具有相似的功效及化学成
分,常作为药材藁本的代用品使用,因此,开展新疆藁本的化
学成分和药理活性的综合研究,对于建立新疆藁本的质量标
准和完善药材藁本的质量标准具有重要的参考价值。
山芎属植物种类较少,国内外学者对该属植物的研究主要集
中在新疆藁本(鞘山芎)上,且研究成果多集中在上世纪八九十
年代,距今已有二十余年;台湾山芎及山芎尚未有研究报道,因此
有必要开展该属植物化学成分和生物活性等方面的研究,为合理
开发和利用该属植物的资源提供参考。
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