全 文 : 综述
凤尾蕨属植物化学成分及药理活性研究进展
龚先玲 1* , 陈志红2 , 梁念慈 1
(1. 广东医学院 广东天然药物研究与开发重点实验室 , 广东 湛江 524023;
2. 广东医学院 分析中心 , 广东 湛江 524023)
[摘要 ] 凤尾蕨属植物中含有多种化学成分 , 按照化学结构的类型 ,主要有二萜及其苷 、黄酮及其苷 、倍半萜 、
挥发油等类型的化合物 。本属部分植物的粗提物具有抗肿瘤 、抗菌等药理活性 , 特别对一些单体成分的体外抗肿
瘤 、抑制血小板聚集 、抗炎等作用研究较为透彻。作者对凤尾蕨属植物的化学成分及药理活性的研究进行了综述 ,
并指出了对凤尾蕨属植物研究存在的主要问题和今后研究的主要方向。
[关键词 ] 凤尾蕨属;化学成分;药理活性
[中图分类号 ] R 284. 1 [文献标识码 ] A [文章编号 ] 1001-5302(2007)14-1382-06
[收稿日期 ] 2006-05-24
[基金项目 ] 国家自然科学基金资助项目(3987099)
[通讯作者 ] *龚先玲 , Tel:(0759)2388405, E-m ail:xlgong@
163. com
凤尾蕨科 P teridaceae约有 10属 , 400余种 , 分布于世界
热带和亚热带地区 , 尤以热带美洲为多 , 其中凤尾蕨属 P teris
是种类最多的 1个属 , 约有 300种 ,我国有凤尾蕨属 66种 ,
主要分布在华南和西南 , 少数种类向北到达华东及秦岭南
坡 [ 1] 。该属植物药用的有 24种 , 大多具有清热 、解毒 、消肿 、
止痢等功效 [ 2, 3] 。
国外学者对凤尾蕨属植物的研究较早 , 我国起步较晚。
近年来 , 由于发现凤尾蕨类植物含有多种天然抗肿瘤作用和
抗微生物的活性物质而备受关注。作者就国内外对凤尾蕨
属植物化学成分和药理活性作一综述。
1 化学成分
1. 1 二萜及其苷
凤尾蕨属植物含有多种二萜 , 其中以对映贝壳杉烷 、对
映贝壳杉烯为基本骨架 ,羟基取代一般在 2, 6, 7, 9, 11, 15等
位 , 少部分在 16, 17位 , 15位羟基氧化生成 15-氧对映贝壳
杉烷或 15-氧-对映贝壳杉烯 , 部分化合物的 19位与 6位结
合成对映贝壳杉烷内酯或对映贝壳杉烯内酯;二萜苷的糖基
主要发生在 2或 4位。化合物的名称及植物来源见表 1, 结
构见图 1。据文献 [ 16]报道 , 这类化合物中含有 α, β-亚甲基
环戊酮结构的 , 具有较高的反应活性 , 可经 M ichae l加成反
应 , 与含巯基的酶结合而导致酶失活 , 从而显示出这类化合
物的细胞毒作用 , 这对开发凤尾蕨属植物有启发意义。
1. 2 黄酮及其苷
目前 , 已对该属 19种植物的黄酮类成分进行了研究 , 发
现了 26种黄酮及其苷 , 化合物的名称及植物来源见表 2,结
构见图 2。苷元主要是槲皮素 、芹菜素 、木犀草素和山柰酚 ,
组成糖链的糖基大部分是葡萄糖 、鼠李糖和半乳糖 , 还有少
部分的葡萄糖醛酸。糖元部分主要是单糖和双糖。
1. 3 倍半萜
凤尾蕨属中的另一类特征化合物是具有 1-氢-茚-1-酮骨
架结构的化合物 , 该类化合物在凤尾蕨属中比较常见 , 是 1
类具有 14或 15个碳原子的倍半萜类化合物。半边旗 P teris
sem ipinnata 中含 倍 半 萜 Norpte rosin C (即 3-hydroxy-6-
hydroxyme thy l-2, 5, 7-trim e thy lindanone)[ 14] 。秦波等对其他
倍半萜及其苷作了详细的报道 [ 22] 。
1. 4 其他成分
凤尾草 P. mu ltifida中还含有 β-谷甾醇 [ 10] , 半边旗 P.
sem ipinnata挥发油的主要成分为:3-甲氧基-1, 2-丙二醇;3-
己烯-1-醇;1-正己醇;4-羟基-2-丁酮;3-甲基-1-戊醇等 [ 23] 。
2 药理活性
2. 1 抗肿瘤作用
2. 1. 1 体外抗肿瘤作用 崔燎等研究发现半边旗的水提液
在生药 25 mg L - 1时 , 对人白血病粒细胞 HL-60细胞生长
的抑制率达 98. 3%, IC50为生药 4. 7 m g L - 1;醇提液在相
同浓度下的抑制率达 99%;水提液和醇提液在生药 25 m g
L- 1对 K562细胞生长的抑制率达 100%[ 24]。半边旗的乙醇粗
提物经活性炭柱粗分后所得粉状提取物 , 对 HL-60细胞生长
有显著抑制作用 [ 25] 。从半边旗分离得到的二萜类化合物
11β-hydroxy-15-oxo-ent-kaur-16-en-19-oic ac id(即 5F), 7β,
11β-dihydroxy-15-oxo-ent-kaur-16-en-19, 6β-o lide(即 A), 7β,
9-D ihydroxy-15-oxo-en t-kau r-16-en-19, 6β-o lide(即 6F)明显抑
制 HL-60, 人低分化胃腺癌上皮细胞 MGC-803, 人低分化鼻
咽癌上皮细胞 CNE-2Z, 人肝癌上皮细胞 BEL-7402, 人肺癌
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表 1 凤尾蕨属植物中二萜及其苷类化合物
No. 化合物名称 取代基位置 植物来源 文献 结构类型
1 2β , 16α-d ihyd roxy-en t-kau rane R1 =H , R 2 =H , R3 =CH3 b, c, d, h [ 4, 5] Ⅰ
2 2β , 16α-d ihyd roxy-en t-kau rane2-O-β-D-glu cos ide R1 =β-D-G lc, R2 =H , R3 =CH3 b, c, d, h [ 4, 5] Ⅰ
3 2β , 6β, 16α-trihyd roxy-en t-kau rane R1 =H , R 2 =OH , R3 =CH3 c [ 4, 5] Ⅰ
4 2β , 6β, 16α-trihyd roxy-en t-kau rane 2-O-β-D-glucoside R1 =β-D-G lc, R2 =OH , R3 =CH3 c [ 5] Ⅰ
5 2β , 16α, 18-trihyd roxy-ent-kaurane R1 =H , R 2 =H , R3 =CH2OH k [ 6] Ⅰ
6 2β , 15α, 16α, 17-tetrahyd roxy-en t-kau rane R=H c [ 5] Ⅱ
7 2β , 14β, 15α, 16α, 17-pen tahyd roxy-ent-kaurane R=H c [ 5] Ⅱ
8 11β, 16β-epoxy-en t-kau ran-19 oic acid g [ 7] Ⅲ
9 (16R)-11β-hydroxy-15-oxo-en t-kau ran-19-oic acid R=H e, l [ 8, 9] Ⅳ
10 (16R)-11β-hydroxy-15-oxo-en t-kau ran-19-oic R1 =β-D-G lc e, l [ 8, 9] Ⅳ
acid 19-β-D-glu coside
11 (16S)-11β-hyd roxy-15-oxo-en t-kau ran-19-oic acid e, l [ 8, 9] Ⅴ
12 (16R)-7β, 9-dihydroxy-15-oxo-en t-kau ran-19, 6β-olide e, l [ 8, 9] Ⅵ
13 2β , 15α-d ihyd roxy-en t-kau r-16-ene R1 =OH , R2 =H , R3 =H , b, c, d, h [ 4, 5, 10] Ⅶ
R4 =H , R 5 =OH , R6 =CH3
14 2β , 15α-d ihyd roxy-en t-kau r-16-ene 2-O-β-D-glucoside R1 =O-β-D-G lc, R2 =H , b, c, d, h, i [ 4, 5] Ⅶ
R3 =H , R 4 =H , R5 =OH , R6 =CH3
15 2β , 6β, 15α-trihyd roxy-en t-kau r-16-ene R1 =OH , R2 =OH , R3 =H , c, h [ 5, 10] Ⅶ
R4 =H , R 5 =OH , R6 =CH3
16 2β , 6β, 15α-trihyd roxy-en t-kau r-16-ene 2-O-β-D-g lucoside R1 =O-β-D-G lc, R2 =OH , R3 =H , c [ 5] Ⅶ
R4 =H , R 5 =OH , R6 =CH3
17 2β , 14β, 15α-trihyd roxy-en t-kau r-16-ene R1 =OH , R2 =H , R3 =H , i [ 5] Ⅶ
R4 =OH , R5 =OH , R6 =CH3
18 2β , 14β, 15α-trihyd roxy-en t-kau r-16-ene 2-O-β-D-g lucoside R1 =O-β-D-G lc, R2 =H , R3 =H , i [ 5] Ⅶ
R4 =OH , R5 =OH , R6 =CH3
19 2β , 6β, 14β, 15α-tetrahydroxy-ent-kaur-16-ene R1 =OH , R2 =OH , R3 =H , i [ 5] Ⅶ
R4 =OH , R5 =OH , R6 =CH3
20 2β , 13, 14β, 15α-tetrahydroxy-en t-kau r-16-en e R1 =OH , R2 =H , R3 =OH , i [ 5] Ⅶ
R5 =OH , R6 =CH 3
21 2β , 14β, 15α, 19-tetrahydroxy-en t-kau r-16-en e R4 =OH , R1 =OH , R2 =H , R3 =H , i [ 5] Ⅶ
R4 =OH , R5 =OH , R6 =CH2OH
22 9-hyd roxy-en t-kau r-16-en-19-oic acid g [ 7] Ⅷ
23 15-oxo-en t-kau r-16-en-19-oic acid R1 =H , R 2 =H , R3 =H , R4 =H g [ 7] Ⅸ
24 9-hyd roxy-15-oxo-en t-kau r-16-en-19-oic acid R1 =OH , R2 =H , R3 =H , R4 =H f, g [ 7, 11] Ⅸ
25 9-hyd roxy-15-oxo-en t-kau r-16-en-19-oic acid 19-β-D-glu coside R1 =OH , R2 =H , R3 =H , R4 =β-D-G lc a, f [ 11] Ⅸ
26 11β-hyd roxy 15-oxo-en t-kau r-16-en-19-o ic acid R1 =H , R 2 =OH , R3 =H , R4 =H e, f, l [ 8, 9, 11, 14] Ⅸ
27 11β-hyd roxy 15-oxo-en t-kau r-16-en-19-o ic acid R1 =H , R 2 =OH , R3 =H , a, e, f, l, m [ 4, 9, 12, 11] Ⅸ
19-β-D-g lucoside R4 =β-D-G lc
28 12β-hyd roxy 15-oxo-en t-kau r-16-en-19-o ic acid R1 =H , R 2 =H , R3 =OH , m [ 4] Ⅸ
19-β-D-g lucoside R4 =β-D-G lc
29 9, 15β-dihydroxy-ent-k aur-16-en-19-oic acid R1 =OH , R2 =H , R3 =H , R4 =OH g [ 7] Ⅹ
30 11β, 15β-dihydroxy-ent-k aur-16-en-19-oic acid R1 =H , R 2 =OH , R3 =H , R4 =OH g [ 7] Ⅹ
31 12β, 15β-dihydroxy-ent-k aur-16-en-19-oic acid R1 =H , R 2 =H , R3 =OH , R4 =OH g [ 7] Ⅹ
32 6β, 9-dihyd roxy-15-oxo-en t-kau r-16-en-19-o ic acid R1 =OH , R2 =OH , R3 =H , f [ 11] Ⅺ
19-β-D-g lucoside R4 =β-D-G lc
33 6β, 11β-dihydroxy-15-oxo-en t-kau r-16-en-19-oic acid R1 =OH , R2 =H , R3 =OH , a, f [ 11] Ⅺ
19-β-D-g lucoside R4 =β-D-G lc
34 7β , 9-dihyd roxy-15-oxo-en t-kau r-16-en-19, 6β-o lide R1 =OH , R2 =H e, j [ 8, 13] Ⅻ
35 7β , 11β-dihyd roxy-15-oxo-en t-kau r-16-en-19, 6β-o lide R1 =H , R 2 =OH l [ 13] Ⅻ
36 9, 11β-epoxy-15-oxo-ent-k aur-16-en-19-oic acid R=H j [ 14] Ⅹ , Ⅲ
37 9, 11β-epoxy-15-oxo-ent-k aur-16-en-19-oic acid R=β-D-G lc j [ 14]
19-β-D-g lucoside
38 9, 15β-dihydroxy-ent-k aur-16-en-19-oic acid j [ 15]
39 9-hyd roxy-en t-kau r-16-en-19-oic acid R=H j [ 15] Ⅹ , Ⅴ
40 9-hyd roxy-en t-kau r-16-en-19-oic acid 19-β-D-g lucoside R=β-D-G lc j [ 15] Ⅹ , Ⅴ
注:a. P teris a lt issim a;b. P. angustipinna;c. P. cret ica;d. P. da cty lina;e. P. d ispar;.f P. livida;g. P. long ipes;h. P. m u ltifida;.i P. p lum-
baea;.j P. pu rpureora ch is;k. P. ryukyuensis;.l P. sem ip innata;m. P. trem u la
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图 1 凤尾蕨属植物中二萜及其苷类化合物母核
细胞 SPC-A-1及肝癌细胞 H ePGⅡ的增殖 , 5F, A, 6F活性依
次增强 , 且其作用呈明显的剂量依赖关系 , 6F对 HL-60细胞
生长抑制活性最强 , IC50为(0.09±0. 01)μmo l L - 1 , 阳性对
照 5-氟尿嘧 啶 (5-Fu)的 IC50为 (52.5 ±2.8) μmo l
L - 1[ 26 , 14] 。 7β, 11β-dihydroxy-15-oxo-ent-kaur-16-en-19, 6β-ol-
ide(即 A)抑制 HL-60和 K562细胞生长 ,作用于细胞周期的 M
期 , 研究结果初步提示 A不具细胞诱导分化作用 [ 27] 。不同
浓度的 5F作用于高转移卵巢癌细胞 HO-8910PM 24 h后 ,明
显抑制其增殖 , 使 G 0 /G1期的细胞减少 , 阻断细胞于 G2 M/
期 [ 28] 。 5F与其他几种常用的抗肿瘤药物 5-Fu, 顺铂 (CD-
DP), 长春新碱(VCR)联合应用 , 效果比各药单独使用的效
果明显提高 , 可产生协同作用(包括相加和增强作用)[ 29] 。
低浓度 6F分别与 2-氯代脱氧腺苷(2-CLdAdo), CDDP, VCR,
5-Fu合用 , 可增强它们对 HL-60细胞的杀伤作用 , q值大于
0. 85,与各药有相加或协同作用 , 6F对 2-C ldAdo, CDDP,
VCR, 5-Fu的增效倍数分别为 1. 58, 1.53, 1.55, 1. 38[ 30] 。半
边旗多糖对 SPC-A-1细胞有强烈的杀伤作用 ,明显影响细胞
周期时相分布 ,可引起肺腺癌 SPC-A-1细胞凋亡 [ 31] 。
芹菜素可抑制人白血病细胞 [ 32] 、乳腺癌细胞 [ 33]以及结
肠癌细胞 [ 34]的生长 , 通过抗氧化机制预防肿瘤的发生 、发
展。
2. 1. 2 体内抗肿瘤作用 用半边旗的水提液对动物移植瘤
的作用进行研究 , 发现其有良好的抗动物移植瘤生长的作
用。在生药 5. 0 g kg - 1 d- 1剂量时 , 对 S
180
和荷瘤小鼠肝
癌 H epA肝癌抑瘤率分别为 59%和 39%, 与有效量的 5-Fu
抑瘤率相当 [ 25] 。 5F注射液对 H epA和 S
180
也有抗肿瘤活性 ,
5F注射液的 LD50为 414. 4 m g kg - 1 [ 35] 。
2. 1. 3 半边旗水提液和醇提液的急性毒性研究 半边旗水
提液和醇提液在整体试验抑瘤明显时 , 不降低血中白细胞水
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表 2 凤尾蕨属植物中黄酮及其苷类化合物
No. 化合物名称 取代基位置 植物来源 文献 结构类型
1 apigen ind in 5-O-g lucoside i [ 17] Ⅰ
2 apigen in 7-O-β-D-g lucoside R=β-D-G lc b, j, l, p [ 4, 11, 17] Ⅱ
3 apigen in 7-O-galactos ide R=Gal k [ 18] Ⅱ
4 apigen in 7-O-galactosylg lucoside R=Gal-G lc a [ 18] Ⅱ
5 kaemp fero l3-O-β-D-glu coside R1 =β-D-G lc, R 2 =H g [ 17] Ⅲ
6 kaemp fero l3-O-β-ru tinos ide R1 =α-L-Rha(1 ~ 6)-D-G lc, R2 =H g [ 17] Ⅲ
7 kaemp fero l3, 7-d i-O-α-L-rham noside R1 =α-L-Rha, R2 =α-L-Rha l [ 11] Ⅲ
8 kaemp fero l3-O-α-L-rh amnoside R1 =α-L-Rha n, l [ 6] Ⅲ
9 kaemp fero l3-O-g lucu ronside R=G lu A o [ 18] Ⅲ
10 kaemp fero l3-O-g lucu ronylg lucu ronside R=G lu A-G lu A o [ 18] Ⅲ
11 kaemp fero l3-O-g lucosy lglu coside R1 =G lc-G lc, R2 =H k [ 18] Ⅲ
12 lu teolin id in 5-O-glucos ide i, m [ 17] Ⅳ
13 lu teolin R1 =H , R2 =H c [ 18] Ⅴ
14 lu teolin 7-O-β-D-g lucosid e R1 =β-D-G lc, R 2 =H a, b, f, j, l, p [ 4, 11, 17, 20] Ⅴ
15 lu teolin 8-C-rham nos ide-7-O-rham noside R1 =α-L-Rha, R2 =α-L-Rha b [ 19] Ⅴ
16 lu teolin 7-O-rob inobioside R1 =α-L-Rha(1 ~ 6)-D-G al, R2 =H b [ 20] Ⅴ
17 lu teolin 7-O-ru tinoside R1 =α-L-Rha(1 ~ 6)-D-G lc, R2 =H b [ 20] Ⅴ
18 lu teolin 7-O-sophoros ide R1 =β-D-G lc(1 ~ 2)-D-G lc, R2 =H a, b, e, k [ 18, 21] Ⅴ
19 lu teolin 7-O-β-gen tiobioside R1 =β-D-G lc(1 ~ 6)-D-G lc, R2 =H b [ 21] Ⅴ
20 quercet in 3-O-α-L-rh amnoside R=α-L-Rha h [ 17] Ⅵ
21 3″-O-acetylquercitrin R=3-O-A cety l-α-L-Rha h [ 17] Ⅵ
22 4″-O-acetylquercitrin R=4-O-A cety l-α-L-Rha h [ 17] Ⅵ
23 quercet in 3-O-glucuronide R=G lu A o [ 18] Ⅵ
24 quercet in 3-O-glucoside R=G lc k [ 18] Ⅵ
25 quercet in 3-O-rutinoside R=α-L-Rha(1~ 6)-D-G lc o [ 18] Ⅵ
注:a. P. a ltissima;b. P. cretica;c. P. decurren s;d. P. deflexa;e. P. d en ticu la te;.f P. d ispar;g. P. excelsa;h. P. g rand ifolia;.i P. long ip innu-
la;.j P. m ulti fida;k. P. p lumu la;.l P. podophyl la;m. P. quadriauri ta;n. P. ryukyuensis;o. P. V itta ta l;p. P. Wa llich iana
图 2 凤尾蕨属植物中黄酮及其苷类化合物母核
平 , 不降低体重和食欲 , 急性毒性低。提示半边旗抗癌活性
高 , 不良反应少 ,似可减低 5-Fu的骨髓抑制及胃肠道不良反
应 [ 24] 。
2. 1. 4 半边旗抗肿瘤作用机制 [ 36]
2. 2 对血液系统的影响
半边旗中二萜类化合物 5F具有抑制凝血酶诱导的兔血
小板聚集的作用 , 随着浓度的增大 , 对血小板聚集的抑制率
也增加 [ 37] 。 5F在体内明显抑制了鸡胚绒毛尿囊膜上的血管
生成 [ 38] 。
2. 3 抗炎作用
芹菜素-7-O-葡萄糖苷可剂量依赖性地抑制皮下注射葡
萄糖氧化酶或黄嘌呤氧化酶引起的皮肤炎症 ,但对于注射异
丙苯过氧化氢引起的皮炎无显著作用 , 这可能与其能够清除
葡萄糖氧化酶产生的过氧化氢自由基以及黄嘌呤氧化酶产
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生的超氧阴离子自由基有关 [ 39] 。
2. 4 抗菌作用
蜈蚣草多糖 、井栏边草多糖对大肠杆菌 E scherichia coli、
变形杆菌 P roteus vulgaris、金黄色葡萄球菌 Staphy lococcus au-
reus、啤酒酵母 Saocharom yces cerevisiae、青霉菌 Penicillium sp.
等均有不同程度的抑菌活性 [ 40] 。剑叶凤尾蕨 、半边旗的水
提液和醇提液分别对金黄色葡萄球菌 S. aureus、大肠杆菌
E. coli、八叠球菌 S. arcina lutea、变形杆菌 P. vu lgaris、枯草杆
菌 Bacillus subtilis、酵母菌 Saocharomyces cerevisiae均具有较
强抑菌活性 [ 41] 。凤尾草 P teris m ultifida 50%乙醇提液和水
提液均完全抑制白念珠菌的芽管形成 [ 42] 。芹菜素对多种革
兰氏阴性菌 Pseudomonas m irabilis, P. aeruginosa, Sa lm onella
typhi, Escherich ia coli, Enterobacter aerogenes, E. cloaceae, K leb-
siella pneum oniae的生长有抑制作用 ,其中对于 E. cloaceae及
K. pneum oniae生长的抑制作用最强 ,最低抑制浓度 (M IC)可
达 4 μg mL - 1 [ 43] 。
2. 5 其他作用
5F在体外试验中能明显抑制病理性瘢痕成纤维细胞增
殖 , 在 40 m g L - 1以内不引起细胞坏死性改变 [ 44] 。
3 结语
目前 , 已对凤尾蕨属 23个种的化学成分进行了研究 ,化
学成分的类型主要集中于萜类和黄酮类。虽然对化学成分
的研究涉及的面较广 , 但对每个种的化学成分研究不够细
致。对半边旗的药理活性研究较为深入 , 特别对半边旗抗肿
瘤作用 、肿瘤细胞的凋亡以及抗癌机理进行了详细深入的研
究;而对本属其他植物的药理活性研究相对较少。因此 , 今
后的工作应从以下方面开展:进一步研究凤尾蕨属各个种的
化学成分。由于含有 α, β-亚甲基环戊酮结构的化合物 , 具有
细胞毒作用 , 应加强对凤尾蕨属植物中含有这类成分的化合
物的药理活性研究。依据 “同属植物具有相同或相近的化学
成分” ,而化合物的性质决定其药理活性的观点 ,可进一步从
凤尾蕨属植物中筛选具有生物活性的化合物。 加强半边旗
有效成分的临床研究;通过对凤尾蕨属植物化学成分和药理
作用进行更深入的系统研究 ,探求化学成分和药理作用之间
的联系 , 为开发和利用凤尾蕨属植物提供依据。
[参考文献 ]
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Advances in study on chem ical constituents and pharmacolog ical
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GONG X ian-ling1 , CHEN Zhi-hong2 , LIANG N ian-c i1
(1. Guangdong Key Laboratory for Development and R esearch ofNaturara lDrugs, GuangdongM ed ical College, Zhan jiang 524023, China;
2. Analy sis Cen ter, GuangdongMed ical College, Zhanjiang 524023, Ch ina)
[ Abstract] The m ain chem ical constituen ts in p lants of genus pteris inc lude diterpeno ids, d iterpeno id g ly co sides, flavonoids,
flavono id g ly co side s, sesquiterpeno ids and vo latile o ils, etc. Som e o f ex tracts show the fo llow ing activ itie s, such as an titum or, an tifung i
and antibacteria. Som e o f com pounds have inh ibitory effect on p la tele t aggrega tion and antiinflam a to ry action. The la te st progress on
chem ica l constituents and pharm aco logica l activ ity we re reviewed in the pape r. M ain prob lem s and study d irec tions in futu re o f pteris
w ere indica ted.
[ Keyw ords] P teris;chem ica l constituents;pharm aco log ical ac tivity [责任编辑 戴 畅 ]
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