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大戟科(Euphorbiaceae)约有300属5000多种,全球分布。该科中的许多植物,由于含有黄酮、鞣质、香豆素、二萜和生物碱等具有生物活性的化学成分,因此被作为民间药物使用,用于治疗多种疾病。
山麻杆(AlchorneadavidiiFranch.)是大戟科中的一种灌木,广泛分布于我国的东部和中部以南地区。中医认为其具有解毒和止痛的功效,用于治疗蛔虫病、腰痛、蛇咬伤和疯狗咬伤等病。但是,对这种植物的化学成分和生物活性至今未见任何报道。
一叶萩[Securinegasuffruticosa(Pall.)Rehd.]是大戟科的另一种灌木,在我国和亚洲其它一些国家广泛分布。民间常将其叶和茎的煎煮汁用于治疗风湿、腰痛和四肢麻木等病症。目前对该植物主要研究了其中的生物碱成分。
本课题主要研究了这两种大戟科植物的酚类成分和生物活性。这两种植物粗提物的乙酸乙酯萃取部分,在体外初试中表现出比较强的抗肿瘤活性和抗菌活性,因此主要对乙酸乙酯萃取部位进行了系统研究。其结果及创新点可小结为:
1植物化学研究
运用硅胶柱层析和凝胶过滤(SephadexLH-20)等手段,从山麻杆中分离得到了32个化合物,利用波谱技术(UV、MS、1HNMR、13CNMR、HMQC、HMBC和NOE等)鉴定了20个化合物的结构,其中18个为酚类化合物(5个木脂素、4个鞣质、8个黄酮和1个香豆素),包括3个新化合物。3个新化合物分别是:3,3-O-二甲基-鞣花酸-4-O-α-L-呋喃阿拉伯糖甙(3,3-di-O-methylellagicacid-4-O-α-L-arabinofuranoside)(A01)、3,3-O-二甲基-鞣花酸-4-O-(5"-O-乙酰基)-α-L-呋喃阿拉伯糖甙[3,3-di-O-methylellagicacid-4-O-(5"-O-acetyl)-α-L-arabinofuranoside](A02)和异鼠李素-3-β-D-吡喃木糖甙(sorhamnetin-3-O-β-D-xyloside)(A03)。15个已知化合物分别为:松脂素(pinoresinol)(A04)、graminoneA(A05)、(+)-丁香脂素[(+)-syringaresinol](A06)、甲氧基松脂素(monomethylpinoresinol)(A07)、boehmenan(A08)、没食子酸甲酯(methylgallate)(A09)、没食子酸(gallicacid)(A10)、芹菜素(apigenin)(A11)、木犀草素(luteolin)(A12)、日本椴甙(tilianin)(A13)、橙皮素-5-O-β-D-葡萄糖甙(hesperetin-5-O-β-D-glucoside)(A14)、异牡荆甙(isovitexin)(A15)、木犀草素-7-O-β-D-葡萄糖甙(luteolin-7-O-β-D-glucoside)(A16)、芹菜素-4-O-二葡萄糖甙(apigenin-4-O-diglucoside)(A17)和东莨菪素(scopoletin)(A-18)。以上所有化合物均为首次从该植物中得到.而且除了没食子酸(A10)外,其它17种酚类成分均为首次从山麻杆属中发现
通过对一叶萩提取物的植物化学研究,从中分得了15个化合物,运用综合波谱技术共鉴定出12个化合物的结构,包括10个酚类化合物(2个鞣质、6个黄酮和2个异香豆素),分别是:没食子酸甲酯(methylgallate)(S01)、没食子酸(gallicacid)(S02)、山奈素(kaempferol)(S03)、槲皮素(quercetin)(S04)、3,7-二甲氧基槲皮素(3,7-dimethylquercetin)(S05)、槲皮素甙(quercitrin)(S06)、芦丁(rutin)(S07)、扁蓄甙(avicularin)(S08)、岩白菜素(bergenin)(S09)和11-O-没食子酰基岩白菜素(11-O-gallovlbergenin)(S10)。
2生物活性研究
对从这两种植物中分得的酚类化合物,除了少数得量较少的外,分别测定了体外细胞毒活性、抑菌活性和保肝活性。
2.1细胞毒活性
利用人白血病细胞系K562、人胃癌细胞系SCG-7901和人结肠癌细胞系SW11l6,采用台盼蓝排染法和MTT法,以5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil)为阳性对照,分别测定了从这两种植物中分得的13种酚类化合物的体外细胞毒活性。测定的单体化合物包括4种木脂素(A01、A05、A06和A08)、4种鞣质(A01、A02、A10和A09)、4种黄酮(A11、A12、A13和A14)和1种异香豆素(S09)。
结果表明,所测试的化合物均具有不同程度的细胞毒活性。其中,四种木脂素对受试细胞表现出较强的活性:松脂素(A04)对三种肿瘤细胞生长的半数抑制浓度值(IC50)为2.9~3.3μg/ml;丁香脂素(A06)对K562细胞的IC50为0.8μg/ml,但对SCG-7901和SW1116细胞的活性较弱,IC50为16μg/ml;graminoneA(A05)和boehmenan(A08)表现出更强的细胞生长抑制活性,对三种肿瘤细胞的半数抑制浓度值很相近,IC50为0.5~1.4μg/ml,其活性优于阳性对照药物5-氟尿嘧啶(IC50:1.3~1.6μg/ml)。因此,木脂素graminoneA(A06)和boehmenan(A08)这两种以前没有活性报道的天然产物,有希望成为具有潜在抗肿瘤活性的药物先导化合物。
2.2抑菌活性
对21种分得的化合物,包括4种木脂素(A04、A05、A06和A08)、4种单宁(A01、A02、A09和A10)、12种黄酮(A11、A12、A13、A14、A15、A16、A17、A03、S03、S04、S06和S07)和1种异香豆素(S09),以及两种植物的粗提物和乙酸乙酯萃取部分,分别进行了抑菌活性测定。测试菌包括2种革兰氏阳性菌(Staphylococcusaureus和Bacillussubtilis)、1种革兰氏阴性菌(Pseudomonasfluorescens)和3种真菌(Candidaalbicans,Aspergillusniger和Trichophytonrubrum)。
抑菌实验表明,除了4种木脂素在测试的条件下没有活性外,其它大多数测试化合物对大多数测试菌表现出中等抗菌活性,最小抑菌浓度值(MIC)为20~100μg/ml。而乙酸乙酯萃取部分相对于大多数化合物来说,表现出较宽的抗菌谱和较高的抑菌活性。
2.3保肝活性
对从这两种植物中分得的8种化合物,包括2种鞣质(A09和A10)和6种黄酮(A03、A12、A13、A1S、A16和A17),利用体外培养的、用CCl4损伤的大鼠肝细胞模型,进行了保肝活性测定。
研究结果表明,在测试的8种化合物中,没食子酸甲酯(A09)、没食子酸(A10)、异鼠李素-3-O-β-D-吡喃木糖甙(A03)和异牡荆甙(A15),在测试剂量范围内具有较好的保护肝细胞CCl4损伤的活性。其中,A03和A15发挥保肝作用的有效浓度为0.075~0.300mg/ml,比已经用于保肝的药物硫普罗宁(Tiopronin)的有效浓度(8mg/ml)更低。
因此,A03和A13是具有潜在的保肝活性的化合物。
3植物化学分类学意义
3.1对山麻杆属的植物化学分类学意义
从山麻杆中分得了4种四氢呋喃骈四氢呋喃类木脂素(A04-A07)和苯骈呋喃木脂素boehmenan(A8)。根据掌握的资料,这是首次从山麻杆属中分得木脂素类化合物。在大戟科的300属5000多种植物中,只在7个属中发现存在木脂素。而且在大戟科内已经发现的木脂素中,四氢呋喃骈四氢呋喃类木脂素极为罕见。从山麻杆中分得的这些木脂素,究竟是这个物种的成分特征,还是一个偶然现象,有待于进一步研究。
值得注意的是,单宁类化合物似乎是山麻杆属的特征成分之一。在该属的一些植物中,已经发现存在没食子酸甲酯、没食子酸、鞣花酸及其衍生物。在本研究中,分得了没食子酸甲酯(A09)和没食子酸(A10),并得到了两种鞣花酸阿拉伯糖甙(A01和A02)。到目前为止,在大戟科中只有少数几种植物中存在鞣花酸糖甙。因此,鞣花酸及其糖甙也许是山麻杆属的有用的分类标记。
最近几年对山麻杆属及其相关属的研究表明,该属的界限尚不十分明确。从该植物中分得的木脂素、单宁和黄酮类化合物,也许为山麻杆属的分类提供有用的线索。
3.2对一叶萩属的植物化学分类学意
义一叶萩中含量较高的特征化合物岩白菜素(S09),也是大戟科野梧桐属(Mallotus)植物的主要成分,11-O-没食子酰基岩白菜素(S10)也已经在野梧桐属的植物中发现,提示一叶萩属和野梧桐属在植物系统上可能存在密切的联系。
另外一个值得注意的现象是,从山麻杆中分得的黄酮类化合物主要是黄酮及其糖甙,而从一叶萩中分得的都是黄酮醇及其糖甙,这种现象也许能部分地解释山麻杆属和一叶萩属在传统的分类系统上存在较大距离的原因。