構(gòu)樹新化學(xué)成分及生物學(xué)活性研究進展

丁 宇，仇 晶，劉小宇

1第二軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)部生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室;2 第二軍醫(yī)大學(xué)學(xué)員旅十二隊，上海 200433

構(gòu)樹［Broussonetia papyrifera(L.)Vent.］為?？茦?gòu)樹屬植物，分布于中國黃河、長江和珠江流域，日本、越南、印度等國亦有分布，資源十分豐富。構(gòu)樹的根、葉、果實和樹皮在中醫(yī)里皆有使用。構(gòu)樹皮能利尿消腫，祛風(fēng)濕，還可以用于治療神經(jīng)性皮炎及癬癥;樹液可以利水解毒，治水腫癬疾和蛇、蟲、蜂、蝎、狗咬;構(gòu)樹葉具有清熱涼血、利濕和殺蟲作用，可用于鼻衄，腸炎，痢疾。構(gòu)樹果實也是中東地區(qū)重要的民間藥材［1］。自2000 年以來研究者分別從構(gòu)樹的葉、根和果實中獲得了31 種新化合物，本文特對這些新化合物及其生物學(xué)活性進行綜述。

1 黃酮類新化合物的結(jié)構(gòu)及活性

1.1 黃酮類新化合物的結(jié)構(gòu)

近年來從構(gòu)樹中獲取了6 種黃酮類新化合物。Son 等［2］從構(gòu)樹根皮中分離出一種新的黃酮類化合物紙莎草黃酮醇A(Papyriflavonol A)(1)，通過光譜分析得出其結(jié)構(gòu)為5，7，3'，4'-四羥基-6，5'-二(γ，γ-二甲基烯丙基)黃酮醇(5，7，3'，4'-tetrahydroxy-6，5'-di-(γ，γ-dimethylallyl)-flavonol)。Chen 等［3］從構(gòu)樹根的乙醇提取物中分離出兩種新成分，分別為8-(1，1-二甲基烯丙基)-5'-(3-甲基-2-丁烯基)-3'，4'，5，7-四羥基黃酮醇(8-(1，1-dimethylallyl)-5'-(3-methylbut-2-enyl)-3'，4'，5，7-tetrahydroxyflavonol)(2)和3'-(3-甲基-2-丁烯基)-3'，4'，7-三羥基黃烷(3'-(3-methylbut-2-enyl)-3'，4'，7-trihydroxyflavane)(3)。Guo 等［4］從構(gòu)樹皮乙酸乙酯提取物中得到兩種新成分，分別為5，7，3'，4'-四羥基-3-甲氧基-8-牦牛兒基黃酮(5，7，3'，4'-tetrahydroxy-3-methoxy-8-geranylflavone)(4)和5，7，3'，4'-四羥基-3-甲氧基-8，5'-二異戊二烯基黃酮(5，7，3'，4'-tetrahydroxy-3-methoxy-8，5'-diprenylflavone)(5)。此外，Zheng 等［5］從構(gòu)樹中提取出新化合物3，5，7，4'-四羥基-3'-(2-羥基-3-甲基-3-丁烯基)黃酮(3，5，7，4'-tetrahydroxy-3'-(2-hydroxy-3-methylbut-3-enyl)flavone)(6)?；衔锝Y(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 構(gòu)樹中黃酮類新化合物的結(jié)構(gòu)Fig.1 Chemical structures of flavonoids detected in B.papyrifera

1.2 黃酮類新化合物的活性

黃酮類化合物具有多種生物學(xué)活性，尤其以抗菌、抗氧化及細胞毒等活性為主。對構(gòu)樹葉總黃酮(total flavonoids of Broussonetia papyrifera，TFBP)生物學(xué)活性的研究結(jié)果表明，TFBP 可保護經(jīng)重金屬處理的人表皮細胞活性，降低脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物濃度，及通過下調(diào)Bcl-2 蛋白和上調(diào)Bax 蛋白的表達，誘導(dǎo)肝癌細胞HepG2 凋亡［6，7］。

從構(gòu)樹中獲得的黃酮類新化合物1 具有多種生物學(xué)活性。首先是廣譜抗真菌與抗細菌活性，其對白色念珠菌(Candida albicans)、釀酒酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)、大腸桿菌(Escherichia coli)、鼠傷寒沙門菌(Salmonella typhimurium)、表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)和金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的最小抑制濃度(minimal inhibitory concentration，MIC)分別為25、12.5、20、25、10 和15 μg/mL［8，9］，表現(xiàn)出一定的作為抗菌先導(dǎo)物的應(yīng)用潛力。其次，Kwak 等［10］發(fā)現(xiàn)化合物1 可選擇性抑制分泌型磷脂酶A2，并不可逆地抑制人類IIA 型和V 型非胰腺磷脂酶A2，半數(shù)抑制濃度(50% inhibiting concentration，IC50)分別為3.9 μM與4.5 μM;第三，化合物1 還能有效抑制炎癥過程中白三烯C4生成(IC50約為0.64 μM)，并可明顯降低大鼠體內(nèi)免疫球蛋白E 依賴的被動皮膚過敏反應(yīng)，可作為一種新的抗炎藥物進行開發(fā)利用［10］;第四，化合物1 還能抑制人類乙酰膽堿酯酶(human acetylcholinesterase，hAchE)與人類丁酰膽堿酯酶(human butylcholinesterase，hBchE)，IC50分別為3.1 μM 與1.5 μM［11］，將來有可能應(yīng)用于治療阿爾茲海默病［12，13］。

化合物2 也具有抑制hAchE 和hBchE 的作用，作用強度高于化合物1，IC50分別為0.82 μM 和0.52 μM［11］;還發(fā)現(xiàn)它具有蛋白酪氨酸磷酸酶1B(Protein Tyrosine Phosphatase 1B，PTP1B)抑制作用(IC50=4.3 μM)，其作用強于之前從構(gòu)樹中分離出的黃酮類化合物broussochalcone A(IC50=36.8 μM)［3］。而PTP1B 在胰島素受體的磷酸化方面發(fā)揮著主要作用，根據(jù)上述結(jié)果可以推論，化合物2 作為PTP1B 抑制劑，有可能成為一種新的治療II 型糖尿病和肥胖癥的藥物［14］。

與化合物1、2 的抗菌及酶抑制劑作用不同，化合物5 具有體外抗腫瘤活性。Guo 等發(fā)現(xiàn)化合物5可以抑制人類乳腺癌細胞MCF-7 的體外增殖(IC50=4.41 μM)，其作用效果與broussoflavonol B(IC50=4.19 μM)相當(dāng)。通過免疫印跡法發(fā)現(xiàn)，其對于MCF-7 細胞的作用，是通過下調(diào)細胞的雌激素受體-α36(estrogen receptor-α36，ER-α36)的表達，降低其穩(wěn)定性實現(xiàn)的［4，15］。

2 木脂素類新化合物的結(jié)構(gòu)及活性

2.1 木脂素類新化合物的結(jié)構(gòu)

近年來，從構(gòu)樹中獲得了一系列新的木脂素類化合物。分別為蘇式-1-(4-羥苯基)-2-(4-((E)-3-羥基-1-丙烯基)-2-甲氧基苯氧基)-1，3-丙二醇(threo-1-(4-hydroxyphenyl)-2-{4-［(E)-3-hydroxy-1-propenyl］-2-methoxyphenoxy }-1，3-propanediol)(7)，赤式-1-(4-羥苯基)-2-(4-((E)-3-羥基-1-丙烯基)-2-甲氧基苯氧基)-1，3-丙二醇(erythro-1-(4-hydroxyphenyl)-2-{4-［(E)-3-hydroxy-1-propenyl］-2-methoxyphenoxy}-1，3-propanediol)(8)，蘇式-1-(4-羥苯基)-2-(4-(3-羥基-1-丙基)-2-甲氧基苯氧基)-1，3-丙二醇(threo-1-(4-hydroxyphenyl)-2-［4-(3-hydroxy-1-propyl)-2-methoxyphenoxy］-1，3-propanediol)(9)，赤式-1-(4-羥苯基)-2-(4-(3-羥基-1-丙基)-2-甲氧基苯氧基)-1，3-丙二醇(erythro-1-(4-hydroxyphenyl)-2-［4-(3-hydroxy-1-propyl)-2-methoxyphenoxy］-1，3-propanediol)(10)，(7'R，8'S)-3-甲氧基-4'，9，9”-三羥基-4，7'-環(huán)氧-5，8'-新木脂素((7'R，8'S)-3-methoxy-4'，9，9''-trihydroxy-4，7'-epoxy-5，8'-neolignan)(11)，(7'R*，8'S*)-3-甲氧基-7-氧代-4'，9，9''-三羥基-4，7'-環(huán)氧-5，8'-新木脂素((7'R*，8'S*)-3-methoxy-7-oxo-4'，9，9''-trihydroxy-4，7'-epoxy-5，8'-neolignan)(12)，(7R*，8S*，8'R*)-7'ξ-甲氧基-4，4'，9，-三羥基-7，9'-環(huán)氧-8，8'-木酚素((7R*，8S*，8'R*)-7'ξ-methoxy-4，4'，9，-trihydroxy-7，9'-epoxy-8，8'-lignan)(13)，(7R*，8S*，8'R*)-7''，8''-蘇式-3'-甲氧基-7'-氧代-4，4''，7''，9，9''-五羥基-4'，8'':7，9'-雙環(huán)氧-8，8'-倍半木質(zhì)素((7R*，8S*，8'R*)-7''，8''-threo-3'-methoxy-7'-oxo-4，4''，7''，9，9''-pentahydroxy-4'，8'':7，9'-bis-epoxy-8，8'-sesquineolignan)(14)，(7S*，7'S*，7''R*，8R*，8'R*，8''S*)-3'-甲氧基-4，4''，9''-三羥基-4'，7'':7，9':7'，9-三環(huán)氧-5'，8''，8，8''-倍半木質(zhì)素((7S*，7'S*，7''R*，8R*，8'R*，8''S*)-3'-methoxy-4，4''，9''-trihydroxy-4'，7'':7，9':7'，9-triepoxy-5'，8''，8，8''-sesquineolignan)(15)［16］和(+)-松脂素-4'-O-β-D-吡喃葡糖基-4''-O-β-D-呋喃芹菜苷((+)-pinoresinol-4'-O-β-D-glucopyranosyl-4''-O-β-D-apiofuranoside)(16)［17］?；衔锝Y(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 構(gòu)樹中木脂素類新化合物的結(jié)構(gòu)Fig.2 Chemical structures of lignans detected in B.papyrifera

2.2 木脂素類新化合物的活性

Mei 等［16］對木脂素類新化合物的抗氧化活性進行了研究。通過MTT 法，發(fā)現(xiàn)化合物7、11、12、14和15 能夠保護嗜鉻細胞瘤細胞PC12 免受H2O2介導(dǎo)的損傷;同時Mei 等人還發(fā)現(xiàn)，化合物7、8、10、13和赤式-1-(4-羥基-3-甲氧基苯基)-2-(4-((E)-3-羥基-1-丙基))-2-甲氧基苯氧基)-1，3-丙二醇(erythro-1-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-2-{4-［(E)-3-hydroxy-1-propenyl］-2-methoxyphenoxy}-1，3-propanediol)具有一定的清除1，6-二(二苯基膦基)己烷(1，6-bis(diphenylphosphino)hexane，DPPH)自由基的活性，但作用強度不高，IC50分別為236.8 μM、156.3 μM、273.9 μM、281.1 μM 和60.9 μM。

Ran 等［17］發(fā)現(xiàn)化合物16 具有細胞毒活性，可抑制人肝癌細胞HepG2 生長，IC50為17.19 μg/mL，與抗腫瘤藥物5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil，5-FU)(IC50=12 μg/mL)的作用強度接近，顯示其在抗腫瘤藥物中的可能的開發(fā)潛力。

3 萜類新化合物的結(jié)構(gòu)及活性

3.1 萜類新化合物的結(jié)構(gòu)

Ko 等［18］從構(gòu)樹葉中發(fā)現(xiàn)3 種新的二萜類物質(zhì)，分別為構(gòu)樹酮A(broussonetones A)(17)，構(gòu)樹酮B(broussonetones B)(18)和構(gòu)樹酮C(broussonetones C)。構(gòu)樹酮A 是一種無色針狀固體，分子式為C20H32O4，其骨架結(jié)構(gòu)為四環(huán)雙萜，結(jié)構(gòu)為(7α，16α)-17-trihydroxy-ent-kauran-6-one;構(gòu)樹酮B 也是無色針狀固體，是構(gòu)樹酮A 的立體異構(gòu)體;構(gòu)樹酮C分子式為C23H36O4，是構(gòu)樹酮A 的16，17 位縮酮化合物。

Zhong 等［19］從構(gòu)樹皮中分離得到4 種新的三萜類物質(zhì)，分別為(3β)-3-(乙酰氧基)大戟烷-7，25-二烯-24-酮((3β)-3-(acetyloxy)eupha -7，25-dien-24-one)(19)，(3β，24R)-3-(乙酰氧基)大戟烷-7，25-二烯-24-醇((3β，24R)-3-(acetyloxy)eupha-7，25-dien-24-ol)(20)，(3β，24S)-大戟烷-7，25-二烯-3，24-二醇((3β，24S)-eupha-7，25-diene-3，24-diol)(21)和(3β，24R)-大 戟 烷-7，25-二 烯-3，24-二 醇((3β，24R)-eupha-7，25-diene-3，24-diol)(22)。

鐘漢庭［20］等從構(gòu)樹皮乙醇提取物中獲得新化合物23，結(jié)構(gòu)為3β-乙酰氧基-甘遂烷-7-烯-24S，25-二醇(3β-acetoxy-tirucalla-7-en-24S，25-diol)?；衔锝Y(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 構(gòu)樹中萜類新化合物的結(jié)構(gòu)Fig.3 Chemical structures of terpenes detected in B.papyrifera

3.2 萜類新化合物的活性

Ko 等［18］通過酪氨酸酶抑制分析系統(tǒng)與DPPH自由基系統(tǒng)評價新化合物17 和18 以及構(gòu)樹酮C 的生物學(xué)活性發(fā)現(xiàn)，新化合物17 和18 以及構(gòu)樹酮C對酪氨酸酶有微弱而穩(wěn)定的抑制作用，IC50分別為0.322 mM、0.317 mM 和0.323 mM，而對黃嘌呤氧化酶有中等強度的抑制作用，IC50分別為107.70 μM、53.90 μM 和43.89 μM，可能在開發(fā)痛風(fēng)藥物上有著一定的應(yīng)用前景。

4 其它新化合物的結(jié)構(gòu)及活性

4.1 其它新化合物的結(jié)構(gòu)

除上述幾類新化合物外，近年來，從構(gòu)樹各部位也獲得了一些糖苷類及酚類新化合物。

Feng 等［21］從構(gòu)樹葉中得到了3 種新的糖苷類化合物，分別為苯甲酸芐酯基-2，6 -二氧-β-D-吡喃葡糖 苷(benzyl benzoate-2，6-di-O-β-D-glucopyranoside)(24)，(2R，3R，5R，6S，9R)-3-羥基-5，6-環(huán)氧-β-紫羅醇-2-O-β-D-吡喃葡糖苷((2R，3R，5R，6S，9R)-3-hydroxy -5，6-epoxy -β-ionol-2-O-β-D-glucopyranoside)(25)和(2R，3R，5R，6S，9R)-3 -羥基-5，6 -環(huán)氧-乙?；?β-紫羅醇-2-O-β-D-吡喃葡糖苷((2R，3R，5R，6S，9R)-3-hydroxyl-5，6-epoxy– acetyl-βionol-2-O-β-D-glucopyranoside)(26)。Zhou 等［22］則從構(gòu)樹果實中獲得了一種新的糖苷類化合物2 -(4 -羥苯基)丙烷-1，3 -二醇-1-O-β-D-吡喃葡糖苷(2-(4-hydroxyphenyl) propane-1，3-diol-1-O-β-D-glucopyranoside)(27)。

Ryu 等［23］從構(gòu)樹根中獲得兩種骨架非常罕見，為5，11-二氧雜苯并［b］芴-10-酮的新化合物，命名為構(gòu)樹芴酮A(broussofluorenone A)(28)和構(gòu)樹芴酮B(broussofluorenone B)(29)。

Zhou 等［22］從構(gòu)樹果實中分離出15 種酚類物質(zhì)，其中(7R*，8S*，8'R*)-7''，8''-赤式-3'-甲氧基-7'-氧代-4，4''，7''，9，9''-五羥基-4'，8'':7，9'-雙-環(huán)氧基-8，8'-倍半新木脂素((7R*，8S*，8'R*)-7''，8''-erythro-3'-methoxy-7'-oxo-4，4''，7''，9，9''-pentahydroxy-4'，8'':7，9'-bis-epoxy-8，8'-sesquineolignan)(30)為新化合物。

此外，Zhao 等［24］從構(gòu)樹葉中分離出來2 種蛋白質(zhì)，分別是PMAP1(paper mulberry antifungal protein 1，構(gòu)樹抗真菌蛋白1)和PMAP2(paper mulberry antifungal protein 2，構(gòu)樹抗真菌蛋白2)。PMAPⅠ分子量為18798，是一種橡膠素類似蛋白;PMAPⅡ分子量為31178，是殼聚糖酶家族I 的成員?；衔锝Y(jié)構(gòu)見圖4。

圖4 構(gòu)樹中其它新化合物的結(jié)構(gòu)Fig.4 Chemical structures of other compounds detected in B.papyrifera

4.2 其它新化合物的活性

Ryu 等［23］發(fā)現(xiàn)新化合物28 和29 具有較強的α-葡萄糖苷酶抑制活性，IC50分別為27.6 μM 和33.3 μM，其作用強度與α-葡萄糖苷酶抑制劑伏格列波糖(IC50=23.4 μM)接近，顯示出在降糖藥開發(fā)上的可能應(yīng)用。而PMAP I 與PMAP II 被發(fā)現(xiàn)具有抗綠色木霉(Trichoderma viride)活性，IC50均為0.1 mg/mL。PMAP I 與PMAP II 為首次報道的具有抗真菌活性的構(gòu)樹高分子提取物［24］。

5 結(jié)語

構(gòu)樹在我國分布廣泛，是一種藥用價值很高的植物，其葉、樹皮、根皮和果實在臨床均有實際應(yīng)用價值。構(gòu)樹的化學(xué)成分復(fù)雜，生物學(xué)活性多樣，目前對于構(gòu)樹的化學(xué)成分以及活性的研究已取得一定進展，但根據(jù)本文所總結(jié)的內(nèi)容來看，構(gòu)樹中新化合物的生物學(xué)活性還不夠優(yōu)良，還難以說明構(gòu)樹臨床應(yīng)用的物質(zhì)基礎(chǔ)，且大部分研究缺乏對作用機制的深入探討，這極大地限制了構(gòu)樹的進一步應(yīng)用。因此，有必要對構(gòu)樹進行藥效成分、生物學(xué)活性以及作用機制的進一步研究，以期能更合理、更有效地開發(fā)構(gòu)樹資源。

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