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连翘木脂素类成分研究现状
作者:朴香兰,田燕泽    
作者单位:(中央民族大学中国少数民族传统医学研究院,北京 100081)

《时珍国医国药》 2010年 第8期

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       【摘要】 
       连翘是我国的传统中药,其含有的木脂素类成分有着广泛的生物活性。文章综述了国内外有关连翘果实中连翘苷与木脂素类组分的提取纯化工艺及连翘苷、木脂素类组分与其他木脂素单体生物活性的研究成果,为中药连翘木脂素的开发利用提供参考。
       【关键词】  连翘; 木脂素; 提取纯化; 生物活性
       连翘 Forsythia suspensa (Thunb.) Vahl为木犀科连翘属植物连翘的干燥果实,秋季果实初熟尚带绿色时采收,除去杂质,蒸熟,晒干,习称“青翘”;果实熟透时采收,晒干,除去杂质,习称“老翘”。连翘主产于我国山西、河南、陕西等地,有清热解毒,散结消肿之功效,主治温热、丹毒、斑疹、痈疡肿毒、瘰疬、小便淋闭等症。
       木脂素(1ignans)是自然界广泛存在的一类植物雌激素,常见于夹竹桃科、爵床科、马兜铃科等植物中,广泛分布于植物的根、根状茎、茎、叶、花、果实、种子以及木质部和树脂等部位,甚至在人和动物的尿液中也有发现[1]。因为从木质部和树脂中发现较早,且分布较多,故得名木脂素。它是由苯丙素单位(C6-C3)聚合而成的一大类化合物,多以二聚体的形式存在,少数为三聚体和四聚体[2],具有多样的结构和广泛的生物活性。
       连翘中的木脂素类成分多为双环氧木脂素及木脂内酯,主要有连翘苷( phillyrin )、连翘脂素( phillygenin )、牛蒡子苷元 (arctigenin )、牛蒡子苷(arctiin)、罗汉松脂素( matairesino1 )、罗汉松脂苷( matairesinoside )、( + )-松脂素[ (+)- pinoresino1 ]、( + ) -松脂- β- D-葡萄糖[(+)-pinoresinol- β- D- glucoside]和 ( + )- inoresinol- 4- O- glucoside。另外,还有落叶松脂素(1ariciresino1)和裂环异落叶松脂素( secoisolariciresino1 )、松脂素单甲基醚- D-葡萄糖苷 ( pinoresinol monomethyl ether- β- D- glucoside )、( + )-表松脂素- 4- β- D-葡萄糖苷 [( + ) epipinoresinol- 4- β- D- glucoside]。2008年朴香兰等[3]又从连翘果实中分离得到两个新的木脂素单体:forsythialan A和forsythialan B。
       1 提取纯化工艺研究
       1.1 提取工艺
       1.1.1 以连翘苷为考察指标连翘苷是双木脂素类化合物的葡萄糖苷,化学式为C27H34O11,分子量为534,熔点181℃,难溶于水,溶于乙醇、甲醇等有机溶剂[4],是连翘药材的主要成分之一,也是国家药典所规定的连翘质量控制指标性成分。以连翘为主药的中成药制剂的银翘解毒片、双黄连注射液、双黄连粉针剂、抗病毒口服液等,均以连翘苷进行质量评价。另外,日本关于连翘提取物作为食品防腐保鲜剂的质量标准中也以连翘苷含量为其质量控制指标。
       钟小群等[5]以连翘苷含量为考察指标,通过水提、醇渗漉、醇回流、半仿生等不同提取工艺,计算连翘中的连翘苷的提取率,发现4种工艺的平均提取率均不高,水提法57.87%、渗漉法57.63%、回流法55.73%、半仿生法20.34%。水提法转移率高低依次为:80℃温浸>95℃热浸>100℃煎煮,差值较大。回流法转移率高低依次为:乙醇浓度70%≥60%≥50%,差值较小。渗漉法转移率高低依次为:乙醇浓度50%≥60%≥70%,差值较小。半仿生法转移率高低依次为:弱酸到弱碱>弱碱到弱酸,差值较大,提取率均很低。总之,对连翘苷的提取影响最大的是提取液的pH值,其次是温度,乙醇浓度(50%~70%)对其影响不太大。李玉斌等[6]以连翘苷为指标,用紫外分光光度计测定提取物的吸光度来考察提取条件,结果发现,在70%乙醇、80℃、提取90 min的条件下吸光度最大,收率最高。赵文华[7]以连翘苷为指标进行测定,用SPSS软件进行水平相关性比较,结果显示,提取溶剂与提取次数有显著性差异(P<0.005)。最后确定连翘苷提取的最佳工艺条件为: 50%乙醇回流提取3次,每次1 h,溶剂用量为8倍。胡光等[8]以连翘苷含量为指标,加乙醇量为干药材量6,7,8倍;回流时间为1.5,2.0,2.5 h;乙醇浓度为40%,60%,80%;提取次数为1,2,3次,结果发现,最佳提取工艺为加乙醇量8倍,回流时间2 h,乙醇浓度80%,提取2次。连翘经两次提取后,提取率已达90%以上(总固体含量94.7%,浸膏醇提液吸收度百分率95.7%)。影响提取液吸收度的因素排列依次为:提取次数>乙醇浓度>乙醇倍数>回流时间。黄桂丽等[9]采用正交实验法,考虑的主要影响因素如下:乙醇浓度、乙醇用量、回流时间、回流次数、提取温度。确定最佳提取工艺为6倍量70%乙醇,在80℃回流2次,每次提取1.0 h。影响连翘苷提取的因素主次顺序为:回流次数>提取温度>乙醇浓度>乙醇用量>提取时间。薛漓等[10]采用《中国药典》收载的HPLC法分析测定连翘苷的含量,比较了水煎煮、水煮-醇沉及渗漉3种提取方法,结果显示水煎法和渗漉法提取率相近(53%,56%),水煮-醇沉法最低(29%),工业生产以水煎法更实用,并比较了原药煎煮与粉碎煎煮的提取率,均为53%。
       1.1.2 以木脂素类组分为考察指标涂秋云[11]以木脂素类组分为考察对象,建立了热浸提取法提取连翘木脂素类组分的工艺,确定了优化的工艺参数:75%乙醇,70℃,料液比1∶15, 每次1.5 h,提取3次。放大实验显示连翘木脂素类组分的平均得率为0.373%,平均提取率为88.9%,提取物中木脂素类组分的含量为1.86%,优化提取工艺条件适合放大生产。建立了“微波-半仿生”热浸提取法提取连翘木脂素类组分的工艺,确定了优化的条件参数为首次提取溶剂pH为5.5~6.0;第2次提取溶剂pH为7.0~8.0;微波强度为700 W;料液比1∶12;辐照时间l0min;提取次数2次。重复实验的平均得率为0.364%,平均提取率87.5%,提取物中木脂素类组分的含量为2.16%。
       1.2 纯化工艺
       1.2.1 以连翘苷为考察指标王金龙等[12]采用聚酰胺色谱柱对连翘提取物进行纯化,发现聚酰胺柱色谱法对进一步纯化连翘提取物效果明显,收率为60.2%。所得分离物中连翘苷含量达到50%以上,效果较好。于春波等[13]采用70%乙醇回流,D2820型大孔吸附树脂纯化等方法,以连翘苷含量为指标,测得干膏中连翘苷含量为27.2%,与纯化前(1.41%)相比,精制度提高了约19倍。赵文华[14]通过测定、分析、比较5种吸附树脂(AB-8,X-5,SP-825,NKA-9,NKA-12)对连翘苷的吸附量和洗脱量、洗脱率及洗脱物含量,发现AB-8树脂优于其他几种树脂。同时考察了AB-8树脂参数:洗脱剂、柱床径高比、上样液浓度、吸附流速、洗脱流速、洗脱体积等,确定最佳树脂富集工艺为:洗脱剂为50%乙醇,柱床径高比为1∶8,上样液浓度为0.1 g/ml,吸附流速为1 ml/min,洗脱流速为1 ml/min,洗脱液体积为柱床的10倍量(10 BV)。其制备方法简便,得率较高,可应用于生产。
       1.2.2 以木脂素类组分为考察指标涂秋云[15]研究了溶剂萃取-大孔吸附树脂吸附-硅胶柱层析法分离纯化连翘木脂素类组分的优化工艺,通过正交实验确定了优化的溶剂萃取工艺为:提取溶剂为醋酸乙酯,料液比1∶4,每次20 min,提取4次。溶剂萃取后产品中连翘木脂素类组分的含量由1.86%提高到16.7%,平均萃取率达到95.6%。然后筛选出吸附效果最好的X-5型大孔吸附树脂,通过静态吸附和动态吸附确定了该树脂纯化工艺的条件(25℃,上柱溶液木脂素类组分含量约为1 000 mg/L,2 BV/h,8 BV的上柱溶液;解吸时先用水淋洗,再用80%乙醇解吸,脱附流速为1 BV/h,脱附剂的用量为3 BV/批)。产品中连翘木脂素类组分的含量由16.7%提高到82.5%,平均收率为90.4%。最后采用硅胶柱层析法制备高纯度的木脂素产品。确定了硅胶柱层析纯化工艺:上样树脂纯化浸膏(木脂素含量82.5%)与硅胶质量比1∶20,控制洗脱流速为1.5BV/h,用正己烷、石油醚、醋酸乙酯溶剂依次洗脱,收集石油醚:醋酸乙酯比例为7∶3、6∶4、5∶5的流出部分得到木脂素纯化产品,产品中木脂素含量为93.5%,收率为82.7%。纯化产品中木脂素含量达93.5%。
       2 连翘木脂素活性研究
       国内外报道的具有生物活性的连翘木脂素类成分包括连翘苷及其苷元、forsythialan A、forsythialan B、(+)-松脂素、(+)-松脂素-D-糖苷等成分。
       2.1 抗氧化抗衰老作用
       2.1.1 清除自由基和其他致衰老物质连翘木脂素类组分对HO·和H2O2具有很好的清除作用,且HO·的清除率与木脂素类组分呈浓度依赖性;能及时清除脂过氧化物自由基,抑制猪油的过氧化和酸败;对O2-·有一定的清除作用;对亚硝酸钠的作用较低[15]。连翘苷对DPPH自由基有一定的清除作用[16]。
       2.1.2 保护神经细胞氧化损伤降钙素基因相关肽(calcitonin gene-related peptide,CGRP)和内皮素(endotheline,ET)是器官局部血流调节因子。CGRP为体内最强的扩血管物质,对神经元细胞缺氧损伤有保护作用[17]。ET是目前体内发现最强的内源性缩血管物质之一,具有强烈的收缩血管功能。缺血可以引起大鼠海马CA1区神经元ETs表达增高,此过程与自由基的大量生成密切相关 [18]。
       涂秋云[15]通过动物小鼠的缺血再灌模型研究了连翘木脂素类组分体内的抗氧化抗衰老、对脑缺血损伤保护的生物活性。结果显示连翘木脂素组分能够增加血浆中CGRP的含量和SOD的活性,降低MDA的含量。连翘木脂素治疗组实验动物小鼠的海马CAl区中ET3和GFAP阳性细胞数比缺血再灌组明显减少,表明连翘木脂素组分能够清除脑缺血损伤产生的大量自由基,减轻脂质过氧化反应,降低脑缺血再灌注海马区ET的表达,减缓蛋白质变性失活和膜屏障功能受损,减轻脑缺血再灌所致的神经损伤和脑神经元细胞死亡程度。
       2.1.3 保护肾小管上皮细胞氧化损伤3-morpholinosydnonimine(SIN-1)可诱导猪肾近曲小管上皮细胞(LLC-PK1)产生ONOO- 进而导致细胞损伤。朴香兰等[3]对从连翘果实中分离到的两个新的木脂素类单体forsythialan A和forsythialan B 进行了体外抗氧化研究,结果发现两者均能明显保护SIN-1诱导的LLC-PK1氧化损伤(P<0.01)。
       2.1.4 抑制低密度脂蛋白氧化Chien-chin Chen [19]等研究了从连翘果实中提取分离得到的连翘苷元对低密度脂蛋白氧化抑制作用。结果表明,连翘苷元的抗氧化潜力比对照组(普罗布考)更强,是普罗布考的7.9倍,且有后遗效应,给药3 h之后,仍保留71%的抑制活性。
       2.2 其他作用
       2.2.1 抑制磷酸二酯酶的作用被视为人体“第二信使”的环腺苷酸(cAMP)广泛分布于人体各个组织器官中,参与调节细胞代谢,激活激素(如生长激素等)或酶的合成与分泌,改善免疫功能,促进细胞生长,其浓度随生理现象和病理状态改变而变化。而磷酸二酯酶则能水解环腺苷酸,降低其生理活性。Nikaido、Sankawa等[20]细致地研究了连翘对磷酸二酯酶的抑制作用,发现并确定相应的活性成分为(+)-松脂素和(+)-松脂素-D-糖苷。体外实验表明连翘中的木脂素类及其苷均有抑制cAMP磷酸二酯酶活性的作用,结构-活性相关作用的研究表明两个酚环的构型对活性是非常重要的[21]。
       2.2.2 保肝护肝作用已有研究显示连翘苷是连翘保肝护肝的活性成分之一,它能降低实验性肝损伤动物的血清谷丙转氨酶水平[22]。
       2.2.3 抑制血小板活化因子活性血小板活化因子 (PAF)是由活化的嗜碱粒细胞分泌的,能引起血小板聚集。连翘中含有的双氢木脂素能明显抑制血小板活化因子和血小板的结合[23]。
       2.2.4 调节心血管系统作用Kitagawa S等[24] 发现(+)-松脂素-β-D-葡萄糖苷具有降血压作用。
       2.2.5 降血脂赵咏梅等[25]用高脂饲料造营养性高脂血症模型,观察不同剂量的连翘苷的降血脂作用。实验发现:与高脂血症模型组相比较,连翘苷给药组动物的血浆总胆固醇(TC)、三酰甘油(TG),低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、动脉粥样硬化指数(AI )均有不同程度下降,高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)有所上升,血中过氧化氢(CAT)、过氧化物酶(POD)活性增强,血浆中丙二醛(MDA)的含量降低,从而说明连翘苷具有降低营养性高脂血症小鼠血脂的作用。
       2.2.6 减肥连翘苷可以使肥胖小鼠体重增长率降低,脂肪湿重减轻,脂肪系数变小,全视野内脂肪细胞数目增加,脂肪细胞直径变小,lee"s指数减小,降低肥胖小鼠血清总胆固醇和甘油三酯水平,这说明连翘苷对营养性肥胖小鼠有一定的减肥作用[26]。
       3 结语
       综上可知,中药连翘木脂素类成分所采用的提取纯化工艺较为传统,耗时费力,提取纯化效果不甚理想,且多以连翘苷和木脂素组分为考察指标。另外,该类成分中单体化合物的生物活性研究不多且多停留在动物、细胞水平,有关分子机制的深入探索尚且不足,尤其是除连翘苷之外的木脂素类成分的活性研究更是凤毛麟角。
       因此,迫切需要结合多模式、多柱色谱及其联用技术实现活性成分的快速、高效制备;应用分子生物色谱、量子点标记 (QDs)等技术高选择、高通量筛选出生物活性分子,从基因、分子、细胞水平揭示其与功能酶、受体等之间的构效定量关系,阐明作用机理,建立活性成分的制备及其活性资源库,从而推动中药连翘木脂素类成分的深入研究。
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