孙万莹，董琳，李祎莹，韩丽芳，陈丽珍，王瑞琪，张璐，张勇，张小坡*

（1. 海南医学院药学院，海南 海口 571199；2. 海南医学院基础医学与生命科学院，海南 海口 571199）

黎药冰糖草（Scoparia dulcisL.）为玄参科（Scrophulariaceae）野甘草属（Scoparia）植物，又名野甘草、土甘草，因其枝叶嚼之有甜味，而得名“冰糖草”[1]。冰糖草为一年生直立草本植物，分布于热带和亚热带地区，如印度、巴西，以及中国的海南、广东、广西等地[2]。冰糖草在许多国家被作为传统药物使用，用于腹泻、糖尿病、胃痛、肾结石和发热等疾病的治疗[3-5]。基于冰糖草独特的药理作用和广泛应用，国内外学者对其化学成分和作用机制进行了大量的探索。冰糖草化学成分主要包括二萜、三萜、黄酮和生物碱类成分，其中，二萜类化合物在冰糖草中分布广泛、结构独特，是冰糖草的特征性成分。在药理方面，冰糖草主要具有降血糖作用，其水提物可通过增强抗氧化酶活性、促进胰岛素分泌发挥功效[2-3]；此外，冰糖草还具有改善血脂水平[4]、抗疟疾、抗病毒[5-6]等活性。本文主要对冰糖草二萜类化合物的发现、合成和生物活性研究作一综述，以期为冰糖草的进一步开发利用提供参考。

1 冰糖草二萜类成分

研究人员从冰糖草中分离得到二萜类化合物24个，共分为3种类型，分别为Aphidicolane（1）型、Labdane（2）型 和Scopadulane（3）型[7-9]。Labdane型二萜是冰糖草二萜的主要类型，其结构中母核A/B环为反式稠合，C9位含有6个碳原子的侧链，C8位含有一个末端双键。此外，在C6位连有苯甲酰基，C18位甲基常被氧化为羧基或羟甲基。Scopadulane型二萜也是冰糖草二萜的主要类型，还是冰糖草的特有成分，其在生源途径上由Labdane型二萜衍生而来，结构中含有4个环，除Labdane二萜结构中A/B环外，侧链通过环合形成一个新的七元环和一个五元环。Aphidicolane型二萜结构与Scopadulane型二萜类似，目前从冰糖草中仅获得1个此类化合物scopadulin，即化合物1。

1.1 Aphidicolane型

Hayashi是研究冰糖草二萜类成分最早和成果最多的学者。早在1990年，Hayashi等[6]应用70%乙醇回流提取冰糖草，经过硅胶柱色谱反复分离，再通过液相色谱法进一步纯化获得scopadulin。

1.2 Labdane型

研究人员陆续从冰糖草中分离得到共11个Labdane型 二 萜（4 ~ 14）。2000年，Hayashi[7]从冰糖草分离得到化合物scoparic acid A（4）、scopadiol/scoparinol（5）、scoparic acid B（11）和scoparic acid C（12）。2003年，Ahsan等[8]将 冰糖草经索氏提取法提取后，利用凝胶柱色谱、制备性薄层色谱等方法分离纯化，得到化合物scopanolal（6）。2009年，Latha等[9]将冰糖草全株用80%乙醇提取，提取物经浓缩、冷冻干燥后，用氯仿萃取，进一步应用硅胶柱进行分离，最终得到化合物scoparic acid D（14）。2012年，Ahsan等[10]应用相似的提取分离方法，从冰糖草提取物的石油醚部位得到化合物scopadiol decanoate（7）。2014年，Liu等[11]利用丙酮和水的混合溶液在室温下提取冰糖草，得到的提取物经有机溶剂萃取，通过一系列柱色谱分离纯化后获得化合物4-epi-7-O-acetylscoparic acid A（8）、7α-hydroxyscopadiol（9）、7α-O-acetyl-8，17β-epoxyscoparic acid A（13）、7S-4-epi-7-hydroxyscoparic acid A（10）、scoparic acid A（4）。

1.3 Scopadulane型

研究人员从冰糖草中分离得到共12个Scopadulane型 二 萜（15 ~ 26）。早 在1987年，Hayashi等[12]采用70%乙醇提取冰糖草地上部分，提取物经氯仿萃取后，采用硅胶柱色谱、凝胶柱色谱分离，得到化合物scopadulcic acid A（15）和scopadulcic acid B（16）。2003年，Ahsan等[8]采用石油醚等有机溶剂提取冰糖草的地上部分，再通过葡聚糖凝胶柱色谱，最后通过半制备薄层色谱分离得到化合物scopadulciol（17）、iso-dulcinol（18）、4-epi-scopadulcic acid B（22）、dulcidiol（24）。2006年，Phan等[13]应用多种柱色谱方法，从冰糖草地上部分中得到化合物scopadulcic acid C（23）。2012年，Ahsan等[10]从冰糖草石油醚萃取部位获得化合物dulcinodiol（25）和dulcinodal（26）。2014年，Liu等[11]采用丙酮和水的混合溶液提取冰糖草，提取物经石油醚萃取，所得萃取物通过硅胶柱色谱、凝胶柱色谱、半制备液相色谱的分离纯化，得到化合物neo-dulcinol（19）、dulcinodal-13-one（20）、4-epi-7α-hydroxydulcinodal-13-one（21）和4-episcopadulcic acid B（22）。

2 Scopadulane型二萜的合成

冰糖草富含二萜类成分，目前从冰糖草中分离得到的二萜类化合物有24个。Scopadulane型是冰糖草中种类最多、含量最高的二萜，也是冰糖草的特有成分。研究人员重点针对该类化合物进行合成研究，获得了相对较好的合成路线和方法，为新药研究提供了支撑。

1993年，Overman等[14]首次报道了Scopadulane型二萜类化合物scopadulcic acid B的全合成。课题组利用分子内的Heck反应一步构建了多个季碳中心，合成了关键中间体（27 ~ 28），以2-碘苯甲醛为原料，经历了11步反应，最终以57%产率合成了scopadulcic acid B。

1995年，Ziegler等[15]利 用Robinson环 合 反应合成了关键中间体（29 ~ 31），然后通过一系列反应陆续实现了(f)-scopadulcic acids A、B和scopadulciol的全合成。

1997年，Overman等[16]又报道了(f)-scopadulcic acid B的全合成。该研究组还是以2-碘苯甲醛为起始原料，经历30步反应合成了(f)-scopadulcic acid B。他们采用Heck反应一步构建多个季碳中心的策略，合成了重要的中间体（32 ~ 33），中间体产率为80% ~ 85%。

1999年，Fox等[17]报 道 了scopadulcic acid A的对映选择性全合成。利用分子内Heck反应，一步构建了scopadulan的B、C和D环，产率高达90%。

2003年，Arnó等[18]通过对C6、C7和C13位置的官能化，合成了一系列scopadulcic acid的同系物，并详细阐述了相关重要中间体的合成方法。研究表明，在该类化合物的C13位置引入极性基团会影响其生物活性，但C8位置的立体构型对其生物活性没有影响。

研究人员对冰糖草中合成二萜的关键酶和生物合成途径展开了研究。Yamamura等[19]研究发现，添加茉莉酸甲酯（MJ）作为诱导子，能快速、瞬时地刺激冰糖草叶中scopadulcic acid B的形成；该研究组对添加MJ后scopadulcic acid B生物合成过程中的相关基因进行分析，发现有9个基因表达水平上调，其与细胞色素P450酶cDNA的相应区域高度同源。细胞色素P450酶是一类广泛存在于生命体中，依赖于亚铁血红素催化多种底物的单加氧酶，在天然产物的生物合成中起到非常关键的作用[20]。

3 冰糖草二萜的药理活性

冰糖草二萜类化合物具有多种药理活性，其在镇痛与抗炎、抗糖尿病、抗胃溃疡、抗病毒、抗疟疾以及抗肿瘤等方面均有相关研究报道。

3.1 镇痛和抗炎

2001年，Ahmed 等[21]从冰糖草中分离得到Labdane型二萜scoparinol，证实该化合物在动物体内具有显著的镇痛效果（P< 0.001）和抗炎活性（P< 0.01）。

3.2 抗糖尿病

糖尿病患者血清中β-葡萄糖醛酸酶的活性显著高于正常对照组，且与血糖水平呈正相关[22]。1992年，Hayashi等[23]研究发现，冰糖草70%乙醇提取物具有显著抗β-葡萄糖醛酸酶的活性，进一步对该乙醇提取物分离提纯，得到3个Labdane型二萜，即scoparic acid A、B、C。其中，scoparic acid A具有显著的β-葡萄糖醛酸酶抑制作用。2014年，Liu等[11]从冰糖草中分离出9个二萜，其中4-episcopadulcic acid B具有α-葡萄糖苷酶抑制活性。2009年，Latha等[24]从冰糖草乙醇提取物中分离得到二萜scoparic acid D。该研究组应用链脲佐菌素（STZ）诱导雄性Wistar大鼠建立糖尿病模型，以10、20和40 mg · kg-1的 剂 量 对 大 鼠 经 口 给 予scoparic acid D，连续给药15 d。实验结束时，与模型组相比，scoparic acid D干预的STZ糖尿病大鼠血糖水平显著下降，这与该化合物显著提高STZ糖尿病大鼠的胰岛素水平有关。其中，20 mg · kg-1剂量组的降糖效果最为显著。Latha等应用STZ处理的大鼠胰岛素瘤细胞（RINm5F细胞）和分离胰岛细胞这2种模型，考察了scoparic acid D对胰岛细胞的胰岛素促分泌和保护作用，结果发现，在scoparic acid D（20 mg · L-1）的作用下，从分离的胰岛细胞中可以检测到2倍量的胰岛素，证实了scoparic acid D的促胰岛素分泌活性。此外，在RINm5F细胞中进行的研究显示，scoparic acid D对STZ介导的细胞毒性显示良好的抑制作用并可抑制一氧化氮的产生。该项研究不仅证实了scoparic acid D的抗糖尿病作用，还发现了scoparic acid D对胰岛细胞的保护作用。

3.3 抗胃溃疡

胃溃疡是消化性溃疡中最常见的一种，主要指胃黏膜被胃消化液消化而造成的超过黏膜肌层的组织损伤，是发生于贲门与幽门之间的炎性坏死性病变[25]。目前，减少胃酸分泌是最常用的促进溃疡愈合的手段，而H+/K+-ATP酶抑制剂是现今最为有效的胃酸分泌抑制剂和抗溃疡药物[26]。Hayashi 等[27]研究发现scopadulcic acid B可剂量依赖性地抑制猪胃H+/K+-ATP酶活性，其半数抑制浓度（IC50）为20 ~ 30 μmol · L-1。Scopadulcic acid B的抑制活性可通过浓度稀释得到恢复，提示该抑制作用是可逆的。1991年，Hayashi等[28]研究了与scopadulcic acid B结构相似的化合物scopadulciol，结果显示其仅有微弱的H+/K+-ATP酶抑制活性。冰糖草具有保护胃的功效，可能与scopadulcic acid B的H+/K+-ATP酶抑制活性有关。

3.4 抗病毒

Hayashi等[29]于1988年 报 道 了scopadulcic acid B对单纯疱疹病毒Ⅰ型（HSV-I）的抑制作用。Scopadulciol是从冰糖草中分离出来的四环二萜，其化学结构与aphidicolin（一种真核生物DNA聚合酶α、δ和ε抑制剂）相类似。Hayashi等研究证明scopadulciol对HSV-I具有抑制作用。进一步研究发现，scopadulciol对HSV-I病毒早期的蛋白合成不产生抑制，而对病毒晚期的蛋白合成有抑制作用。值得关注的是，scopadulciol还可显著增强阿昔洛韦（ACV）的体外抗HSV活性[30]。

3.5 抗肿瘤

Scopadulcic acid B对多种人源肿瘤细胞均具有细胞毒作用。Nishino等[31]研究发现，scopadulcic acid B在体内外均能抑制肿瘤促进剂佛波酯（TPA）的作用，例如抑制由TPA增强的体外培养肿瘤细胞中的磷脂合成，以及抑制TPA对二甲基苯蒽（DMBA）诱导小鼠皮肤肿瘤形成的促进作用。从冰糖草地上部分分离出的iso-dulcinol、4-epi-scopadulcic acid B、scopadulciol、dulcidiol和scopadiol对SCL、SCL-6、SCL-37'6、SCL-9、Kato-3和NUGC-4这6种人类胃癌细胞株均显示出明显的细胞毒性[32]。

目前研究最为广泛的用于治疗肿瘤的“自杀基因”策略是将单纯疱疹病毒（HSV）-胸腺嘧啶核苷激酶（TK）基因导入肿瘤细胞，然后给予诸如阿昔洛韦（ACV）和更昔洛韦（GCV）等抗病毒前药，利用HSV-TK将抗病毒前药磷酸化，使之抑制肿瘤细胞DNA合成。Hayashi等[33]在基于HSV-TK/ACV的研究中发现，scopadulciol可显著升高ACV活性代谢物的水平，提示其可能在“自杀基因”疗法中发挥重要作用。

3.6 抗疟疾

冰糖草提取物在尼加拉瓜被用于治疗疟疾，研究人员推测二萜类化合物是其抗疟疾活性的物质基础。Riel等[34]测试了scopadulcic acid A对恶性疟原虫的体外作用，结果发现该化合物对D6克隆（非洲塞拉分离株）的IC50为27 µmol · L-1，对W2克隆（印度分离株）的IC50为19 µmol · L-1，对多药耐药株TM91C235（泰国分离株）的IC50为23 µmol · L-1。作为对照药物的氯喹对D6、W2和TM91C235的IC50分 别 为9.3、266和24 nmol · L-1，甲 氟 喹 对D6、W2和TM91C235的IC50分别为36、4.8和59 nmol · L-1。然而，scopadulcic acid A对恶性疟原虫的作用机制尚不清楚，有待进一步研究。

4 结语

冰糖草具有丰富的生物活性，随着研究的开展，其特有的、发挥药效的二萜类成分及相关作用机制也被不断发掘。例如，一些 Labdane型二萜和Scopadulane型二萜表现出潜在的抗糖尿病作用，其作用机制与促胰岛素分泌、抑制α-葡萄糖苷酶和β-葡萄糖醛酸酶活性相关；同时，部分化合物还具有明显的抗肿瘤、抗病毒等活性。然而，有关冰糖草的药理活性研究大多停留在细胞筛选层面，少有动物实验研究，且相关作用机制未被完全阐明。基于冰糖草丰富的资源，今后应在已有研究基础上，借助现代科学技术，尤其是合成生物学、分子生物学方法，围绕其二萜类化合物开展更为系统、深入的探索，从而推动冰糖草的开发利用，使其更好地应用于临床，造福患者。