黄逯,吴超权

(广西壮族自治区食品药品检验所,广西 南宁 530021)

保哥果(Tabebuiaimpetiginosa),紫葳科风铃木属植物,可高达30 m,其叶椭圆形或长圆形,羽状或板状脉,春天开花,花朵呈艳丽的紫色、深粉红色或粉红色,花萼钟状到管状,有五个裂片,是喇叭状,其果实包含在豆荚中,由细长的圆柱形蒴果和薄种子组成。现代药理学研究表明保哥果树皮提取物具有抗癌、抗菌、抗炎、抗氧化、免疫调节等药理作用,常在抗肿瘤及癌症后期辅助使用,也可用于治疗肠道炎症、溃疡、糖尿病、前列腺炎、过敏等疾病[1]。其主要活性成分包括呋喃萘醌类、醌类、萘醌类、蒽醌类、苯甲酸、苯甲醛衍生物、环戊烯二醛和黄酮类,常制成植物饮片、代用茶、提取物酊剂、提取物水剂、胶囊剂。保哥果原产于中南美洲,其原木在中国有引种,但我国食用人群较少,国内宣传、使用、研究保哥果的文献也比较少。保哥果具有诸多的药理学作用,在抗肿瘤和免疫调节中尤为突出。本文通过查找国内外关于保哥果的相关研究文献,就近年来对保哥果的化学成分、药理学作用及临床应用进行综述,为其合理开发和使用提供科学参考。

1 保哥果的化学成分

采用减压水蒸气和连续液-液萃取的方法,从保哥果的树皮中分离出多种天然化合物组分,其主要成分包括醌类、萘醌类、呋喃萘醌类、蒽醌类、黄酮类、环戊烯二醛、苯甲酸、苯甲醛及其衍生物等,其中萘醌类和蒽醌类化合物为主要活性物质[2]。在保哥果植物中发现了18种已经报道过的醌类化合物,其中拉帕醌(lapachol)和β-拉帕醌(β-lapachol)为其主要生物学活性物质[3]。环戊烯类化合物是植物的次生代谢产物,保哥果中含有多种环戊烯基酯。此外,Zhang等[4]分离了两种环戊烯二醛:2-甲酰基-5-(4′-甲氧基苯甲酰氧基)-3-甲基-2-环戊烯-1-乙醛和2-甲酰基-5-(3′-4′-二甲氧基苯甲酰氧基)-3-甲基-2-环戊烯-1-乙醛。

保哥果树皮中提取到了19种糖苷,包括四种环烯醚萜苷、两种木脂素苷、两种异香豆素苷、三种苯乙醇苷和八种酚苷[5]。树皮中含有脂肪酸和游离糖,脂肪酸包括油酸、棕榈酸和亚油酸,还含有草酸和脂溶性醇α-生育酚和γ-生育酚。

此外,保哥果还含有一些抗氧化活性的挥发性成分,包括4-甲氧基苯甲醛、4-甲氧基苯酚、5-烯丙基-1,2,3-三甲氧基苯、1-甲氧基-4-(1E)-1-丙烯基苯和4-甲氧基苄醇[4]。

2 保哥果的药理作用

以往的研究在一系列体外试验和动物模型中证明了保哥果的提取物及分离的单体具有多种药理作用,其在不同浓度下表现出抗肿瘤、抗炎镇痛、免疫调节、抗菌、抗氧化、抗银屑病、保护心血管、调节血脂、抗神经退化性疾病作用。

2.1 抗肿瘤作用

保哥果提取物对一系列的癌症细胞系均具有良好的抑制作用,包括人乳腺癌细胞MCF-F、人肺癌细胞NCI-H460、人宫颈癌细胞HeLa和人肝癌细胞HepG2,这几种细胞中50%生长抑制质量浓度分别为1.21,1.03,0.91和1.10 μg/mL[6]。醌类化合物能够接收电子形成自由基负离子或者二价阴离子从而在线粒体和微粒体内产生的自由基和活性氧化物[7],富含醌类化学结构的多种植物均被证实具有抗癌作用[8]。保哥果提取物中分离出多种醌化学结构的化合物,包括拉帕醌和β-拉帕醌。β-拉帕醌可显著抑制人下咽癌细胞Fadu[9]、人结肠癌细胞SW480[10]、人乳腺癌细胞T47D[11]、胃癌细胞SGC-7901和AGS[12]、人非小细胞肺癌细胞株A549[13]的增殖和迁移。同时与多种抗肿瘤药如周期蛋白依赖性激酶4/6(Cyclin-dependent kinases 4/6,CDKs4/6)抑制剂帕博西尼[14]、磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/哺乳动物西罗莫司靶蛋白 (phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B/mammalian target of rapamycin,PI3K/Akt/mTOR)抑制剂BEZ235[15]、PI3K/mTOR抑制剂NVP-BEZ235[16]联合使用也可显著抑制肿瘤细胞的增殖。β-拉帕醌可能是通过代谢通路激活细胞凋亡过程而产生抗癌作用。醌类氧化还原酶(NADPH quinone dehydrogenase 1,NQO1)在胆管癌、肺癌和胰腺癌等许多实体肿瘤中呈高表达,β-拉帕醌可激活NQO1,在NQO1高表达的肿瘤细胞中起到良好的抗肿瘤作用[17]。林晶等[18]研究发现NQO1与口腔鳞状细胞癌(oral squamous cell carcino-ma,OSCC)的发生发展密切相关,β-Lapachone通过诱导ROS生成,调控OSCC细胞的增殖和凋亡。NQO1可改变细胞内部稳定环境中的钙离子浓度(Ca2+),NQO1表达降高则胞浆内的钙离子浓度升高,如果用螯合剂跟钙离子反应,细胞凋亡则会停止,因此钙离子在NQO1凋亡通路的激活中发挥重要作用[19]。β-拉帕醌可激活钙离子依赖的半胱氨酸蛋白-钙激活中性蛋白酶,诱导细胞凋亡[20]。Silvers等[21]发现β-拉帕醌消耗细胞内大量的NAD+,导致NAD+敏感的糖酵解、乳酸分泌、三羧酸循环和氨基酸代谢通路被抑制。葡萄糖剥夺可使β-拉帕醌的抗肿瘤作用增强,且不改变β-拉帕醌对NQO1的激活作用,联合用药仍具有肿瘤靶向性,这也为将化疗药物与饥饿疗法相结合的治疗策略提供了依据[13]。此外,β-拉帕醌也能有效抑制DNA拓扑异构酶I从而抑制癌细胞的增殖[22]。β-拉帕醌不仅对多种肿瘤细胞系的生长有抑制作用,对体内模型也表现出良好的效果。Queiroz等[23]考察了保哥果提取物及其分离单体β-拉帕醌在腹水肿瘤荷瘤小鼠的影响,研究表明保哥果可通过增加骨髓粒细胞-巨噬细胞集落形成单位的数量及降低集落刺激活性从而延长荷瘤小鼠的寿命。

2.2 抗炎镇痛作用

保哥果抗炎镇痛具有良好的作用,可改变参与炎症过程的信号分子的表达,包括一氧化氮(Nitric Oxide,NO)、前列腺素(Prostaglandin E2,PGE2)和白三烯B4(Leukotriene B4,LTB4)。Miranda等[24]选择角叉菜胶诱导的大鼠足趾肿胀实验,发现保哥果水提物200 mg/kg剂量组能显著改善大鼠足水肿,其改善效果与阳性药吲哚美辛相似。角叉菜胶诱导的大鼠足肿胀实验属于慢性炎症模型,吲哚美辛作为经典的非甾体抗炎药发挥抗炎作用,保哥果表现出与吲哚美辛相似的作用,提示其具有一定的抗炎活性。PGE2是炎症介质,在刺激炎症反应、促进组织再生和维持体内平衡中起重要作用,保哥果提取物可抑制PGE 2产生,调节巨噬细胞介导的炎症反应。Lee等[25]通过两个镇痛实验和三个抗炎实验评价了保哥果的抗炎镇痛效果,镇痛实验包括热板试验和扭体试验,抗炎实验包括12-O-十四酰基波醇-13-乙酸酯(TPA)和花生四烯酸(AA)诱导的小鼠耳水肿试验及角叉菜胶诱导的足趾肿胀试验。结果表明在镇痛试验中,保哥果能显著降低痛阈值及扭体反应次数;抗炎试验表明保哥果提取物能显著抑制耳重量和厚度及足水肿程度,具有抗炎镇痛作用。IL-1β的过度产生可导致与疼痛和炎症相关的病理生理学变化,IL-6是对免疫应答、炎症和造血具有多效性作用的促炎介质,保哥果可以抑制促炎细胞因子白细胞介素(IL)-1β和IL-6的产生,发挥抗炎镇痛作用。

2.3 免疫调节作用

保哥果对多种自身免疫性疾病如骨关节炎、过敏性肠炎等均具有保护作用。保哥果可上调树突状细胞成熟标志物组织相容性复合体II (Major histocompatibility complex II,MHCII)和CD86的表达,诱导CD4+ T细胞的分化,导致Th2细胞和调节性T细胞的分化,Th2细胞和调节性T细胞的扩增可抑制Th1应答,从而减轻葡聚糖硫酸钠(Dextransulfate Sodium Salt,DSS)诱导的结肠炎模型小鼠中黏膜水肿及炎性细胞浸润[26]。此外,保哥果还可作为统抗关节炎药物。Li等[27]在单碘乙酸盐诱导的大鼠模骨关节炎型发现,保哥果提取物均显著抑制了在机械缩爪阈值与Von Frey刺激疼痛指标,且其对疼的抑制作用与阳性药甲基磺酰甲烷(Metthylsulfonglmethane,MSM)效果相当。在这个实验中骨关节炎大鼠的体重无减轻,提示保哥果提取物并没有引起关于体重减轻及食欲的毒副作用。

2.4 抗菌作用

Park等[28]通过纸碟扩散试验研究保哥果提取物对人类肠道菌群的作用。研究表明保哥果的甲醇提取物对正常菌群长型比菲德氏菌(BifidobacteriumLongum)、嗜酸乳杆菌(Lactobacillusacidophilus)、干酪乳杆菌(Lactobacilluscasei)有微弱的抑制作用;而对有害菌群副腐化梭状芽孢杆菌(Clostridiumparaputrificum)、魏氏梭菌(ClostridiumPerfringes)、群幽门螺杆菌(Helicobacterpylori)、大肠埃希氏杆菌(Escherichiacoli)具有较强的抑制作用。其活性成分拉帕醌对副腐化梭状芽孢杆菌、魏氏梭菌和大肠埃希杆菌也表现出抑制作用。保哥果树皮提取物可显著抑制与胃肠疾病和腹泻相关的一些细菌如芽孢杆菌的生长,与常规抗生素如红霉素、氯霉素等联合用药,可增强对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制作用[26]。

2.5 抗氧化作用

自由基清除能力、还原力和脂质过氧化抑制能力是评价抗氧化活性常用指标。Park等[29]研究发现保哥果提取物在质量浓度1 000 μg/mL时具有很强的抑制共轭二烯氢过氧化物(亚油酸甲酯)形成的作用;在体外醛/羧酸含量测定试验中,保哥果提取物在质量浓度5 μg/mL时对己醛的氧化抑制作用长达40 d之久,可与经典的抗氧化剂α-生育酚和丁基羟基甲苯相媲美。多酚的结构易被氧化,化学物质中具有多酚的结构通常则具有抗氧化活性。Pires等[6]研究了以保哥果为主要成分的膳食补充剂(糖浆和药丸)及树皮提取物(水提取物和甲醇提取物)的抗氧化性能,结果显示糖浆和甲醇提取物表现出最高的抗氧化活性。与甲醇提取物相比,水提取物中抗氧化的生物活性化合物减少,可能与水提取物制备过程需进行高温加热,破坏多酚的结构,导致其抗氧化活性下降。

2.6 抗银屑病作用

Müller等[30]研究发现保哥果中8种化学成分可抑制人类角质形成细胞系HaCaT的生长和增殖。保哥果的主要活性成分β-拉在抑制人角质形成细胞的作用上与抗银屑病药物蒽林相当。通过对保哥果提取物单体进行化学基团修饰后合成的2-乙酰-8-羟基苯并萘[2,3-b]呋喃-4,9-二酮具有很强的人角质形成细胞增殖抑制作用,其半数抑制浓度为0.35 μmol/L。Reichstein等[31]对保哥果提取物拉帕醌的类似物三环并萘[2,3-b]呋喃-4,9-二酮进行2号位置的取代修饰后评价其对人类角质形成细胞的抑制程度,发现2号位取代为吸电子基团修饰的化合物均表现出良好的抑制作用。以上研究表明证明保哥果提取物具有潜在的抗银屑用活性,通过现代科学对其进行化学修饰可为开发抗银屑病新药提供新思路。

2.7 其他作用

Son等[32]在体外细胞实验中发现保哥果的甲醇提取物(氯仿萃取部分)可通过抑制花生四烯酸和胶原蛋白的释放从而抑制血小板聚集及通过抑制磷酸化细胞外调节蛋白激酶(Extracellular signal-regulated kinase 1/2,ERK1/2)和丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK)的激活从而血管平滑肌细胞增殖,发挥心血管保护作用。保哥果提取物还表现出调节血脂指标的活性。Kiage-Mokua等[33]研究发现保哥果提取物可显著延缓高脂喂养模型大鼠餐后甘油三酯的升高速率,可开发成为治疗肥胖和血脂异常的药物。在利血平诱导的帕金森模型中,保哥果提取物可显著提高多巴胺水平,降低姿势屈曲、震颤、肌肉强直的评分,其高剂量组(500 mg/kg)对神经性帕金森症患者的紧张程度和僵直程度的评分的降低程度比阳性药阿扑吗啡更为显著[34]。核因子E2相关因子2 (Nuclear factor erythroid2-related factor 2,Nrf2)作为调控抗氧化应激的一种关键转录因子,在诱导机体的抗氧化应答中发挥重要作用,可调节氧化还原平衡、药物代谢和排泄、能量代谢、铁代谢、氨基酸代谢、存活、增殖、自噬、蛋白酶体降解、DNA修复等生理功能。核Nrf2通路已成为神经退行性疾病的重要治疗靶点。保哥果的提取物可刺激MAPK/ ERK1/2通路,从而激活Nrf2转录因子的表达,缓解神经退行性疾病[35]。

3 结语和展望

近年来国外学者对保哥果植物化学成分及其药理作用进行了研究,而国内对保哥果的研究仍比较少,科普和功效的介绍和宣传也非常有限。欧美国家利用先进的膳食补充剂科学研究平台和对消费者市场反应迅速的保健食品加工企业,加大宣传和推广保哥果的保健功效。并将保哥果制备成相关的膳食补充胶囊、代用茶、酊剂等方便消费者使用的剂型打开了欧美消费者市场,产品也获得了广大消费者的使用和认可。保哥果相关的保健食品已有部分成功引进国内,但国内的大部分消费者只限于外语能力比较强或者在国外工作接触到相关信息的人。保哥果主要在抗肿瘤及癌症后期辅助使用,可降低放化疗过程中产生的副作用,对提高癌症患者生活质量有着很重要的作用,尤其对乳腺癌、白血病、肠道癌症、前列腺癌、头颈部癌等癌症具有辅助治疗效果。综上所述,保哥果的开发充满机遇与挑战。对于研究者来说,一方面,深入研究抗肿瘤、抗炎、抗氧化等药理作用,结合体外试验及实验动物体内试验进行验证,并明确其作用机制;另一方面,分离出单体物质,明确其化学结构,通过网络药理学、计算机模拟的方式对分离出来的单体进行和疾病匹配的筛选,为保哥果的开发和利用提供科学的理论基础。对开发者来说,应将保哥果的功效完整地、系统地、科学地介绍给国内的消费者,让消费者对其产生需求,促进国内的生产企业加大投入研究和开发保哥果相关产品,并带动下游的原材料和种植业,在适宜的地区尝试种植保哥果树木,比如我国的两广地区和海南这些亚热带地区可能成为保哥果原料生产地,以促进消费者需求-产业发展需求-原材料需求的产业链的形成。随着国内消费群体意识的提高,以及供给侧结构性改革,保哥果的研究会不断加深,为保哥果在保健食品、功能性食品、代用茶等方面开发奠定基础。