栀子花化学成分研究进展与α

前言

栀子花是指栀子的干燥花，可入中药。其原植物是栀子，在我国广泛种植，

具有多种用途。栀子花“苦、寒”，具有清热，渗湿，凉血之功效，可用于伤风，肺热咳嗽，鼻衄等症状，在日常生活中又可作为食物，兼具药用与食用价值。

通过现代科学技术对传统药材进行分离分析是中药现代化的一个主要途径，栀子作为宜春市道地药材之一，为本研究的原材料获取提供了便利。目前，国内外对于栀子的研究较多，但主要集中在果实上，对于花的研究较少，因此本课题在综述了栀子花的化学成分和药理活性的基础上，对其化学成分进行研究并对分离得到的部分化合物进行了 α-糖苷酶抑制活性测试。

栀子花化学成分研究进展

1、栀子花的化学成分研究概况

栀子属的研究最广泛最深入的化学成分为环烯醚萜类，其他化学成分为单萜、二 萜、三萜和黄酮类等化合物。其中关于栀子果实的文献最多，研究得较为透彻。栀子花研究较少，现将栀子花中的化学成分的研究进展总结如下。

栀子花中的环烯醚萜类化合物是以栀子苷为代表的一类化合物,目前从栀子花中

分离得到 30 个环烯醚萜类化合物，分别为 6α-羟基京尼平（I-1），6α-甲氧基京尼平(I-2)[12]，去乙酰车叶草苷酸(I-3)，栀子苷(I-4)，

去乙酰车叶草苷酸甲酯(I-5)，鸡屎藤次苷甲酯(I-6)，diffusoside B（I-7），diffusoside A（I-8），京尼平龙胆二糖苷（I-9），genameside C（I-10），6ʹ-O-trans-p-coumaroylgeniposide（I-11）[13]，genipin-1,10-di-O-β-D-glucopyranoside（I-12），

6α-丁氧基京尼平苷（I-13）[12]，gardenoside（I-14）[13]，8α-butyl gardenoside B（I-15），gardenoside B（I-16），山栀子苷（I-17）[12]，dunnisin（I-18），α-gardiol（I-19），β-gardiol（I-20）[13]，2'-O-trans-p-coumaroylgardoside（I-21），7β,8β-epoxy-8α-dihydrogeniposide（I-22）[12]，shanzhiside（I-23），garjasmine

（I-24）[13]，2'-O-trans-coumaroylshanzhiside（I-25），6'-O-trans-coumaroyl-shanzhiside（I-26）[12]，(10S，11S)-栀子二醇（I-27）[14]，化合物 I-28、 I-29、I-30[15]。它们的结构如下所示。

3、单萜类

通过查阅文献，目前从栀子花中分离仅得到 2 个单萜类化合物，分别为jasminoside B（M-1）[14],(R)-Linalyl-6-O-α-L-arabinopyranosyl-β-D-glucopyranoside（M-2）[16]，它们的结构如下所示。

4、 二萜类

从栀子花中分离得到的该类化合物较少，只有 2 个。分别为西红花素（D-1）[17],

西红花酸（D-2）[18]，它们的结构如下所示。

三萜类化合物在不少植物中都有发现，栀子花中分离的三萜类化合物以栀子花甲 酸与栀子花乙酸为代表，目前从栀子花中共分离出 14 个，分别为乌苏酸（T-1）[19]，19α-羟基-3-乙酰-乌苏酸（T-2），3α-羟基-乌苏酸（T-3）[14]，3β,23-二羟基-12-烯-28-乌苏酸（T-4），3β,19α-二羟基-12-烯-28-乌苏酸（T-5），3β,19α,23-三羟基-12-烯-28-乌苏酸（T-6）[17]，铁冬青酸（T-7），栀子花甲酸（T-8）[19]，栀子花乙酸（T-9），

3-乙酰-栀子花甲酸（T-10）[14]，3β,6β,23-trihydroxyolean-12-en-28-oic acid（T-11）[19]，常春藤皂苷元（T-12）， 3-羟基-乌苏-12-烯-11-酮（T-13）[14]， Dikamaliartane D（T-14）[19]，它们的结构如下所示。

α-葡萄糖苷酶抑制活性实验

α-葡萄糖苷酶（简称糖苷酶），即葡萄糖基转移酶（EC3.2.1.20，α-glueosidase），

是催化水解消化道内寡糖的一类酶的统称。主要存在于小肠黏膜的上皮细胞中，作用是水解淀粉等糖类营养物质，将其转化为葡萄糖补充生命活动过程中能量的消耗。

糖苷酶抑制剂药物最先于 1990 年从游放线菌（Actinoplanessp.SE50）的发酵液分离的acarbose 基础上开发形成。该类药物机制是通过抑制小肠上皮绒毛的糖苷酶，阻断糖类化合物的水解，对葡萄糖的生成和吸收起到延迟作用，从而降低餐后血液中迅速升高的血糖高峰值；使得高糖引起的氧化应激刺激相应下降，能够改善糖尿病病人的预后，减少并发症的产生。

1、实验材料

2、实验方法

（1）底物PNPG溶液：精确称取0.3766 gPNPG，用适量0.1 mol/L磷酸缓冲液（pH6.8）溶解，再用容量瓶准确定容到50 mL，配制成25 mmol/L 的溶液，再稀释成3.0mmol/L的底物溶液。

（2）配制α-葡萄糖苷酶的酶溶液：将冻干酶粉（酶活力为50 U/mg）用0.01 mol/L

磷酸缓冲液（pH 6.8）溶解，配制成2 U/mL的溶液，再稀释成1.0 mU/mL的酶溶液。

（4）0.2 mol/L的Na2CO3：称取2.16 gNa2CO3于烧杯中，加入适量纯化水溶解，并定容到100 mL，4 ℃下保存。

（5）测定方法参照Masao Hattori等试验条件，并做调整。实验分为空白组、对照组、样品空白组和样品组，各反应物按表（表3-2）中剂量在96孔板中进行加样，每组3个平行。按表依次加入磷酸缓冲液（PBS）、抑制剂溶液和底物，混合均匀，于37 ℃水浴保温30 min，结束后取出，加入37 ℃水浴的酶溶液，充分混匀，于37 ℃水浴反应40 min，结束后加入150 μL0.2 mol/L的Na2CO3溶液中止反应。由于PNPG在α-葡萄糖苷酶的作用下能水解产生葡萄糖和PNP，PNP在405 nm 处有最大吸收，测定对应吸光度，根据公式便可计算出各样品α-葡萄糖苷酶的抑制率。

以下为抑制率公式（公式3-1）及反应物添加表（表3-2）：抑制率=（1-（AS -ASB）/（AC-ACB））*100%（公式（3-1））（其中， AS样品组吸光度，ASB为样品空白组吸光度，AC为对照组吸光度，ACB为空白对照组吸光度）

3、实验结果

将阳性对照药、三萜类和黄酮类化合物分别进行测试，得到吸光度数据，然后通过上述公式（3-1）算出每种化合物的抑制率。实验得出的抑制率结果如下图所

示：

4、 分子对接

应用Molecular Operating Environment（MOE.2019.0102）软件包进行分子对接研

究，预测上述配体的活性。使用蛋白质数据库中检索到的异麦芽糖酶的晶体结构(PDB码：3A4A)。

在MOE中处理好酶分子，主要是除去酶中的水分子、配体和金属离子；然后使用MMFF94×力场将小分子化合物能量最小化。准备工作完成后，用软件将小分子化合物分别与酶分子的活性位点进行对接。

通过该软件可以模拟出二维对接图和五次最佳结合能。各化合物的分子对接结果如下表所示：

进入α-糖苷酶的活性中心，各化合物的自由结合能都相对较低。其中，栀子花甲酸、栀子花乙酸的自由结合能较低；部分黄酮类化合物的自由结合能略高于栀子花甲酸、栀子花乙酸，但其在对接构象上能够与α-糖苷酶的氨基酸残基形成氢键，在一定程度上增加了其抑制活性。

通过实验验证其抑制活性，发现栀子花乙酸抑制率可达到91%，乌苏酸、23-羟基乌苏酸抑制活性相对较弱；黄酮类的抑制率介于29%-65%之间，最强的是5,3ʹ,5ʹ-三羟基-7,8,4ʹ-三甲氧基黄酮，其抑制率为65%，明显高于阳性对照药。

通过分子对接模拟，其中栀子花甲酸、栀子花乙酸自由结合能最低。黄酮类化合

物的能量值相对较高，与氨基酸残基形成的氢键数量多，在一定程度上增加了其抑制活性。说明这些化合物的抑制效果可能较强。观察到实验结果与理论预测基本相似，进一步验证了栀子花的有效成分可起到降糖的作用。

栀子花的药理活性研究概况

栀子的药理活性广泛，现代药理学研究主要集中于解热镇静、保肝利胆等功效，

其他还有降血压、降血糖、抗肿瘤等作用也可见文献报道，现将栀子花的药理活性的研究进展总结如下。

D-氨基半乳糖（GalN）和脂多糖（LPS）诱导的肝脏有保护作用，实验中表现为血清转氨酶活性和脂质过氧化作用降低，胞浆细胞色素c蛋白下降，此外核因子-κB水平的升高和胞浆IκB-α蛋白水平的下降均受到抑制。

栀子苷能够保护急性酒精诱导的肝损伤，他们的实验结果表明，栀子苷可显著逆转酒精所致的血清丙氨酸/天冬氨酸转氨酶（ALT/AST）和肝脏 LPO 水平

的升高，此外，还能促进肝脏 GSH、GST、GPx、CuZn-SOD 和 CAT 水平的下降。测定灌胃四天后的大鼠血清中谷丙转氨酶、谷草转氨酶的活性以及血清

肌酐和尿素氮的含量，结果给药组小剂量京尼平苷处理后，肝指数及谷草、谷丙转氨酶降低，肾指数无明显变化，说明小剂量京尼平苷或京尼平能保护大鼠肝损伤。

2、对心血管系统作用

采用 6 周龄雄性卒中自发高血压大鼠进行抗血栓实验，结果发现西红花酸显著减缓了随年龄增长的血栓形成和收缩压升高，其抗血栓降压作用与增加生物可利用的 NO 有关。

栀子苷对心肌梗死细胞模型有保护作用，实验结果表明，栀子苷处理能够保护缺氧诱导的 H9c2 细胞损伤，降低细胞凋亡率；同时发现栀子苷能够下调 THRIL 水平；此外，处理组 PI3K、AKT、JAK1 和 STAT3 的磷酸化都出现上升，表明栀子苷可能通过下调 THRIL 来减轻心肌细胞损伤和心功能不全[32]。

3、降血糖

在糖尿病小鼠模型中，栀子苷干预组小鼠体重增长较快，血糖下降明显，肾组织

切片改善较好，其中促炎细胞因子下降，mRNA 表达量降低[33]。对糖尿病大鼠长时间进行栀子苷灌胃治疗,治疗组血糖明显降低，NF-κB 和 Bax 表达量显著下降，Caspase- 3 和 Caspase-9 明显降低，说明降糖机制是调节以上细胞因子与抑制相关蛋白表达，缓解胰岛组织细胞变性损伤[34]。

栀子苷可通过抑制肝糖原磷酸化酶（GP）和葡糖-6-磷酸酶（G6Pase）发挥降血糖作用，实验中观察到栀子苷处理组的血糖值、血清胰岛素浓度和 TC 水平降低， GP和 G6Pase 两种酶的表达及活性均相应下降[35]。

栀子苷还能通过抑制脂质代谢途径进行降糖，在 TSOD 小鼠中，京尼平苷能抑制体重和内脏脂肪堆积，减缓脂代谢异常，抑制肝内脂质积聚，减轻糖耐量异常和高胰岛素血症；其次，栀子苷的代谢产物京尼平可抑制游离脂肪酸引起的 HepG2 细胞内脂质累积，并显著增加脂肪酸氧化相关基因 PPARα 在细胞内的表达[36]。

栀子属植物有广泛的应用：（一）作为传统药用资源，栀子经过炮制的果实（即

中药栀子）广泛应用于中医临床治疗；（二）作为风景植物供人观赏，栀子花是传统名花，盆景植物称为“水横枝”；（三）作为天然染料及食用色素， “苗家三色饭”中的黄颜色就是由栀子染色得到的[7]，染料主要使用栀子黄色素，还有在其结构基础上经人工改造得到的栀子蓝、栀子红等色素[8]；（四）作为油料；（五）作为饮品。