蕨类植物黄酮类化学成分及生物活性研究进展

沈伟，宋磊，李赫宇

（1.山东中医药高等专科学校，山东烟台264199；2.天津市益倍建生物技术有限公司，天津300457）

蕨类植物黄酮类化学成分及生物活性研究进展

沈伟1，宋磊1，李赫宇2

（1.山东中医药高等专科学校，山东烟台264199；2.天津市益倍建生物技术有限公司，天津300457）

我国的蕨类植物资源丰富，近400种可供药用或保健，应用历史悠久。通过查阅10年来国内外有关蕨类植物的化学成分与药理作用的文献报道，对相关研究内容进行归纳总结与整理分析。结果表明，蕨类植物中黄酮类成分含量较高、种类众多且分布广泛，主要有黄酮类、二氢黄酮类、黄酮醇、查尔酮、黄烷醇、双黄酮及二氢黄酮醇类等化合物；这些化合物具有清除自由基抗氧化、抗炎镇痛、抗病原虫、抗菌、抗病毒活性、心脑血管方面的活性与保健价值。从化学成分与生物活性两个方面对国内外蕨类植物研究概况进行综述，以期为蕨类植物的进一步开发与利用提供参考。

蕨类植物；黄酮；化学成分；生物活性；研究进展

蕨类植物在自然界为一个自然地类群，属维管束植物中较古老原始的类群，以孢子繁殖。我国的蕨类植物资源丰富，应用历史悠久。对其药用保健认识和实践最早见于《神农本草经》，到目前为止，近400种蕨类植物可供药用或保健。时至今日，2010版中国药典收载有木贼、石韦、伸筋草、狗脊、卷柏、紫萁贯众、绵马贯众（绵马贯众炭）、骨碎补、海金砂，共9种蕨类中药［1］；其中木贼、骨碎补也是可用于保健食品的重要原料，应用非常广泛。

酚性成分是蕨类植物中具有代表意义的植物次生代谢产物，其中的黄酮类成分分布广泛，且含量高，在化学分类学上被认为是有药理活性和保健价值的特征性成分。长期的应用实践表明，黄酮类成分具良好的抗氧化、降压降脂、护肝等保健作用，同时其抗炎、抗病毒，抗癌等活性的研究也方兴未艾，该类成分已成为食品药品研究中越来越受重视的一类有效成分。在提取分离方面，黄酮类有酚性成分的色谱特性，较强吸附于聚酰胺，大孔树脂等分离材料，而易与其他类型成分分离，相对较容易获得总黄酮，此类成分的食品药品研究与开发有良好的先天条件。

1化合物类型及其在蕨类植物中的分布

1.1黄酮类化合物在蕨类植物中的分布

本类型化合物的分布如下：木贼科（楔叶蕨亚门，木贼目）；松叶蕨科（松叶蕨亚门，松叶蕨目）；七指蕨科（真蕨亚门，厚囊蕨纲，瓶儿小草目）；观音坐莲科（真蕨亚门，厚囊蕨纲，观音座莲目）；海金砂科、膜蕨科、梭罗科、凤尾蕨科、中国蕨科、金星蕨科、铁角蕨科、鳞毛蕨科（真蕨亚门，薄囊蕨纲，水龙骨目）。其中黄酮碳苷主要存在于木贼科、松叶蕨科、观音坐莲科、铁角蕨科、鳞毛蕨科、凤尾蕨科。

1.2二氢黄酮类化合物在蕨类植物中的分布

本类型化合物的分布在碗蕨科、骨碎补科、三叉蕨科、鳞毛蕨科、球子蕨科、水龙骨科、凤尾蕨科、中国蕨科、金星蕨科（真蕨亚门，薄囊蕨纲，水龙骨目）。

1.3黄酮醇类化合物在蕨类植物中的分布

本类型化合物最为常见，分布在卷柏科（石松亚门，卷柏目）、木贼科（楔叶蕨亚门，木贼目）、海金砂科、蚌壳蕨科、中国蕨科、蹄盖蕨科、铁角蕨科、骨碎补科、鳞毛蕨科、水龙骨科、凤尾蕨科、剑蕨科、肾蕨科（真蕨亚门，薄囊蕨纲，水龙骨目）、七指蕨科（真蕨亚门，厚囊蕨纲，瓶儿小草目）、紫萁蕨科（真蕨亚门，原始薄囊蕨纲，紫萁蕨目）、萍科。

1.4查尔酮类化合物在蕨类植物中的分布

本类型化合物的分布在乌毛蕨科、凤尾蕨科、中国蕨科、金星蕨科（真蕨亚门，薄囊蕨纲，水龙骨目）。

1.5黄烷醇类化合物在蕨类植物中的分布

本类型化合物的分布在乌毛蕨科、骨碎补科、里白科、水龙骨科、金星蕨科（真蕨亚门，薄囊蕨纲，水龙骨目）。

1.6双黄酮类化合物在蕨类植物中的分布

本类型化合物的分布在松叶蕨科（松叶蕨亚门，松叶蕨目）、卷柏科（石松亚门，卷柏目）、桫椤科、金星蕨科（真蕨亚门，薄囊蕨纲，水龙骨目）。

1.7二氢黄酮醇类化合物在蕨类植物中的分布

该类型化合物主要分布在中国蕨科（真蕨亚门，薄囊蕨纲，水龙骨目）。

黄酮类化合物在蕨类植物中广泛分布，但类型比较复杂多样，而且一种科属中可能存在多种类型的黄酮类成分。例如，目前研究人员发现木贼的全草中有多种黄酮类化合物，包括山奈酚-7-O-β-D-葡萄糖苷、槲皮素-3-O-β-D-葡萄糖苷、山奈酚-3-芸香糖-7-葡萄糖苷、山奈酚-3，7-双葡萄糖苷、蜀葵苷元、山奈素、山奈酚苷、山奈酚-3-葡萄糖-7-双葡萄糖苷、山奈酚-3-双葡萄糖苷、草棉苷、芹菜素、木犀草素、槲皮素［2-3］等。乌蕨中分离得到的黄酮成分有牡荆素、山奈酚、芹菜素、牡荆素鼠李糖苷、牡荆素吡喃葡萄糖苷、荭草苷等。吴晓宁采用可见分光光度法对乌蕨不同部位总黄酮含量进行测定，结果表明乌蕨中黄酮含量高，全草、茎、叶、根等部位总黄酮含量分别是11.89%、3.46%、11.75%和4.47%［4］。

2黄酮类成分的生物活性

黄酮体最初在工业上用作染料和抗氧化剂，后来，从药用植物、蔬菜、茶、红酒、豆谷等中发现的黄酮体既有保健功能又可做药用，有的在单体化合物的水平上也有较大的药用价值，如芸香苷（rutin）、橙皮苷（hesperidin）可以调节血管渗透性，儿茶素（chatechin）、水飞蓟素（silybin）保肝治疗肝炎，黄芩苷（baicalin）汉黄芩素（wogonin）、石吊兰素（nevadensin）用以抗菌，大豆素（daidzein）、葛根苷（puerarin）用来治疗冠心病等。如今，黄酮体的活性更受重视，研究更为深入。黄酮类成分主要有以下几方面活性：抗氧化、抗炎、镇痛、抗病原虫、抗菌、抗病毒、护肝、防治心脑血管疾病、调节内分泌等。总之，随着黄酮类化合物活性研究的不断广泛深入，已为药学家提供了更为丰富的素材，同时也把人们对中药及药用植物的认识带向更为宽广的天地。

2.1清除自由基抗氧化

清除自由基是黄酮类化合物的通性，是其发挥药理活性的有效途径。黄酮类化合物主要通过减少自由基的产生和清除自由基两方面来达到抗氧化活性目的。结构上，黄酮类化合物属于多酚羟基化合物，性质活泼的酚羟基能与自由基反应生成较稳定的半醌式自由基，从而将自由基链式反应终止。其抗氧化能力的强弱与形成的基团稳定性正相关，特别是芳香环上核失电子有关；同时，黄酮类化合物的邻位羟基或羰基上的氧原子能与金属离子络合形成五元或六元的螯合物，抑制过渡金属离子参与催化自由基产生的反应。

2.2抗炎镇痛活性

目前抗炎药物主要是糖皮质激素和非甾体抗炎药如芳基烷酸类。黄酮类化合物与以往的抗炎药物的结构类型不同，其抗炎作用也是通过多种途径完成。有的黄酮是通过抑制核因子（NF-κB）的活化［5］，有的是增强抗炎细胞因子IL-10的表达，有的黄酮是抑制前列腺素的合成，有的是抑制炎症酶如诱导的一氧化氮合酶。有的是前炎症细胞因子抑制剂，有的在抑制COX-2的同时并不抑制COX-1［6］，与以往常用的非甾体抗炎药不同，黄酮在抗炎镇痛的同时并未产生胃肠道的不良反应。从能缓解关节炎和痛风的樱桃中分离得到黄酮类成分，在抗炎实验中，其中有的黄酮活性较阳性对照阿司匹林高且对PGHS-1、PGHS-2中的PGHS-2的选择性也比阿司匹林高，而对PGHS-1的抑制产生消化道溃疡等副作用。从Quercus ilex（Fagaceae）的叶子中得到的黄酮在抗炎活性实验中结果令人振奋，个别黄酮单体的活性与吲哚美锌和氢化可的松的活性相差无几。黄酮类的广泛分布、植物含量高为抗炎活性的筛选提供了充足的化合物来源，可从中寻找到新的无此副作用的非甾体抗炎药物。

2.3抗病原虫、抗菌、抗病毒活性

Takeara R等在活性导向的分离中得到一些抗锥虫的黄酮类化合物［7］，而Michelle F.Muzitano则活性追踪得到一些抗利什曼原虫的黄酮类化合物［8］；Osman Ustun等从民间用以治疗胃病的Cistus laurifolius中分离得到抑制幽门杆菌的黄酮类成分［9］，Feng Wei等从传统中药婆娑子中分离到的黄酮类化合物在对HSV、PIV、Flu A（H1N1）的活性筛选中，发现大多数黄酮对单纯疱疹病毒（HSV）都有一定的抑制活性，其中个别化合物与阳性对照病毒唑的活性在同一数量级上［10］；N.Lall等在Helichrysum melanacme中以活性指导分离得到的黄酮对具有抗耐药性结合杆菌Mycobacterium tuberculosis的抑制活性比阳性对照抗结核药利福平仅低一个数量级，对Human Influenza virus type A的活性实验中，有意思的是，甲醇粗提物的抗病毒活性比导向分离的单体活性都高，而其中的两个活性黄酮联合使用，则活性比单独一个化合物提高10倍，比抗病毒药金刚烷胺的活性只低一个数量级［11］。这个现象也许有助于理解Jiang Du等从Orus alba.L导向分离所得黄酮的抗HSV-1活性比粗提物的活性要低的多［12］，David L.Evers等以食物中常见的一些黄酮进行抗人类细胞巨化病毒的实验中，Baicalein的活性最高，IC50为0.4 μM～1.2 μM［13］。

2.4心脑血管方面的活性

郑晓珂等在研究卷柏总黄酮及穗花杉双黄酮对人脐静脉内皮细胞增殖及VEGF蛋白表达的影响时发现，卷柏总黄酮是卷柏降血脂作用的药理活性部位［14］。同样是对黄酮类化合物的心脑血管活性研究，Machha Ajay等的做法很有意思，在许多研究组证明一些抗氧化黄酮通过增加内皮一氧化氮系统释放一氧化氮来降压时，而他们选取的黄酮没有羟基，也就没有或者很弱的抗氧化活性，却同样能发挥降压作用［15］，提示黄酮降压构效中羟基并非核心药效团甚至并非药效团的一部分，也同时提示酚性黄酮能抗氧化固然对心脑血管有益，但与降压活性之间并无必然关系。姜秀娟等发现对氧化低密度脂蛋白致人脐静脉内皮细胞损伤具有明显的保护作用，证明了木贼总黄酮是木贼抗动脉粥样的药理活性部位［16］。

2.5其它活性

孙曙光等在研究中发现，高剂量卷柏黄酮对小鼠有一定的镇静作用［17］。Manish Dixit报道，有部分黄酮类化合物能很好的抑制与糖尿病相关酪氨酸蛋白磷酸酶PTP-1B［18］。Inka Hamann对黄酮类化合物在丘脑-垂体-甲状腺轴方面的活性进行综述，认为一些黄酮类可以作为激素替代治疗剂［19］。Jun-Shik Choi在研究中发现，在黄酮和紫杉醇的同时使用可以提高紫杉醇的生物利用度［20］。而由于日常摄取食物中黄酮普遍存在，Walter Brand对黄酮类通过小肠ABC转运的作用从而影响药物、食物中的有毒成分及生物活性物质的生物利用度方面进行了探索［21］。Mei-Hsien Lee等在寻找能护肤活性的化合物时，对分离得到的黄酮类进行了酪氨酸酶抑制活性试验，有的比阳性对照Arbutin的活性高两倍以上［22］。

3小结

综上，我国蕨类植物种类众多、资源丰富，黄酮类成分为蕨类植物的代表成分，具有非常广泛的生物活性与极高的保健价值。因此充分保护、开发、利用好我国蕨类植物的丰富资源，尤其是加强保健食用蕨类植物的物质基础研究，是从事保健食品研究工作者的重要任务，可为开发新型保健食品提供理论基础与技术依据。

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Advance on Chemical Constituents and Biological Activities of Pteridophyte's（fern）Flavonoids

SHEN Wei1，SONG Lei1，LI He-yu2
（1.Shandong College of Traditional Chinese Medicine，Yantai 264199，Shandong，China；2.Tianjin Ubasichealth Nutrition Co.Ltd.，Tianjin 300457，China）

There are rich resources of Pteridophyte's in China，and about 400 kinds of them have been used as medicine or health products for a long history.The latest research progress of Pteridophyt's were summarized and analyzed by reviewing the reports about chemical constituents and biological activities studies in the latest 10 years.The results of our study indicated that Pteridophyte's was widely distributed with high flavonoid content and numerous species，mainly including flavonoid，dihydroflavone，flavonol，chalcone，flavanol，biflavone，dihydroflavonol，etc..The biological activities of these constituents were also summarized，such as antioxidant，anti-inflammatory，anti-protozoon，anti-microbial，antiviral，cardiovascular and cerebrovascular diseases therapeutic，etc.Summarized the latest research situation of Pteridophyte's in terms of its chemical constituents and biological activities with a view to providing some

for the exploitation and utilization of Pteridophyte's.

Pteridophyte's；flavonoids；chemical constituents；biological activities；research progress

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.17.046

2015-07-01

沈伟（1982—），男（汉），讲师，硕士研究生，研究方向：中药化学与中药炮制学。