绞股蓝的化学成分及其生物活性研究进展.pdf
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1、6期1741绞股蓝的化学成分及其生物活性研究进展王振兴1,杨金梅1,张志斌2*,朱晓湉2,向萍3,孙健4,何霞红3*(1西南林业大学云南省林下资源保护与利用重点实验室,云南昆明650224;2江西师范大学亚热带植物资源保护与利用重点实验室,江西南昌330022;3西南林业大学环境修复与健康研究院,云南昆明650224;4广西农业科学院,广西南宁530007)摘要:绞股蓝是我国重要的可食用植物资源,为葫芦科绞股蓝属草质攀援植物,广泛分布于我国陕西南部和长江以南等地区。文章对20002022年国内外绞股蓝的研究文献进行可视化分析,发现绞股蓝及其皂苷成分是研究热点,对绞股蓝的研究集中在化学成分、功能
2、活性和药理作用等方面,但目前缺乏对其化学组成和生物活性的系统综述。基于此,文章对绞股蓝中皂苷类、多糖类、黄酮类、氨基酸和微量元素等化学成分,以及其抗氧化、抗衰老、降血脂、降血糖、护肝、抗肿瘤、保护神经等生物活性的最新研究进行归纳总结,结果表明目前对绞股蓝产地之间的质量比较,及其主要药效成分的吸收代谢和作用机制研究仍较匮乏。提出今后可将绞股蓝黄酮类化合物作为研究目标,进一步明确黄酮的成分结构及药理活性作用机制;基于绞股蓝多成分、多药理活性的特点,利用分子生物学、代谢组学等技术手段探究绞股蓝活性成分的药效物质基础和作用机制,以及活性成分代谢产物及代谢途径;规范绞股蓝产地道地性和产品质量标准,以期为
3、绞股蓝资源的进一步开发利用提供参考。关键词:绞股蓝;可视化分析;化学成分;生物活性中图分类号:S567.237文献标志码:A文章编号:2095-1191(2023)06-1741-12收稿日期:2023-02-24基金项目:国家自然科学基金项目(31960078);云南省郑文杰专家工作站项目(202205AF150018)通讯作者:张志斌(1981-),https:/orcid.org/0000-0002-9814-6686,博士,高级实验师,主要从事中草药微生物代谢转化研究工作,E-mail:;何霞红(1975-),https:/orcid.org/0000-0002-8702-2135,博
4、士,教授,主要从事林下药食资源种植、加工及功能活性等研究工作,E-mail:第一作者:王振兴(1984-),https:/orcid.org/0000-0002-6110-9216,博士,主要从事药食同源资源功能活性研究工作,E-mail:zhenxing_南方农业学报Journal of Southern Agriculture2023,54(6):1741-1752ISSN 2095-1191;CODEN NNXAABhttp:/DOI:10.3969/j.issn.2095-1191.2023.06.015Chemical constituents and biological acti
5、vity ofGynostemma pentaphyllum:A reviewWANG Zhen-xing1,YANG Jin-mei1,ZHANG Zhi-bin2*,ZHU Xiao-tian2,XIANG Ping3,SUN Jian4,HE Xia-hong3*(1Key Laboratory of In-forest Resource Conservation and Utilization in Yunnan,Southwest Forestry University,Kunming,Yunnan 650224,China;2Key Laboratory of Protection
6、 and Utilization of Subtropical Plant Resources of Jiangxi,JiangxiNormal University,Nanchang,Jiangxi 330022,China;3Institute of Environmental Remediation and Human Health,Southwest Forestry University,Kunming,Yunnan 650224,China;4GuangxiAcademy ofAgricultural Sciences,Nanning,Guangxi 530007,China)Ab
7、stract:Gynostemma pentaphyllum(GP)is a significant edible plant resource in China.It is a grassy climbingplant belonging to Gynostemma genus of Cucurbitaceae family and is extensively distributed in the south of Shannxi Pro-vince and the south of Yangtze River.This paper conducted a visual analysis
8、of the overseas and domestic research litera-tures on GP in the past 20 years.Among them,GP and its saponins have been a prominent area of research.However,thefocus of the research has mainly been on the chemical compositions,functional activities,and pharmacological actions ofGP.Acurrent systematic
9、 review of its chemical compositions and biological activities is lacking.Therefore,this paper sum-marized the latest research on the chemical compositions of saponins,polysaccharides,flavonoids,amino acids,and traceelements in GP,as well as its biological activities such as antioxidant,anti-aging,r
10、educing blood lipids and blood sugar,liver protection,anti-tumorand nerve protection.The results indicated a shortage of studies comparing the quality of GPfrom different regions,as well as limited knowledge on the absorption,metabolism,and action mechanisms of its mainpharmacodynamic components.The
11、refore,it is suggested to focus on the future study of flavonoid compounds in GP as a54卷南 方 农 业 学 报 17420引言绞股蓝(Gynostemma pentaphyllum)又名天堂草、小苦药等,是葫芦科(Gucurbitceae)绞股蓝属(Gynostemma)草质攀援植物,多生长于疏林、草丛及灌丛地区等阴湿温和的气候环境中,广泛分布于我国陕西南部和长江以南等地区。绞股蓝是我国重要的植物资源,其历史最早可追溯至春秋战国时期(鲍凤霞等,2018),在1986年被列为待开发的名贵中药材之一,并在200
12、2年被列入保健品名单(沈子琳等,2020)。绞股蓝的地上部分常被用于入药,因其富含人参皂苷类成分,又称为“南方人参”(董利华等,2018)。现代研究表明,绞股蓝中主要含有皂苷类、多糖类和黄酮类等化学成分,具有降血糖、降血脂、保肝、抗氧化、抗衰老和保护心脑血管等作用(薛晶晶等,2018)。目前对于绞股蓝的相关研究已成为热点之一,为厘清绞股蓝研究的发展脉络、研究近况和热点,文章基于文献计量分析绞股蓝的中英文文献,对绞股蓝的化学组成和生物活性进行系统综述,以期为绞股蓝的研究和开发利用提供理论参考。1绞股蓝国内外研究1.1数据收集与筛选中文文献来源于中国知网数据库,以绞股蓝为主题,时间范围为2000年
13、1月2022年8月,剔除图书、特殊期刊及不符合要求的文献后,共计1971篇。英文文献来源于Web of Science核心合集数据库和PubMed数据库,以Gynostemma pentaphyllum为主题,时间范围为2000年1月2022年8月,剔除重复文献后,共计824篇。1.2研究工具VOSviewer(van Eck and Waltman,2010)是一款基于Java的免费软件,可用于构建和可视化从大量科学文献中提取重要术语的共现网络。Citespace(Synnestvedt et al.,2005)是基于Java语言开发的可视化软件,能探寻学科领域演化的关键路径及转折点,预测知
14、识发展的新态势。基于1.1的国内外绞股蓝文献数据,利用VOSviewer和Citespace绘制可视化知识图谱。1.3分析结果1.3.1关键词共现分析关键词共现网络图中,节点越大表示关键词出现频次越高。由图1可知,中文文献中频次前3位的关键词依次为绞股蓝(951次)、绞股蓝皂苷(165次)和绞股蓝总皂苷(153次),英文文献中依次为animals(动物,204次)、Gynostem-ma pentaphyllum(绞股蓝,178次)和humans(人类,138次)。总体来看,绞股蓝及其皂苷成分是研究的重点。1.3.2关键词聚类分析利用LLR算法提取关键词标签,对关键词进行聚类分析。由图2可知,
15、中英文聚类图谱中大多数聚类较集中,提示各聚类间联系紧密,研究主题接近。其中,中文关键词的聚类#3为绞股蓝的活性成分,聚类#6为绞股蓝的质量标准,聚类#9则与绞股蓝的萃取技术相关,而其他聚类与绞股蓝功能活性和药理作用有关;英文关键词聚类图 1中文文献(A)和英文文献(B)的共现分析图谱Fig.1Co-occurrence analysis maps of Chinese references(A)and English references(B)research target to further elucidate their chemical structure and pharmacolo
16、gical mechanisms.Considering the diverse com-position and pharmacological activities of GP,molecular biology,metabolomics,and other technical approaches should beemployed to investigate the pharmacological substance basis,mechanisms,and the metabolites and metabolic pathways ofits active components.
17、Moreover,it is crucial to standardize the standards of origin integrity and product quality of GP,which can provide references for further research and development of GP.Key words:Gynostemma pentaphyllum;visualization analysis;chemical constituents;biological activityFoundation items:National Natura
18、l Science Foundation of China(31960078);Yunnan Zhengwenjie Expert Work-station Project(202205AF150018)6期1743在绞股蓝的功能活性和药理作用方面。总体来看,对绞股蓝的研究集中在化学成分、功能活性和药理作用等方面。1.3.3关键词突现分析为保证绞股蓝研究文献的时效性,对绞股蓝为期20年的研究进程进行关键词突现分析,以判断该领域的最新前沿热点。由图3可知,中文文献:20002008年,关键词以高血脂症、血脂和总皂苷为代表;20052020年,聚焦在对成分(谷氨酸、黄酮)和药理作用(抗氧化、皮肤、
19、大鼠)研究;20152022年,热点转向对氧化应激和生长性能研究。英文文献:20002011年,关键词以台湾银线兰、鉴定和活性为代表;20102017年,研究聚焦在成分分析(液相色谱)和临床应用(体外、疾病);20182022年,热点转向对成分(多糖)和药理活性(氧化应激、胰岛素抵抗、肠道菌群)研究。基于VOSviewer和Citespace,通过对绞股蓝中英文文献研究发现,绞股蓝仍是研究热点,尤其是对绞股蓝皂苷研究。近年来,国内外学者对绞股蓝化学组成、药物功能和医学应用等领域的研究报道越来越多,但目前有关绞股蓝化学组成的最新进展及其主要化学成分的生物活性未见详细综述。基于此,本文对绞股蓝化学
20、成分研究的最新进展及其主要化学成分的生物活性进行总结。2绞股蓝的化学成分绞股蓝主要含有皂苷类、多糖类、黄酮类、氨基酸和微量元素等化学成分(沈子琳等,2020),其中皂苷类和多糖类为其重要成分。2.1皂苷类绞股蓝中主要含有皂苷,而绞股蓝皂苷的基本结构为达玛烷型四环三萜类(石嫚嫚,2017)。截至2016年,明确结构的绞股蓝皂苷有201个(范冬冬等,2017)。之后又有新的皂苷类化合物相继被分离鉴定出。周文超(2018)首次从绞股蓝种子中得到葫芦烷型皂苷的单体化合物,其分子结构为25-O-acetyl-cucurbitacin L 2-O-rhamnopyranosyl(12)-L-arabino
21、pyranosyl(13)-glucopyranoside;Chen等(2019)得到绞股蓝地上部分的6个新达玛烷型皂苷gypenosidesCP1gypenosidesCP6)(图4);Xing等(2020)从绞股蓝叶中得1个新达玛烷型皂苷3-O-D-葡萄糖基(12)-D-葡萄糖基-2,3,12,20,24(S)-四羟基-达玛-25-烯-20-O-D-木糖基(16)-D-葡萄糖苷(命名为gypenosideJ5);Yin等(2020)从绞股蓝中分离鉴定出10种新达玛烷型皂苷图 3中文文献(A)和英文文献(B)的突现分析图谱Fig.3Analysis atlas of the emergenc
22、e of Chinese references(A)and English references(B)图 2中文文献(A)和英文文献(B)的聚类分析图谱Fig.2Clustering analysis atlas of Chinese references(A)and English references(B)Anoectochilus formosanusAnoectochilus formosanus王振兴等:绞股蓝的化学成分及其生物活性研究进展in vitroin vitro54卷南 方 农 业 学 报 1744yunnangypenoside1yunnangypenoside10(图4
23、);娄云云等(2021)从绞股蓝总皂苷提取物中分离出1个新的葫芦烷型三萜皂苷类化合物,即葫芦素L-2-O-a-L-吡喃鼠李糖基-(12)-L-吡喃阿拉伯糖基-(13)-D-吡喃葡萄糖基 -25-O-D-吡喃木糖苷(命名为绞股蓝葫芦皂苷A);杨册等(2022)从绞股蓝中分离得到1个新化合物,其结构为21-O-methyl-3,20,21-trihydroxy-19-oxo-21,23-epoxydammar-24-ene-3-O-L-rhamnopyranosyl(12)-D-xy-lopyranosyl(13)-a-L-arabinopyranoside(命名为gypenosideS5)。2.
24、2多糖类多糖是绞股蓝的主要成分之一,主要存在于绞股蓝的茎和叶中,占比在3%6%,叶中多糖含量较高(方磊涵等,2018)。绞股蓝多糖主要由甘露糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、葡萄糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖等单糖组成(陈克克和王喆之,2009;王晓等,2010;尚晓娅等,2013;Liu et al.,2014;Wang et al.,2019b)。马丽萍等(2000)通过测定绞股蓝不同部位多糖含量,发现绞股蓝全草中叶的多糖含量高于茎;宋淑亮(2006)精制得到3种绞股蓝多糖(GPS-2、GPS-3和GPS-4);郑小江等(2008)研究发现甜味绞股蓝根、茎和叶中多糖含量与股蓝原变种差异显著,
25、且不同部位间的多糖含量也有一定差异;Chi等(2008)经纯化得到3个多糖组分,分别命名为GPP1-a、GPP2-b和GPP3-a;You等(2009)通过对绞股蓝茶水溶性多糖组分单糖进行定量分析,得到该茶多糖由甘露糖、核糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、葡萄糖、木糖、半乳糖和阿拉伯糖组成;周宝珍等(2012)分析绞股蓝精制多糖(CMP2),发现其由鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖组成;Yan等(2013)对二倍体绞股蓝的水溶性多糖进行分析,结果表明水溶性多糖是一种杂多糖,主要含有甘露糖、葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖;Niu等(2014)从四倍体分离得到绞股蓝新多糖(GPP-S),
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