综述：芦荟科植物的蒽衍生物及其生物活性

本综述系统梳理了芦荟科（Asphodelaceae）植物中蒽类衍生物（包括蒽醌、蒽酮及其二聚体等）的化学多样性、分布及其广泛的药理活性（如抗疟、抗肿瘤、抗菌、抗氧化等），为天然药物研发提供了重要的化合物库和理论依据，尤其强调了该类成分作为化学分类标志物和新型药物先导物的潜力。

　　

芦荟科植物的蒽衍生物及其生物活性

引言

芦荟科（Asphodelaceae）在植物分类学中的地位历经多次调整，现被归入天门冬目（Asparagales）。该科包含三个亚科：芦荟亚科（Asphodeoideae，19属）、萱草亚科（Hemerocallidoideae，20属）和黄脂木亚科（Xanthorrhoeoideae，1属），广泛分布于南非、中亚、澳大利亚、新西兰、欧洲、马来西亚、印度和南美洲等地。其中，芦荟属（Aloe）、火把莲属（Kniphofia）、独尾草属（Eremurus）、日光兰属（Asphodelus）、阿福花属（Asphodeline）和鳞芹属（Bulbine）等因物种多样性、传统药用价值及丰富的 phytochemicals 而备受关注。

这些植物在传统医学中常用于治疗风湿病、胃肠和肝脏疾病、疥疮、便秘、结肠炎、身体虚弱、烧伤、耳痛、脱发、银屑病、糖尿病、乙型肝炎、腹部绞痛、伤口、湿疹和淋病等。 phytochemical 研究表明，该科植物富含黄酮类、萜类、生物碱、香豆素、萘和萘醌类化合物，尤其以蒽衍生物（anthracene derivatives）著称。蒽醌类化合物（anthraquinones）被认为是芦荟科植物的重要 chemotaxonomic markers。

蒽醌类化合物是一类广泛存在于自然界的氧化芳香族衍生物，其基本结构为9,10-蒽二酮（9,10-anthraquinone），并连有-OH、-OCH₃、-CH₃、-CH₂OH、-CHO、-COOH等官能团。目前从天然来源中已分离得到约700种蒽醌类化合物，其中近200种来源于植物，主要分布于豆科（Fabaceae）、蓼科（Polygonaceae）、鼠李科（Rhamnaceae）、茜草科（Rubiaceae）、芦荟科（Asphodelaceae）和玄参科（Scrophulariaceae）等。这些化合物以游离苷元（aglycone）或糖苷形式存在于植物的根、根茎、果实和花中。常见的天然蒽醌包括大黄素（emodin）、physcion、茜素（alizarin）、醌茜素（quinizarin）、purpurin、obtusifolin、大黄酸（rhein）等。

天然蒽醌类化合物具有广泛的生物活性和应用价值，包括泻下、抗氧化、抗癌、抗炎、抗关节炎、抗真菌、抗菌、抗寄生虫和抗疟作用。此外，其染色特性在工业上也具有重要意义。然而，有数据显示 anthranoids 具有遗传毒性潜力，并在小鼠和大鼠中表现出致肿瘤性。但研究人员认为，在均衡的人类饮食中，考虑到蒽醌的 measured concentrations、estimated daily intakes、genotoxic potency 以及食物基质的 protective effects， analyzed anthraquinones 并不构成高优先级的遗传毒性风险。

蒽醌类化合物主要在小肠被吸收，其 liposolubility 较高的游离形式比其 conjugated glycosides 吸收更快。它们广泛分布于血液丰富的器官和组织中，如血液、肠道、胃、肝脏、肺、肾脏和脂肪。生物转化（biotransformation）是蒽醌类化合物在体内被转化为无活性或更具活性代谢物的重要过程，主要发生在肝脏。研究表明，细胞色素P450酶（CYPs）依赖的生物转化可能是这些化合物的 bioactivation pathway。

在芦荟科植物中，蒽醌类化合物是最大的一类化合物。芦荟属（Aloe）植物原产于炎热干燥的气候，如今在全球广泛栽培。在400多个已知物种中，一些物种（如A. vera、A. ferox、A. arborescens等）具有重要的药用特性。其中，A. vera（syn. A. barbadensis）是药学上最有效的物种。芦荟皮内侧的周皮管携带含有蒽醌及其苷类的黄色乳胶。芦荟大黄素（aloin）和 aloe-saponols 是A. vera乳胶中的主要蒽醌类化合物，因其能轻易穿透靶细胞而具有重要的药理活性。Aloin存在两种异构体：aloin A和aloin B，分别称为barbaloin和isobarbaloin。

日光兰属（Asphodelus）植物分布于地中海地区、北非和东南亚，传统上用于治疗银屑病、斑秃、痤疮、烧伤、肾结石、牙痛和局部炎症。最近，从该属植物中分离出多种 secondary metabolites，并关注其抗氧化、利尿、抗高血压、抗炎、抗菌作用以及对肿瘤细胞系的抗肿瘤特性。 chrysophanol 和 asphodelin 等蒽醌衍生物主要报道于日光兰属植物的根中。火把莲属（Kniphofia）和鳞芹属（Bulbine）主要含有chrysophanol和knipholone衍生物，而独尾草属（Eremurus）主要产生aloesaponol和chrysophanol衍生物。

大量实验研究表明，蒽类化合物具有广泛的生物效应，包括抗癌、抗氧化、抗菌、抗病毒、抗疟、抗糖尿病、抗炎、抗关节炎、免疫抑制、利尿、导泻、泻下、血管松弛和植物雌激素等特性。与化学合成药物相比，蒽类化合物的副作用显著较少。目前，FDA已批准一些蒽醌衍生物（如daunorubicin和doxorubicin）用于临床。

尽管已有一些针对芦荟科特定属的综述文章发表，但尚未有关于该科蒽类化合物的全面综述。本研究旨在对从芦荟科植物中分离出的蒽类化合物及其生物和药理活性进行全面且最新的综述。

芦荟科的蒽衍生物

从芦荟属（Aloe）、日光兰属（Asphodelus）、阿福花属（Asphodeline）、火把莲属（Kniphofia）、独尾草属（Eremurus）、鳞芹属（Bulbine）、萱草属（Hemerocallis）、Bulbinella属、Dianella属和Gasteria属中分离出的蒽及其衍生物化合物总结于表1。这些化合物虽然从植物的不同部位分离得到，但主要从根中提取。分析芦荟科不同属的文献，发现最常分离的化合物依次是前蒽醌类（preanthraquinones，1-18）、蒽酮类（anthrones，19-43）、蒽醌类（anthraquinones，44-91）、苯基蒽醌类（phenylanthraquinones，92-119）和蒽醌二聚体（anthraquinone dimers，120-162）。值得注意的是，芦荟大黄素（aloe-emodin，51）、chrysophanol（60）、knipholone（111）及其衍生物成为最常分离的化合物。

芦荟科物种提取物的生物活性

本节总结了从芦荟科物种中获得的提取物的生物活性的文献发现，这些提取物中分离出了蒽衍生物。在大多数 reviewed studies 中，未明确建立观察到的生物效应与这些化合物之间的 clear connection。然而，由于蒽衍生物是从这些提取物中分离得到的，考虑到这些化合物的 potential contributions，相关提取物的生物活性也一并呈现。

提取物的抗疟活性

在一项将生物效应直接归因于蒽衍生物的研究中，使用二氯甲烷/甲醇（1:1）溶剂系统制备的火把莲（Kniphofia thomsonii Baker）根粗提物显示出显著的抗疟活性，对氯喹耐药W2株 Plasmodium falciparum 的半数抑制浓度（IC₅₀）值为6.36±0.195μg/ml。该活性归因于蒽衍生物 knipholone（111）、chryslandicin（151）和10,10'-bichrysophanol anthrone（153）的存在。

来自K. foliosa Hochst. 根的二氯甲烷提取物对P. falciparum 3D7株表现出 strong activity，中位有效剂量（ED₅₀）值为3.8μg/ml。此外，使用二氯甲烷/甲醇（1:1）从K. foliosa Hochst. 根茎中获得的提取物对氯喹敏感D6株和氯喹耐药W2株均表现出抗疟活性，IC₅₀值分别为3.4±0.4和4.8±0.2μg/ml。乙酸乙酯提取物也表现出活性，对D6和W2株的IC₅₀值分别为4.7±0.5和4.1±0.8μg/ml。

在其他研究中，K. foliosa Hochst. 的80%甲醇提取物在小鼠中显示出对Plasmodium berghei的 chemosuppressive effect，在400 mg/kg和200 mg/kg剂量下，抑制率分别达到61.52%和51.39%。从K. reflexa Hutch. ex Codd 根茎中获得的甲醇提取物对D6和W2株均表现出活性，IC₅₀值分别为1.06±0.22和1.08±0.12μg/ml。

最后，同样使用二氯甲烷/甲醇（1:1）溶剂系统制备的Aloe secundiflora Engl. 茎粗提物显示出显著的抗疟活性，对氯喹耐药W2株的IC₅₀值为2.09±0.43μg/ml。研究中从提取物中分离出的化合物的活性总结于表2。

提取物的细胞毒活性

来自K. foliosa Hochst. 根的二氯甲烷提取物对人表皮样癌（KB）细胞表现出 weak cytotoxic effects，ED₅₀值为35.2μg/ml。来自K. reflexa Hutch. ex Codd 根茎的甲醇提取物对LLC-MK2肾上皮细胞系未显示出细胞毒作用。此外，从Aloe turkanensis Christian 根茎和叶中获得的二氯甲烷/甲醇（1:1）提取物据报道能显著降低肝外胆管癌细胞系（TFK-1）的 viability。在另一项将生物效应直接归因于蒽衍生物的研究中，从Asphodelus aestivus Brot. 块茎中获得的二氯甲烷提取物对人肺（A549）和前列腺（PC3）癌细胞系表现出显著的细胞毒活性，IC₅₀值分别为16±0.76和19±1.04μg/mL。该活性与细胞毒蒽醌衍生物（如C-α-rhamnopyranosyl bianthracene-9,9',10(10'H)-trione glycoside，155）的存在有关。

提取物的抗菌试验

Asphodelus bento-rainhae P.Silva 和 Asphodelus macrocarpus Parl. 根茎的二乙醚 fractions 对革兰氏阳性微生物（如 Staphylococcus spp. 菌株）表现出显著的抗菌活性，最低抑菌浓度（MIC）值在16至1000μg/ml之间。然而，未检测到对革兰氏阴性微生物（如 Escherichia coli、Klebsiella pneumoniae、Pseudomonas aeruginosa 和 Acinetobacter baumannii）的活性，其MIC值大于2000μg/ml。

在另一项使用琼脂 disk diffusion 方法评估从Aloe kefaensis M.G.Gilbert & Sebsebe 根中获得的提取物的抗菌活性的研究中，提取物的抑菌圈范围在9.0至23.0 mm之间。值得注意的是，二氯甲烷提取物对Bacillus cereus、E. coli、Staphylococcus aureus、Candida albicans 和 Salmonella typhi 表现出最显著的 antimicrobial activity，抑菌圈分别为17.0、18.5、20.5、20.5和23.0 mm。此外，从Aloe pulcherrima M.G.Gilbert & Sebsebe 根样品中获得的丙酮提取物对Bacillus subtilis、S. aureus、E. coli 和 P. aeruginosa 的抑菌圈分别为15 mm、12 mm、16 mm和24 mm。

类似地，来自K. insignis Rendle 根的提取物对革兰氏阳性和革兰氏阴性菌株均表现出活性，抑菌圈范围在12至22 mm之间。从K. isoetifolia Hochst. 获得的氯仿/甲醇（1:1）和乙酸乙酯提取物对革兰氏阳性和革兰氏阴性菌株均表现出显著的抗菌活性，抑菌圈范围在21至28 mm之间。从K. insignis Rendle 根制备的各种提取物也显示出对两种细菌类别的显著活性，抑菌圈范围在12.5至22.3 mm之间，其中丙酮提取物对E. coli 的活性最高，为22.3 mm。最后，从K. pumila (Aiton) Kunth 根中获得的丙酮提取物对E. coli、K. pneumoniae、S. aureus 和 S. Typhimurium 菌株的抑菌圈分别为12.6±0.39 mm、11.8±0.41 mm、10.7±0.32 mm和9.7±0.28 mm。

提取物的酶测定

在一项使用人肝细胞系（HepG2）和结肠（LS174T）细胞通过 luciferase reporter gene assay 评估孕烷X受体（PXR）转录活性激活的研究中，Bulbine natalensis Baker 茎的甲醇和水提取物均以浓度依赖性方式激活每种细胞系中的PXR。在HepG2细胞中，甲醇和水提取物的半数最大有效浓度（EC₅₀）值分别为6.2±0.6μg/ml和25.0±0.7μg/ml。类似地，在LS174T细胞中，EC₅₀值分别为8.0±0.7μg/ml和19.3±1.1μg/ml。为了进一步研究靶基因表达的增加，在HepG2细胞中进行了实时逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）分析。结果表明，甲醇提取物（30μg/ml）显著提高了CYP3A4的mRNA表达2.40±0.01倍，CYP2C9的mRNA表达3.37±0.3倍。在PXR转染的HepG2细胞中评估了对CYP3A4和CYP2C9同工酶的酶活性的影响。水提取物（60μg/ml）使CYP2C9和CYP3A4的活性分别增加了22.20±2.93倍和2.22±0.62倍，而30μg/ml的甲醇提取物使活性分别增强了24.90±8.25倍和3.82±0.46倍。酶活性的这些增加与观察到的mRNA表达升高一致。此外，使用重组CYP450 baculosomes 和特定的CYP chromomeric substrates 评估了CYP3A4和CYP2C9催化活性的抑制。结果表明，甲醇提取物抑制CYP3A4和CYP2C9活性，IC₅₀值分别为38.5±3.5μg/ml和5.5±0.5μg/ml。

一项研究发现，从B. natalensis Baker 茎中获得的水和甲醇提取物显著影响CYP2B6和CYP1A2的mRNA表达。具体而言，30μg/ml浓度的甲醇提取物使CYP2B6 mRNA水平增加了8.3±1.2倍。此外，30和60μg/ml浓度的水和甲醇提取物使CYP1A2 mRNA表达分别增加了4.8±1.0倍和2.7±0.1倍。用60和20μg/ml水提取物孵育细胞导致P-糖蛋白（P-gp）mRNA表达分别增加10.9±0.2倍和3.5±0.2倍。甲醇提取物也表现出显著的诱导效应，使P-gp mRNA水平分别提高了3.7±0.4倍和2.4±0.1倍。

此外，发现60μg/ml水提取物使CYP2B6活性增加了三倍，而30和10μg/ml甲醇提取物使活性分别增强了4.7±0.1倍和3.0±0.01倍。用60和20μg/ml水提取物孵育使CYP1A2活性分别增加了3.9±0.1倍和2.7±0.1倍，而30μg/ml甲醇提取物使CYP1A2活性显著增加了5.7±1.3倍。为了评估B. natalensis 提取物的AhR激动活性，采用了标准的AhR reporter assay system。结果表明，甲醇提取物在30和10μg/ml浓度下使转录活性分别增加了9.0±0.6倍和5.1±0.4倍。水提取物也表现出显著的AhR激活。

其他

一项使用1% w/w的Asphodelus microcarpus Salzm. Viv. 种子氯仿提取物的研究报道，与0.1% w/w的标准mometasone furoate相比，对诱导的小鼠湿疹具有显著且强效的抗湿疹作用。

在另一项使用 hemoglobin-δ-gluconolactone assay 研究抗糖化活性的研究中，从Aloe sinkatana Reynolds 叶中获得的甲醇和乙酸乙酯提取物在1 mg/mL浓度下对糖化血红蛋白（HbA1c）形成的抑制百分比分别为29.58%和38.9%。

芦荟科蒽衍生物的生物活性

从芦荟科家族获得的蒽衍生物已通过体内、体外和计算机模拟研究评估了其生物活性。在一项体内研究中，knipholone（111）在100和200 mg/kg剂量下，对感染P. berghei的小鼠显示出55.14%和60.16%的抗疟抑制率。ED₅₀确定为81.25 mg/kg。此外，一项体外研究表明，knipholone（111）在人血 assay 中抑制 leukotriene 代谢，IC₅₀值为4.2μM。此外，计算机模拟研究表明，chrysophanol-8-O-methyl ether（63）、physcion（87）和10-(chrysophanol-7'-yl)-10-hydroxychrysophanol-9-anthrone（124）对人组胺H1受体表现出强亲和力，结合能得分分别为-4.5872、-4.2840和-5.9040 kcal/mol。蒽衍生物的体外生物活性数据总结于表2。基于该表中的发现，下面提供了表现出显著和有前景生物效应的化合物的概述。

从芦荟科分离出的蒽类化合物尤其以其抗疟活性而著称。这些化合物包括 aloesaponarin I（54）、4'-O-demethylknipholone（93）、bulbineloneside D（= 4'-O-demethylknipholone-4'-O-β-D-glucopyranoside）（101）、isoknipholone（109）、knipholone（111）、knipholone anthrone（112）、7,10'-bichrysophanol [= 10,7'-bichrysophanol 或 1,1',8,8',10-pentahydroxy-3,3'-dimethyl-10,7'-bianthracene-9,9',10'-trione 或 10-(chrysophanol-7'-yl)-10-hydroxychrysophanol-9-anthrone 或 10-hydroxy-10,7'-(chrysophanol anthrone)-chrysophanol 或 10-hydroxy-10-(chrysophanol-7'-yl)-chrysophanol anthrone]（124）、cassiamin C（148）、chryslandicin（= 10-hydroxy-10-(islandicin-7'-yl)-chrysophanol anthrone）（151）、joziknipholone A（158）、joziknipholone B（159）和 jozi-joziknipholone anthrone（160）表现出最有前景的抗疟活性。

具有最佳细胞毒活性的化合物是 aloesaponarin II（55）、chrysophanol-8-methyl ether（= 1-hydroxy-8-methoxy-3-methylanthraquinone 或 8-methoxychrysophanol）（63）、kwanzoquinone C（76）、kwanzoquinone E（78）、rhein（89）、knipholone（111）、7,10'-bichrysophanol [= 10,7'-bichrysophanol 或 1,1',8,8',10-pentahydroxy-3,3'-dimethyl-10,7'-bianthracene-9,9',10'-trione 或 10-(chrysophanol-7'-yl)-10-hydroxychrysophanol-9-anthrone 或 10-hydroxy-10,7'-(chrysophanol anthrone)-chrysophanol 或 10-hydroxy-10-(chrysophanol-7'-yl)-chrysophanol anthrone]（124）、C-α-rhamnopyranosyl bianthracene-9,9',10(10'H)-trione glycoside（155）和 ramosin（162）。

具有最高抗菌活性的化合物包括 chrysophanol（= chrysophanic acid）（60）、methyl-1,4,5-trihydroxy-7-methyl-9,10-dioxo-9,10-dihydroanthracene-2-carboxylate（83）、aestivin（133）、asphodoside B（141）和 bulbnatalonoside A（145）。此外，chrysophanol（= chrysophanic acid）（60）显示出 high antiviral activity。

Elgonica dimer A（156）和 elgonica dimer B（157）表现出 strong cytosolic alcohol dehydrogenase 和 aldehyde dehydrogenase inhibitory activities。

尽管文献报道了从芦荟科植物中分离出的蒽衍生物的生物活性，但关于其作用机制的数据不足。特别是，其抗疟、细胞毒、抗炎和抗菌作用的分子机制仍未充分阐明。该领域的进一步研究对于更好地理解这些蒽类的治疗潜力并促进其药物应用是必要的。在这篇综述中，我们将呈现两篇我们能够从文献中获取的研究。

一项研究报道，芦荟大黄素（aloe-emodin，51）和 emodic acid（65）抑制了4T1乳腺癌细胞的增殖、转移能力和NF-κB活性。虽然芦荟大黄素抑制了p38和ERK信号通路，但emodic acid还抑制了JNK磷酸化，以及p38和ERK磷酸化。此外，两种化合物都抑制了促肿瘤细胞因子（如IL-1β和IL-6）的表达，以及VEGF和MMPs的表达。在另一项研究中，确定 Hemeroquinones A（68）通过抑制MAPK和NF-κB信号通路的激活，有效抑制了NO和炎性细胞因子的产生。

材料与方法

通过检索科学数据库（PubMed、Scopus、Google Scholar、Web of Knowledge）和其他网站或在线资源，使用关键词“Asphodelaceae”、“anthracene”、“anthraquinone”、“Asphodeline and anthraquinone”、“Asphodelus and anthraquinone”、“Aloe and anthraquinone”、“Bulbine and anthraquinone”、“Bulbinella and anthraquinone”、“Eremurus and anthraquinone”、“Dianella and anthraquinone”、“Hemerocallis and anthraquinone”、“Gasteria and anthraquinone”和“Kniphofia and anthraquinone”对文献进行了综述。此外，分析了1963年至2025年间发表的参考文献。信息总结在文中的表格和图表中。

结果与结论

本研究全面考察了从芦荟科分离出的蒽类的结构变异和药理活性。根据文献信息，从芦荟属、火把莲属、阿福花属、日光兰属、鳞芹属和独尾草属中分离出的化合物中，观察到某些化合物比其他化合物更频繁地被分离出来。例如，在芦荟属中，aloesaponol I（7）、aloin A（28）和B（29）、10-hydroxyaloin A（22）和B（23）、aloe-emodin（51）、aloesaponarin I（54）和II（55）、chrysophanol（60）、deoxyerythrolaccin（64）、helminthosporin（67）、laccaic acid D methyl ester（82）以及 elgonica dimer A（156）和B（157）等化合物被更频繁地分离出来。在火把莲物种中，chrysophanol（60）、knipholone（111）、7,10'-bichrysophanol（124）、asphodelin（138）和 chryslandicin（151）被更常见地分离出来。在阿福花属中，chrysophanol（60）、asphodelin（138）和 microcarpin（161）以较高量被分离出来，而在日光兰属中，chrysophanol（60）和 asphodelin（138）被更频繁地分离出来。在鳞芹物种中，chrysophanol（60）、knipholone（111）和 isoknipholone（109）以较高浓度被分离出来。最后，在独尾草物种中，aloesaponol III 8-methyl ether（13）、chrysophanol（60）和 chrysophanol-8-methyl ether（63）是主要分离的化合物。这些化合物如chrysophanol、aloe-emodin（51）和knipholone（111）表现出抗疟、抗菌和细胞毒活性。这一发现表明，芦荟科植物可能在天然药物开发过程中 serve as significant sources。此外，获得的数据揭示了对这些植物及其分离化合物的其他生物活性缺乏足够的研究。因此，对该科的进一步研究对于充分理解其潜力至关重要。

对蒽类作用机制的更详细研究对于理解其潜在应用至关重要。此外，从其他芦荟科物种中发现新的蒽类将增加这些化合物的多样性和潜在应用。临床研究对于阐明这些化合物对人类的影响、确保其安全有效使用至关重要。最后，专注于开发源自该科植物和蒽类的草药产品的研究将有助于扩展该领域的应用。预计这些建议将作为未来关于芦荟科和蒽类研究的框架。该领域的进展预计将在揭示天然资源的治疗潜力和扩大其在医疗保健中的应用方面发挥重要作用。