综述：银胶菊素（argentatins）的抗炎和抗癌作用依赖于其化学结构

《Phytochemistry Reviews》：The anti-inflammatory and anticancer effects of argentatins are dependent on their chemical structure

　　

银胶菊（guayule）灌木，Parthenium argentatum A. Gray，作为天然橡胶和乳胶的替代来源已有悠久历史。然而，该灌木产生的树脂含有大量次生代谢产物，尚未得到充分利用。银胶菊树脂中最丰富的代谢产物是银胶菊素（argentatins），其在化学上对应于环阿屯醇（cycloartenol）和羊毛甾烷（lanostane）型三萜类化合物，占树脂总含量的27%。这些化合物在药物开发方面具有显著潜力，特别是在其抗炎、抗菌和抗肿瘤特性方面。本研究综述了归因于银胶菊素的主要药理和生物医学活性，并证明通过半合成（semi-synthesis）或生物转化（biotransformation）对其结构进行微小化学修饰，在大约80%的情况下可将其活性提高至原始化合物的十倍以上。对这些化合物的探索和利用可能增加银胶菊种植的商业利用，促进该多功能灌木在医疗保健领域的新应用和机遇的开发。

**Parthenium argentatum as a source of argentatins**
银胶菊（Parthenium argentatum A. Gray）是菊科（Asteraceae）多年生灌木，原产于墨西哥北部和美国南部的奇瓦瓦沙漠，耐旱性强。其种群存在倍性变异（2x、3x、4x、5x），多倍体植株具兼性无融合生殖。该灌木多茎，平均高度在自然条件下约60 cm，灌溉条件下可达1.5 m，叶片银灰色，花小呈黄色。银胶菊适应性广，偏好排水良好、微酸性至中性、质地疏松的沙质土壤，但可耐受盐碱和贫瘠土壤，寿命30-40年。生长速率在低于16℃时减缓，低于4℃时进入半休眠状态，零下温度可能致死。农业产量取决于灌溉和降雨量，范围从每年230 mm至2135 mm不等。在不同气候区域（如美国沙漠、以色列内盖夫沙漠、澳大利亚昆士兰、法国南部和西班牙南部）进行了多项产量研究。其对干旱气候的适应性引起了研究人员对其作为水资源短缺地区替代作物的兴趣。除橡胶种植外，其众多副产品的开发有助于提升整个植物生物质的价值。银胶菊树脂对多种害虫具有活性，这可能是其无需农药的原因。该植物因其最低营养需求可维持生长约10-20年。银胶菊的主要产品是天然低过敏乳胶，适用于制作手套及其他医疗用品。此外，橡胶可用于生产更耐用的轮胎及其他工业应用（如运动用品、工程产品）。为确保作物盈利，需开发其他生物材料（如树脂或甘蔗渣）。树脂占植物干重的6-15%，富含次生代谢产物，包括银胶菊素（guayulins）和银胶菊素（argentatins）。树脂可用于涂料、粘合剂、化妆品及制药片剂和胶囊。甘蔗渣可用于生物燃料、 pellets、木材防腐剂、牲畜饲料或绝缘材料。树脂中含量最丰富的次生代谢产物是银胶菊素（三萜类化合物），占茎部树脂总含量的20-27%，具体取决于植物品系。叶片中也发现树脂。这些化合物的特定生物活性取决于其结构修饰、取代模式和整体化学组成。不同银胶菊素衍生物/类似物可能因官能团的存在和位置而具有不同程度的生物活性，这是本综述的重点。

**Known argentatins**
三萜类天然植物产物家族庞大且多样，可根据骨架特征分为无环、单环、双环、四环和五环化合物。目前已描述超过20,000种三萜类化合物，许多以游离形式或糖苷形式存在。研究最多的是四环三萜类化合物（如羊毛甾烷、原甾烷、甘遂烷、葫芦烷、楝烷、环阿屯烷、达玛烷和大戟烷）以及五环三萜类化合物（如乌苏烷、伽马蜡烷、羽扇豆烷、齐墩果烷和藿烷）。三萜类化合物因其多样的生物活性（包括抗病毒、抗菌、抗炎、抗肿瘤和化学预防活性）而非常重要。它们具有30个碳的异戊二烯骨架，可来源于植物、动物甚至真菌。银胶菊素具有共同的十六氢-1H-环戊[a]菲骨架，由三个六元环和一个稠合五元环组成，称为四环结构，具有两种主要化学构型：环阿屯烷型（由银胶菊素A和B代表）和羊毛甾烷型（由异银胶菊素A和B代表）。五元环称为γ-内酯，通过亚甲基桥与一个六元环连接。另外两个六元环稠合形成双环体系，可发生多种化学修饰，决定不同类型的银胶菊素。中央结构上可连接多种官能团，包括羟基（–OH）、羰基（C=O）和羧基（主要是–COOH）。羟基的存在尤为重要，因为它们可参与氢键结合及其他与生物靶标的相互作用；具体而言，具有特定氧化模式（如特定位置的羟基化或羰基化）的化合物可赋予其与细胞增殖和存活相关特定蛋白质和酶相互作用的能力，从而产生生物活性。迄今已在银胶菊树脂中鉴定出33种银胶菊素及相关化合物，具有相似的质谱碎片模式，即使使用最先进的技术也使其分析具有挑战性。这些四环三萜类化合物包括：银胶菊素A、异银胶菊素A、16-脱氧银胶菊素A、16-脱氧异银胶菊素A、7-氧代异银胶菊素A、24-表-银胶菊素H、银胶菊素C、24-O-对甲氧基苯甲酰基银胶菊素C、24-O-反式肉桂酰基银胶菊素C、16-脱氢银胶菊素C、16,17(20)-二脱氢银胶菊素C、异银胶菊素C、异银胶菊素H、3-表-奎斯夸根宁、银胶菊素H、异奎斯夸根宁、奎斯夸根宁、银胶菊素B、银胶菊素D、3-表-银胶菊素D、异银胶菊素B、环-佛提根宁A、7-氧代奎斯夸根宁、7-氧代银胶菊素A、16-脱氢银胶菊素A、16-脱氢银胶菊素C、银胶菊素G、异环佛提根宁A、异银胶菊素D、25-脱羟基-25-甲氧基银胶菊素C、20S-羟基银胶菊素C、20S-羟基异银胶菊素C和24-表-银胶菊素C。但根据Gallego等（2022），在27个品系茎部树脂中仅21种以不同比例存在。银胶菊素的定量因不稳定性而具有挑战性，导致降解概率高。因此，准确定量仅限于银胶菊素A和B及其羊毛甾烷型异构体异银胶菊素A和B。最早对银胶菊素A和B的研究由Rodriguez-Hahn等（1970）进行。此后，不同作者报告了其浓度范围：银胶菊素A在木质组织中为8-17%，银胶菊素B为4-7%，取决于品系。树脂中银胶菊素A的含量在一年前7个月每月定量，相对稳定在1700-2500 ppm，而其他成分变异较大，考虑其他银胶菊素时占树脂总含量的27%。比较了顺序提取和同时提取方法中银胶菊素的树脂浓度，结果分别为银胶菊素A 4.3-7.1%，银胶菊素B 2.3-3.6%。在最近一项确定27个不同品系茎部树脂中含量的研究中，四种化合物的总丰度为13.4-39.6%，取决于品系。积累谱与遗传起源相关，夏季和春季产量最高。品系可根据含量分为三组：第一组包括两个纯品系（Durango R1092和R1093，三倍体），银胶菊素A和异银胶菊素A含量中高，远高于银胶菊素B和异银胶菊素B；第二组包括七个品系和杂交种，四种化合物含量低；第三组包括一个杂交种（AZ-2）和其余13个纯品系，银胶菊素A、B、异银胶菊素A和B含量中高。银胶菊素在茎部树脂和叶片中的积累不同，且取决于农艺管理。灌溉和施肥条件对特定品系的总含量有显著影响。叶片中银胶菊素含量：银胶菊素A 4.9-14%，异银胶菊素A 2.8-8.5%，银胶菊素B 2.9-8.3%，异银胶菊素B 2.1-7.4%。灌溉条件下产量更高，平均产量为215.6 kg ha^-1和74.9 kg ha^-1。银胶菊素A是最丰富的化合物，其次是银胶菊素B，羊毛甾烷型结构比例通常较低。

**Processes for argentatin isolation**
银胶菊素的分离研究较少，因为树脂的稠度和粘性使其难以纯化。目前，银胶菊素A和B研究最多，因其含量最高（约占树脂的10%），较易获得和纯化。已发表的实验室规模纯化方法仅有六种，大多基于柱色谱法。Komoroski等（1986）使用甲醇和石油醚溶剂分馏，随后进行氧化铝色谱和尺寸排阻色谱，获得银胶菊素A、B、C及其异构体。Romo de Vivar等（1990）通过硅胶柱色谱（己烷/乙酸乙酯梯度洗脱）从42.5 g树脂中分离出银胶菊素A（80.6 mg）、B（1.1 mg）、异银胶菊素A（95.4 mg）、异银胶菊素B（18.6 mg）和银胶菊素D（52 mg）。Parra-Delgado等（2005a, b）提出不同极性溶剂混合物，从157.4 g树脂中获得4.2 g银胶菊素A和8.7 g银胶菊素B。Maatooq等（2002）提出复杂双重分馏，先经100%己烷柱色谱，再经硅胶色谱和薄层色谱（TLC）纯化，得到38 g羽扇豆醇和20 g银胶菊素E；第二柱用己烷/乙酸乙酯（80:20）洗脱，得到42 g异银胶菊素A和76 mg银胶菊素F（固体胶状物）。部分馏分经乙酰化后TLC纯化，得到34 mg银胶菊素G二乙酸酯和47 mg纯银胶菊素H二乙酸酯。Querci等（2020）专利描述了一种无需柱色谱的纯化方法，包括去除低分子量橡胶和蜡，随后进行液-液和固-液分配步骤，从108 g粗树脂中回收0.3 g银胶菊素A、2.2 g银胶菊素B、0.2 g银胶菊素C和0.5 g银胶菊素D。Xu等（2021）描述了最详尽的分离方案，从1.4 g树脂中通过溶剂-溶剂分配、硅胶和凝胶渗透柱色谱及RP-C18 HPLC和TLC，分离出15种银胶菊素结构：银胶菊素B（65 mg）、16-脱氧银胶菊素A（2.5 mg）、16-脱氧异银胶菊素A（1.0 mg）、银胶菊素H（21 mg）、异银胶菊素A（21.6 mg）、银胶菊素D（10.8 mg）、异银胶菊素B（0.9 mg）、银胶菊素A（112.8 mg）、7-氧代异银胶菊素A（1.5 mg）、24-O-对甲氧基苯甲酰基银胶菊素C（0.9 mg）、24-O-反式肉桂酰基银胶菊素C（1.0 mg）、16,17(20)-二脱氢银胶菊素C（2.1 mg）、异银胶菊素C（2.1 mg）、奎斯夸根宁（4.1 mg）和3-表-银胶菊素D（2.3 mg）。第二种方法从116 g树脂开始，通过类似步骤回收13种银胶菊素结构：银胶菊素B（6.2 g）、银胶菊素D（110 mg）、24-表-银胶菊素H（5 mg）、异银胶菊素H（6.7 mg）、银胶菊素H（6.2 mg）、银胶菊素A（8 mg）、3-表-奎斯夸根宁（13 mg）、异奎斯夸根宁（2 mg）、奎斯夸根宁（16 mg）、银胶菊素C（820 mg）、16-脱氢银胶菊素C（3.2 mg）、16,17(20)-二脱氢银胶菊素C（3 mg）和环佛提根宁A（20.7 mg）。除Komoroski等（1986）外，其他六种方案的收率（以起始树脂计）显示，除银胶菊素A和B外，其他银胶菊素的收率很低。Parra-Delgado等（2005a, b）和Xu等（2021）的方法获得最丰富银胶菊素的最佳收率。

**Bioactivity of argentatins**
银胶菊素的结构赋予其多种生物特性，可能与其干扰微生物基本细胞过程的能力有关。银胶菊素A具有抗菌活性，在低浓度下抑制细菌和真菌细胞壁合成的能力优于氯霉素和氟康唑。银胶菊素C被报道为有效的术后镇痛药，通过阻断T型钙通道和电压门控钠通道发挥作用，可逆转小鼠术后疼痛模型中的机械性痛觉超敏，并降低大鼠和猕猴背根神经节（DRG）神经元中T型Na⁺和Ca²⁺电流及兴奋性。新合成的银胶菊素C类似物（30和33）可抑制大鼠DRG神经元动作电位产生，而31和32无影响。银胶菊素A和B对草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda）具有生长抑制活性，呈剂量依赖性，并延迟幼虫发育、蛹化和成虫羽化，导致畸形。对四种经济重要害虫（二斑叶螨、烟粉虱、桃蚜和西花蓟马）的接触毒性评估显示，银胶菊素引起接触死亡，对植物无副作用。银胶菊素A、B和D具有剂量依赖性抗炎活性，其中银胶菊素B在12-O-十四烷酰佛波醇-13-乙酸酯（TPA）诱导水肿模型中最具活性，优于吲哚美辛。银胶菊素在多种肿瘤细胞系（如结肠癌、前列腺癌、白血病）中显示出抗癌作用，并在结直肠癌体内模型中有效。尽管其效果不如多柔比星，但活性浓度很低。然而，该领域研究仍处于早期阶段。

**Anti-inflammatory effects**
慢性炎症与癌症发生密切相关，环加氧酶（COX）、一氧化氮（NO）和磷脂酶A2（PLA2）是炎症调控的关键通路。银胶菊素及其他四环三萜类化合物的抗炎活性已通过这三种通路进行研究。近年来，还评估了银胶菊素对CD4⁺ T细胞和巨噬细胞极化的影响，结果显示它们可调节促炎细胞因子的产生并影响细胞表型极化（包括Th2细胞和M1巨噬细胞）。COX通路：银胶菊素被认为是COX-2酶抑制剂，在TPA诱导的小鼠水肿模型中减少炎症相关现象。银胶菊素B在15 μM时可抑制COX-2活性77%，优于吲哚美辛；银胶菊素A的抑制活性与吲哚美辛相当；银胶菊素D活性最低。NO通路：银胶菊素A和B在脂多糖（LPS）刺激的小鼠腹腔巨噬细胞中显著减少亚硝酸盐释放（NO产量指标），但仅在31-100 μM浓度下有效。银胶菊素B在100 μM时降低静息巨噬细胞NO产量。增殖实验显示，银胶菊素A和B在50 μM时分别降低细胞活力63%和53%，提示NO产量与细胞活力相关。PLA2通路：银胶菊素对PLA2活性的影响尚未评估，但环阿屯烷型三萜类化合物如环马跟烯基-3-O-β-咖啡酸酯在10 μM时使PLA2产量降低50%。

**Anti-tumor effects**
未修饰化合物的活性：银胶菊素A在多种人类肿瘤细胞系（HeLa、K-562、U-251、PC-3、MCF-7、HCT-15）中显示100 μM时完全抑制细胞生长。20-24 μM时具有细胞毒性，对PC-3细胞最有效，对K-562细胞最弱。银胶菊素A降低淋巴细胞活力且无细胞抑制效应，而银胶菊素B不影响活力但降低增殖和核分裂指数（NDI）。银胶菊素A和B均无遗传毒性。Xu等（2021）报告了银胶菊素B在PC-3和MCF-7细胞中的较低IC₅₀值（分别为17.5和23.1 μM）。银胶菊素B在RKO细胞中IC₅₀为25 μM。银胶菊素A在HCT-15、HCT-116和SW-620细胞中72 h的IC₅₀分别为44.8、43.2和61.3 μM。银胶菊素处理可诱导细胞衰老（β-半乳糖苷酶升高、p53-p21和p16-Rb激活）和细胞周期阻滞。银胶菊素B作为非竞争性抑制剂作用于乳腺癌中激素依赖性3H-雌二醇结合受体。在HCT-116细胞异种移植小鼠模型中，银胶菊素A以250 mg kg^-1每周三次给药21天，肿瘤生长减少78%，而每周一次减少50%。银胶菊素在非癌细胞（HaCaT角质形成细胞和间充质干细胞）中显示低毒性，高浓度下才出现中等细胞毒性。半合成增强活性：对银胶菊素A的C2位进行溴化（化合物62）使抗肿瘤活性提高10倍（HCT-15细胞）。甲酰基衍生物（63）和异噁唑衍生物（64）分别提高5倍和4倍活性。C2位修饰的嘧啶、噻唑和吲哚衍生物（66和67）在MCF-7细胞中活性提高8-9倍。银胶菊素B的类似修饰（68和69）使活性提高3-6倍。C2位溴化（70）在RKO细胞中仅轻微提高活性（IC₅₀从25降至22 μM）。C2位氰基（71）和羟基（72）修饰显著提高活性，IC₅₀达0.44-1.64 μM（HCT-15、K-562、PC-3、U-251）。从银胶菊素B衍生物合成的新环阿屯烷-16β-醇化合物中，2α-溴-16β-羟基-环阿屯烷-3,24-二酮和[2,3-d]吡嗪-(16β-24R)-16,24-环氧-25-羟基-环阿屯烷分别对HCT-15和PC-3细胞细胞毒性提高近3倍。C2位烯醇乙酸酯（73）和苯基硒（74）使活性提高9倍和2倍。C3和C25位修饰（75）使活性提高3倍。银胶菊素C的嘧啶、噻唑和吲哚衍生物效率较低，但其中一种衍生物（76）在NCI-H460和MCF-7细胞中表现出与银胶菊素A和B修饰类似的效果。所有原始和修饰化合物的活性均低于多柔比星。

**Biotransformation**
生物转化利用生物系统修饰化合物结构，可扩展天然产物的化学多样性。对银胶菊素，首次生物转化由Maatooq和Hoffmann（2002）描述，使用Gibberella suabinetti和Septomyxa affinis将银胶菊素A和异银胶菊素A混合物转化为次生代谢产物。Nocardia corallina var. taoka将银胶菊素B转化为异银胶菊素D。Mycobacterium和Septomyxa affinis也可产生银胶菊素D和1,2-二脱氢银胶菊素B。最近，Gunatilaka组通过毛壳属（Chaetomium sp.）真菌（银胶菊内共生真菌）的氧化作用获得银胶菊素A衍生物，在乳腺癌细胞系中活性提高。这些生物转化具有区域选择性和立体特异性，可在温和条件下进行。

**Argentatin-like triterpenoid compounds**
与银胶菊素结构相似的化合物来自黄芪属（Astragalus）的黄芪甲苷（astragalosides）I、IV和VII，环阿屯烷型糖苷如环黄芪醇（cycloastragenol）、环黄芪苷（cyclocarposide）、安斯肯苷B和D，以及其他化合物如异大枣醇（isodahurinol）、环阿屯烷-3β,25-二醇、康布雷塔酮（combretanone）、环西方酸A、（24E）-环阿屯-24-烯-26-醇-3-酮等。这些化合物具有细胞毒性、抗炎、免疫调节、伤口愈合、酪氨酸酶抑制、抗HIV等活性。例如，黄芪甲苷I对MDA-MB-231、HL-60和SKW-3细胞具有细胞毒性（IC₅₀约230 μM和207 μM）。黄芪甲苷IV抑制醛糖还原酶、清除自由基，并具有神经保护作用。环黄芪醇和环黄芪苷E促进伤口愈合。安斯肯苷B和D抑制酪氨酸酶（IC₅₀分别为14.0和48.9 μM）。异大枣醇对多种细胞系IC₅₀ >40 μM。环阿屯烷-3β,25-二醇对HL-60、HepG2和HeLa细胞IC₅₀分别为39.2、55.7和40.0 μM。康布雷塔酮G在DLD-1/Sacl和AGS细胞中使死亡受体5（DR5）表达增加2.5倍。环西方酸A对C8166细胞具有细胞毒性并抑制HIV-1（EC₅₀ 73.42 μM）。（24E）-环阿屯-24-烯-26-醇-3-酮对HT-29、SK-MEL-5、MCF-7和CaCO-2细胞具有细胞毒性（IC₅₀ 11.5-86.2 μM）。长苦醇（longitriol）对C33A细胞IC₅₀ 21.2 μM，对KB、MCF-7和A549细胞IC₅₀ 27.9-65.3 μM。大戟内酯D（euphonerin D）在AGS细胞中使DR5启动子活性提高7.5倍。环阿屯-25-烯-3β,(22R)22-二醇对酪氨酸酶有轻度抑制（IC₅₀ 22.2 μM）。卡尔科诺酸A（calconobic acid A）抑制人及小鼠11β-羟基类固醇脱氢酶1（11β-HSD1），IC₅₀分别为0.105和0.132 μM。

**Potential bioactivity of argentatins and triterpenoids**
半合成修饰（特别是C2和C3位）对银胶菊素A、B和C的活性增强至关重要。银胶菊素A的C2位溴化使活性提高10倍，可能与抑制表皮生长因子受体（EGFR）通路有关。银胶菊素B的C2位醛基修饰效果更强，可能用于选择性结合癌细胞蛋白。C2-C3双键使细胞毒性提高2-4倍。银胶菊素B衍生物中，保留完整氧杂环丁烷环（C16-C24醚桥）的化合物细胞毒性更好，但氧杂环庚烷环的开裂可能增强活性。C25位羟基对生物活性重要，但乙酰化修饰配合其他取代可能降低细胞毒性。银胶菊素C衍生物中，C19位异构化（环阿屯烷型转为羊毛甾烷型）和C24位OH差向异构化增强活性，而C21和C25位羟基化或甲基化降低活性。天然化合物中糖基数目和乙酰基修饰影响免疫调节和酪氨酸酶抑制活性，可借鉴于银胶菊素类似物的设计。银胶菊素家族的结构多样性提示其可能在其他疾病中具有活性，如抗肥胖、抗糖尿病、神经保护和男性避孕（通过调节电压门控钠和钙通道）。此外，对银胶菊素进行纳米封装可能提高其细胞毒性和效率。

**Challenge and opportunities of argentatins**
银胶菊素研究正处于转折点，技术创新和跨学科合作至关重要。目前银胶菊的利用主要集中于橡胶和乳胶，忽视了其次生代谢产物。经济研究表明仅靠橡胶生产不盈利，银胶菊素在农化、化妆品和制药领域的潜在应用将带来更高社会经济影响。银胶菊素的表征和纯化有限，提取方法需标准化以保障可重复性。现有方法中，索氏提取和溶剂提取收率最高，超声波/微波辅助提取在收率和速度间平衡较好，超临界流体萃取（scCO₂）选择性高但收率有时较低，逆流色谱（CCC）和制备型HPLC最适合制备级纯化。不同品系和收获季节的银胶菊素产量差异显著，受遗传、农艺和环境因素影响。可持续栽培技术和遗传改良优化产量至关重要。银胶菊素的抗炎和抗肿瘤作用机制尚未完全阐明，需要进一步实验验证。生物转化和半合成策略前景良好，但需优化反应条件并评估稳定性、生物利用度和毒性。代谢工程和酶催化反应可提高三萜类化合物产量。计算机辅助分子建模（如QSAR、分子对接、分子动力学）可用于预测活性修饰。体内研究有限，仅两项，尚无临床试验。需进行长期毒性、药代动力学和药效学评估。溶解性和生物利用度是挑战，可通过纳米制剂（如固体脂质纳米粒、脂质体、纳米晶、热敏凝胶）改善。银胶菊素在癌症治疗中可能有限制，如长期肝毒性或肾毒性。需要研究机构、制药工业和监管机构之间的合作以推动临床转化。

**Conclusions**
本综述表明，从银胶菊树脂中制造规模分离银胶菊素对制药和化学工业具有经济意义。它们在树脂中含量丰富，可开发利用，在医疗保健领域的增值是实现银胶菊可行性的有前途替代方案。通过半合成类似物增强抗癌和抗炎活性的研究已取得进展。银胶菊素A和B最丰富，占树脂10%，在异种移植小鼠模型中表现出抗肿瘤活性且无不良毒性，在人淋巴细胞中无遗传毒性。然而，分离方法需优化升级，以保障银胶菊素在生物制药应用中的未来可行性和开发。像任何新药开发一样，仍任重道远。需要更多实验室和临床前研究以获取药代动力学和药效学数据，特别是潜在机制和生物靶标，尤其考虑到通过化学半合成或生物转化进行结构修饰的潜力，这有助于深入理解其治疗潜力。