综述：Eriosema glomeratum 含有重要的生物活性成分和半合成衍生物，具有相关的生物合成关联和重要的化学表型意义

《Chemistry & Biodiversity》：Eriosema glomeratum Possessed Interesting Bioactive Constituents and Semisynthetic Derivatives With Relevant Biosynthetic Correlation and Important Chemophenetic Significance

　　

植物是具有有益于人类健康和动物福祉的化合物的来源。植物性食品可能含有大量不同的植物化学物质。喀麦隆药用植物Eriosema glomeratum就是这种情况，迄今为止报道的植物化学研究从中分离出22种化合物（1–22），其中4种为新化合物。研究人员对从该植物中分离出的两种新二氢查尔酮erioschalcones A和B进行了几次半合成，得到18种（23–38）衍生物，其中13种为新化合物。在分离的化合物及其衍生物中，若干化合物对微生物菌株蜡状芽孢杆菌（Bacillus megaterium）、大肠杆菌（Escherichia coli）、小球藻（Chlorella fusca）和紫罗兰黑粉菌（Microbotryum violaceum）具有显著的抑制活性；并对人肺癌（A549）、乳腺癌（MCF-7）和宫颈癌（HeLa）细胞系具有强至中等的细胞毒性。化合物大多是烷基咖啡酸酯、黄酮醇、异黄酮类化合物和二氢查尔酮。药用植物对人类益处的使用日益增加，其化学分类学分类及其代谢物的自然来源对于进一步增值至关重要。在这项工作中，研究人员总结了所有对E. glomeratum进行的研究，并讨论了不同类别化合物之间的生物合成关系、构效关系（SAR）以及异黄酮类化合物和二氢查尔酮的化学表型意义的相关性。

# 1 引言

植物是天然产物多样性最丰富的来源之一，其化学结构和功能各异。黄酮类化合物作为低分子量多酚类植物化学物质，具有多种细胞靶点，已被证明具有抗氧化、抗炎、抗过敏、抗菌、抗病毒、解痉和抗癌等活性。豆科（Fabaceae）是被子植物中最重要的科之一，约有751属和19000种。其中，鸡头薯属（Eriosema）包含约160个种，主要分布于非洲热带地区，在传统医学中用于治疗多种疾病。以往对Eriosema属的研究表明，该属是黄酮类化合物的丰富来源，已分离出52种黄酮类化合物。然而，关于该属的化学分类学意义报道有限，特别是对E. glomeratum这一化学上最有潜力的物种，缺乏系统性综述。本文综述了E. glomeratum中已报道的所有化合物及其半合成衍生物，重点讨论了生物合成关系、构效关系（SAR）和化学表型意义，并指出当前研究的不足与未来方向。

# 2 化学研究

## 2.1 分离化合物

对E. glomeratum不同部位的植物化学研究共分离得到22个化合物（1–22），分属多种结构类型：5个异黄酮类化合物（1–5），3个二氢查尔酮类化合物（6–8），1个黄酮醇（9），4个脂肪醇（10–13），3个甾体（14–16），2个三萜（17、18），1个脂肪酸（19），1个烷基咖啡酸酯（20），1个神经酰胺（21）和1个脑苷脂（22）。其中，erioschalcones A（6）和B（7）是从全株的CH₂Cl₂/MeOH提取物中分离并鉴定的新二氢查尔酮，也存在于地上部分的CH₂Cl₂/MeOH提取物中。此外，从根部分离得到genistein（1）、genistin（4）、lupinisoflavone A（5）等化合物，其中eriocaffeate（20）和erioceramide（21）为新天然产物。

## 2.2 半合成衍生物

以主要的二氢查尔酮成分erioschalcone A（6）和B（7）为前体，通过半合成反应获得了18个衍生物（23–38），其中13个为新化合物。首先利用三氟乙酸（TFA）进行线性或角状环化反应，使异戊烯基与羟基发生环化并失去异戊烯基双键，得到4个衍生物（23–26）。随后用三甲基锍氢氧化物（TMSH）和三乙胺（TEA）进行甲基化反应，得到4个衍生物（27–30）。在室温下用吡啶和乙酸酐进行乙酰化，得到4个乙酰化衍生物（31–34）。最后用2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌（DDQ）在苯中回流，进行保持双键的环化反应，得到4个衍生物（35–38），其中38为查尔酮类（crotaramin）。

# 3 传统用途与民族药理学

## 3.1 传统用途

Eriosema属植物长期以来被用作家庭 remedies。E. glomeratum的叶和带叶茎在贝宁分别用于治疗糖尿病和促进囟门闭合；在布基纳法索，根用于治疗疝气。在喀麦隆Bakola俾格米部落，全草用于治疗麻风病、性病、肺病和鼻咽感染；在安哥拉，新鲜叶子用于治疗腹泻和痢疾。

## 3.2 民族药理学

基于民族药理学用途，研究者对E. glomeratum的提取物进行了抗菌活性评价。茎和叶提取物对金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌、卡他莫拉菌、耻垢分枝杆菌和金色分枝杆菌表现出一定的抑制作用，最低抑菌浓度（MIC）在50–1000 mg/mL之间，表明该植物具有抗菌潜力。

# 4 药理学活性

## 4.1 分离化合物及其衍生物的抗菌活性

采用琼脂扩散法测定了E. glomeratum中分离化合物和半合成衍生物的抗菌活性。Erioschalcone A（6）和B（7）对蜡状芽孢杆菌、大肠杆菌、小球藻和紫罗兰黑粉菌表现出抑制区半径（RZI）为7–13 mm。Isolutein（2）和quercetin（9）对小球藻的RZI为10 mm。进一步测试显示，衍生物23、24、26、27和30对肺炎克雷伯菌亚种（Klebsiella pneumoniae subsp. ozaenae）和大肠杆菌有RZI 7–8 mm的抑制作用，与对照抗生素相当。

## 4.2 根和地上部分提取物、部位、分离化合物及衍生物的细胞毒活性

通过MTT法测定了提取物、部位、化合物及衍生物对人肺癌（A549）、乳腺癌（MCF-7）和宫颈癌（HeLa）细胞系的体外细胞毒活性。地上部分的CH₂Cl₂/MeOH提取物对三种细胞系均表现出强细胞毒性（IC₅₀ = 8.4–13.1 μg/mL）。Erioschalcone A（6）对MCF-7显示出强活性（IC₅₀ = 7.6 μM），对HeLa和A549为中等活性；Erioschalcone B（7）对三种细胞系均为中等活性。衍生物31对HeLa表现出强细胞毒性（IC₅₀ = 3.1 μM），而其他乙酰化或环化衍生物活性较低或不活跃。此外，genistein（1）和quercetin（9）也显示中等至低的细胞毒活性。

# 5 构效关系（SAR）

## 5.1 异戊烯基化的影响

对比erioschalcone A（6）、B（7）和2′,6′-二羟基-4′-甲氧基二氢查尔酮（8），异戊烯基在C-3′的存在可能增强细胞毒活性，可能是因为增加了亲脂性，有利于与细胞膜及靶点相互作用。

## 5.2 甲氧基化的影响

比较erioschalcone A（6）和B（7），苯环B上的甲氧基对细胞毒活性有积极贡献，可能通过增加分子疏水性而增强跨膜能力。

## 5.3 乙酰化的影响

乙酰化显著改变极性和亲脂性。衍生物31对HeLa细胞表现出突出的活性，表明保护酚羟基的乙酰基可能提高细胞摄取和胞内生物利用度，但该修饰并非对一切细胞系均增效，表现为选择性增强。

## 5.4 环化的影响

异戊烯基的环化通常降低细胞毒活性，与母体化合物相比，环化衍生物（35–38）活性下降。环化限制了分子柔性，并部分掩盖异戊烯基的疏水贡献。

## 5.5 立体和电子效应

除单个官能团外，异戊烯基、甲氧基和羟基的共存影响电子分布、分子构象和药效团的空间可及性，共同决定其对生物靶标的亲和力。总体而言，较高细胞毒活性需要亲水性与氢键能力的平衡；异戊烯化和甲氧基化有利于活性，而过度的环化降低效力。这些SAR结论仍属初步，需更多类似物和计算研究佐证。

# 6 从E. glomeratum中分离的化合物类别之间的生物合成关系

E. glomeratum中分离的多数化合物属于苯丙烷代谢途径相关类别。苯丙氨酸解氨酶（PAL）催化L-苯丙氨酸（39）转化为反式肉桂酸（40），后者经肉桂酸4-羟化酶（C4H）生成对香豆酸（41），再氧化为咖啡酸（42）或经4-香豆酸辅酶A连接酶（4CL）生成对香豆酰辅酶A（43）。由NADPH依赖的还原反应形成二氢对香豆酰辅酶A（44）。查尔酮合酶（CHS）可以43或44为底物，与丙二酰辅酶A缩合分别生成柚皮素查尔酮（45）或根皮素（46）。查尔酮异构酶（CHI）将45转化为柚皮素（47），再经异黄酮合酶（IFS）生成genistein（1）。黄烷酮-3-羟化酶（F3H）可能作用于46形成二氢杨梅素（48），再经黄酮醇合酶（FLS）生成山柰酚（49），最后羟化为quercetin（50）。该途径解释了异黄酮、二氢查尔酮和黄酮醇等类别的共存。

# 7 E. glomeratum的化学表型意义

从E. glomeratum中分离的22种化合物中，有一些是首次从该物种发现，如eriocaffeate（20）、erioceramide（21）、erioschalcone A（6）和B（7）。此外，lupinisoflavone A（5）、2′,6′-二羟基-4′-甲氧基二氢查尔酮（8）、赤藓醇（13）、正二十三醇（10）、正二十九醇（11）和脑苷脂（22）均为首次从鸡头薯属（Eriosema）报道。与同属其他种相比，异黄酮类（如genistein、genistin）和二氢查尔酮类（如erioschalcones）具有属水平的化学分类学价值。其中，erioschalcones A和B可能作为E. glomeratum地上部分的化学标志物。

# 8 结论与未来展望

E. glomeratum是一种化学丰富的药用植物，含有异黄酮类、二氢查尔酮类、黄酮醇类、烷基咖啡酸酯、三萜、鞘脂类等代谢物。异戊烯基化的二氢查尔酮，特别是erioschalcones A和B，具有独特的化学表型意义和半合成改造潜力。然而，目前研究多限于体外抗菌和细胞毒活性，抗氧化、抗炎、抗糖尿病等传统用途相关的药效尚未深入。未来研究应整合代谢组学（如LC–MS/MS和NMR）、基因组学、转录组学及生物合成基因挖掘，阐明特征代谢物的生物合成途径。同时，分子对接、分子动力学模拟和网络药理学有助于揭示作用机制。半合成优化（如乙酰化衍生物）已显示出较好前景，值得进一步开发。在进入临床应用前，尚需体内药效、毒理学、ADMET和临床研究。此外，不同生态区域种群间的植物化学比较有望发现新化学型，更全面地评估环境对次生代谢的影响。综上，E. glomeratum是一个值得深入开发的药用植物资源。