木脂素类化合物的研究进展

木脂素类化合物的研究进展

摘要木脂素是自然界广泛存在的一类植物雌激素。综述了木脂素的研究现状、分布、结构与分类、理化性质、提取分离与测定方法、在自然界中的代谢以及主要的生理作用。

关键词植物雌激素；木脂素；理化性质；生理作用

植物雌激素（Phytoestrogen，简称PE）是指某些能结合并激活哺乳类动物及人类的雌激素受体，从而具有雌激素样或抗雌激素活性的植物活性成分；是一类来源于天然植物中的非甾体化合物，由于它能与雌激素受体（ER）结合，发挥雌激素样作用，故称作植物雌激素。在自然界中许多植物都含有植物雌激素[1]，主要包括异黄酮（isoflavones）、香豆素（coumarins）和木脂素（lignans）。木脂素是由苯丙素单位（C6-C3）聚合而成的一大类化合物，多以二聚体的形式存在，少数为三聚体和四聚体[2]，具有多样的结构和广泛的生物活性。它们存在于许多种的植物中，所在部位各异，甚至在植物的分泌物、人类和动物的尿液中也有发现[5]。富含木脂素类化合物的植物在民间有着相当长的医用历史，如鬼臼属植物在美洲用于治疗毒蛇咬伤、五味子在中国用于治疗肝炎等。

1植物雌激素

1.1植物雌激素的研究历史

早在几千年以前，人类就已经将含有植物雌激素的植物作为药物使用了，那时的古埃及人和古希腊人，在妇女生育和产后就开始使用植物制剂。然而，到1928年，人们才首次从植物中分离出具有雌激素活性的化学成分，开始系统地研究植物雌激素。人们最早关注植物雌激素，主要是它对畜牧业的影响。在澳洲，人们发现以三叶草为主食的母绵羊，生育力下降，产羊羔率低，后鉴定出这种植物含有雌激素样物质。1979年和1982年，分别在灵长目和人类尿中发现植物雌激素。之后，由于植物雌激素对人类雌激素相关的疾病有一定的预防及治疗作用，受到普遍的重视，对其研究的文献也呈指数级增加。

1.2植物雌激素的分类

植物雌激素主要有3类：异黄酮类、木脂素类和香豆素。

异黄酮类主要有染料木黄酮和黄豆苷原，大豆及豆制品中的含量最高。食物

中的异黄酮类与葡萄糖结合形成糖苷，一般认为，结合形式糖苷是无活性的植物雌激素，而非结合形式糖苷配基是有活性的。另外，异黄酮类在结构上与雌二醇相似。植物尤其是谷类糊粉层的木酚素前体——开环异落叶松树脂酚（secoisolari-ciresinol）和鸟台树脂酚（matairesinol）在肠道被菌群发酵脱去葡萄糖基和甲基，分别形成的肠二醇（enterodiol）和肠内酯（entero-lactone）在结构上也与雌二醇相似。

香豆素是具有苯骈α-吡喃酮母核的一类天然化合物的总称，在结构上可以看成是顺邻羟基桂皮酸失水而成的内酯，其化学名称为2H-1-benzopyran-2-one，即苯并α-吡喃酮，或1，2-苯并α-吡喃酮。香豆素与木脂素一样，具有C6-C3基本骨架。它广泛分布于高等植物中，尤其是芸香科和伞形科，其次是豆科、兰科、木樨科、茄科和菊科中，少数发现于动物和微生物中。

2木脂素类植物雌激素

2.1木脂素的发现与研究利用

从20世纪70年代末，研究者们开始对月经周期女性尿液中的2种酚类激素样物质（enterolactone和enterodiol）产生兴趣。更引起人们注意的是在乳腺癌患者的尿液中，这2种物质的含量低于正常人。随后，enterolactone和enterodiol 被证明为是植物木脂素类物质的代谢产物。木脂素类化合物经口服进入肠道之后，被肠内的菌群转化为enterolacone和enterodiol。Secoisolariciresinol、matairesinol等化合物已被证明是上述2种物质的前体物质。芬兰的研究小组研究证明牛蒡子苷也是enterolactone的前体物质。木脂素类化合物具有广泛的生物活性，如抗肿瘤、抗氧化、降压、镇静和保肝等，并可用作植物萌发抑制剂、生长抑制剂和杀菌剂等。随着现代分离手段、结构鉴定方法及高通量筛选技术的广泛应用，越来越多的木脂素类化合物及其生物活性被相继报道，每年都有大量新的木脂素得到分离与鉴定。

2.2木脂素的分布及生理作用

木脂素又称木脂体，是一类植物小分子量次生代谢物，在体内大多呈游离状态，也有与糖结合成甙存在于植物的树脂状物质中。木脂素常见于夹竹桃科、爵床科、马兜铃科植物中，广泛分布于植物的根、根状茎、茎、叶、花、果实、种子以及木质部和树脂等部位。因为从木质部和树脂中发现较早，并且分布较多，故而得名木脂素[8]。

哺乳动物中的木脂素（mammalian lignans）也叫肠木脂素，在人和猴的尿中第1次被发现[3]，牛奶中也含有这类木脂素。木脂素在亚麻、谷类、一些含油种子、水果和蔬菜中含量较高。木脂素的积累与物种的抗逆性息息相关。木脂素

还是植物的抗毒素和昆虫的拒食剂，具有植物毒性和细胞毒性，是植物防御病虫害的化学物质。此外，木脂素还参与植物的生长调控。

2.3木脂素的结构及分类

木脂素由两分子苯丙素衍生物（C6-C3）聚合而成，单体主要是肉桂酸和苯甲酸及其羟甲基衍生物。肉桂酸类有肉桂酸、咖啡酸、香豆酸、阿魏酸以及芥子酸等，而苯甲酸类包括苯甲酸、羟苯甲酸、绿原酸、香草酸以及丁香酸等。存在于植物中的木脂素化合物不是活性植物雌激素，此类物质只有经肠道代谢为所谓的哺乳动物木脂素后，才显出一定的雌激素活性。

木脂素类化合物可分为两大类[5]，即木脂素（lignan）和新木脂素（neolignan）。木脂素类是指C6-C3单位通过边链的β位碳连接而成的化合物（见图1），常见的有芳基萘（arylnaphthalene）、二苄基丁内酯（dibenzylbutyrolactone）、四氢呋喃（tetrahydrofuran）、二苄基丁烷（dibenzylbutane）和联苯环辛烯（dibenzocyclooctadiene）等类型。C6-C3单位不通过边链β位碳连接而形成的聚合体被归为新木脂素。

除了植物中存在外，动物中也存在有木脂素。动物木脂素是植物木脂素在肠道菌群作用下的代谢产物，分布于动物的血清、血浆、尿液和粪便中，主要的哺乳动物木脂素有肠内酯（enteroctone）和肠二醇（enteroldiol），它们的结构（见图2）与雌激素的结构非常相似。

3木脂素类化合物的理化性质

木脂素多数为无色或白色结晶（新木脂素除外）[9]，多数无挥发性，少数能升华，如去甲二氢愈创酸。游离木脂素偏亲脂性，难溶于水，能溶于苯、氯仿、乙醚、乙醇等。与糖结合成苷者水溶性增大，并易被酶或酸水解。木脂素分子结构中常含醇羟基、酚羟基、甲氧基、亚甲二氧基及内脂环等官能团，具有这些官能团所具有的化学性质。如三氯化铁或重氮化试剂可用于酚羟基的检查，Labat 试剂（没食子酸浓硫酸试剂）或Ecgrine试剂（变色酸浓硫酸试剂）可用于亚甲二氧基的检查。

木脂素分子中常具有多个手性碳原子或手性中心结构，所以大部分都有光学活性。木脂素的生理活性常与手性碳的构型有关，因此在提取过程中应注意操作条件，以避免提取的成分发生结构改变。许多木脂素类成分，由于饱和的环状结构部分可能有立体异构存在，在受到酸碱作用后，很容易发生异构化转变成立体异构体。此外，双环氧木脂素类常具有对称结构，在酸的作用下，呋喃环上的氧原子与苄基碳原子之间的键易于开裂，在重新闭环时构型即发生了变化。某些木脂素类遇到矿酸后还能引起结构的重排。