仙人掌科(Cactaceae)仙人掌属(Opuntia)植物在世界各地有着广泛的分布,其繁殖力、适应环境能力强,资源丰富,20世纪早期常被用作牲畜饲料、或是作为生产酒精的原料使用.后来,由于该属植物在医药方面的广泛应用,其价值日益受到人们的重视,对它们的研究也不断深入,并在各方面均取得一定的进展.
1仙人掌属植物在临床上的应用
该属植物在我国作为药用的主要有仙人掌(O.dillenii Haw.)、绿仙人掌〔O.monacan tha Haw.(O.vularis Mill.)〕、印度仙人掌(O.ficus-indica Mill.),主要分布在我国南部沿海的沙滩上〔1〕.中医理论认为,仙人掌性寒味苦,具有解毒镇痛、消肿排脓、行气活血之功效.临床上,最常用于治疗流行性腮腺炎,单用外敷或是制成仙人掌糊配合甲氰咪胍、柴胡注射液进行治疗,均有较好疗效.仙人掌用于治疗乳痈,也取得了较好的疗效.对于循环系统的一些疾病,如静脉炎、心动过速等,也具有良好疗效.此外,仙人掌还可用于治疗胃、十二指肠溃疡、热嗽、手癣、足跟痛、小儿惊风、支气管哮喘、蛇伤以及由于注射引起的硬结、肿块和感染〔2〕.在国外,仙人掌属植物主要用于治疗糖尿病、溃疡〔3〕.早在20世纪20年代,澳大利亚学者就对O.inermis的水提取物用于糖尿病的治疗产生了兴趣,并通过醇浸泡软化、回流提取、浓缩、去除叶绿素、去除阿拉伯树胶酸(arabin)等粘性物质的方法对提取工艺进行了研究改进,使之更易于服用.法国和南非也将仙人掌属植物的提取物制成降血糖药.此外,在日本,该属植物还被开发成一种防止细胞损伤的药物,并申请了专利.该属植物具有较高的安全性,从所查资料看仅有1例是由于外涂仙人掌汁而引起银屑病的不良反应的报道〔4〕.仙人掌属植物应用于临床,具有适应症广、疗效显著且毒副作用、不良反应小的优点,可用于是治疗腮腺炎、乳腺炎、糖尿病、溃疡等病症、是具有广阔开发前景的药用植物资源.
2仙人掌属植物的药理作用
由于仙人掌属植物在临床上的用途广泛,国内外学者也对其药理作用进行了一定的研究,借以解释其作用机理.研究表明,仙人掌的提取物具有抗炎、降血糖、降低血浆中低密度脂蛋白(LDL)水平、抗病毒、抗菌等活性.在抗炎活性方面,O.dillenii Haw.的水提取物对小鼠耳廓肿胀有抑制作用,当以相当于100g药材/kg·d-1的剂量p.o.1周后的抑制作用强于i.p.0.4g/kg安乃近;能明显降低小鼠腹腔毛细管通透性,减少炎症渗出,抑制率为77%;能显著减轻大鼠琼脂性足肿胀,并持续3h以上;能降低棉球诱发小鼠肉芽组织增生,抑制率为40%,这说明仙人掌水提物对急性炎症和慢性炎症均有明显抑制作用〔5〕.又有实验表明,连续7d大剂量给药可使幼年小鼠胸腺重量明显下降,而对肾上腺、脾脏重量无明显影响,揭示大剂量仙人掌给药可能具有一定的免疫抑制作用〔6〕.仙人掌水提物对小鼠腹腔巨噬细胞吞噬功能也有明显的促进作用,说明它能改善消化功能,具有补脾健胃作用〔7〕.在降血糖方面,国内学者以O.vulgaris Mill.的酸水提取醇沉淀物进行考察,结果表明能显著降低正常小鼠和四氧嘧啶诱发糖尿病小鼠的血糖,且降糖作用与剂量有关〔8〕.仙人掌属植物还具有抗病毒活性,1978年Berghe等在对多种植物进行抗病毒实验时发现该属的O.maxima Mill.具有抗病毒活性〔9〕.后来,人们又对O.streptac antha提取物进行了深入研究,结果表明,它能够抑制细胞内、细胞外病毒的繁殖,且对多种DNA和RNA病毒均有抑制效果,如:疱疹单形病毒、马疱疹病毒、伪狂犬病毒、流感病毒、呼吸系统多核病毒以及人免疫缺陷病毒等,其活性成分可能是其中的蛋白质.该提取物在ED50(1mg/kg)的15倍剂量下并不影响人正常蛋白质的合成,对小鼠、马、人口服给药均不显示毒性.还有研究表明:O.spinosior的水提取物对用含0.25%胆固醇的饲料喂养的豚鼠具有显著降低血浆中胆固醇水平的功效,能降低LDL水平的33%,使肝中游离、酯化胆固醇水平下降40%~85%,而对微粒体中的3-羟基-3-甲基戊二酰CoA还原酶没有影响.此外,还有报道表明仙人掌水提取物对葡萄球菌也有抑制作用〔7〕.至于毒性方面的实验,O.dillenii Haw.水提取物以相当于150g药材/kg的剂量一日两次给小鼠p.o.观察7d无死亡异常反应〔5〕;而i.p.方式的LD50为89.44g/kg,i.v.方式的LD50为20.37g/kg〔6〕.
3仙人掌属植物的化学成分
3.1黄酮类化合物
最早关于这方面的研究是在1951年,Paris等从O.vulgaris Mill.花中分离出一种黄色针晶,定名为仙人掌黄酮苷(opuntialflavonoside),是一种易溶于热水的葡萄糖苷,mp182~184℃.其药理实验表明:它能抑制大鼠离体肠管蠕动,对狗以5mg/kg剂量i.v.后具有一定的降压作用.后来对该属植物黄酮成分的研究也主要集中在花上.人们从O.dillenii Haw.中分离得到了异鼠李黄素3-葡萄糖苷(isorhamnetin 3-glucoside)、槲皮素(quercetin)及异槲皮苷(isoquercitrin).从O.ficus-indica Mill.的花中获得异鼠李黄素3-葡萄糖苷.而在对O.lindheimeri Engelm.花进行研究中又分离出了金丝桃苷(hyperin),即:槲皮素3-半乳糖苷、异鼠李黄素3-鼠李葡萄糖苷(narcissin)及异鼠李黄素3-半乳糖苷〔10〕.随后,Clark等从多种仙人掌属植物的花中得到山奈黄素3-半乳糖苷(kaempferol 3-galactoside)、山奈黄素3-葡萄糖苷、芦丁、槲皮素和异鼠李黄素的3-葡萄糖苷、3-鼠李葡萄糖苷〔11〕.法国学者指出,该属植物中黄酮类成分的苷元多为3-甲基槲皮素、3-甲基山奈黄素、槲皮素、山奈黄素、异鼠李黄素等〔12〕.从而可以看出,该属植物黄酮类成分在结构上非常相似,这在化学上证明了它们之间有较近的亲缘关系.
3.2果实中的色素成分
该属植物果实中色素主要成分有2种,即紫红色的β-花青素(betacyanins)和黄色的甜菜黄素(betaxanthin),这两种成分在果实生长的不同时期相对含量不同,决定了果实的颜色.在工业上,这些色素可作为食品染料使用.1962年,Istabul等以电泳的方法从O.robusta成熟果实中分离出主要成分甜菜苷(betanin)并进行了鉴定,其他的少量成分则用电泳纸层析的方法推测为异甜菜苷(isobetanin)、前甜菜苷(prebetanin)及前异甜菜苷(preisobetanin).意大利学者Piattelli等从其果实水提物中得到了甜菜苷和异甜菜苷,用离子交换树脂法从中分离出2种甜菜黄素,即梨果仙人掌黄质(indicaxanthin)和opuntiaxanthin,并指出异甜菜苷可能是在实验过程中由甜菜苷在C-15发生构型转变而产生的次生产物,还对结构比较相似的甜菜苷与梨果仙人掌黄质的生物合成途径进行了研究,结果表明:它们可能均以酪氨酸(或多巴)为最初前体(见图1)〔13,14〕.1985年,人们〔15〕又从O.ficus-indica Mill.中发现了一种新的β-花青素neobetanin.从20世纪90年代开始,国内文献才开始进行有关的报道,1992年,张凤仙等人对O.dilleniiHaw.果实中红色素进行了提取工艺和稳定性的考察,实验结果表明其中主要成分为甜菜苷,它在温度低于75℃,pH4~5时较稳定,对光和紫外线不稳定〔16〕.符光篆等对O.dilleniiHaw.的红色素进行了急毒实验,对小白鼠的LD50>15g/kg,按急性剂量分级,属无毒级〔17〕.
Fig.1The biosynthesis of betanin and indicaxanthin
3.3茎叶中的生物碱成分
1960年Turner等从O.cylindrica中得到墨斯卡灵(mescaline),并指出它对人、动物的神经系统具有致幻作用〔18〕.之后,Mclanghlin等先后从生长在Uruguayan的该属的3种植物中得到了大麦芽碱(hordinine),从O.clavata Engelm.中得到了大麦芽碱、酪氨(tyramine)、N-甲基酪氨、N-甲基-3,4-二甲氧-β-苯乙胺(normacromerine),从O.spinosior中分离到墨斯卡灵、酪氨、3-甲氧-β-苯乙胺和3,4-二甲氧-β-苯乙胺和3,5-二甲氧-4-羟基-β-苯乙胺〔19〕.由此可见,该属植物中的生物碱主要为苯乙胺类,这在化学上进一步证明了这些植物的亲缘关系.
3.4多糖成分
粘液质细胞和粘液质是仙人掌植物的特征之一.有关仙人掌属植物粘液质的化学研究也多见报道.研究最早最多的是O.fulgida Engelm.的粘液质.最初的研究表明它是一种酸性多糖,主要含有D-半乳糖、L-阿拉伯糖、D-半乳糖醛酸.进一步的结构研究则揭示了它是以β(1→3)连接的半乳糖为主链,在C6上有吡喃型的D-半乳糖醛酸、D-半乳糖、D-木糖、L-鼠李糖以及呋喃型的L-阿拉伯糖.对O.megacantha研究表明其主链为(1→3),(1→4)及(1→6)连接的吡喃型半乳糖,支链则含阿拉伯糖、半乳糖、鼠李糖和葡萄糖醛酸.而O.dillenii Haw.粘液质则是一种阿拉伯半乳聚糖(arabingalactan),其主链为(1→4)连接的半乳
