中国乌头属植物药用亲缘学研究

毛茛科Ranunculaceae乌头属AconitumL.植物作为有毒植物及药用植物一直受到广泛的关注。本属全世界约有300余种,其中超过半数分布在中国。本文在总结乌头属二萜生物碱的化学分类及其分布、特征性二萜生物碱及其分类价值以及二萜生物碱的生源关系及其分类学意义的基础上,结合其毒性和疗效讨论了国产乌头属植物亲缘关系、化学成分和疗效及毒性之间的相关性,亦即药用亲缘学的初步研究。发现牛扁亚属subgen.Lycoctonum是以牛扁碱和C18-二萜生物碱为主的类群,由于其毒性中等,因而是寻找镇痛、抗炎等新药的一个对象。从二萜生物碱化学成分来看,露蕊乌头亚属subgen.Gymnaconitum并不显得最为进化,对其分类位置尚难作出最后的结论。乌头亚属subgen.Aconitum亚属下系之间的化学分类表现出如下特征:(1)唐古特乌头系ser.Tangutica和圆叶乌头系ser.Rotundifolia是以内酯型二萜生物碱为主的类群,毒性较小,是新药寻找的重点研究类群。保山乌头系ser.Bullatifolia以C20-二萜生物碱如光翠雀碱和宋果灵以及C19-二萜生物碱如乌头碱、滇乌碱和尼奥灵等为主。短柄乌头系ser.Brachypoda显示以3-乙酰乌头碱、乌头碱、伏乌碱等高度进化的乌头碱型二萜生物碱为主,胺醇类如尼奥灵次之,有时共存其他纳哌啉型C20-二萜生物碱的特征。准噶尔乌头系ser.Grandituberosa的化学特征是以高度进化的乌头碱型如乌头碱等和比较原始的胺醇如塔拉萨敏、尼奥灵等以及C20-二萜生物碱为主,均有较大毒性。褐紫乌头系ser.Brunnea则以C20-二萜生物碱如光翠雀碱和宋果灵为主,杂有高度进化的乌头碱型二萜生物碱如乌头碱等成分。化学分类上不支持其独立成为一个分支。以上各系组成乌头亚属的原始和中间过渡类群。其中唐古特乌头系和圆叶乌头系最为相近,褐紫乌头系可能是连接保山乌头系和短柄乌头系的“桥梁”,而准噶尔乌头系更靠近保山乌头系。(2)显柱乌头系ser.Stylosa是以含大茴香酸酯基的乌头碱型二萜生物碱以及塔拉萨敏和查斯曼宁胺醇类为主的类群,是块根较大的“大乌头”的主要来源,具有很大的毒性。兴安乌头系ser.Ambigua以含大茴香酸酯基的乌头碱型和原始胺醇类如塔拉萨敏、尼奥灵等二萜生物碱为主。蔓乌头系ser.Volubilia是以含大茴香酸酯基/苯甲酸酯基的乌头碱型和塔拉萨敏胺醇类以及高度进化的乌头碱型二萜生物碱为主的中间过渡类群。乌头系ser.Inflata以含15-羟基的单酯、双酯或多酯以及胺醇类乌头碱型二萜生物碱为主,且酯基中无大茴香酸酯基,此系是草乌的主要植物来源,具有很大的毒性,应十分慎用。这些系可能代表乌头亚属进化的类群。其中显柱乌头系与兴安乌头系可能较近缘。蔓乌头系可能是连接显柱乌头系/兴安乌头系与乌头系的中间类群。另外,保山乌头系、短柄乌头系和准噶尔乌头系可能是直接向显柱乌头系、蔓乌头系和乌头系过渡的较为原始的类群。(3)岩乌头系ser.Racemulosa从化学分类角度来看是一个特殊的类群,支持其独立成一个分支。其化学特征以牛扁碱型和乌头碱型的胺醇二萜生物碱如牛扁碱、异塔拉萨亭定和C20-二萜生物碱为主。如果单纯从化学成分来看,它与牛扁亚属植物似乎有一定关系。

毛茛科升麻族植物药用亲缘学初探

本文总结和归纳了在北美、欧洲以及亚洲广泛应用的毛茛科Ranunculaceae升麻族Cimicifugeae药用植物的系统分类、传统药用价值、现代药理以及化学成分研究结果,并在此基础上初步探讨了该族植物的药用亲缘学关系。升麻族药用植物主要含有9,19-阿尔廷烷三萜皂苷以及肉桂酸衍生物两大类化合物。升麻族植物在传统药用中被用来镇痛、解毒、抗炎,在北美很早就被印第安人用来治疗妇科疾病。现代药理研究发现升麻族植物还具有抗骨质疏松、抗病毒、抗肿瘤、抗过敏、类雌激素样作用等。通过对升麻族植物药用亲缘学的初步研究,我们发现由于类叶升麻属Actaea和升麻属Cimicifuga的疗效和化学成分相近,因此两属的亲缘关系也近。考虑它们果实的形态差异,以及细胞学特征不同,认为这两属为升麻族植物的一个分支,且以类叶升麻属较升麻属更为进化。从化学分类学的角度来看,铁破锣属Beesia含有特殊铁破锣皂苷可以成为一个独立的分支,而黄三七属Souliea既和铁破锣属一样含有五环三萜和铁破锣型环阿尔廷烷三萜类化合物,又和升麻属、类叶升麻属一样含有吲哚生物碱,因此可以认为它是铁破锣属和升麻属、类叶升麻属之间的一个过渡类型。升麻族植物特有的清热解毒功效与其特殊的阿尔廷烷三萜皂苷化学成分密切相关,因此我们认为阿尔廷烷三萜皂苷可以作为抗肿瘤、抗病毒的新药源进一步深入研究。

人字果属植物药用亲缘学探讨

人字果属(Dichocarpum W.T.Wang&P.K.Hsiao)植物为毛茛科唐松草亚科多年生草本植物,为东亚大陆特有,主要分布在中国,多具有传统药用价值。为更好地发掘其药用潜力,对该属植物亲缘关系、化学成分和药理活性进行归纳总结,并对其药用亲缘学进行探讨。研究发现,在化学和分子水平上,人字果属和扁果草属(Isopyrum L.)具有较近的亲缘关系;从该属仅分离得到16个化合物,利用液质联用色谱方法鉴定出了120多个化合物,主要包括苄基异喹啉生物碱类、黄酮类、三萜皂苷类、氰类、内酯等,其中三萜皂苷类化合物主要存在于纵肋人字果系,提示该系是一个特殊的类群,在演化程度上比人字果系更高;人字果属中发现的苄基异喹啉生物碱具有抑制乙酰胆碱酯酶的活性,这与耳状人字果治疗癫痫的传统应用相关。对人字果属植物的药用亲缘关系进行了初步探讨,有助于对该属植物药用资源进行保护和开发利用。

中药贝母的基原植物和药用亲缘学的研究

贝母是一种常用中药,有十分悠久的药用历史。百合科Liliaceae中的贝母属Fritillaria是中药贝母的主要来源,此属全世界约有130种,我国由于近年来发表了大量的新种和新变种,使国产贝母属的种名达到80个,变种名称52个,变型名称6个。大量新分类名称的出现对中药贝母的质量控制和应用方面造成一定困难。通过对中药贝母的历史沿革、植物分类、地理分布、化学成分、现今生产及应用等的综合研究整理,将中药贝母划分为6个类型:浙贝母、川贝母、伊贝母、湖北贝母、平贝母和安徽贝母。这样的划分除安徽贝母尚未收载于药典外,其他均与现行版的中华人民共和国药典(2005版)一部所收载的内容一致。通过此项研究,作者建议,凡是主要经济植物的新名称的出现必须更加慎重,而且从实际应用的观点出发,分类群的划分不宜过细。

毛茛科植物药用亲缘学的初步探讨

目的:探索毛茛科的植物亲缘关系、化学成分与疗效间存在的联系性,即毛茛科药用亲缘学的研究。方法:将有关本草的植物化学、疗效等信息数据与植物亲缘关系进行综合的研究分析。结果:发现本科的化学成分可以划分为几大类型:苄基异喹啉类生物碱,毛茛苷类,三萜皂苷,二萜生物碱等。毛茛苷和木兰碱同时存在于铁线连属Clematis,铁筷子属Helleborus,驴蹄草属Caltha。结论:结合其疗效,从药用亲缘学的角度来观察,赞同Tamu-ra的主张,将毛茛科划分为6个亚科,即金莲花亚科Helleboroideae、毛茛亚科Ranunculoideae、升麻亚科Cimicifu-goideae、扁果草亚科Isopyroideae、唐松草亚科Thalictroideae和黄连亚科Coptidoideae,支持成立升麻亚科的观点。

广义小檗科植物药用亲缘学的研究

为探讨广义小檗科Berberidaceaes.l.植物的亲缘关系、化学成分与疗效间存在的联系性,即药用亲缘学的研究,将有关本科的植物化学、疗效等信息数据与植物亲缘关系进行综合的研究分析。研究结果发现本科的化学成分可以划分为几大类型:苄基异喹啉类生物碱、鬼臼毒素类木脂素、三萜皂苷、喹喏里西啶生物碱和淫羊霍苷类黄酮等,结合其疗效,发现广义小檗科从药用亲缘学的角度来观察,可以划分为4个独立的小科,即南天竹科Nandinaceae、小檗科Berberidaceae(狭义)、狮足草科Leonticaceae和鬼臼科Podophyllaceae。

药用植物亲缘学在我国化妆品植物原料开发中的应用前景展望

从我国化妆品产业及原料开发现状出发,分析了我国化妆品产业发展尤其是原料的开发创新与发达国家之间存在的差距和潜在优势。基于药用植物亲缘学理论在中药及传统药物资源开发中的成功应用实践,提出以药用植物亲缘学理论为指导,充分利用我国丰富的植物资源和传统医药优势,积极开发化妆品植物新原料的新思路和实施路径,对于扩大已使用化妆品植物原料资源来源、指导化妆品新植物原料的寻找和开发、寻找国外原料的替代品和帮助警示有潜在风险的植物原料具有重要价值,可为快速提高我国化妆品科技创新实力,实现产业高质量发展提供有效支撑。

从药用亲缘学到药用基因组亲缘学：分子系统发育、进化与药物发现

近年随着高通量测序技术的迅猛发展,生物系统发育研究中开始采用基因组数据,因此出现一些新术语,如系统发育基因组学(phylogenomics,基因组系统学/基因组亲缘学)、药用基因组亲缘学(pharmacophylogenomics)、转录组亲缘学(phylotranscriptomics)等。系统发育基因组学是进化和基因组学的交叉学科,是将基因组数据用于进化关系重建的综合分析;药用亲缘学研究药用生物(特别是药用植物)的生物亲缘关系、化学成分和疗效(传统疗效和药理活性)间的相关性;系统发育基因组学方法可用于药物发现和开发的相关问题研究,在组学水平拓展了药用亲缘学的领域,由此衍生出药用基因组亲缘学。系统学(亲缘学)是生命科学各分支和交叉学科的根基所在,在生药学和药用生物学等药学相关领域起到提纲挈领的作用。在此对与药用亲缘学(pharmaphylogeny)密切相关的若干术语做一简要辨析。

药用亲缘学论纲——知识谱系,认识论和范式转换

中药资源是我国中医药事业发展的基础,采用创新的理论和方法寻找和发现中药新资源是中药资源可持续利用研究的热点和重点。药用亲缘学研究药用生物(特别是药用植物)的生物亲缘关系,化学成分和疗效(传统疗效和药理活性)间的相关性,该学科的建立对于开发中药植物资源具有重要指导意义;系统发育基因组学方法可用于药物发现和开发的相关问题研究,在组学水平拓展了药用亲缘学的领域,由此衍生出药用基因组亲缘学的新概念。该文简述药用亲缘学的知识谱系,研究方法和范式转换,凸显药用基因组亲缘学的理论和实践价值,建议选择《中国药典》2010年版收录最多的毛茛科为例,对药用基因组亲缘学进行深入的实证研究。在基因组,转录组和代谢组水平探讨毛茛科及其重要族属系统发育和进化关系,揭示药用植物基因型和代谢表型,以及近缘种遗传多样性和化学多样性的内在关联。通过毛茛科示范研究,丰富药用亲缘学研究的内涵,扩展其外延,将药用基因组亲缘学视为药用亲缘学的升级版,开放地吸收有关领域的新知识和新技术,促进中药资源学科的成长,推动中药植物资源的开发和可持续利用。

五味子科药用植物亲缘学初探

五味子科Schisandraceae隶属于双子叶植物门木兰亚纲Magnoliidae八角目Illiciales,全球分布约60种,包括两个属:五味子属Schisandra和南五味子属Kadsura,间断分布于亚洲东南部和北美东南部。本文归纳了中国五味子科植物两大类活性成分——木脂素和三萜的分布规律、传统疗效和现代药理活性,并对中国五味子科的药用植物亲缘学进行了初探。联苯环辛烯类木脂素(I)集中分布于五味子科植物,可以被认为是五味子科植物的特征性化学成分,除了传统的保肝作用外,这类化合物中很多具有潜在的抗氧化、抗肿瘤和抗HIV活性,一些联苯环辛烯类的木脂素,尤其是在八元环C-6、C-9位上具有羟基或者酯化取代具有更好的抗HIV和抗肿瘤活性;而螺苯骈呋喃型联苯环辛烯类木脂素(II)绝大多数存在于南五味子属,其特殊的螺苯骈呋喃环及其钙拮抗、抗凝血和抑制血小板聚集的活性,不仅初步说明了民间南五味子属药用植物藤茎具有较强活血化瘀药理作用的活性物质基础,也提示在对南五味子属的药材质量标准研究中,可以考虑以此类成分作为定性定量指标。五味子科植物中木脂素成分的分布规律提示,在演化程度上五味子属植物较南五味子属植物更原始。环菠萝蜜烷类三萜在五味子属和南五味子属均有分布,尤其是A环开环的环菠萝蜜烷类三萜(II)在抗HIV和抗肿瘤活性方面具有很好的潜力,而结构更进化的7/7/5/6型三萜内酯(IV)显示了很强的细胞毒活性,目前只在南五味子属的长梗南五味子K.longipedunculata中发现。从五味子属的小花五味子S.micrantha和狭叶五味子S.lancifolia中分离得到的多个成环复杂且高度氧化的类三萜内酯中也发现具有抗肿瘤和抗HIV潜力。

毛茛科扁果草亚科药用植物亲缘学的探讨

目的:研究毛茛科Ranunculaceae扁果草亚科Isopyroideae药用植物亲缘学。方法:对扁果草亚科植物形态、化学成分、药理作用及其疗效研究数据进行归纳分析,综合研究该亚科各属的形态、化学成分,并结合以往的系统分类结果,对该亚科内各属的系统发育和亲缘关系进行探讨。结果与结论:耧斗菜属Aquilegia主要含黄酮类化合物,扁果草属Isopyrum主要含苄基异喹啉生物碱类,分析了该类群植物之间的亲缘关系。化学分类证据支持扁果草亚科从唐松草亚科中分离出来,单独成立亚科的观点。

药用植物亲缘学

药用植物亲缘学(Pharmaphylogeny)是研究药用植物的植物亲缘关系-化学成分-疗效(药理活性及传统疗效)间的相关性的一门新兴的边缘学科,它的特点是多学科相互交叉、相互渗透,其研究对象涉及多学科领域。该学科的建立对于开发药用植物资源具有重要指导意义。本文围绕药用植物亲缘学的概念、形成背景、研究范围和关键技术以及对中药资源利用的意义进行阐述。

药用植物亲缘学理论创新与应用实践

通过回顾药用植物亲缘学的建立、发展历程,总结了其在寻找进口药的国产替代资源、药用植物新分类群的发现、新药源寻找和资源开发利用、中药(民族药)质量评价等方面研究内容及实践成果。在未来的发展道路中,其将不断融合新知识、新技术,整理、总结药用植物研究开发经验技术,促进中药资源可持续利用和中医药传承创新。

沙棘属药用植物亲缘学研究进展

沙棘作为一种既有经济效益又有社会效益的药食同源特色植物,素有“天然维生素宝库”“营养保健来源”等美称。早在公元8世纪已经发现沙棘有祛痰止咳,消食化滞,活血散瘀之效。研究表明沙棘属植物中含有黄酮类、萜类、挥发油类以及甾体类化合物,此外还含有大量的维生素、多糖、脂肪酸和人体必需的微量元素等生物活性物质,对心血管系统、血液系统、消化系统、免疫系统以及呼吸系统等方面的疾病有良好治疗作用。为了更深入的探讨沙棘属亲缘关系,现总结归纳了沙棘属植物的传统药用价值、化学成分及现代药理作用,并在此基础上寻找三者之间的相关性,为有效开发及合理利用本属资源提供依据。

基于生药学与药用植物亲缘学的“巴沙嘎”类蒙古族药品种整理

“巴沙嘎”类蒙古族药(以下简称蒙药)药用历史悠久,疗效显著,是蒙古族医学常用药之一。由于内蒙古各地区传承有异,“巴沙嘎”类蒙药同名异物现象严重,临床用药品种混乱。通过归纳整理“巴沙嘎”类蒙药的传统疗效、性味、化学成分、药理作用发现,“巴沙嘎”类蒙药的传统疗效主要为清热解毒,性味以苦、寒为主。其大部分含有黄酮类、有机酸类、生物碱类、挥发油类化学成分,具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤、抗微生物的药理作用。将“巴沙嘎”类蒙药的复方制剂-传统疗效-性味-化学成分-药理作用进行创新性结合,多学科研究结果横向关联,并在其基础上初步探讨了“巴沙嘎”类蒙药的亲缘学关系,以期为“巴沙嘎”类蒙药的品种整理提供思路和方法。

槭属植物药用亲缘关系探讨

槭属(Acer L.)植物资源丰富,具有广泛的药用价值。中国是世界槭属植物种类最多的国家,对其传统药用记载丰富。然而,该属植物的药用潜力尚未得到充分的认识和有效的利用。在对世界槭属植物传统药用记载整理的基础上,对该属植物的亲缘关系、化学成分和功效活性分别进行总结:基于形态学和分子生物学的亲缘关系研究取得了积极进展,但仍需进一步深入系统研究;槭属植物中约有38种、3亚种和1变种有较长历史的民间药用记载,且主要在东亚和北美地区使用,对骨关节系统、眼部和各种疼痛等疾病的治疗具有悠久历史和广泛应用;化学成分报道超过350个,包括黄酮、鞣质、二芳基庚烷、苯丙素、三萜和甾体等类成分;药理活性主要包括抗氧化、抗肿瘤、抗微生物、抗感染、抗糖尿病、刺激成骨细胞分化、保肝、调血脂、改善认知障碍、预防视网膜病变和调节肠道菌群等,其中抗氧化、抗肿瘤和抗感染活性得到的关注最多。利用药用植物亲缘学理论对其不同知识体系间的联系进行分析讨论,初步阐释了槭属植物的药用亲缘关系,为槭属植物药用资源开发利用和深入研究提供参考。

基于亲缘关系的红蛤蚧与黑蛤蚧药效再评估

目的基于药用亲缘学原理,对红、黑蛤蚧药效情况进行再评估。方法通过Mega软件,采用MP法构建系统发育树,基于系统发育树判断红、黑蛤蚧之间的亲缘关系,并依此探讨红、黑蛤蚧及药效之间的关系。结果红、黑蛤蚧在系统树上相互嵌合在一起,不能各自形成独立分支(单系),来自不同产地的红、黑蛤蚧分别构成了4个独立支系,这与红、黑蛤蚧截然可分的概念相悖。结论红蛤蚧可能具有和黑蛤蚧相似的药效,不同地区的红、黑蛤蚧药效可能存在差异。该研究旨在为红、黑蛤蚧的药效及化学成分研究提供前瞻性的建议,即开展相关研究应基于亲缘关系,分别对不同产地红、黑蛤蚧样品进行分析。

基于亲缘关系的中药药性研究

通过分析中药药性研究的现状及瓶颈问题,提出基于亲缘关系的中药药性研究思路,即按照文献整理和数据挖掘提供的线索,在一定亲缘关系范围内,确定同一药性的共性药理效应,分析与药性相关联的化学成分,进而揭示中药药性-药理效应-化学成分之间的关联规律。将中药药性、药理效应、化学成分有机结合,为突破制约中药药性研究的瓶颈,提供新的思路和视角。

小檗胺在药用植物中的分布与药理活性

小檗胺是提取自药用植物的天然小分子化合物,属双苄基异喹啉类生物碱,广泛分布于小檗科、罂粟科、防己科及毛茛科药用植物中,主要用于抗白血病等多种肿瘤,也可用于治疗心血管疾病、眼部疾病、免疫系统疾病、糖尿病肾病及抗纤维化等方面。对近年来小檗胺所分布的药用植物类群及药理作用研究进行综述,以期为小檗胺相关研究提供参考,为小檗属植物亲缘学的进一步研究提供依据。

药用植物亲缘学:历史、现状与愿景

"药用植物亲缘学"的概念是1980年代由肖培根院士提出的,是在我国从古至今,特别是1950年代以来长期的中药资源和天然药物研究的基础上提出的,基于药用物种(尤其是药用植物)多样性的化学特性和治疗效用是药用亲缘学研究的一贯目标,有助于创新药物的研发。本文综述了该领域研究的起源和简史,以及药用亲缘学的现状和最新进展。"药用基因组亲缘学"这一概念的提出,代表了药用亲缘学在植物药物研发中不断扩大的作用。药用亲缘学和药用基因组亲缘学是化学分类学、植物形态学/系统发育、植物生物化学/分子生物学和组学等多学科的综合,其内涵越来越丰富充实;同一系统发育群中的药用植物可能具有相同或相似的治疗作用,从而形成了药用亲缘学的核心,这是从实践中总结出来,经过提炼升华后应用于实践的科学规律。过去,药用亲缘学在寻找中国进口药物替代资源方面发挥了重要作用;目前,药用亲缘学在扩大药用植物资源、中草药质量控制/鉴定以及中草药化学成分或活性成分的预测和化学成分的鉴定与测定方面继续发挥着积极作用。在未来的发展中,它将在寻找新药、整理、总结和改进中草药经验等方面发挥更大的作用,从而促进传统/天然药物资的可续保护和利用。