综述：1983 - 2024 年天然植物源磺化和硫酸化皂苷研究进展

本文是关于植物源磺化和硫酸化皂苷的综述。研究发现 141 种含 SO3H 或 SO3-的皂苷，多分布于蒺藜科和天门冬科植物。部分皂苷展现抗菌、抗癌、抗炎等活性，但作用机制不明。未来应聚焦多靶点研究及毒性评估。

　　

引言

皂苷（Saponins）是一类在植物和部分海洋生物中常见的化合物，由皂甙元（sapogenin）或苷元（aglycone）与糖基部分组成。根据皂甙元碳原子数和生物合成途径，可分为三萜皂苷（triterpenoid saponins）和甾体皂苷（steroidal saponins） 。许多药用植物中都含有皂苷，它们具有多种生物活性，如抗真菌、抗菌、细胞毒性、抗炎等。在全球面临多种医疗难题，如糖尿病、肝病、癌症、艾滋病、新冠肺炎等的当下，皂苷和三萜类化合物在部分疾病治疗中发挥着重要作用。但目前关于药用植物中磺化皂苷的研究较少，缺乏相关文献总结，且尚无 FDA 批准的含皂苷药物。因此，探索这类天然产物意义重大。

磺化皂苷的分离

研究人员已从多种植物提取物中分离并鉴定出含 -SO₃H 基团的皂苷。文献中对 -SO₃H 基团有多种命名，这类化合物也有不同称呼。目前共从植物中报道了 141 种磺化皂苷，分为三萜皂苷（1 - 80）和甾体皂苷（81 - 141）。从地域分布来看，北美、南美、澳大利亚和俄罗斯尚无含磺化皂苷植物的报道。

磺化和硫酸化三萜皂苷

对药用植物的化学研究分离出 80 种含 SO₃基团的三萜皂苷，主要的皂甙元有 gypsogenin、hederagenin、primulagenin 和 jujubogenin。多个属的植物能产生磺化皂苷，其中 Zygophyllum 属是研究最多的属。例如，从 Eclipta alba 全株甲醇提取物中分离出 eclalbasaponins V（1）和 VI（2）等；从 Fagonia indica 全株正丁醇可溶部分得到 indicasaponin C（5）和 D（6）等。

磺化和硫酸化甾体皂苷

从 Ophiopogon、Peliosanthes、Cordyline 等属的药用植物中分离出大量含磺酰基和硫酸根的甾体皂苷，主要糖基有 β - D - 葡萄糖吡喃糖苷、α - L - 阿拉伯呋喃糖苷和 α - L - 鼠李吡喃糖苷等。如从 Liriope platyphylla 地下部分分离出 ruscogenin - 1 - sulfate 3 - O - α - L - rhamnopyranoside monosodium salt（81）；从 Ophiopogon ohwii okuyama 和 O. jaburan 地下部分得到多种硫酸化皂苷。

磺化皂苷在植物中的分布

尽管在许多药用植物中都鉴定出了皂苷，但含磺基的皂苷在植物中较为罕见。Zygophyllum 属提供了 21 种磺化皂苷，占比 26% ；Bupleurum、Fagonia 和 Gypsophila 属也贡献了一定比例。蒺藜科（Zygophyllaceae）是含磺化皂苷较多的科。在甾体皂苷方面，Ruscus 属生物合成的最多，占 26% ，Ophiopogon、Helloborus 和 Dracaena 属也有不少。这些属大多属于天门冬科（Asparagaceae），Tribulis 属则属于蒺藜科。

磺酰基的光谱和质谱特征

1. 光谱特征：在 FTIR 光谱中，1330 - 1449 cm^-1和 1044 - 1086 cm^-1的吸收带分别归因于 S = O 和 C - O - S = O 振动，879 cm^-1为 C - O - S 的伸缩振动。在¹³C NMR 光谱中，含磺基的碳会发生去屏蔽现象。例如，4 - O - 磺基 - 岩藻吡喃糖基的 C - 4/H - 4 在 78 - 81/4.4 - 5.2 ppm 处共振，而非磺化岩藻吡喃糖苷在 72 - 75/3.5 - 4 ppm 处。
2. 质谱特征：磺化皂苷的质谱中常见 m/z 97 [OS₃OH] 和 m/z 80 [SO₃] 的碎片离子峰，还会出现表示失去 SO₃基团的 m/z M - 80 离子碎片。其分子质量可在 HRESI、HRFAB 的正、负模式下检测到，有时在 FAB（ + ）中还能得到 [M + 2Na]⁺等加合物。

分离化合物的生物活性

1. 抗菌活性：对抗细菌耐药性是当前难题，植物天然产物是抗菌活性物质的重要来源。Atriplexogenins I（7）和 II（8）对多种细菌有抑制作用，Atriplexogenin I（7）对 Micrococcus flavus、Listeria monocytogenes、Pseudomonas aeruginosa 和 Escherichia coli 的最低抑菌浓度（MIC）分别为 596.4、1988.1、994.0 和 497.0 μM。Zygofabosides A（9）、G（14）和 E（13）能抑制脲酶活性，其中 Zygofabosides A（9）的抑制率达 87% 。Glycosides J - 3 和 J - 4（86 和 87）对 Candida albicans 有中度抗真菌活性，抑制率分别为 18% 和 19% 。
2. 抗癌活性：文献报道了多种皂苷的抗癌活性，三萜皂苷和甾体皂苷可调节细胞增殖、凋亡、自噬等过程中的信号靶点。Zygo - albuside D（42）对肺癌（A549）和前列腺癌（PC - 3）细胞系具有细胞毒性，IC₅₀值分别为 3.5 和 5.52 μM 。Fruticoside I（114）、Fruticoside K（118）和 Thibetanosides F 和 G（124 和 125）对多种癌细胞系也有抑制作用。
3. 抗炎活性：TNF 信号失调会引发多种炎症性疾病，靶向 TNF 是有效的治疗途径。Zygo - albuside A（41）能降低 NF - κB 和 TNF - α 表达水平，减轻睾丸损伤；Rotundioside C（61）可减少耳水肿，降低中性粒细胞浸润。
4. 抗抑郁和抗病毒活性：Bacopaside I（30）对雄性 ICR 小鼠有抗抑郁样作用；Asprellanosides A（67）对单纯疱疹病毒 1 型有抑制作用，总抑制浓度为 0.14 mM。不过目前对磺化皂苷的生物学检测较少，未来需更多研究。

生物合成

三萜类和甾体化合物的生物合成起始于环氧角鲨烯（epoxysqualene），细胞色素 P450 酶催化其化学修饰形成基本骨架，尿苷二磷酸依赖的糖基转移酶（UGTs）催化糖基化形成皂苷。磺基（-SO₃H 或 -SO₃Na）由磺基转移酶（sulfotransferase enzymes）引入，其供体是 3′ - 磷酸腺苷 5′ - 磷酸硫酸（PAPS），但植物中磺基转移的具体机制尚不清楚。

结论和展望

技术发展促使制药行业对天然化合物需求增加，药用植物是潜在的重要分子来源。大量磺化和硫酸化皂苷已被鉴定，主要分布在蒺藜科和天门冬科植物中。部分化合物展现出抗菌、抗癌和抗炎活性，但仅有 18 种化合物表现出有前景的生物学效应。未来研究应聚焦多生物靶点研究，明确其作用机制，评估毒性，以开发新药或膳食补充剂。