怀姜的化学成分及其抗炎活性研究- 大数跨境

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怀姜的化学成分及其抗炎活性研究

天然产物研究与开发

2022-06-26

导读：本研究对怀姜的化学成分进行系统分离，为怀姜的物质基础研究和开发利用提供依据。

怀玉韩佳颖韩红园刘文波常霞杨静张海艳* 赵天增*

河南省科学院天然产物重点实验室

前言

怀姜为姜科姜属植物姜(Zingiber officinale Roscoe)的新鲜根茎，产自古怀庆府，为河南省焦作市博爱县特产，河南省省级非物质文化遗产，中国国家地理标志产品。主产于博爱县北部的清化、月山(上庄)、柏山、徐良等乡镇和沁阳市山王庄镇一带，栽培迄今已有1600多年的历史。博爱县土地疏松肥沃，雨量充沛，光照充足，气候温和，独特的自然环境非常适宜怀姜的生长。怀庆府盛产的生姜，是同类生姜中的佼佼者，块节紧凑、丝细色黄、味道鲜辣、质地致密，具有抗寒、健胃、发汗、祛病之功效。用于感冒风寒，呕吐，痰饮等疾病的治疗。

目前，对怀姜的研究集中在种植、栽培、营养成分等方面，系统的化学成分组研究未见报道。为阐明怀姜的药效物质基础，为怀姜的开发利用提供理论基础，本课题组首次对怀姜化学成分进行系统分离，并采用1D(¹H NMR、¹³C NMR、DEPT)和2D(¹H-¹H COSY、HSQC、HMBC、NOESY) 核磁共振技术对化合物进行结构鉴定，共鉴定了12个化合物(见图1)。植物姜属于药食两用类植物，经口毒性实验证明生姜属于无毒级物质。姜辣素是植物姜的主要化学成分，具有3-甲氧基-4-羟基苯基结构单元，有较强的抗炎活性。有研究表明化合物6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚、6-姜烯酚具有抗炎活性并且有了较为深入的研究。故而选择分离鉴定出的部分化合物进行抗炎活性筛选。为怀姜的开发利用及抗炎新药的研发提供参考。

代表性结果

讨论与结论

植物姜中主要含有挥发油、姜辣素、二苯基庚烷类化合物。本研究首次对怀姜的化学成分进行了系统分离，从怀姜的乙酸乙酯部位分离得到12个化合物，包含1个倍半萜类化合物，2个羧酸酯类化合物，8个姜辣素类化合物及1个其他类化合物，其中8个姜辣素成分为2个姜酚、3个姜烯酚、1个副姜油酮、2个姜辣二醇。除化合物5之外，其余11个化合物均为首次从怀姜中分离得到，4个化合物为首次从姜属植物中分离得到。

在LPS诱导的炎症细胞中，一氧化氮合酶(iNOS)表达增加，催化NO生成，进而促使细胞分泌炎症标志因子肿瘤坏死因子(TNF-α)，TNF-α诱导白细胞介素-1(IL-1)和白细胞介素-6(IL-6)表达释放，使炎性损伤的级联效应放大，从而进一步加剧炎症反应。生姜提取物可以通过降低iNOS和环氧化酶-2(COX-2)的mRNA表达抑制LPS诱导的炎症细胞NO和前列腺素E2(PGE2)释放增加，进一步下调炎症因子的表达，减少炎症因子的释放，发挥抗炎功效。姜辣素类化合物对炎症介质(NO和PGE2)的产生有明显的抑制作用，且呈明显的剂量依赖性; 浓度为6μM时，6-姜烯酚对产生NO和PGE2 的抗炎抑制作用优于10-姜酚，10-姜酚对产生NO和PGE2的抗炎抑制作用优于6-姜酚、8-姜酚; 姜酚的碳链长度影响其抗炎活性，不饱和酮结构使得姜烯酚抗炎活性优于姜酚。Van Breemen等使用纯化的人类重组蛋白环氧化酶-1(COX1)、环氧化酶-2(COX-2)代替细胞实验方法，发现8-姜烯酚、10-姜烯酚和10-姜酚通过抑制COX-2而非抑制COX-1的产生发挥抗炎作用; 浓度为1.3μM时，10-姜烯酚比8-姜烯酚对COX-2的抑制作用更强。本研究选取化合物(-)-muurola-4，11-diene、(2Z)-neral acetal-gingerdiol、8-姜烯酚、10-姜烯酚、6-paradol、(3R,5S)-3，5-diacetoxy-1-(4-hydroxy3-methoxy-phenyl)decane，以脂多糖(LPS) 诱导的RAW 264.7细胞炎症为模型，以NO含量为评价指标，吲哚美辛为阳性对照，评价化合物的抗炎活性; 结果显示，化合物(2Z)-neral acetal-gingerdiol、8-姜烯酚、6-paradol、(3R,5S)-3,5-diacetoxy-1-(4- hydroxy-3-methoxy-phenyl)decane与吲哚美辛相比均具有更强的抗炎活性，其中8-姜烯酚的抗炎活性优于化合物(2Z)-neral acetal-gingerdiol、6-paradol、(3R,5S)-3,5-diacetoxy-1-(4-hydroxy-3-methoxy-phenyl)decane。本文抗炎活性研究以抑制iNOS的表达，降低LPS诱导的炎症细胞NO的释放，进而起到抗炎的功效，证实8-姜烯酚具有良好的抗炎活性，可能是开发治疗炎症疾病的良好候选药物。本研究不仅丰富了怀姜的化学结构信息，为其抗炎活性的研究提供依据，也为怀姜的开发利用提供基础。该研究成果发表在《天然产物研究与开发》2022年第５期，欢迎引用(点击左下方“阅读原文”可查看全文)。

引用格式：廖怀玉,韩佳颖,韩红园,等.怀姜的化学成分及其抗炎活性研究[J].天然产物研究与开发,2022,34:818-823. Liao HY,Han JY,Han HY,et al.Study on chemical constituents and anti-inflammatory activity of Zingiber officinale Roscoe[J].Nat Prod Res Dev,2022,34:818-823.