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邵泓杰 1,2,3孙军花 1,2,3刘建波 1,2,3陈若芸 1,2,3康洁 1,2,3 1. 天然药物活性物质与功能国家重点实验室，北京 100050；2. 晶型药物研究北京市重点实验室，北京 100050；3. 中国医学科学院北京协和医学院药物研究所，北京 100050 康洁，中国医学科学院药物研究所天然产物化学室副研究员，硕士生导师，从事天然活性物质的研究与开发。2006年博士毕业于北京协和医学院药物化学专业，之后分别在北京大学医学部（2006—2008年）和美国阿肯色大学儿童营养研究中心作博士后研究（2008—2012年），先后主持和参与多个国家及省部院校级基金项目，现任中国药理学会晶型药物药理学专业委员会委员。目前已在SCI收录期刊上以第一或通讯作者发表论文近40篇，作为副主编编写了《中国食用药用真菌化学》，参与4本英文专著的撰写，包括Springer出版的Ganoderma and Health。 摘 要：灵芝三萜是以羊毛甾烷型三萜为基本骨架的四环三萜类化合物。灵芝三萜化合物种类繁多，按结构中是否具有羧基可分为灵芝酸性三萜和灵芝中性三萜。灵芝三萜类化合物的药理活性广泛，如抗肿瘤、保肝、抗辐射、促血管生成、抗炎等。文中整理了近10年来文献报道的225个天然来源的灵芝三萜类化合物的结构、来源及药理活性，并展望了灵芝三萜类化合物的研究前景。 关键词：灵芝；三萜；药理活性 灵芝是灵芝科Ganodermataceae、灵芝属Ganoderma真菌的统称，在我国古代被誉为“仙草”，具有悠久的药用历史。东汉《神农本草经》将灵芝列为上品，认为灵芝具有药效且无毒，久服不伤人。《中国药典》中收录了赤芝Ganoderma lucidum（Leyss. ex Fr.）Karst.和紫芝Ganoderma sinense J.D. Zhao， L.W. Hsu & X.Q. Zhang的干燥子实体作为法定中药材。灵芝因其在传统医学的应用受到国内外研究者的极大关注。很多学者进行了大量现代药物化学和药理研究，以阐明灵芝的物质基础和生物活性。从灵芝属真菌中提取分离的天然产物有三萜、杂萜、倍半萜、甾体、生物碱、多糖等。灵芝三萜是从灵芝中分离得到的种类最多的天然产物，其结构特征：（1） 化合物类型是羊毛甾烷型四环三萜（图1），碳骨架结构多变，可能发生降碳、开环或重排；（2） 母核C-3位为羟基或羰基，C8-C9位脱氢形成双键或C7-C8和C9-C11位脱氢形成共轭双键；（3） 侧链被一定程度氧化，部分有羧基。具有羧基的灵芝三萜也被称为灵芝酸性三萜或灵芝酸，而无羧基的灵芝三萜则被称为灵芝中性三萜。图1 典型灵芝三萜的碳架结构 Fig. 1 The typical carbon skeleton of Ganoderma triterpenes 研究表明，灵芝三萜类化合物具有丰富的药理活性，是灵芝的主要有效成分之一。近年来，具有新颖结构和良好活性的新灵芝三萜化合物被大量发现，灵芝三萜已成为灵芝研究的焦点。本文对近10年（2014—2023）文献报道的灵芝三萜（225个）的化学结构与药理活性进行综述，为今后灵芝化学成分研究以及灵芝三萜药用价值开发提供参考。1.1.1 8,9-烯-灵芝酸 8,9-烯-灵芝酸指母核C8-C9间成双键的一类灵芝酸。这类化合物的C-3、C-7、C-11和C-15位常被羰基或羟基取代，侧链C-26被氧化为羧基，C24-C25常成双键而与羧基共轭。该类灵芝三萜在灵芝属真菌中分布广泛。近10年来，从赤芝G. lucidum或G. lingzhi、白肉灵芝G. leucocontextum、海南灵芝G. hainanense、茶病灵芝G. theaecolum、红褐灵芝G. mbrekobenum、树舌灵芝G. applanatum和薄盖灵芝G. capense 7种灵芝中分离得到了71个新8,9-烯-灵芝酸类化合物（1~71），它们的结构、名称和来源见表1和图2。表1 8,9-烯-灵芝酸类化合物的名称和来源 Table 1 Names and sources of 8,9-ene-ganoderic acids 图2 8,9-烯-灵芝酸类化合物的结构 Fig. 2 Chemical structures of 8,9-ene-ganoderic acids 1.1.2 7,9(11)-二烯-灵芝酸 灵芝三萜母核C7-C8和C9-C11间成共轭双键的灵芝酸被称为7,9（11）-二烯-灵芝酸。也有部分7,9（11）-二烯-灵芝酸的C7-C8双键被氧化为环氧丙烷（81~89）或8-羟基-7-酮（79~80）的结构。这类灵芝酸的C-3和C-15位常被羰基或羟基取代。近10年来，从赤芝、树舌灵芝、红褐灵芝、G. ellipsoideum和G. casuarinicola 5种灵芝中分离得到了18个新的7，9（11）-二烯-灵芝酸类化合物（72~89），见表2和图3。
表2 7,9(11)-二烯-灵芝酸类化合物的名称和来源 Table 2 Names and sources of 7,9(11)-diene-ganoderic acids 图 3 7,9(11)-二烯-灵芝酸类化合物的结构 Fig. 3 Chemical structures of 7,9(11)-diene-ganoderic acids 1.1.3 其他灵芝酸 灵芝酸的羊毛甾烷三萜母核有时会发生开环或重排，产生不同的骨架。例如化合物90的C-11和C-12间插入了1个氧原子，形成七元氧环；化合物91~94的C-3和C-4间断裂开环，C-3氧化为羧基，且它们的侧链均有内酯环形成。化合物95具有1个14（13→12）迁移的6/6/5/6四环骨架。化合物96与95经历了相同的迁移重排，且又在C11-C13间形成了新的碳碳单键，从而形成更为复杂的稠环系统。化合物97的C-30甲基从母核的C-14迁移到C-15位。近10年新发现的开环及重排灵芝酸（90~97）大多分离自树舌灵芝（90~96），仅化合物97来自赤芝。此外，还分离得到3个降灵芝酸：从海南灵芝中得到1个29-降灵芝酸（98），从赤芝中得到2个25，26，27-三降灵芝酸（99~100）。这些化合物的结构见图4和表3。图 4 其他灵芝酸类化合物的结构 Fig. 4 Chemical structures of other ganoderic acids 表3 其他灵芝酸类化合物的名称和来源 Table 3 Names and sources of other ganoderic acids 1.1.4 灵芝酸酯 灵芝酸类化合物的羧基活泼，易发生酯化反应产生天然的灵芝酸酯。近10年分离得到了49个灵芝酸酯类化合物，包括24个灵芝酸甲酯（101~124）、2个灵芝酸丁酯（125~126）和23个灵芝酸内酯（127~149）。灵芝酸甲酯可分为8，9-烯-灵芝酸甲酯（101~110）、7，9（11）-二烯-灵芝酸甲酯（111~119）和其他灵芝酸甲酯（120~124）。化合物120~122的C-3和C-4间发生了开环；化合物123和124的侧链失去了3个碳原子，因此这2个化合物为25，26，27-三降灵芝酸酯。这些灵芝酸甲酯类化合物来自赤芝、树舌灵芝、狭长孢灵芝、薄盖灵芝G. capense和白肉灵芝 5种灵芝。化合物125和126是灵芝酸丁酯，为8，9-烯-灵芝酸母核，分离自赤芝。灵芝酸侧链C-26羧基容易与羟基发生分子内酯化得到灵芝酸内酯（127~149）：其中化合物131~134的C-23与C-17和化合物135~137的C-23与C-12通过氧原子连接，形成了特殊的螺环缩酮结构；化合物138和139的C-3和C-4间发生了开环；化合物140的C-3和C-4间插入1个氧原子形成内酯。化合物141~145的母核发生了较为复杂的重排，包括水解、氧化、亲核反应等，分离自人工培养的灵芝菌株Ganoderma sp. KM01和巨大灵芝G. colossus。化合物146~149的侧链失去了C-25、C-26和C-27 3个碳原子。这些化合物的结构、名称、来源见图5和表4。图 5 灵芝酸酯类化合物的结构 Fig. 5 Chemical structures of ganoderate esters 表4 灵芝酸酯类化合物的名称和来源 Table 4 Names and sources of ganoderate esters 1.2.1 8,9-烯-中性三萜 母核C8-C9间成碳碳双键的中性灵芝三萜即8，9-烯-中性三萜。这类化合物的母核特征与8，9-烯-灵芝酸相似，但侧链的C-26位无羧基，而是连有羟基或羰基。近10年来，从赤芝、海南灵芝、黄边灵芝G. luteomarginatum、红褐灵芝、韦伯灵芝G. weberianum、喜热灵芝G. calidophilum、树舌灵芝和G. casuarinicola等灵芝中发现了32个新8，9-烯-中性三萜类化合物（150~181）。它们的结构、名称和来源见图6、表5。图 6 8,9-烯-中性三萜类化合物的结构 Fig. 6 Chemical structures of 8,9-ene-neutral triterpenes 表5 8,9-烯-中性三萜类化合物的名称和来源 Table 5 Names and sources of 8,9-ene-neutral triterpenes 1.2.2 7,9(11)-二烯-中性三萜 7,9（11）-二烯-中性三萜的母核特征与7,9（11）-二烯-灵芝酸相似，不同之处为侧链不连有羧基，C-26多连有羟基或羰基。近10年来，从赤芝、韦伯灵芝、树舌灵芝、黄边灵芝和G. casuarinicola等灵芝中分离得到了15个新的7,9（11）-二烯-中性三萜（182~196）。其结构、名称和来源见图7、表6。图 7 7,9(11)-二烯-中性三萜类化合物的结构 Fig. 7 Chemical structures of 7,9(11)-diene-neutral triterpenes 表6 7,9(11)-二烯-中性三萜类化合物的名称和来源Table 6 Names and sources of 7,9(11)-diene-neutral triterpenes 1.2.3 其他中性三萜 中性三萜的骨架复杂多变，化合物197~199的C30甲基从C-14迁移至C-15。化合物200~205为27-降中性三萜。化合物206~208是23，24，25，26，27-五降中性三萜。化合物209~223是22，23，24，25，26，27-六降中性三萜。六降中性三萜是近十年发现数量最多的降中性三萜，其中化合物223的C环还发生扩环，插入1个氧原子，形成七元氧环；化合物224失去了全部连在C-17的侧链；化合物225在失去侧链的基础上又失去了D环的C-15，C-16和C-17碳原子，仅剩A、B、C 3个环。这些化合物的结构、名称和来源见图8、表7。图 8 其他中性三萜类化合物的结构 Fig. 8 Chemical structures of other neutral triterpenes 表7 其他中性三萜类化合物的名称和来源 Table 7 Names and sources of other neutral triterpenes 2.1.1 抗肿瘤活性 赤芝的总中性三萜部分能够抑制雄性裸鼠（BALB/cA-nu）细胞株（SW620人结肠癌细胞）移植瘤模型的肿瘤生长。以5-氟尿嘧啶为阳性对照，给药13 d后，阳性对照组（20 mg/kg）和赤芝总中性三萜组（口服给药，250，500 mg/kg）的小鼠平均肿瘤体积均显著小于模型组，抑制率分别为55.1%，50.0%和61.1%，且赤芝总中性三萜组小鼠的体重无明显降低，而阳性对照组小鼠体重明显降低。该结果表明，赤芝总中性三萜既可以抑制肿瘤生长又无明显毒性。赤芝破壁孢子粉的95%乙醇提取物的主要成分为三萜。口服给药5周后（75，150 mg/kg），2个三萜剂量组均可明显降低雄性裸鼠（BALB/c）细胞株（HCT116人结肠癌细胞）移植模型的肿瘤生长，且小鼠体重没有明显降低。赤芝菌丝体的总灵芝酸部分口服给药10 d（62.5，125，250 mg/kg），3个剂量组均能显著降低肉瘤S-180雄性昆明小鼠的肿瘤重量，且呈剂量依赖性，但抑制效果低于口服给药的阳性对照5-氟尿嘧啶（25 mg/kg）。2.1.2 保肝活性 赤芝子实体的85%乙醇提取物主要成分为三萜。ICR小鼠每天口服灌胃5 mL/kg乙醇，连续30 d，造成慢性酒精肝模型。该慢性酒精肝模型小鼠口服赤芝子实体85%乙醇提取物（10，30，50 mg/kg）30 d后，与二锅头急性肝损伤组小鼠相比，3个剂量组的赤芝提取物均可明显降低小鼠的丙氨酸氨基转移酶（ALT）/天门冬氨酸氨基转移酶（AST）比值，显著升高谷胱甘肽（GSH）和超氧化物歧化酶（SOD）的含量，表现出肝保护作用。2.1.3 抗辐射 由于骨髓细胞微核的形成可提示染色体受到破坏，骨髓细胞微核形成率可作为γ射线照射引起染色体损伤的指标。雄性白色Swiss小鼠预先口服赤芝子实体总三萜（100 mg/kg）7 d后，照射2.5 Gy的γ射线24 h，小鼠骨髓细胞微核形成率接近正常水平。而未服用赤芝子实体总三萜对照组的骨髓细胞微核形成率上升了约5倍。这证实了赤芝子实体总三萜对γ射线诱导的染色体损伤有保护作用。此外，雄性白色Swiss小鼠口服赤芝总三萜（100 mg/kg）14 d后，再受到6 Gy的γ射线照射，与未服用赤芝总三萜对照组相比，小鼠脑组织和肝脏的脂质和蛋白质过氧化指标均明显降低。2.1.4 延迟肾囊肿发生活性 Pkd1基因敲除的多囊肾病小鼠出生1~4 d后，以100 mg/kg剂量皮下注射赤芝子实体总三萜。结果显示，注射赤芝子实体总三萜小鼠的囊肿大小和肾脏质量显著低于未注射灵芝总三萜的对照组小鼠。该结果显示了赤芝子实体总三萜作为药物治疗多囊肾病的潜力。2.1.5 促血管生成活性Jiang等使用PTK787诱导的荧光斑马鱼血管损伤模型评估从树舌灵芝中分离得到的8，9-烯-灵芝酸类化合物ganoderenicfy B（53）和灵芝酸酯类化合物ganoderenicfy A（105）对血管的影响。以人参皂苷Rg1为阳性对照，在化合物53和105的质量浓度为20，50，100 μg/mL时表现出显著的剂量依赖促血管生成活性，这是关于灵芝三萜类化合物促血管生成活性的首次报道。该结果表明了灵芝三萜类化合物作为心血管疾病候选药物先导物的潜力。2.2.1 肝细胞保护活性
Liu等从茶病灵芝中分离的8，9-烯-灵芝酸类化合物ganoderic acid XL1（1）、ganoderenic acid AM1（4）和ganoderesin C（5）对DL-氨基半乳糖诱导的人正常肝细胞HL-7702损伤具有保护作用。在10 μmol/L的浓度下，化合物1、4和5的肝细胞存活率分别为80%，55%和75%，优于阳性对照双环醇（55%）。Zhang等对从赤芝中分离得到的三萜类化合物进行肝细胞保护活性研究。在过氧化氢诱导的人肝癌细胞HepG2损伤模型中，以N-乙酰半胱氨酸为阳性对照， 8，9-烯-灵芝酸ganoderic acids U5-U8（43~46）、7，9（11）-二烯-灵芝酸ganoderic acid U1（74）、重排灵芝酸ganoderic acid U9（97）和重排中性三萜ganoderol X（199）在15 μmol/L的浓度下，表现出显著的肝细胞保护作用，肝细胞存活率在60%以上（阳性对照N-乙酰半胱胺酸细胞存活率约65%）。从树舌灵芝中分离得到的8，9-烯-灵芝酸ganoapplanic acid C（71）、7，9（11）-二烯-灵芝酸applanoic acid B（79）和ganoapplanic acid F（83）、重排灵芝酸ganoapplanic acid A（95）、灵芝酸甲酯methyl applaniate A（114）和methyl ganoapplaniate D（118）及灵芝酸内酯applanlactone A（129）对TGF-β1诱导的肝星状细胞增殖有抑制作用，其中化合物71和114的效果最好。在浓度为10 μmol/L时，化合物71和114的抑制率分别为27.1%和20.1%，表明这2个化合物具有抗肝纤维化的潜力。2.2.2 细胞毒活性 近十年报道的具有细胞毒活性的灵芝三萜共19个（表8）。除5个灵芝酸（化合物56，57，61，62和64）对人慢性髓系白血病细胞K562有一定的细胞毒活性，2个灵芝酸甲酯（化合物104和113）有微弱的细胞毒性外，其余12个化合物均为中性三萜，能对多种癌细胞产生细胞毒作用（表8）。表8 灵芝三萜的细胞毒活性 Table 8 The cytotoxicity of Ganoderma triterpenes Su等从黄边灵芝中分离得到的8，9-烯-中性三萜（5α，24E）-3β-acetoxyl-26-hydroxylanosta-8，24-dien-7-one（168），对人胃癌细胞HGC-27、人宫颈癌细胞HeLa、人非小细胞肺癌细胞A549和人肝癌细胞SMMC-7721的IC50值均<10 µmol/L，而对人正常肝细胞LO2毒性较小（表8），说明该化合物具有较好的选择性细胞毒性。2.2.3 抗炎活性 一氧化氮（NO）水平的增加与炎症的发生相关，因此可通过化合物对NO生成的抑制率来评估化合物的抗炎作用。Kou等从赤芝中分离的灵芝酸甲酯类化合物ganoderterpene A（106），能够抑制脂多糖处理的BV-2小胶质细胞中NO的生成，IC50为7.15 µmol/L，优于阳性对照槲皮素（9.05 µmol/L）。Ma等从狭长孢灵芝中提取分离的开环灵芝酸甲酯 ganoboninketal B （121）在小鼠单核巨噬细胞RAW264.7中，对脂多糖诱导的NO生成有抑制作用，IC50为24.3 µmol/L，强于阳性药皮质醇（IC50为53.7 µmol/L）。Gao等从树舌灵芝中分离的灵芝酸内酯applandiketone B（128）能抑制小鼠单核巨噬细胞RAW264.7中脂多糖诱导的NO生成，IC50（20.65 µmol/L）与阳性对照地塞米松（20.35 µmol/L）相当。Wu等从赤芝中分离的25，26，27-三降灵芝酸甲酯methyl lucidenate L（123）在小鼠单核巨噬细胞RAW264.7中，能够抑制脂多糖诱导的NO生成，IC50为38.6 µmol/L（阳性对照地塞米松IC50为7.19 µmol/L）。Su等从赤芝中分离得到的27-降中性三萜ganoluciduone B（204），其浓度为12.5 µmol/L时，在小鼠单核巨噬细胞RAW264.7中，对脂多糖诱导的NO生成的抑制率为45.5%。阳性对照L-NMMA（总NOS抑制剂）在50 µmol/L时的抑制率为55.9%。Yang等从韦伯灵芝中分离的27-降中性三萜ganodeweberiol H（205）有弱的抗炎活性，IC50值为40.71 µmol/L （阳性对照槲皮素IC50为11.02 µmol/L）。2.2.4 脂肪酸酰胺水解酶抑制作用 脂肪酸酰胺水解酶（FAAH）已被证实与神经炎症相关，是治疗神经退行性疾病的药物靶点。Lin等从赤芝中分离得到的7,9（11）-二烯-中性三萜ganodrol B（183）在100 µmol/L下对FAAH的抑制率达到80%，与阳性对照URB597在50 µmol/L时对FAAH的抑制率相当，表明ganodrol B（183）具有脂肪酸酰胺水解酶抑制作用。2.2.5 HMG-CoA还原酶抑制作用 HMG-CoA还原酶是合成胆固醇的关键酶。抑制HMG-CoA还原酶能阻碍胆固醇合成，产生降血脂的作用。Wang等从白肉灵芝中分离得到的8，9-烯-灵芝酸ganoleucoinsA、C、F、J、K、L（56， 58， 61~64）对HMG-CoA还原酶有抑制作用，IC50值为10.7~26.6 µmol/L，优于阳性对照阿托伐他汀（IC50为32.1 µmol/L）。2.2.6 抗脂肪生成活性 Peng等从树舌灵芝中分离的7,9（11）-二烯-灵芝酸甲酯methyl applate C（116），在20 μmol/L下显示出比阳性对照（氯化锂， 20 mmol/L）更强地抑制3T3-L1脂肪细胞分化作用，且对该细胞系无细胞毒性。该课题组研究了灵芝三萜抗脂肪生成活性的构效关系，后续将对灵芝三萜进行结构改造，寻找先导化合物。2.2.7 抑菌活性 Liu等从赤芝中分离得到的灵芝酸丁酯butyl（3β，7β，12β）-12-（acetyloxy）-3,7-dihydroxy-11,15,23-trioxolanost-8-en-26-oate（125）对革兰氏阳性菌：金黄色葡萄球菌（ATCC6538）和枯草芽孢杆菌（ATCC6633）显示出抑菌活性，MIC值分别为68.5和123.8 µmol/L（阳性对照氨苄青霉素的MIC值分别为4.1和19.3 µmol/L）。Shi等从树舌灵芝中提取分离的8,9-烯-中性三萜25-methoxy-11-oxo-ganoderiol D （154）和7,9（11）-二烯-中性三萜3-oxo-25-methoxy-24，26-dihydroxy-lanosta-7,9（11）-diene（182）对3种革兰氏阳性菌有一定的抑菌活性（表9）。表9 灵芝三萜的抑菌活性 Table 9 The bacteriostasis of Ganoderma triterpenes 2.2.8 抗疟原虫活性 Ma等从狭长孢灵芝中分离得到的降中性三萜ganoboninketals A-C （120~122）显示出抗疟原虫活性，对恶性疟原虫K1的IC50值分别为4.0，7.9和1.7 μmol/L（阳性对照二氢青蒿素IC50 为0.004 µmol/L）。灵芝属真菌作为传统药物在国内外被广泛应用，其化学成分和药理活性的研究也备受关注。灵芝三萜是灵芝的主要活性成分之一。近年来，灵芝三萜，尤其是中性三萜成为灵芝研究的热点。虽然新的灵芝三萜化合物被大量发现，但对其药理作用的研究普遍不够深入，多为体外细胞实验，而与其临床应用相结合的研究较少。灵芝作为中药具有补气安神、止咳平喘的功效，临床上用于治疗心神不宁、失眠心悸等。在今后的研究中，有必要采用现代科学方法研究灵芝三萜等灵芝主要活性成分与这些功效的关联，为开发以灵芝为基础的天然药物提供理论依据。引用本文： 邵泓杰，孙军花，刘建波，等.灵芝三萜的化学成分及药理活性研究进展［J］.菌物研究，2024，22（1）：39-59. 作者简介：邵泓杰，男，硕士研究生，主要从事天然产物化学成分与活性研究。 基金信息： 中国医学科学院医学与健康科技创新工程项目（2021-I2M-1-028） 中图分类号：S567.31；R284 文章编号：1672-3538（2024）01-0039-21 文献标识码：A 收稿日期：2023-10-10 出版日期：2024-01-25 网刊发布日期：2024-03-08
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