胥鑫萌，童天嬌，劉偉，劉軍海

（陜西理工大學化學與環(huán)境科學學院，陜西 漢中 723000）

黃酮類化合物，屬植物二級代謝重要產物，是具有2-苯基色原酮結構的一類黃色色素，包括黃酮的同分異構體以及黃酮主要位置上的氧化產物和還原產物等，也是沙棘、黃芩、青錢柳等多種常用道地藥材的主要活性成分。藥理研究表明，黃酮類化合物具有抗氧化、抗病毒、抗炎、抗腫瘤等多種生物活性，已在保護肝臟、治療心血管疾病等醫(yī)學臨床上廣泛應用。

黃酮類化合物結構復雜，天然存在著溶解性低、穩(wěn)定性差等缺陷，如游離苷元難溶或不溶于水；黃酮、黃酮醇以及查耳酮等分子之間排列緊密、引力較大而難溶于水；相比而言，二氫黃酮和二氫黃酮醇等略微利于水分子的進入，但其溶解性也不高。因此，通過結構修飾來增強黃酮類化合物的溶解性，對提高其生物利用度意義深遠。目前，黃酮類化合物常見的結構修飾有糖基化、甲基化、?；?，而糖基化修飾已成為近年來國內外的研究熱點和重點，其中黃酮苷糖鏈的長短、糖基的種類，以及糖的結合方式和位置等都對其溶解性、穩(wěn)定性有著不同程度的改善作用。通過對天然黃酮進行環(huán)上取代基的替換、定性的糖基化修飾等，來豐富黃酮類化合物的種類，改善其理化性質，增強其生物活性，達到成藥活性良好的目的，進而擴大應用范圍。因此，本文討論了近年來黃酮類化合物的糖基化修飾研究進展，主要討論了修飾以后修飾物生物活性的變化和應用，分析了其中存在的問題，并提出了解決思路和今后的發(fā)展趨勢，以期為黃酮類化合物在醫(yī)學上的開發(fā)與應用提供理論參考。

1 黃酮類化合物的化學結構

黃酮類化合物是一類具有2-苯基色原酮結構的黃色色素，其結構上常見的取代基有—OH、—OCH3等；在植物界中，以苷類和碳糖基的形式廣泛存在，而游離態(tài)苷元的形式則較為稀有；根據其構型的不同，主要分為黃酮及黃酮醇類、二氫黃酮及二氫黃酮醇類、黃烷醇類、異黃酮及二氫異黃酮類、雙黃酮類，以及查爾酮、花色苷等[1]。

2 黃酮類化合物的糖基化修飾

黃酮類化合物數量龐大、結構復雜，其中，結構差異是影響其生物活性強弱的主導因素，如A、B、C三環(huán)上羥基、甲氧基等的數目和位置決定抗氧化性、抗炎活性等。為了改善天然黃酮自身的缺陷，通過糖基化對其進行結構改造，在改變黃酮類化合物結構的同時，也增強了生物活性，賦予其豐富的功能。

黃酮類化合物的糖基化是指糖基和化合物形成糖苷鏈的過程。糖苷鏈的合成一般是糖基供體和糖基受體在催化劑作用下進行的，常用的糖基供體有糖基鹵化物、糖基三氯乙酰亞胺酯、鄰炔基苯甲酸糖基酯和硫苷[2]等。糖基化修飾主要是在天然黃酮的不同位置上引進入糖基，其修飾位點受糖基供體的類型、活性、連接位置以及催化劑的選擇等影響。不同類型的黃酮其常用的修飾位點也有所差異，如葛根素重要的修飾位點是7位、4′位和6″位；兒茶素常用的修飾位點發(fā)生在3位、7位、3′位和4′的羥基上等。

目前，傳統(tǒng)的修飾方法有酶法和化學法。酶法主要圍繞酶的專一性以及底物的選擇性展開研究，相對來說，研究成本高昂；化學法條件苛刻、選擇性強等對特定位點的修飾具有一定的難度。而近年來采用微生物、植物細胞等生物轉化備受歡迎，將成為今后糖基化修飾的發(fā)展趨勢。

2.1 黃酮或黃酮醇

黃酮和黃酮醇具有C2~C3雙鍵、C4有羰基、C環(huán)成環(huán)的結構特點。其中，黃酮醇是分布最廣泛的黃酮類物質。研究發(fā)現，以黃酮苷為原料，一般是經過乙?；⒈郊柞；蚱S基化、酸水解等反應得到保護基保護的黃酮苷元，再與糖基供體進行糖基化反應[2]。目前，合成黃酮3-O-糖苷產率較高，而合成黃酮5-O-糖苷產率特別低，甚至不反應，原因是由于5-OH與4-C＝O形成分子內氫鍵，使得5-OH反應活性非常低[3]。

蘆丁可通過不同途徑來實現其結構改造。研究表明[4]，蘆丁經芐基保護、水解、烷基化等一系列化學修飾之后，再對其C-7位上的羥基進行糖基化修飾，可實現蘆丁向槲皮素糖苷的轉化；蘆丁也可經醚化、水解反應得到3羥乙基槲皮素[5]；此外，采用全細胞催化法[6]、黑曲霉發(fā)酵產生的α-L-鼠李糖苷酶[7]均可實現蘆丁水解制備異槲皮素。

槲皮素可被多種酶催化進行糖基化修飾，且修飾以后的活性高于未修飾前。糖基供體蔗糖和糖基受體槲皮素在右旋糖酐蔗糖酶的催化下，可高效向槲皮素葡萄糖苷轉化[8]。來源于微生物的3種糖基轉移酶都能催化槲皮素生成異槲皮苷，其產物具有明顯的抗炎活性[9]。葉靜斯[10]等發(fā)現，槲皮素在葡萄柚中糖基轉移酶的催化下，可與UDP-葡萄糖、UDPN-乙酰-D-氨基葡萄糖反應生成槲皮素-3-Oβ-D葡萄糖苷、槲皮素3-O-β-D-N-乙酰-D-氨基葡萄糖苷。SEO[11]等合成了槲皮素-3-O-木糖苷，并對槲皮素苷元和槲皮素3-O-木糖苷的生物活性進行了評價和比較，發(fā)現槲皮素3-O-木糖苷具有抗胰腺炎活性。此外，相轉移催化法也可實現黃酮醇3-糖苷的合成[12]。

糖基化修飾是一種形成糖苷鍵的過程，其中，羥基被糖基化修飾后，在水中溶解度明顯增大。不僅可以豐富黃酮類化合物的種類，而且還能有效改善其生物活性。目前，與槲皮素和蘆丁糖基化修飾相關的研究報道頗多，已取得了一定的研究進展。但由于修飾產物多且復雜，導致相關報道僅停留于修飾表面的研究，而未能深入到黃酮分子內部的研究，今后，應明確其修飾途徑和修飾機理，以拓展糖基化修飾在黃酮類化合物中的應用。

2.2 二氫黃酮或二氫黃酮醇

天然二氫黃酮和二氫黃酮醇主要存在于植物和中草藥中，生物活性較強。二氫黃酮是一種C環(huán)2、3位雙鍵氫化后的黃酮類衍生物，而二氫黃酮醇C環(huán)無雙鍵，是一類結構母核3位有羥基取代的黃酮類化合物。其糖基轉化主要集中于3位、7位羥基上的修飾，糖基化修飾的典型代表有橙皮苷和水飛薊素。

糖基化修飾的柑橘源黃酮具有較高的生物轉化率，劉傲璐[13]以糖基轉移酶為催化劑對天然柑橘黃酮雙糖苷進行生物轉化，發(fā)現糖基轉化產率高達80%。左珊珊[14]以環(huán)糊精葡萄糖基轉移酶（CGTaes）為催化劑，β-環(huán)糊精為糖基供體，實現柑橘源黃酮的生物轉化，水溶性考察發(fā)現糖基化修飾產品的溶解度提高了1000倍左右。王幻[15]等以來源于青霉和黑曲霉的橙皮苷酶對橙皮苷進行糖基化修飾，修飾位點為橙皮苷的7位羥基，發(fā)現該酶可催化橙皮苷轉化為橙皮素-7-O-葡萄糖苷。

目前，水飛薊素糖基化修飾的相關研究報道不是很多。Kim[16]等研究了康寧木霉對水飛薊素A和水飛薊素B的微生物轉化，在水飛薊素的3位和7位羥基實現了糖基化修飾。汪艷麗[17]以水飛薊素為原始材料，對其進行乳糖修飾，最終得到水飛薊賓糖苷化衍生物。

橙皮苷和水飛薊素的保肝作用使得其修飾產物被廣泛應用于醫(yī)學領域。近年來，國外有關水飛薊素糖基化反應的報道較多，且相關技術路線已成熟化。相比之下，國內對于這方面的研究具有一定的滯后性。今后，需要更多的相關人員來總結前人在這方面的工作，分析并深入研究，為水飛薊素等二氫黃酮醇深而廣的應用開辟新的道路。

2.3 異黃酮或異黃酮醇

染料木素、葛根素是異黃酮類化合物的重要代表，主要存在于豆科植物中。其中，染料木素平面型的結構特點，具有脂溶性和水溶性差的缺點，進而降低了藥效；葛根素具有降低血糖的功效，故對低血糖人群不適用。因此，結構修飾對改善以上化合物的不足尤為關鍵?，F如今，糖基化修飾已成為新藥物研發(fā)的熱點之一，可有效實現難溶或不溶物向易溶物之間的轉化，應用于染料木素和葛根素中，必將會提高其生物利用度。

染料木素的多靶向性降低了與受體結合的選擇性，而糖分子結構本身具有靶向性，故對染料木素進行糖基化修飾可以增強染料木素精準的靶向性，從而提高生物活性[18]。Sordon[19]等采用微生物球孢白僵菌對染料木素的C-4″位和C-7位羥基進行生物轉化，糖基化修飾產物為C-4″-甲氧基-7-O-葡萄糖苷衍生物和7-O-葡萄糖苷衍生物。Szeja[20]等首先合成3，4-二-O-乙?；?L-鼠李烯糖，然后在染料木素的C-7位羥基進行糖基化修飾，最后對糖基化衍生物進行抗腫瘤活性測試，發(fā)現糖基化修飾的產物對結腸癌細胞和前列腺癌細胞的抑制作用均高于染料木素。

已報道的葛根素黃酮經糖基化修飾后水溶性顯著提高。在黃國棟[21]的實驗中，采用氧化微桿菌的靜息細胞及細胞提取液將葛根素轉化為葛根素-7-O-葡萄糖苷。朱盼[22]等將葛根素轉化為4′-羥乙基葛根素和3′，5′-二羥甲基葛根素，發(fā)現其溶解性分別是葛根素的5倍和10倍。許慶兵[23]等先將葡萄糖酰化、鹵化和醚化得到7-羥基-4′-(2,3,4,6-四乙?；?β-D-吡喃葡萄糖苷基)葛根素，然后在Na2CO3的作用下醇解得到7-羥基-4′-(β-D-吡喃葡萄糖苷基)葛根素，經溶解性測試發(fā)現，葛根素衍生物的溶解性是葛根素的15.2倍。Li[24]等以來源于嗜熱脂肪芽孢桿菌的麥芽淀粉酶為催化劑，在葛根素的6″位羥基上進行糖基化修飾，得到兩種產物葡萄糖基-α-(1,6)-葛根素和麥芽糖基-α-(1,6)-葛根素，相比葛根素，其修飾產物的水溶性分別增加了14倍和168倍。

糖基化對提高藥物的活性和靶向性具有主導作用。染料木素的糖基化修飾更偏重于抗腫瘤活性的增強，而葛根素的糖基化修飾更偏重于溶解性的提高，總的來看，其修飾后的理化性質都得到了一定的改善。就目前的研究狀況來看，修飾物的應用性質發(fā)生了巨大變化，但染料木素的研究主要集中在抗腫瘤方面，而其他生物活性方面少有研究，今后，應著眼于修飾產物的其他活性研究，使染料木素被廣泛應用于其他醫(yī)學研究。

2.4 黃烷醇

兒茶素是黃烷醇類化合物的典型代表物，廣泛分布于植物界中，尤其在茶葉中的含量較為豐富。兒茶素雖然具有很多親水性羥基，但在水中溶解度并不高，通過引入一個或數個親水性糖苷基團可有效提高其水溶性[25]。近年來，國內外學者在兒茶素生物轉化方面作出了許多研究。

兒茶素糖基化修飾位點多樣，修飾物性能突出。Kimura[26]等使用2,4,6-三羥基苯乙酮作為原料，全合成得到(-)-表兒茶素-3-O-β-吡喃葡萄糖苷。Gao[27]等以麥芽糖為糖基供體，以來源于嗜熱脂肪芽胞桿菌中的α-葡萄糖苷酶對(+)-兒茶素進行糖基化修飾，得到(+)-兒茶素-5-O-α-D-吡喃葡萄糖苷和(+)-兒茶素-7-O-α-D-吡喃葡萄糖苷。Romanov-Michailidis[28]等以間苯三酚和肉桂醇的衍生物為起始原料，經過傅-克烷基化、Sharpless不對稱二羥基化、選擇性地保護和脫保護、環(huán)化、氧化、還原等步驟，合成了(-)-表兒茶素-3′-O-D-葡萄糖醛酸苷。Zhang[29]等以2,3,4,6-四-O-乙?；?α-D-溴代葡萄糖為糖基供體，以表沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG)為糖基受體，糖基化修飾得到EGCG-4′-O-β-D-葡萄糖苷和EGCG-4′,4″-O-β-D-二葡萄糖苷，水溶性分別增加了15倍和31倍。

兒茶素糖基化修飾產物復雜，對其性質的深入研究具有一定的局限性。與國外相比，我國對兒茶素糖基化修飾方面的研究起步較晚，研究力度極其不足，導致近年來相關研究鮮有報道，因此，后續(xù)應在現有的研究基礎上，借助高科技的生物化學技術，繼續(xù)研究并不斷完善兒茶素修飾物的其他變化，進一步推動兒茶素的應用。

2.5 花色苷

花色苷屬天然色素，是由花色素和一些糖基以糖苷鍵連接而成的產物，主要存在于桑葚、黑枸杞、葡萄、擬南芥等植物體內，使植物呈現不同的色彩，能有效幫助植物抵御和適應不同的環(huán)境?；ㄉ豙30]的穩(wěn)定性較花色苷差，需要在類黃酮3-O-葡萄糖基轉移酶(3GT)的作用下經糖基化生成花色苷后才能穩(wěn)定存在于植物體內。糖基化花色苷[31]主要包括花色素的3-O-葡萄糖基和3,5-O-雙葡萄糖基，即花色素單糖苷和花色素雙糖苷。

花色苷類多在3′-OH連糖。研究發(fā)現[32]，類黃酮3-O-葡萄糖基轉移酶在花色素3′羥基上能夠實現向花色苷的轉化。此外，在擬南芥中過量表達紫薯類黃酮3-O-葡萄糖基轉移酶基因，也有利于擬南芥中花色素向花色苷的迅速轉化[33]。

人們對花色苷糖基化修飾的認知不夠深入，相關研究機制尚不明確，導致其目前處于實驗研究階段。雖然花色苷的糖基化結構修飾對色素的增加和生物活性的提高具有積極作用，但不同植物中花色素的修飾或合成仍存在一定的差異，因此，研究其中的個性和共性是今后的研究重點。此外，修飾后的產物缺乏臨床應用，因此，探索花色苷在人體內如何吸收、代謝等過程就顯得尤為重要。

3 結語

隨著科技的發(fā)展和科研人員的不懈努力，越來越多的黃酮類化合物被不斷發(fā)現并應用。多數作為藥劑被應用于臨床醫(yī)學，雖然已取得了較好的研究，但仍有潛在價值尚待開發(fā)。以黃酮類化合物為先導物，對其進行糖基化修飾，并對結構修飾的產物進行功效性評價，已成為近年來的研究熱點和重點，愈發(fā)引起越來越多的研究者關注，但其存在的問題接踵而至。（1）黃酮類化合物糖基化修飾的修飾產物較為復雜，對其結構無法全面分析和檢測，進而限制了對其深入研究；（2）相比國外，國內有關黃酮類化合物糖基化修飾方面的研究不是很多，且目前的研究多數停留于基礎性實驗階段；（3）不同類型的黃酮，糖的結合方式、位置等對其修飾結果均有影響；（4）有關其糖基化修飾的構效關系尚不明確，研究缺乏針對性和選擇性，如供體和受體之間是如何選擇的、修飾位點對修飾物活性之間是如何影響的；（5）雖然大多數研究表明修飾產物的理化性得到有效改善，但多數報道仍集中于修飾產物一種活性的研究，而忽略了其他生物活性的研究，導致未能全面推廣應用。若能有效克服以上問題，黃酮類化合物新藥物的成果開發(fā)指日可待。