紅花化學成分 藥理作用研究進展及質量標志物預測分析△

李響，俱蓉，李碩，2，3，4*

1.甘肅中醫藥大學，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省高校中(藏)藥化學與質量研究省級重點實驗室，甘肅 蘭州 730000；3.甘肅省中藥質量與標準研究重點實驗室培育基地，甘肅 蘭州 730000；4.西北中藏藥協同創新中心，甘肅 蘭州 730000

紅花是菊科植物紅花CarthamustinctoriusL.的干燥管狀花，始載于《開寶本草》。中醫認為紅花味辛、微苦，性溫，歸心、肝經，是活血通絡、去瘀止痛的良藥[1]。紅花原產于埃及的尼羅河上游等處，擴種至波斯，后傳入西域，自張騫出使西域后引入我國，已有2100多年的歷史，入藥使用也有1800多年。紅花現主產于印度、美國、墨西哥、加拿大、中國、埃塞俄比亞及歐洲部分國家，我國在新疆、四川、云南等地有大規模種植[2]。

藥理研究表明，紅花中的紅花黃色素(SY)、羥基紅花黃色素A(HSYA)等主要成分具有改善心肌血液循環、降血壓、擴血管、抗凝血、抑制血栓形成、鎮痛和免疫抑制等作用。紅花的化學成分主要包括黃酮、生物堿、聚炔、亞精胺、甾醇、木脂素、多糖等類[3]。本文在對紅花化學成分及藥理作用研究進展進行綜述的基礎上，結合質量標志物(Q-marker)的研究思路，從化學成分、臨床藥效、藥動學及網絡藥理學等方面對紅花Q-marker進行預測分析，為紅花的質量綜合評價及臨床應用研究提供參考。

1 化學成分

1.1 黃酮及黃酮苷類成分

黃酮及黃酮苷類物質是紅花中的主要生物活性組分，與紅花的藥理作用密切相關。Hong等[4]基于基質固相分散、高效液相色譜法(HPLC)、二極管陣列及飛行時間質譜法(TOF-MS)等方法提取分離了紅花中HSYA等21種主要成分，并用TOF-MS進行了結構鑒定，其中12種為黃酮類成分。Si等[5]利用單方法異質矩陣(MHM)對紅花的生物標志物進行選擇性監測，實現對紅花中的特異性成分27種喹諾酮類C糖苷(QCGs)化合物的鑒定，選定HYSA(37)、脫水紅花黃色素B(anhydrosafflor yellow B，38)、safflomin C(47)、isosaffomin C(48)4個黃酮類物質作為紅花的特征性物質。Zhou等[6]采用核磁共振技術鑒定得到了1種新成分(2R)-4′，5-二羥基-6，7-二-O-β-D-吡喃葡萄糖基黃烷酮(31)。目前從紅花中分離得到黃酮及黃酮苷類化合物結構見圖1和表1[4-13]。

圖1 紅花中黃酮類化合物結構

表1 紅花中黃酮類化合物

1.2 生物堿類

生物堿類成分分子中含有吲哚環和對羥基桂皮酰胺基團，是吲哚類生物堿的衍生物。此類成分具有較小的極性，多存在于紅花的種子中。Sato等[14]采用紅外光譜、核磁共振碳譜(13C-NMR)和X射線晶體學分離鑒定了紅花籽中的吲哚衍生物serotobenine(64)。Roh等[15]采用HPLC分離得到紅花籽中的N-阿魏酰基-5-羥色胺(51)、N-(p-香豆酰基)-5-羥色胺(54)。Sakamura等[16]通過核磁共振波譜、質譜、柱色譜和薄層色譜聯合分離、鑒定出N-(p-香豆酰)色胺-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(55)、4-[N-(p-香豆酰)色胺-4″-基]-N-阿魏酰色胺(58)等化合物。紅花中生物堿類化合物見圖2、表2[12，14-16]。

圖2 紅花中生物堿類化合物結構

表2 紅花中生物堿類化合物

1.3 聚炔類

紅花中的聚炔類成分主要以十碳和十三碳為主。聚炔類化合物苷元多是油狀物形態，置于空氣中易發生聚變，不穩定，形成糖苷之后多以粉末狀態存在，可增加穩定性[7]。紅花中聚炔類化合物結構見圖3、表3[12]。

圖3 紅花中聚炔類化合物結構

表3 紅花中聚炔類化合物

1.4 亞精胺類

紅花中的亞精胺類化合物大多為含3個香豆酰基的亞精胺衍生物。Yue等[17]通過核磁共振和質譜得到了1種新的神經酰胺相對-(3S，4S，5S)-3-[(2S)-2-羥基苯基二十烷基氨基]-4-羥基-5-[(4Z)-十四烷-4-烯]-2，3，4，5-四氫呋喃{rel-(3S，4S，5S)-3-[(2S)-2-hydroxyheneicosanoylamino]-4-hydroxy-5-[(4Z)-tetradecan-4-ene]-2，3，4，5-tetrahydrofuran，103}。目前紅花中已分離得到的亞精胺類結構見圖4、表4[12，17]。

圖4 紅花中亞精胺類化合物結構

表4 紅花中亞精胺類化合物

1.5 木脂素類

目前，紅花中發現的木脂素類結構較少，包括二芐基丁內酯(dibenzylbutyrolactone，104)、馬臺樹脂醇-4′-O-β-D-呋喃芹糖基-(1→2)-O-β-D-吡喃葡萄糖苷[matairesinol-4′-O-β-D-apiofuranosyl-(1→2)-O-β-D-glucopyranoside，105]、駢雙四氫呋喃丁香脂素(double tetrahydrofuran syringaresinol，106)、鵝掌楸樹脂醇(lirioresinol A，107)，結構見圖5[12，18]。

圖5 紅花中木脂素類化合物結構

1.6 甾醇類

鄭占虎等[3]采用紅外(IR)、NMR、MS等波譜分析法確定了豆甾醇(stigmasterol，108)、油菜甾醇(campesterol，109)、β-谷甾醇(sitosteryl-3-O-glucoside，110)、胡蘿卜苷(daucosterol，111)、孕甾醇(pregnant sterol，112)的結構，見圖6。

圖6 紅花中甾醇類化合物結構

1.7 多糖類

紅花多糖多以混合物的形式存在，紅花經提取、沉淀、干燥、除蛋白與脫色，再經分離純化得到紅花多糖，對其單糖組成及結構進行解析，發現經純化分離后紅花多糖包含2個主要組分。2個組分皆為均一雜多糖，一種由鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖、木糖6種單糖組成，另一種由鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖4種單糖組成[19]。

1.8 其他類

Zhou等[6]通過核磁共振譜又發現3個新的芳香糖苷2，3-二甲氧基-5-甲基苯基-1-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(2，3-dimethoxy-5-methylphenyl-1-O-β-D-glucopyranoside，113)、2，6-二甲氧基-4-甲基苯基-1-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(2，6-dimethoxy-4-methylphenyl-1-O-β-D-glucopyranoside，114)和3-(4-O-β-D-吡喃葡萄糖基-3-甲氧基苯基)丙酸乙酯[ethyl-3-(4-O-β-D-glucopyranosyl-3-methoxyphenyl)propionate，115]及3個已知的芳香糖苷3-(4-O-β-D-吡喃葡萄糖基-3-甲氧基苯基)丙酸甲酯[methyl-3-(4-O-β-D-glucopyranosyl-3-methoxyphenyl)propionate，116]、乙基紫丁香苷(ethylsyringin，117)和甲基紫丁香苷(methylsyringin，118)。另外，還有紅花籽中的主要成分亞油酸(119)、油酸(120)和生育酚(121)。紅花中其他類化合物結構見圖7。

圖7 紅花中其他類成分結構

2 藥理作用

2.1 抗心肌缺血、調節血流動力學作用

據研究，紅花醇提物能夠改善高血壓大鼠的血流動力學，減輕主動脈重構，同時可明顯降低收縮壓、心肌內小塊冠狀動脈重構和心臟指數，減輕左室肥厚和纖維化程度，提高血漿一氧化氮代謝物(NOx)水平，降低血漿轉化生長因子1(TGF-1)水平，并下調心肌TGF-1和基質金屬蛋白酶-9(MMP-9)表達水平，減輕亞硝基左旋精氨酸甲酯(L-NAME)誘導的高血壓小鼠心臟重構[20]。另外，紅花提取物可減少氧化應激引起的損傷和細胞凋亡，通過清除部分活性氧(ROS)，調節磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)信號通路，從而起到對心肌缺血的預防作用。紅花注射液作為臨床常用制劑，對異丙腎上腺素誘導的急性心肌缺血也有一定的預防作用，可能與下調Bax蛋白、上調心肌組織Bcl-2蛋白水平，抑制腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和白細胞介素-6(IL-6)介導的炎癥反應有關[21]。紅花中的HYSA對大鼠腦缺血損傷有一定的治療作用[22]。

紅花籽中的亞油酸、油酸屬于不飽和脂肪酸，可以溶解膽固醇，具有調血脂、降血壓、軟化血管的作用，同時還可以促進微循環，預防“三高”[23]。

2.2 抗炎、鎮痛、抗氧化作用

HYSA可顯著減少醋酸所致的小鼠扭體數，并可提高熱板所致的小鼠疼痛閾值，其鎮痛機制可能與抑制絲裂原活化蛋白激酶/p38/誘導型一氧化氮合酶(MAPK/p38/iNOS)通路，繼而減少NO的合成和釋放有關[24]。紅花黃色素B(SYB)可通過抗氧化系統和Bcl-2/Bax途徑保護氧化應激損傷的嗜鉻細胞瘤細胞PC12[25]。山柰酚-3-O-葡萄糖苷和山柰酚-3-O-蕓香糖苷可以減輕CCl4誘導的肝臟組織學改變，對其誘導的肝臟氧化損傷具有保護作用[23]。紅花水提物能清除超氧化物、羥基自由基、1，1-二苯基-2-苦基肼基自由基和單線體氧，保護成骨細胞免受氧化應激誘導的毒性[26]。

另外，通過小鼠耳郭腫脹和足趾腫脹實驗發現，紅花籽油具有抗炎的作用。紅花籽油中含有生育酚，能夠顯著降低D-半乳糖所致的衰老小鼠腦、肝組織中丙二醛(MDA)含量和單胺氧化酶(MAO)活性，顯著提高超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽過氧化酶(GSH-Px)活性，具有明顯的抗衰老作用。在體內抗氧化實驗中，紅花籽油能顯著提高血清和肝臟中SOD、GSH-Px水平，降低MDA含量，可保護由乙醇所致的機體過氧化性損傷。同樣，紅花籽中的N-阿魏酰基-5-羥色胺、N-(p-香豆酰基)-5-羥色胺具有清除氧自由基、抑制脂質過氧化的作用[23，27]。

2.3 免疫調節作用

紅花注射液能提高外周血內的T淋巴細胞百分率，說明紅花注射液能促進細胞介導的免疫功能[28]。同時，也發現SYB可抑制非特異性和特異性免疫功能，還具有促進淋巴細胞轉化和對抗潑尼松龍的免疫抑制作用[29]。另外，還發現紅花多糖具有促進人外周血單個核細胞增殖的作用，使單核細胞中γ-干擾素(IFN-γ)、IL-2水平升高，具有抗腫瘤、免疫調節作用[30]。

2.4 抗纖維化作用

HYSA可下調膠原αⅠ型蛋白、α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)、組織金屬蛋白酶抑制劑-1(TIMP-1)和MMP-9 mRNA的表達，抑制轉化生長因子-β1(TGF-β1)和Smad 4蛋白磷酸化，明顯減輕大鼠肝纖維化程度[31]。此外，SYB也能抑制博萊霉素(BLM)誘導的肺纖維化，對纖維細胞向肌成纖維細胞分化過程中α-SMA和TGF-β1的表達也有抑制作用，具有抗肺纖維化的作用[32]。

2.5 神經保護作用

SYB可以通過調節β-淀粉樣蛋白1-42(Aβ1-42)相關代謝酶而減少Aβ1-42的含量，從而保護人神經母細胞瘤細胞SH-SY5Y的損傷，發揮抗阿爾茨海默病(AD)作用[33]。紅花黃色素通過調控p38絲裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)通路，減輕H2O2誘導的星形膠質細胞損傷，從而發揮神經保護作用[34]。

2.6 腫瘤抑制作用

紅花多糖可下調血管內皮生長因子(VEGF)、Ki67表達水平，降低血清IL-10、提高血清IL-12水平，正向調節細胞免疫，從而起到抑制腫瘤生長的作用[35]。紅花多糖通過調節Bax/Bcl-2 mRNA的表達，從而對人肝癌細胞SMMC-7721起到抑制增殖與誘導凋亡作用[36]；通過抑制VEGF的表達抑制宮頸癌細胞Hela的增殖，發揮抗腫瘤的作用[37]；還可抑制胃癌細胞MGC-803增殖和侵襲，并誘導細胞周期阻滯于G0/G1期，其作用機制可能與抑制Wnt/β-catenin信號通路有關[38]。另外，還有研究報道，紅花多糖對人乳腺癌、結直腸癌細胞增殖均具有抑制作用[39-40]。

3 紅花Q-Marker預測分析

Q-Marker是劉昌孝院士等[41-42]以《中華人民共和國藥典》為核心，基于有效、特有、傳遞與溯源、可測和處方配伍的“五要素”，探究中藥材或中藥產品中的固有或加工制備過程中形成的、與中藥的功能屬性密切相關的化學物質，將其作為反映中藥有效性和安全性的標示性物質進行質量控制。紅花的Q-Marker主要體現在以下幾個方面。

3.1 基于化學成分特有性的Q-marker預測分析

紅花中存在很多的化學成分，包括黃酮、生物堿、多糖、木脂素、甾醇等類成分，其中黃酮類和多糖類是其主要的藥效成分。Fan等[43]采用高效液相色譜-二極管陣列檢測器對紅花藥材中10個主要成分進行檢測，其中HYSA、脫水紅花黃色素B含量遠高于其他成分含量，且在不同產地采收的紅花樣品中含量均偏高。蘭藝鳳等[44]采用HPLC同時測定紅花中5個黃酮類成分，同樣發現HYSA和SYB含量高于其他成分。綜上所述，可選擇HYSA和SYB作為紅花藥材Q-marker的指標。

3.2 基于臨床藥效的Q-marker預測分析

經過大量的研究發現，HYSA可降低腦缺血引起的腦損傷[22]，具有明顯的鎮痛作用[24]。HYSA和SYB均具有減輕肝纖維化的作用[31-32]，同時SYB可以抗氧化、減輕神經損傷，具有抗AD的作用[33-34]。從紅花籽中鑒定得到的N-阿魏酰基-5-羥色胺、N-(p-香豆酰基)-5-羥色胺具有抑制黑色素生成、抗氧化等作用，其他生物堿類成分如腺嘌呤、尿嘧啶、胸腺嘧啶等成分也具有一定生理活性，且紅花籽中的不飽和脂肪酸成分亞油酸、油酸和生育酚也具有調血脂、降血壓、軟化血管、促進微循環、抗氧化的功效[23，27]，但其主要存在于紅花的籽中，不是紅花藥材的入藥部位。因此，選擇HYSA和SYB作為紅花藥材Q-marker的指標較為適宜。

3.3 基于藥動學的Q-marker預測分析

紅花具有活血通經、散瘀止痛的作用，主要有效成分為黃酮類化合物。王婧雯等[45]通過HPLC-UV測定大鼠血漿中紅花提取物和HSYA的血藥濃度，發現紅花提取物對血液流變學的改善較HSYA明顯，而HYSA藥效相當于紅花提取物的80%。孫燕雯等[46]同樣發現，紅花水提物中HYSA和脫水紅花黃色素B在大鼠體內的藥動學類似，兩者在大鼠體內的吸收均較快，代謝也較慢。因此，HYSA和脫水SYB可作為紅花藥材Q-marker的指標。

3.4 基于不同產地成分含量的Q-marker預測分析

通過對新疆、河南、四川、云南、山西5個產地的紅花藥材進行含量分析，發現不同批次、不同實驗條件下紅花中的HYSA質量分數較其他單一成分高，均大于1%，故HYSA可作為紅花藥材Q-marker的指標[47]。

3.5 基于網絡藥理學評價的Q-marker預測分析

網絡藥理學可將“藥效-成分-靶點-疾病”進行有效結合，可用于篩選或預測中藥的Q-marker。韓盟帝等[48]結合網絡藥理學探討了紅花的藥效物質基礎，經篩選最后確定了25個主要活性成分。

綜合考慮紅花中的主要成分、成分的穩定性及藥理作用，可選擇HYSA作為紅花藥材的Q-marker。

4 結語與展望

紅花用藥歷史悠久，具有活血通經、散瘀止痛的功效，是臨床常用的活血藥材，有廣泛的應用市場與前景。但市面上常有紅花摻假的現象出現，是影響紅花安全性和有效性的主要因素，故而確定紅花Q-marker對于快速、準確地鑒別紅花藥材十分重要。目前，雖然紅花的唯一來源為菊科植物紅花C.tinctoriusL.的干燥管狀花，但紅花的產地廣泛分布于世界各地，國內的紅花種植產區也相對分散，對于不同產地的紅花是否存在種質變異、化學成分及藥效是否存在差異、采收加工及儲藏條件對其質量是否存在影響的研究較少；對于紅花中各個類別化合物的含量研究也沒有量化標準；對紅花在體內代謝途徑及成分轉化過程的研究也不夠深入。另外，紅花除管狀花外，其瘦果果實富含油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸類物質，是食品、保健品及化妝品的常用原料，具有調節血脂、增強免疫等功效；其種子中的生育酚、不飽和脂肪酸、生物堿類成分也具有預防“三高”、抗氧化的作用；其嫩葉具有耐缺氧的功效，逐漸也被保健品市場所應用。由此可見，紅花的資源利用具有廣泛前景。因此，對于紅花從產地、種植、采收、加工、貯藏，到紅花不同部位入藥的吸收、代謝、轉化和發揮藥效，整個產業鏈的發展有待研究與完善，這對指導紅花資源科學、合理利用及紅花產業發展具有深遠的意義。

本文在對紅花化學成分、藥理作用研究進展進行綜述的基礎上，依據中藥Q-marker的核心概念，對紅花藥材Q-marker的篩選和確定進行論證，發現其中黃酮及其苷類成分具有廣泛的活性且具有明確的化學結構，HYSA、SYB均可考慮作為紅花藥材的Q-marker，為紅花臨床應用的安全性和有效性研究提供參考。紅花作為常用的活血化瘀藥常與其他中藥配伍使用，其多成分、多靶點協同作用仍需深入探究。