藥食同源黃精的資源分布與開發應用現狀

鄭玲艷,馬小龍,孫藝琦

(浙江中醫藥大學 藥學院,浙江 杭州 311402)

黃精,又名老虎姜、雞頭參、黃雞菜、節節高、仙人余糧等,為百合科植物,在我國的分布極為廣泛,據 《中國藥典》 (2020 版) 收錄,黃精為滇黃精、黃精和多花黃精的干燥根莖。根據形狀差異,習稱 “大黃精” “雞頭黃精” 和 “姜形黃精”[1]。黃精味甘、性平,入脾、肺、腎經,具有補氣養陰、潤肺滋腎、補益脾氣之功。李時珍在《本草綱目》 中稱黃精 “補諸虛,止寒熱,填精髓,下三尸蟲”,《日華子本草》 中亦記載其 “補五勞七傷,助筋骨,止饑,耐寒暑,益脾胃,潤心肺”[2]。現代中醫臨床上,黃精常與其他中藥配伍用于肺陰虧虛所致的干咳痰少,痰中帶血或質黏;也可用于腎陰不足所致的腰膝酸軟,眩暈耳鳴;還可用于脾胃氣陰兩虛所致的神疲倦怠、納差食少、口燥咽干等癥[3]。

黃精含有黃精多糖、黃精皂苷、黃酮類及氨基酸等多種有效成分,現代藥理學研究表明,其具有抗氧化、保護神經、免疫調節、抗腫瘤、降血糖等多種藥理作用[4]。作為傳統藥食兩用中藥,黃精在臨床應用、保健食品、化妝品等方面都具有極大的開發及應用價值[5]。因此,本文對黃精的資源分布及開發應用現狀進行總結,以期為黃精的進一步開發利用提供參考。

1 黃精資源及分布情況

1.1 產區分布

在我國,黃精廣泛分布于東北、華北、西北、華東及中南地區海拔500～3 600 m 的林下、灌叢或山坡陰處,不同來源的黃精藥材,其原植物的形態特征、生長習性及產地也各不相同[6](表1)。據報道,全球范圍內的黃精屬植物多位于日本至喜馬拉雅山系的狹長區域內,在其他北溫帶地區也有分布[7]。

表1 3 種黃精的特征、生長習性及產地

1.2 資源現狀

黃精是我國三十大緊缺藥材之一,因其作用溫和、用途廣泛,市場需求量逐年增長。由于黃精對生長氣候和環境要求較高,大規模的標準化種植具有一定難度,故目前滇黃精、黃精和多花黃精仍以野生來源為主。長期以來,各地的野生黃精資源因過度采挖而日益枯竭,難以滿足逐漸增長的市場需求,因此,實現黃精大規模的標準化種植已成為國內外的研究熱點。其中多花黃精因其產量高、價值大,是目前主要的人工栽培品種[8-9]。

江西省銅鼓縣是我國多花黃精的天然分布區,該縣生態資源豐富,森林覆蓋率高達88%,土壤疏松肥沃富硒、具有較好的排水和保水性能,為標準化林下黃精種植提供了極佳的環境[10-11]。銅鼓具有深厚的黃精文化底蘊,早在清朝末年,就有人工種植黃精的歷史。近年來,銅鼓縣大力發展黃精種植,全縣黃精種植面積達2 800 hm2,占江西省黃精種植總面積的 66%,其中標準化種植400 hm2,黃精年產量2.97 萬t,被譽為 “中國黃精之鄉”[12]。此外,銅鼓縣采取的 “公司+合作社(種植大戶) +農戶” 基地種植及產業發展經營模式,為黃精栽培技術改進、產品開發、品牌打造與推廣開辟新道路[13]。

作為多花黃精的主產區之一,浙江省擁有優越的林業生態資源,尤其是林下自然環境[14-15]。其中,淳安是浙江省林業用地面積最大、森林蓄積最多的縣,其森林覆蓋率達75.1%,現有林業用地達35.867 萬hm2,占全縣總面積的81%,為黃精的林下栽培提供了得天獨厚的條件[16]。目前,黃精為 “淳六味” 道地藥材 (前胡、覆盆子、山茱萸、黃精、重樓、三葉青) 之一,為當地帶來了長遠的經濟效益[17]。針對淳安縣山林郁閉度過高、土壤肥力不夠、品種雜亂等問題,縣林業局聯結黃精產業國家創新聯盟,在淳安設立黃精標準化高產高質示范基地5 個,面積達133 hm2,并開展理論培訓及現場指導,黃精的種植規范度得到了巨大的提升[18-19],也為浙江淳安的黃精產業指明了發展方向。

2 化學成分

黃精中的化學成分主要有糖類、皂苷類、黃酮類、生物堿類、木質素類、揮發油類、氨基酸等,其中以黃精多糖的含量最高,是黃精的主要活性成分[20]。

2.1 糖類

黃精中的糖類有黃精多糖、黃精低聚糖和淀粉,其中黃精多糖為主要藥理活性成分,含量可達7.48%～ 15.23%,常用作黃精的質量評價指標,《中國藥典》 (2020 版) 規定黃精中多糖含量以無水葡萄糖計不得少于7%[21]。將黃精多糖提取、分離、純化后進行結構分析,其主要由半乳糖、阿拉伯糖、甘露糖、鼠李糖、木糖和葡萄糖構成,但不同來源的黃精藥材所含黃精多糖的比例和組成均有所不同[22]。

2.2 皂苷類

黃精中的皂苷類成分種類豐富,是黃精發揮抗氧化、免疫調節等藥理作用的重要成分,主要包括甾體皂苷類和三萜皂苷類兩類。其中甾體皂苷分為螺甾烷醇型、異螺甾烷醇型和呋甾烷醇型,以螺甾烷醇型和異螺甾烷醇型居多;而三萜皂苷分為烏蘇酸型五環三萜皂苷、達瑪烷型四環三萜皂苷、齊墩果烷型五環三萜皂苷三類[23-24]。

2.3 黃酮類

黃精中的黃酮類成分主要分為查耳酮類、二氫黃酮類和高異黃酮類,其中高異黃酮類含量最高,該類成分在自然界中存在較少,僅被發現于7 個科的植物中,故為黃精的重要特征性成分[25-26]。

2.4 氨基酸

不同來源的黃精所含的化學成分存在一定差異[27],但均含有多達18 種氨基酸,包括8 種必需氨基酸和10 種非必需氨基酸,其中蘇氨酸、精氨酸和賴氨酸含量最高[28]。

2.5 其他成分

除以上成分外,黃精中還含有β-咔啉類、吲哚嗪酮類及酪胺類生物堿,烴類、萜類和醛酮類揮發性成分,木質素以及鉀、鈣、鎂、鋁等無機元素[29]。

3 藥理作用

隨著中藥的進一步開發和人們健康意識的總體提升,近年來,黃精相關的研究逐漸增多。為了更直觀地了解黃精近年來的研究現狀與熱點,以“黃精” 為關鍵詞在CNKI 數據庫中檢索后,對2012—2022 年近10 a 的文獻進行整理分類與匯總 (圖1)。經篩選,除去綜述等文獻外,有1 165 篇研究文獻符合要求。

圖1 2012—2022 年近10 a 黃精相關文獻分析

3.1 抗氧化

體內過度的氧化可產生大量自由基,當超過抗氧化酶清除限度時,會導致細胞線粒體損傷,出現組織損傷、機體代謝遲緩、衰老等問題。體外實驗發現黃精多糖能有效抑制自由基的生成,并促進DPPH 等自由基的清除[30-31]。蔣平等[32]實驗證明,黃精多糖能通過調控Nrf2 信號通路促進下游抗氧化基因的表達,增強抗氧化酶活性,從而有效抑制環磷酰胺造成的小鼠睪丸組織損傷。楊明川[33]的研究則表明,黃精多糖能改善CCl4 誘導的小鼠肝氧化損傷,且與激活Keap1/Nrf2/ARE 信號通路,引起下游抗氧化基因NQO-1 上調表達有關。由圖1可知,藥理作用中有關黃精抗氧化的研究最多,說明黃精具有強大的抗氧化特性,可為其在延緩衰老、肝臟保護等方面的開發利用提供參考。

3.2 改善學習記憶能力

黃精及其活性成分具有改善記憶能力的作用,其機制與抑制Aβ 沉積和Tau 蛋白過度磷酸化、調節血脂、改善突觸可塑性、改善神經遞質傳遞、抑制神經炎癥有關[34-37]。陳毅飛等[38]發現,黃精多糖能通過上調N-cadherin 蛋白水平,抑制P38 磷酸化,改善阿爾茨海默癥 (AD) 模型斑馬魚的學習記憶能力。陸連第等[39]使用黃精多糖對血管性癡呆 (VD) 模型大鼠進行干預,發現黃精能調節血脂、提高抗氧化酶超氧化物歧化酶活性和丙二醛含量、抑制炎性因子IL-1β 和TNF-α 含量,進而恢復VD 大鼠的學習記憶能力。黃精的神經保護作用以及對學習記憶的改善能力為其在臨床上治療神經退行性疾病特別是AD、VD 等癡呆類疾病提供了可能。

3.3 免疫調節作用

免疫是人體識別并消滅外來侵入的異物以保護自身的一種防御機制,提高免疫力有助于降低機體異物入侵的危害。體內外研究表明,黃精及其提取物能夠調節免疫功能,增強機體的免疫防御能力[40]。對于環磷酰胺 (CY) 所致免疫抑制小鼠,黃精多糖灌胃給藥后,脾細胞、胸腺細胞增殖活力得到顯著提高,胸腺和脾臟指數增加,且單核巨噬細胞的吞噬能力也得到增強。此外,黃精多糖能明顯改善免疫抑制小鼠的各項免疫功能指標,如血清中IL-2、TNF-α、IL-8 等因子水平,并能一定程度地提高正常小鼠的免疫功能[41-43]。徐維平等[44]實驗證明,黃精總皂苷能顯著提高慢性應激抑郁模型大鼠的胸腺、脾臟指數及血清IgA、IgG、IgM 和IL-2 含量。目前,由于部分免疫調節藥物具有較大的副作用,如損害神經系統等,而藥食兩用的黃精藥性更為溫和,在免疫系統疾病藥物的研究和開發上具有重要意義。

3.4 抗腫瘤

現代藥理學研究顯示,黃精的活性成分黃精多糖和黃精皂苷有著較為顯著的抗腫瘤活性。Long等[45]發現,黃精多糖能通過上調TLR4-MAPK/NFκB 信號通路有效抑制肺癌的腫瘤生長,改善脾指數、胸腺指數等免疫功能指標,且上述作用在體外能被通路抑制劑所抑制。Li 等[46]在黃精多糖干預人宮頸癌Hela 細胞的實驗中發現,黃精多糖能上調Bak、Cytc、Puma和caspase-3 等凋亡 基因的表達,下調Bcl-2、Bcl-xL等抗凋亡基因的表達,促進Hela 細胞凋亡從而發揮抗宮頸癌作用。Ma等[47]實驗發現,黃精皂苷能促進細胞內活性氧(ROS) 的產生,使細胞周期停滯于G2/M 期,并呈濃度依賴性促進癌細胞凋亡,對抑制宮頸癌的發展亦有重要作用。此外,從黃精中分離純化的薯蕷皂苷也被證實能通過抑制PI3K/Akt/mTOR 通路以促進Hep G2癌細胞凋亡[48]。深入探討黃精的抗腫瘤作用,在中藥配伍的基礎上與現代醫學治療相結合可以更大程度地發揮其抗腫瘤藥理特性。

3.5 防治糖尿病

大量研究顯示黃精多糖能調節血糖,對糖尿病具有較好的防治作用。Li 等[49]分離純化得到的新型黃精多糖PKPs-1 能通過激活PI3K/Akt 通路調控糖代謝,并能改善胰島素耐受性、調節血脂代謝。賈璐等[50]用500 mg·kg-1黃精多糖水溶液對高脂飼料誘發的糖尿病小鼠模型進行灌胃,結果顯示與模型組相比,黃精多糖能降低空腹血糖值并提高肝臟胰島素受體的表達,從而起到防治糖尿病的作用。黃精多糖還可以改善糖尿病引發的多種并發癥,對糖尿病導致的眼部、大腦、心臟、腎臟等損傷均具有保護作用[51]。Cai 等[52]證明黃精多糖可通過促進Nrf2 表達緩解高血糖癥并減少氧化應激和炎癥反應,從而延緩糖尿病視網膜病變和白內障的進程。此外,黃精含有大量優質膳食纖維且淀粉含量較低[53],可圍繞其降血糖功效進行保健食品的研究和開發。

3.6 其他

除了上述藥理作用以外,黃精及其活性成分還具有抗心血管疾病、抗骨質疏松、抗炎抑菌抗病毒、治療腎病等多種作用。安晏等[54]發現,不同劑量 (0.5、1、2 mg·kg-1) 的黃精多糖均能改善急性心肌梗死 (AMI) 模型大鼠的心肌損傷,其作用機制與抗氧化、抑制凋亡并下調Wnt/β-catenin信號通路相關。農夢妮等[55]利用骨髓間充質干細胞模型探討了黃精多糖的作用,發現其可以通過Wnt/β-catenin 通路促進骨髓間充質干細胞向成骨細胞分化。曹語珈等[56]的研究顯示,黃精多糖能上調2 型糖尿病合并骨質疏松的斑馬魚幼魚模型中成骨細胞標志基因Runx2b、Sp7 mRNA 的表達以促進成骨細胞分化,并能上調col1a2 和sparcmRNA的表達,促進骨骼鈣化,從而起到抗骨質疏松的作用。黃精豐富的藥理作用為其在臨床上的應用與產品開發提供了理論基礎和前提。

4 現代開發與應用

目前對黃精的綜合利用主要集中在中成藥、保健食品等方面,據統計,目前市場上含黃精的中成藥處方共203 個,國產保健品中含有黃精的有410種。臨床上,黃精往往與其他藥物配伍使用,如黃精丸、黃精四草湯、黃精益陰湯、黃精夏枯湯、黃精贊育膠囊等,適應癥廣泛且藥效顯著。楊晶瑩等[57]應用黃精丸 (黃精和當歸按1∶1 比例蜜制成丸) 治療輕中度AD 患者,結果顯示,黃精丸可下調患者血液中丙二醛、IL-1β 水平,提高超氧化物歧化酶及谷胱甘肽過氧化物酶活性,并有效改善輕中度AD 患者的認知水平,有效率為91.7%,較對照組 (81.6%) 有顯著差異。黃精四草湯中以黃精配伍車前草、夏枯草、豨薟草和益母草,能夠化淤血、疏通經絡。李麗[58]用黃精四草湯聯合纈沙坦治療高血壓患者,有效率達81.25%,顯著高于纈沙坦給藥對照組 (56.25%)。因此,黃精在臨床配伍應用與中成藥開發領域前景廣闊。

黃精因其特有的風味和良好的適口性,在保健食品的開發應用中具有獨特優勢。民間常以黃精與其他食材制作黃精牛肉湯、黃精米粥、黃精首烏酒等藥膳,其中黃精首烏酒由黃精、枸杞、首烏、米酒按一定比例熬制而成,具有滋肝補腎之功效。食品工業目前開發的黃精保健產品則主要有黃精功能飲料、黃精酸奶、黃精酒、黃精餅干或糕點等。劉日斌等[59]選用3 種藥食同源中藥即黃精、山藥、枸杞子為原料研制了黃精山藥枸杞復合飲料;張建萍等[60]研發了以黃精和蘋果為原料的黃精蘋果酒,長期服用具有保健功能。成都中醫藥大學黃精產業研究所研發出由黃精、山藥等制備的黃精養生飲[61]。除了保健食品,黃精在化妝品、新型抑菌劑和天然防腐劑等其他方面的開發應用也日益增加[62](圖2)。

圖2 黃精的產品開發現狀

5 展望

黃精始載于 《名醫別錄》,可作藥食兩用,被視為益壽珍品[1,63]。黃精主要含有多糖及皂苷等化學成分,在神經保護、增強免疫力、抗腫瘤、降血糖等方面有突出的藥理作用,并被廣泛應用于臨床。近年來,以黃精為原料開發保健食品也顯現出極大的市場開發潛力[53],加大對黃精的基礎研究有利于其進一步的開發利用。目前,對黃精活性成分的研究常以整體的形式進行,缺乏對黃精單體成分作用機制的深入探討,此外,尚有部分藥理作用的具體機制未得到完全闡明,仍待進一步的研究與探索。

黃精作為中醫的四大仙藥之一,在醫藥領域價值巨大,自古便有人工種植、炮制、應用等方面的記載[63]。由于黃精的市場需求急劇增長,且大規模的標準化種植對環境、氣候、種植技術要求較高,如今漸漸呈現短缺趨勢[7]。浙江是黃精的主產區之一,擁有人工栽培黃精的良好條件[18],但目前仍存在林下資源利用不科學、品種不夠純、標準化程度低、產業鏈不完整等問題,亟待更多學者和企業投入黃精產業的研究與開發,逐步實現育苗標準化、生產先進化、產品規范化、產業模式現代化,以促進浙江黃精產業的發展,進一步提升浙產藥材的影響力。