苗藥血人參研究進展及質量標志物預測分析

李開敏,劉育辰,劉 剛,張永萍,孫慶文

(貴州中醫藥大學 藥學院,貴州 貴陽 550000)

血人參為豆科(Leguminosae)木藍屬(Indigofera)植物茸毛木藍IndigoferastachyodesLindl.的干燥根,為貴州苗族習用藥,又名鐵刷子(《貴州民間方藥集》[1])、山紅花、紅苦刺(《云南中草藥》[2])、雪人參,其味甘、微苦,性溫,歸肝、腎、大腸經,具有滋陰補虛、調經攝血、活血舒筋功效,主治崩漏、體虛久痢、腸風下血、潰瘍不斂、風濕痹痛、跌打損傷、肝硬化、疳積等[2-3],主要分布于云南、貴州、福建、廣西等地[3-4],尤其在貴陽、安順、黔西南、黔東南等地較為廣泛分布[5]。

目前已從血人參中分離得到苯丙素類、黃酮類、三萜類、甾體類等成分[6-14],現代藥理研究表明,血人參具有保肝、抗氧化、抗癌、抗病毒、抗炎抑菌、降血糖等作用[15]。然而,血人參質量標準目前執行《貴州省中藥材、民族藥材質量標準》[16],僅有性狀描述,無法對血人參質量進行有效控制。本文在對血人參化學成分和藥理作用進行綜述基礎上,結合中藥質量標志物(Q-Marker)新概念,從血人參藥用植物親緣學及化學成分相似性和特有性、傳統功效、傳統藥性、化學成分可測性等方面對其Q-Marker成分進行預測分析,為血人參質量標準建立和品質評價提供科學依據。

1 血人參化學成分

截至目前,已從血人參中分離得到苯丙素類、黃酮類、酚酸類、甾醇及其苷類、酯類、揮發油等多種類型化學成分。

1.1 苯丙素類

從血人參乙酸乙酯部位分離得到苯丙素類化合物[8-14]:五味子苷[12]和Iyoniside[10],由兩分子苯丙素(C3-C6)聚合而成,經保肝活性篩選,發現五味子苷具有保護肝損傷生物活性。化合物結構見圖1。

圖1 血人參中苯丙素類

1.2 黃酮類

黃酮類化合物是以2-苯基色原酮為基本母核的化合物,目前從血人參中分離得到黃酮類化合物較多,主要有黃酮二聚體類、三聚體類、2-氫黃酮類、黃酮醇類、2-氫異黃酮類[8-12,15-19]。其中黃酮二聚體類由兒茶素和表兒茶素結構單元聚合而成,兩個結構單元以C4-C8或C4-C6位連接形式常見。化合物名稱見表1,化合物結構見圖2。

(續表1)

圖2 血人參中黃酮類化合物結構

1.3 酚酸類

楊雅欣等[15]采用超高壓液相色譜-二級管陣列檢測器-四級桿-飛行時間質譜(UHPLC-DAD-Q-TOF-MS/MS)聯用技術,在負離子模式下開展血人參水煎煮提取物中化學成分的一級及二級質譜研究,分析血人參的水溶性化學成分,得到多個以苯甲酸為母核酚酸類化合物,化合物名稱見表2,化合物結構見圖3。

表2 血人參中酚酸素類化合物

圖3 血人參中酚酸素類化合物結構

1.4 3-硝基丙酰基類

3-硝基丙酰基類化合物是木藍屬植物最主要特征成分[39],包括3-硝基丙酸和3-硝基丙酰基葡萄糖的1、2、3、4、6位羥基的酯化產物,后者主要有兩類,即α-吡喃葡萄糖的取代物和β-吡喃葡萄糖的取代物,但最后都會轉化為3-硝基丙酸,抑制線粒體酶引起呼吸毒性,對牲畜、昆蟲及其他哺乳動物有毒;3-硝基丙酸能抑制琥珀酰脫氫酶的活性,從而嚴重影響細胞能量代謝,最終導致細胞死亡[40]。裘璐等[8,10]采用95%乙醇回流提取,乙酸乙酯萃取,用色譜及重結晶技術分離純化方法,經化學結構鑒定,從血人參根里得到3,6-二-O-(3-硝基丙酰基)-D-吡喃葡萄糖-α-和β-端基異構體混合物及4,6-二-O-(3-硝基丙酰基)-D-吡喃葡萄糖-α-和β-端基異構體混合物。化合物見表3,化合物結構見圖4。

表3 血人參中3-硝基丙酰基類化合物

圖4 血人參中3-硝基丙酰基類化合物結構

1.5 甾醇類

從乙醇提取物中分離得到的甾醇類化合物,具體化合物見表4,化合物結構見圖5。

表4 血人參中甾醇類化合物

圖5 血人參中甾醇類化合物結構

1.6 酯類

傅建等[13]從乙醇提取物中分離得到兩個酯類化合物:棕櫚酸甲酯、鄰苯二甲酸二辛酯,化合物結構見圖6。

圖6 血人參中酯類化合物結構

1.7 糖苷類

雷鐘等[11-12]采用95%乙醇回流提取得到糖苷類化合物,具體化合物見表5,化合物結構見圖7。

表5 血人參中糖苷類化合物

圖7 血人參中糖苷類化合物結構

1.8 揮發油類

對比血人參地上部分和地下部分揮發性成分[41-42],發現血人參花和根揮發性成分有差異,但主要成分相同,其中脂肪烴是血人參揮發油重要組成部分。具體化合物見表6。

表6 血人參中揮發油類

(續表6)

2 苗藥血人參藥理作用研究進展

2.1 保肝作用

血人參乙酸乙酯部位是保肝活性的有效部位,其藥效物質基礎為2α,3α-epoxy-5,7,3′,4′-tetrahydroxyflavan-(4β→8)-epicatechin、2α,3α-epoxyflavan-5,7,3′,4-tetraol-(4β→8)-flavan-5、chizandriside、表兒茶素、兒茶素、毛蕊異黃酮及7-hydroxy-2-(4′-methoxyphenyl)chroman-4-one[11-12,14]。經測定指標性成分,發現乙酸乙酯部位能使小鼠血清中谷丙轉氨酶(ALT)、谷草轉氨酶(AST)活性與丙二醛(MDA)含量降低、還原性谷胱甘肽(GSH)含量升高,抑制肝組織代謝酶表達和細胞凋亡,上調Nrf2、HO-1抗氧化基因表達和下調 Egr-1、TNF-α、IL-1β、IL-6等抗炎基因表達有關,從而發揮保肝作用[12,43-46]。

2.2 抗腫瘤作用

血人參不同萃取部位可抑制乳腺癌4TI細胞增殖[3]。乙酸乙酯部位和石油醚部位可升高荷瘤小鼠胸腺指數和血清中IL-2,促進T細胞生長、增殖及分化,增強小鼠免疫力并提高TNF-α等細胞因子含量,從而抑制腫瘤生長,且在輔助抗腫瘤同時沒有對機體正常免疫功能產生負面影響。以血人參為主要原料的中成藥芪膠升白膠囊,可有效增加體內因腫瘤化療后減少的白細胞數,提高人體免疫功能,對抗腫瘤有輔助作用[47-50]。

2.3 抗氧化作用

對血人參不同萃取部位進行體內抗氧化試驗研究,發現乙酸乙酯部位清除DPPH自由基、ABTS自由基和還原Fe3+能力較強,根據抗氧化劑不同濃度對自由基的影響,在適當濃度范圍內,乙酸乙酯部位的清除率隨濃度增加而增加[46]。還有研究發現[],乙酸乙酯層能使小鼠血清中超氧化物歧化酶(SOD)水平升高、降低丙二醛(MDA)含量、增強細胞中谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)活力、抑制脂質過氧化物形成,具有一定抗氧化延緩機體衰老的作用。

2.4 抗炎作用

用綠色熒光蛋白(EGFP)標記巨噬細胞轉基因斑馬魚研究血人參不同極性提取部分抗炎活性,結果顯示,除水層外各極性部位均具有明顯抗炎活性,其中石油醚層、乙酸乙酯層的抑制作用較好[20]。秦帥等[52]從296種中藥(民族藥)中篩選得出血人參乙醇提取物可顯著抑制巨噬細胞遷移與聚集,進行小鼠炎癥試驗表明[53],該提取物能抑制由二甲苯致小鼠耳廓腫脹引起的巨噬細胞遷移與聚集,并且對雞蛋清致小鼠足腫脹也有一定抑制作用,該試驗進一步驗證血人參具有較好的抗炎作用,且其作用具有一定劑量依賴關系。

2.5 抗病毒作用

有研究報道[54],復方血人參能降低小鼠血清中谷丙氨酸氨基轉移酶含量、升高小鼠的胸腺指數和脾臟指數,對環磷酰胺具有減毒作用,其作用機制與促進骨髓造血功能,預防和改善骨髓抑制,促進粒系增殖存在一定關系。

2.6 降血糖作用

以四氯化碳誘導糖尿病小鼠為模型,用4-硝基苯基-α-D-吡喃葡萄糖苷(PNPG)為底物對血人參的石油醚、乙酸乙酯和正丁醇三個提取部位進行α-葡萄糖苷酶抑制活性研究,測定小鼠體內降糖作用,發現正丁醇提取部位活性最強,對糖尿病及其并發癥具有治療作用[46]。

2.7 抗菌作用

血人參中富含大量黃酮類化合物[8,11-14,46],用富集后總黃酮進行體外抑菌活性研究[55],得出極性較小組分抑菌活性較強,對比富集前后黃酮最低抑菌濃度,發現提高血人參黃酮純度可以增強抑菌活性。

2.8 止咳祛痰作用

趙鴻賓等[56]首次以濃氨水引咳實驗和酚紅祛痰實驗對血人參不同極性部位止咳祛痰作用進行研究,發現乙酸乙酯萃取部位能顯著延長小鼠咳嗽潛伏期、減少咳嗽次數、增加酚紅排泌量,具有止咳祛痰的作用。

3 質量標志物預測分析

劉昌孝院士提出的中藥質量標志物概念,是指存在于中藥材和中藥產品中固有的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,作為反映中藥安全性和有效性的標志性物質進行質量控制[57]。因此,對血人參的質量標志物進行預測分析,可進一步建立科學的血人參質量控制方法。

3.1 基于植物親緣學及化學成分特有性的Q-Marker預測分析

木藍屬系豆科蝶形花亞科木藍族,豆科植物中含有大量的黃酮類化合物[9],木藍屬有3-硝基丙酰基類、黃酮類、萜類、甾醇類、酚酸類、生物堿類、苯并呋喃類等化學成分。木藍屬種類多,化學成分復雜,且具有廣泛生物活性。已報道木藍屬藥理活性[57]與血人參化學成分的藥理作用基本一致。近幾年研究發現,血人參提取物乙酸乙酯部位化學成分具有較好的保肝作用,其中從血人參中分離得到的苯丙素類化合物五味子苷和黃酮類化合物是其主要的保肝活性成分[10-14]。因此結合植物親緣關系,將苯丙素類和黃酮類成分作為血人參Q-Marker。

3.2 基于傳統功效的Q-Marker預測分析

傳統功效屬于中藥有效性特征,是開展臨床用藥的前提[58],為臨床用藥提供指導依據[59]。現代研究表明[11-13],血人參中苯丙素類化合物具有保肝作用;黃酮類化合物具有保肝、抗菌作用。這兩類化合物的藥理作用與血人參的傳統功效調經攝血、利濕化痰解表基本一致,可作為血人參Q-Marker篩選的重要參考依據。

3.3 基于傳統藥性的Q-Marker預測分析

根據中藥藥性理論,“甘味”藥的物質基礎具有能緩、能和、能補的功能屬性,甘味藥化學成分多含有苷類、糖類、蛋白質、甾醇等成分[60];苦味藥具有能泄、能燥、能堅的功能屬性,多含有萜類、黃酮類、揮發油等成分[61],甘味、苦味物質基礎與血人參中黃酮類、苯丙素類化合物五味子苷和揮發油等成分相對應,可作為血人參Q-Marker的選擇依據。

3.4 基于成分可測性的Q-marker預測分析

目前中藥質量評價主要依靠色譜法對其化學成分進行定性鑒別和定量分析[62-63],而血人參質量評價,朱新宇等[64]、駱瀚超等[65]采用薄層色譜法(TLC)對血人參藥材進行定性鑒別和HPLC法測定藥材中表兒茶素、原兒茶酸、2α,3α-epoxy-5,7,3′,4′-tetrahydroxyflavan-(4β→8)-epicatechin和schizandriside的含量。楊雅欣等[15]采用超高壓液相色譜-二級管陣列檢測器-四級桿-飛行時間質譜聯用技術分析血人參的兒茶素、表兒茶素等化學成分。劉夢鴿等[66]采用高效液相色譜法建立血人參的HPLC指紋圖譜。馬艷妮等[16]采用薄層色譜法鑒別血人參藥材中槲皮素。現有研究結果為血人參藥材的鑒別以及《貴州省中藥材、民族藥材質量標準》(2003年版)中血人參藥材質量標準的提升提供實驗依據。

綜上,兒茶素、表兒茶素、原兒茶酸、2α,3α-epoxy-5,7,3′,4′-tetrahydroxyflavan-(4β→8)-epicatechin、schizandriside及槲皮素可作為血人參Q-Marker。

4 結語

血人參是我國少數民族習用藥,其所含化學成分復雜多樣,藥理活性廣泛,隨著現代研究的深入,血人參許多新的藥理作用不斷被發現,如保肝、抗病毒、抗菌等。同時,血人參含有3-硝基丙酰基類化合物,據相關報道[67],在木藍屬植物中發現其是一類白色的有毒化合物,服用后有四肢發涼、血壓下降、呼吸節律不整等血管運動和呼吸中樞受損的表現[39],在血人參中目前未見有毒的報道,因此在使用時對用法用量需提高警惕,同時在今后研究中應重視該化合物的毒性與藥效關系,提高血人參藥用價值。盡管目前對血人參的化學成分和藥理活性做了大量研究,但仍有不足,現階段對血人參的研究主要集中在乙酸乙酯部位,單體化合物的活性報道很少,多數藥理活性發揮作用機制尚不明確,因此對血人參活性成分進行深入、系統的研究,將會成為今后研究的一大熱點。

中藥化學成分多樣,結構復雜,明確血人參化學成分,建立全面、系統的質量評價方法,有利于科學準確地評價血人參質量,保證血人參臨床療效,并指導其資源合理利用。本文在綜述血人參的化學成分和藥理作用研究進展基礎上,從植物親緣學及化學成分相似性和特有性、傳統功效、傳統藥性、化學成分可測性等方面進行血人參質量標志物預測分析,為血人參質量標志物的選擇和確定提供思路,以便于建立健全血人參的藥材質量評價標準,指導臨床合理用藥。