柴胡藥用植物資源研究進展

武 娜 馬 瀟 楊玲霞* 羅興平*

1.西北民族大學化工學院，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省藥品檢驗研究院，甘肅 蘭州 730070；3.國家藥品監督管理局中藥材及飲片質量控制重點實驗室，甘肅 蘭州 730070

柴胡是我國傳統中藥，為傘形科植物柴胡(BupleurumchinenseDC.)或狹葉柴胡(BupleurumscorzonerifoliumWilld.)的干燥根，俗名為菇草、山菜、柴草。按性狀分為“北柴胡”和“南柴胡”兩種。在2020年版《中華人民共和國藥典》中，北柴胡和南柴胡被統稱為柴胡[1]。柴胡在我國有2000多年的藥用歷史，其最早記載于《神農本草經》，被列為上品。據《神農本草經》[2]載：“柴胡，味苦平。主心腹，去腸胃中結氣，飲食積聚，寒熱邪氣，推陳致新。久服，輕身明目益精。”其辛、苦、微寒、歸肝、膽經，有和解表里、疏肝解郁，升舉陽氣之功效，常被用于解熱、抗抑郁[3]、抗炎[4]、抗驚厥[5]、抗癲癇[6]、抗腫瘤[7]、肝氣郁結[8]以及一些婦科疾病[9]，如子宮脫垂、月經紊亂。

近年來科學家對柴胡的研究深入且廣泛，柴胡種類多樣，種源混雜、質量參差不齊，現代藥理研究表明，其含有皂苷、黃酮、揮發油等多種化學成分，具有抗抑郁、解熱、抗癲癇、抗炎、抗腫瘤、保肝等諸多作用。本文對目前柴胡種質資源現狀以及近幾年柴胡化學成分與藥理活性研究進展進行總結歸納，為開發柴胡資源、提高柴胡質量與更好地利用柴胡提供參考。

1 柴胡種質資源現狀

柴胡屬植物種類眾多，目前全世界約有200種柴胡屬植物，《中國植物志》記載，我國分布有柴胡屬植物42種、17變種、7變型，主要分布于西南、西北、華北、華東、東北等地，《中國藥用柴胡原色圖志》[10]中收錄我國藥用柴胡植物有25種、8變種、3變型。種類多樣，種質來源混雜，品種良莠不齊，是柴胡藥材質量下降，臨床藥效不穩的主要原因，且近年柴胡需求量不斷增大，野生資源減少，這都制約著柴胡進一步開發與利用。所以保護野生資源，進行育種研究，開發優質種質資源，選擇優良的種質進行栽培種植，是提高柴胡質量，實現優質柴胡高產的主要途徑。

1.1 野生柴胡藥用資源分布現狀 李曉偉等[11]對甘肅、陜西、內蒙古、黑龍江等地的藥用柴胡資源進行實地調查，發現我國野生柴胡廣泛分布于海拔200～2800 m的半干燥山坡、草叢及溝渠旁，砂質土、腐殖質土更適合其生長。且野生柴胡分布量較大的省有山西、內蒙古、陜西、甘肅。常見野生藥用柴胡資源分布如表1。

表1 藥用柴胡植物的資源分布表[12]

上述品種中柴胡與狹葉柴胡為《中華人民共和國藥典》規定正規品種，除此外還有部分柴胡品種在不同的地方標準中被當作地方習用品種，如甘肅藥用柴胡有13種，主流商品為柴胡、狹葉柴胡、銀州柴胡、黑柴胡、小葉黑柴胡和黃花鴨拓柴胡[13]，其中黑柴胡與銀州柴胡被《甘肅省中藥材標準》收載[14]。云南省收錄多枝柴胡、韭葉柴胡、瀘西柴胡、空心柴胡、細莖有柄柴胡、麗江柴胡、小柴胡、窄竹葉柴胡八種柴胡為地方藥用柴胡[15]。除此外還有煙臺柴胡、柴首、竹葉柴胡、錐葉柴胡、興安柴胡、秦嶺柴胡、長白山柴胡、線葉柴胡等收載于各地方標準，流通于市場。

此外，表中所述品種中也有部分柴胡因具有一定的毒性，不為藥用。如大葉柴胡其根及根莖含柴胡毒素，不宜入藥，近年已停止使用。在東北地區分布的小葉黑柴胡的根部同大葉柴胡，有一定的毒性，不宜入藥。

1.2 栽培柴胡藥用資源現狀 隨著市場需求量增加，野生柴胡資源日趨減少，商品柴胡的主要來源為栽培柴胡。李曉偉等[11]調查發現在我國市場上商品柴胡主要為北柴胡，且栽培柴胡占比80%以上，剩余不到20%為野生柴胡。甘肅、山西、陜西、湖北、河北等地為我國藥用柴胡主要栽培種植地，其中甘肅省種植面積最大。栽培地眾多使得柴胡栽培種質多而雜亂，不同栽培地區的柴胡有效成分含量也存在差異，是影響柴胡質量下降的主要因素。

張改霞等[16]對栽培柴胡的大量生產區進行調查，發現有許多類別有著相同稱謂，均稱“柴胡”和“紅柴胡”，且最終將主要栽培種質歸并為6種類型、4個物種，即北柴胡、紅柴胡、三島柴胡與窄竹葉柴胡，各類型以北柴胡為主。

1.3 柴胡品種選育現狀 我國目前對柴胡優良品種的選育仍較少，2003年魏建和采用集團選育法從河北省的1份休眠淺、種子萌發率高的地方品種中選育出“中柴1號”(CK1)，其根色相比于野生柴胡較淺，種子萌發率與品質有所提高，但在產量與皂苷含量等方面仍需進一步提高[17]。

鄭亭亭等[18]利用從“中柴1號”群體中發現深根色種質，從2004年起用單株選育法選育出根色深、株型矮的新品種：“中柴2號”和“中柴3號”，并于2009年通過北京市的新品種鑒定。二者在整齊度、產量、有效成分皂苷含量等方面均優于“中柴1號”，其中“中柴2號”的柴胡皂苷含量達到了1.3%。

2011年甘肅省采用株系選育法選育出JX06-1-6，其柴胡皂苷含量為0.92%，品質優于《中華人民共和國藥典》規定的標準，比較試驗中其與紅柴胡(對照)相比，增產顯著，被認為是目前適用于西北地區種植的柴胡高產優質新品系[19]。

2014年四川從引種的北柴胡中選育出“川北柴1號”與“川紅柴1號”[20]。戚文濤等[21]通過試驗與數據分析發現北京選育的“中柴2號”和四川選育的“川北柴1號”質量優于其他產地北柴胡種子，種子大且均勻，籽粒飽滿。

賈和田等[22]在2017年選育出了高產量、高品質、適合北方旱作區種植的柴胡新品種“冀柴1號”。

2020年李玉春等[23]以北柴胡“中柴1號”與本地野生柴胡YC分別作為母本與父本，經過系統選育、雜交育種培育出柴胡新品種“濟柴1號”。其皂苷含量高于對照品種“川紅柴1號”，高于《中華人民共和國藥典》規定的標準，同時“濟柴1號”具有較強的抗病性，田間病發率低于10%。

2 柴胡的化學成分研究

柴胡含大量的化學成分，主要成分有皂苷(Saponins)、甾醇類(Steroids)、黃酮類(Flavonoids)、揮發油(Volatile oil)和多糖(Polysaccharides)等，除此還含有香豆素(Coumarins)、木脂素(Lignans)、多元醇(Polyol)、腺苷(Adenosine)、油酸(oleic acid)、硬脂酸(stearic acid)以及一些微量元素(Trace elements)等。其中柴胡皂苷、多糖、甾醇以及少量揮發油為其根部主要成分，黃酮類、木質素、香豆素等為其地上部分主要成分。

2.1 皂苷類 關于柴胡化學成分的研究，其中柴胡皂苷(Saikosaponin)是柴胡主要活性成分之一，研究極為深入[6]。柴胡皂苷的結構為五環三萜類化合物，是齊墩果烷型衍生物，目前已從柴胡屬植物中分離得到近百種齊墩果烷型五環三萜類皂苷，根據苷元不同分為七種類型[24-25]：Ⅰ型皂苷(環氧醚鍵)、Ⅱ型皂苷(異環雙烯結構)、Ⅲ型皂苷(12位為雙鍵)、Ⅳ型皂苷(同環雙烯結構)、Ⅴ型皂苷(12烯-28-羧酸結構)、Ⅵ型皂苷(異環雙烯-30-羧酸結構)和Ⅶ型皂苷(18-烯)。如圖1所示。

至今為止，從柴胡屬植物已分離出柴胡皂苷a、柴胡皂苷b2、柴胡皂苷b4、柴胡皂苷c、柴胡皂苷d、柴胡皂苷f、柴胡皂苷o、2″-O-乙酰柴胡皂苷a、3″-O-乙酰柴胡皂苷a、3″-O-乙酰柴胡皂苷d、6″-O-乙酰柴胡皂苷a、6″-O-乙酰柴胡皂苷d等近百種柴胡皂苷[25-27]，部分柴胡皂苷成分見表2。其中柴胡皂苷a的含量較高，柴胡皂苷d的生物活性最高[28]。《中華人民共和國藥典》[1]明確指出，在柴胡質量控制上，柴胡皂苷a、d的總含量應不小于0.3%。

表2 部分柴胡皂苷成分表[26-27]

不同地區柴胡所含皂苷含量不同。劉潔等[29]對部分地區柴胡所含柴胡皂苷成分與含量進行測定，結果顯示南、北柴胡中所含皂苷成分沒有明顯差異。同時按照《中華人民共和國藥典》要求，比較了柴胡皂苷a與柴胡皂苷d的總量，結果表明甘肅與內蒙古北柴胡的皂苷含量較高，總體品質較優。

2.2 多糖類 柴胡多糖是柴胡中主要的多糖類成分，顏軍等[30]制備了柴胡純一多糖BPP2，采用HPGPC、TLC與HPLC對BPP2的分子量、單糖組成和摩爾比進行了測定與分析，結果表明BPP2為由葡萄糖(Glc)、半乳糖(Gal)、鼠李糖(Rha)、阿拉伯糖(Ara)、木糖(Xly)這5種單糖構成的雜多糖。

盧嬌嬌[31]研究發現北柴胡中柴胡總多糖(WBCP)經分級可得中性糖級(WBCP-N)與酸性糖級(WBCP-A)，其中WBCP-N主要成分為淀粉多糖，WBCP-A主要由阿拉伯糖、半乳糖、鼠李糖、葡萄糖、果糖(Fuc)與大量果膠組成，其中HG型果膠含量較高。

2.3 黃酮類 黃酮類為柴胡屬植物的地上部分主要成分之一，其因存在半琨式結構，性質較為穩定，可作為天然抗氧化劑。楊林林等[32]研究發現柴胡中蘆丁、槲皮素、異鼠李素、山柰素為主要黃酮類物質，其中蘆丁占比最高，在北柴胡葉中高達106.961 mg/g。肖宗雨等[33]對柴胡地上部分的黃酮化學成分進行研究，得到木犀草素、異鼠李素、異鼠李素-7-O-α-L-鼠李糖苷、苜蓿素-7-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、vittariflavone、槲皮素-3-O-β-D-吡喃葡萄糖醛酸乙酯、兔毛蒿素、tricin-4′-O-(threo-β-guaiacylglyceryl)ether-7-O-β-D-glucopyranose、salcolin B等12種黃酮類化合物，且salcolin B首次從柴胡屬植物中提取得到。目前柴胡中發現的黃酮類化合物[33-34]見表3。

2.4 揮發油類 揮發油成分復雜，不穩定且易揮發，有解熱、抗炎、抗腫瘤、抗驚厥的作用，是柴胡有效成分之一。研究表明柴胡有月桂酸、肉豆蔻酸、石竹素等多種揮發油成分。張博文等[35]對柴胡揮發油成分進行分析，最終鑒定出46種揮發油成分，其中甲基環己烷含量最大。詳見表4。韓曉偉等[36]通過實驗分離鑒定出55種化合物，其中L-抗壞血酸-2，6-二棕櫚酸酯、炔醇、2，4-癸二烯醛與順，順-9，12-十八碳二烯-1-醇相對含量較高，L-抗壞血酸-2，6-二棕櫚酸酯含量最大，達23.85%。

表4 柴胡揮發油成分表

2.5 其他 除上述成分外，柴胡還含有甾醇類(如胡蘿卜苷、α-菠甾醇、β-谷甾醇、麥角甾醇)、多炔類(如柴胡炔醇)、木脂素類、香豆素類、氨基酸、腺苷、少量無機金屬元素(如Ca、Al、Fe、Cu、Mn、Zn)等多種成分。

3 柴胡的藥理作用研究

3.1 對中樞神經系統作用

3.1.1 抗抑郁作用 柴胡在我國被用于治療抑郁和焦慮有數百年歷史。研究發現β-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙酸(AMPA)受體及其哺乳動物雷帕霉素(mTOR)信號通路的靶點誘導突觸成熟，可能參與抑郁癥的突觸改變。Sun等[37]研究發現柴胡總皂苷(TSS)可誘導AMPA受體和mTOR信號通路，增加突觸蛋白(海馬CA3的突觸-1)的表達，改善抑郁和焦慮。Guo等[3]研究表明柴胡皂苷a(SSa)可上調富含脯氨酸的跨膜蛋白2(PRRT2)的表達水平，增加海馬體中的DA含量，減輕大鼠的抑郁癥狀。

3.1.2 解熱作用 現代醫學研究發現柴胡解熱療效顯著，石亮等[38]研究發現柴胡水提物具有解熱作用，其作用機制主要與降低血中部分炎癥介質如腫瘤壞死因子α(umor necrosis factor-α，TNF-α)的含量和調節下丘腦環磷酸腺苷(cAMP)及精氨酸加壓素(AVP)的合成分泌有關。

金國泰等[39]研究表明，柴胡及其有效成分(柴胡皂苷、揮發油)均可顯著降低干酵母致熱大鼠的體溫。薛燕等[40]對皮下注射酵母致熱大鼠研究，發現柴胡中主要發揮解熱作用的成分有揮發油、皂苷和皂苷元。孫秀萍等[41]認為柴胡通過調節下丘腦體溫調節中樞，影響致熱原，抗病原微生物，抗炎及調節機體免疫功能等多途徑共同作用發揮解熱作用。

3.1.3 抗驚厥、抗癲癇作用 謝煒等[42]研究發現柴胡抗驚厥作用明顯，且SSa抗電休克發作(MES)驚厥作用最強。李長征等[43]發現SSa可以延長大鼠發生陣發性痙攣和強直性驚厥的潛伏期，降低大鼠強直性驚厥的發生率。

Ye等[5]研究SSa抗癲癇作用機制，表明SSa可抑制暴露于PTZ的海馬神經元中磷酸化雷帕霉素靶蛋白(p-mTOR)信號通路、核糖體40s小亞基S6 蛋白激酶(p-70S6K)、白細胞介素1β(interleukin-1β，IL1β)和腫瘤壞死因子α(TNF-α)的表達，發揮抗癲癇與神經保護作用。Hong等[44]研究發現SSa可減少Li-毛果蕓香堿誘導大鼠癲癇發作的頻率與持續的時間，明顯改善大鼠的癲癇行為。

3.2 抗炎作用 柴胡具有明顯的抗炎效果，發揮藥理作用的主要化學成分為柴胡皂苷。柴胡皂苷的抗炎機制主要是抑制促炎細胞因子如TNF-α、IL1β、IL-6的表達；增強抗炎細胞因子如轉化生長因子β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)與IL-10的表達；調節炎癥相關的信號通路，如抑制核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)信號通路與絲裂素活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信號通路，發揮抗炎作用[45]。

Lu等[46]研究發現SSa與柴胡皂苷d(SSd)在角叉菜膠誘導的大鼠足腫脹和醋酸誘導的小鼠血管通透性升高兩種不同的急性炎癥小鼠模型中表現出顯著的抗炎活性。Chen等[47]研究發現SSd可降低丙二醛(MDA)和線粒體超氧化物(MSP)水平，提高過氧化氫酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)的活性，緩解CCl4誘發肝炎的急性肝損傷。

3.3 抗腫瘤作用 柴胡皂苷的抗腫瘤作用較為廣泛，主要通過抑制腫瘤細胞分裂與生長、誘導細胞凋亡、抑制腫瘤轉移等多種途徑來抑制或殺死胃癌、肝癌、宮頸癌等多種腫瘤細胞，發揮抗腫瘤作用。

3.3.1 抑制腫瘤細胞的分裂與生長 顏瀚琛等[48]研究發現柴胡皂苷可使腎癌細胞的細胞周期阻滯在G0/G1期，阻斷腎癌細胞分裂與生長，發揮抗癌作用。楊春艷等[49]研究發現低濃度的SSd可抑制人骨肉瘤(143B)細胞的生長增殖，且兩者呈一定的負相關。

3.3.2 誘導細胞凋亡 李妍等[50]研究發現一定濃度的SSd可引起人神經母細胞瘤(SH-SY5Y)細胞凋亡，其機制可能與影響線粒體膜電位變化有關。劉志華等[51]研究發現SSd可影響蛋白Bax與蛋白Bcl-2的表達，誘導宮頸癌細胞凋亡。

3.3.3 抑制腫瘤轉移 腫瘤的生長過程極為復雜，是一個被多種基因調控且有多個步驟的過程，腫瘤復發的主要原因是其可通過血管、淋巴等轉移于體內其他位置繼續生長，形成與原腫瘤類似的相同腫瘤[52]，所以抑制腫瘤的轉移與復發仍是現代醫學研究重點。Jia等[7]研究發現SSd可顯著降低肝細胞癌(HCC)組織中硫酸乙酰肝素蛋白聚糖(HSPGs)家族的表達，降低HCC組織中部分膠原酶(MMP)與金屬蛋白酶(TIMP-2)的表達，抑制HCC的發生、發育和轉移，發揮抗癌作用。時薛麗等[53]通過Transwell遷移實驗發現加入SSd后，胃癌SGC-7901細胞遷移數量降低，表明SSd對胃癌SGC-7901細胞遷移能力有抑制作用。

3.4 保肝利膽作用 研究表明SSd具有免疫調節和抗增殖活性的能力，可用于治療肝纖維化等肝臟疾病。李素婷等[54]研究發現SSd可抑制丙氨酸氨基轉移酶(ALT)活性的升高，改善肝細胞存活率，對乙醇損傷大鼠肝細胞有保護作用。其作用機理可能是SSd抑制自由基的產生與脂質過氧化，防止肝細胞損傷和壞死。

4 小結與展望

綜上所述，柴胡作為傳統中藥，所含化學成分復雜，藥理活性多樣，臨床應用廣泛，具有很大的開發價值。但柴胡屬植物種類繁多，品種混亂，藥材質量良莠不齊，嚴重影響了臨床應用。因此加強柴胡屬藥用植物基礎研究、多舉措提升藥用柴胡質量很有必要。

一、加快優良品種的培育，保證優質柴胡的種質資源，提高柴胡質量。二、進一步提高柴胡的質量分析技術，建立基于多指標高水平鑒定方法的優質柴胡鑒定技術，保證臨床藥用柴胡的質量。三、進一步研究柴胡活性成分，研究藥效成分、藥效、毒性之間的相互關系，建立與臨床藥效相匹配的質量控制體系，增加柴胡臨床應用的安全性與有效性。四、目前柴胡藥用部位為其根部，后續研究者應加大柴胡地上部分的研究工作，實現地上資源的有效開發利用。