鄒菊英,蘇 維,潘 意,崔 姣**
(1. 湖南中醫藥大學第二附屬醫院 長沙 410005;2. 湖南中醫藥大學期刊雜志社 長沙 410208)
白芷為傘形科植物白芷Angelica dahurica(Fisch.ex Hoffm.)Benth. et Hook .f. 或杭白芷Angelica dahurica(Fisch. ex Hoffm.)Benth. et Hook. f. var.formosana(Boiss.)Shan et Yuan 的干燥根,具有解表散寒、祛風止痛、宣通鼻竅、燥濕止帶、消腫排膿的功效[1]。白芷始載于《神農本草經》,初生根桿為芷,色白,故名白芷,藥用歷史悠久,除了臨床應用廣泛,還是國家衛生部《藥食同源》所收錄的品種之一,具有很高的藥用價值和食用價值。白芷是40種大宗常用藥材之一,在多地引種栽培,商品按歷史產區分為禹白芷(河南)、祁白芷(河北)、杭白芷(江浙)和川白芷(四川)四類主流栽培品,杭白芷的歷史最悠久,已有1000余年,其次為川白芷,再次為禹白芷,祁白芷的歷史最短,不到一百年[2]。近代隨著白芷的引種栽培,形成了新的白芷產區,比如安徽的毫白芷、山東白芷、湖南的湘白芷等。白芷的化學成分包括香豆素類、揮發油類、多糖類、氨基酸類、生物堿類、苷類等,現代藥理研究表明其具有鎮痛、抗炎、舒張血管、抗腫瘤、抗過敏、美白等作用。《中國藥典》2020 年版對白芷含量測定項僅對歐前胡素進行了定量控制,本文整理了近年來白芷化學成分及藥理作用的研究,在此基礎上對其中藥質量標志物(Q-marker)進行預測分析,為白芷的質量控制及其進一步研發提供參考。
根據白芷的歷史變遷,不同產地白芷在化學成分方面研究的文獻及深度也有所不一樣,其中杭白芷和川白芷化學成分方面的研究文獻相對較多。目前從白芷中分離得到的化學成分主要有香豆素及香豆素苷類、揮發油類、生物堿類、氨基酸類、其他類等多種成分。
白芷中香豆素類成分研究比較早,是白芷主要的藥理活性成分之一,也是其化學成分研究最多的一類。目前白芷香豆素的研究主要集中在四大主流品種,極少數是日本白芷、韓國白芷等非主流栽培品,從白芷中已分離鑒定出了122種香豆素及香豆素苷類化合物(見表1 和圖1)。常見的主要香豆素類成分在四大主流白芷中均有分離得到,比如以線型吡喃香豆素為主的歐前胡素、異歐前胡素、別異歐前胡素、水合氧化前胡內酯、氧化前胡素等。白芷中的香豆素除了吡喃香豆素、簡單香豆素結構之外,也有近年從白芷中分離得到的具有不同長度烯烴或烷烴取代基團的新型呋喃香豆素,比如最開始從杭白芷中發現的andafocoumarins A-J,后續也在禹白芷、祁白芷、川白芷、湘白芷中有測得其含量[3]。2020 年版《中國藥典》將歐前胡素作為白芷的質量控制指標性成分。香豆素類化合物在白芷抗炎、鎮痛、抗癌等活性中占據重要作用。

圖1 白芷中香豆素類成分結構式

表1 白芷中的香豆素類化學成分
郭耀杰等[34]對8 個川白芷品種(系)的揮發油成分進行GC-MS分析,川白芷不同品種(系)揮發油組分和含量總體一致,主要成分為醇類和碳烯類化合物。舒任庚等[35]比較了水蒸氣蒸餾提取與微波提取的白芷揮發油成分,提取的主要成分相同、含量相近,主要含有十二碳醇(24.96%)、棕櫚酸(17.41%)、十五碳醇(15.29%)等,但微波提取的揮發油成分更多。徐廣等[36]發現鮮白芷揮發油主要成分為十二碳醇(30.62%)、1-十五烯醇(16.15%)和羅勒烯(2.9%)。楊先國等[37]對茶陵白芷及川白芷、杭白芷及亳白芷藥材的揮發油成分進行了分析,4 種藥材中揮發油的主要成分種類相似,主要為十五烷醇、十二烷醇和油醇,但成分的比例及相對含量存在一定的差異,所含揮發油茶陵白芷>亳白芷>杭白芷>川白芷。張世洋等[38]研究祁白芷、禹白芷、川白芷、毫白芷、杭白芷及山東白芷6 種不同產區白芷藥材揮發性成分,發現醇類化合物是白芷揮發油的主要成分,含量最高的物質為十二醇與十四醇。
大多的文獻研究表明白芷揮發油主要成分是醇類,但是也存在一定的差異,比如高巖等[39]鑒定了白芷揮發油所含總量99.89%的化合物,相對含量較高的是單萜及其衍生物,占總揮發油含量的72.51%,主要為α-蒎烯、莰烯和β-水芹烯等,其中,含量最高的成分為聚傘花素(16.55%),其次為莰酮(12.75%)。Hu等[40]分析了杭白芷、祁白芷和亳白芷的揮發性成分,最豐富的揮發性成分為萜烯類,另外還有芳香族、醇、醛、酮、酸和酯。白芷揮發油成分差異結果可能與產地、氣候、加工、栽培、基原以及揮發油提取方法、檢測條件等因素有關。
王德才等[41]采用水提醇沉法測定杭白芷的多糖含量為15.38%。康學軍等[42]采用氣相色譜法確定了白芷多糖是由鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖等7 種單糖組成,并計算出其中6 種單糖的摩爾比分別為1.19:1.19:0.765:1:8.08:3.34。Xu 等[43]從白芷水提物中分離出了鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖的摩爾比為1.04:13.36:1.00:39.75:16.55。多糖也是白芷的主要有效成分之一,但是主要研究集中在其藥理作用方面,化學成分研究相對較少。
陳宏偉等[44]采用自動氨基酸分析儀測定了湖南道地茶陵白芷的氨基酸組成及含量,總氨基酸檢出除天冬酰胺(Asn)以外的其他16 種蛋白質氨基酸,其中必須氨基酸總量達到27.01%;除此之外,白芷中非蛋白質氨基酸的含量也較高,比如γ-氨基丁酸(g-ABA)、鳥氨酸(Orn)和高半胱氨酸(H-Cys)。對標WHO 標準模式氨基酸譜,白芷中氨基酸的配比很符合人體攝入的需求,除蛋氨酸(Met)和半胱氨酸(Cys)與大豆相當外,其他必須氨基酸均明顯優于大豆,接近于模式譜標準(FAO,1973)。牛延菲等[45]以異硫氰酸苯酯為柱前衍生化試劑,結合RP-HPLC 法對四川安岳、四川遂寧、安徽亳州、安徽華佗和四川南川5個產地白芷中的氨基酸進行了測定,均含有人體必需的8種氨基酸,但是氨基酸的含量以及必需氨基酸所占的比例均存在較大差異。
盧嘉等[11]首次從杭白芷中發現了廣金錢草堿,該成分也是首次從傘形科植物中分發現。Qi等[46]從白芷醇提物中首次分離得到白芷堿A-F,是具有吡咯-2-卡巴醛結構的新型生物堿。
白芷中還含有其他類活性成分,比如微量元素、黃酮類等。吳鐵松等[47]采用AlCl3顯色法測得白芷醇提液中總黃酮含量為1.17%。許婉晴等[48]通過響應面優化黃酮的提取條件,得到黃酮類化合物提取率最高為0.75%。白芷中含有鋅、鐵、鈣、錳、銅等人體所必需的微量元素[49-50]。
白芷水提液對于化學刺激和熱刺激所引起的急性疼痛或者炎癥反應引起的慢性疼痛均有明顯的抑制作用,其鎮痛機制與抑制TRPV1 通道功能緊密相關[51]。也有研究顯示白芷中的總香豆素及揮發油均有明顯的鎮痛抗炎作用,兩者聯合使用還具有協同增效作用[52-53]。倪紅霞等[54]研究發現白芷中的總香豆素及揮發油聯用對硝酸甘油誘導的大鼠偏頭痛具有明顯預防作用,其效果優于單獨應用白芷香豆素或白芷揮發油,作用機制可能與調節血管活性物質水平和功能有關聯。Lee 等[55]發現白芷可以下調牙周炎模型大鼠的IL-1β 等炎性因子mRNA 表達,改善牙齦上皮組織增生治療牙周病。
白芷被廣泛應用于臨床抗炎鎮痛方劑,在急性痛風性關節炎外治常用藥物中排名第3 位[56]。含有白芷的都梁丸、元胡止痛滴丸等中藥復方制劑在不同疾病和不同患者人群中的鎮痛抗炎效果均得到了肯定,比如由白芷和延胡索(醋制)制成的元胡止痛滴丸具有理氣、活血、止痛的功效,能有效治療急性痛風性關節炎、膝骨性關節炎、偏頭痛、原發性痛經、幽門螺桿菌感染兒童再發性腹痛、手術治療超前鎮痛等疾病[57-60]。
白芷乙醇提取物對小麥赤霉病菌、水稻紋枯病、番茄灰霉病菌、蘋果炭疽病菌、小麥紋枯病菌的菌絲生長具有不同程度的抑制作用,特別是對水稻紋枯病能完全抑制其菌絲生長[61]。白芷還能明顯抑制白色念珠菌生物膜的生長活性及其菌絲所產生的毒力因子CPH1 和EFG1[62]。郭姝彤等[63]研究了含有白芷的復方中藥洗劑中8 味單藥的體外抑菌作用,白芷體外抑菌活性最顯著的是白色念珠菌、大腸桿菌和金黃色葡萄球菌,而且對厭氧消化鏈球菌和陰道加德納菌也有一定的抑菌效果,該復方制劑臨床用于治療陰道炎癥,調節機體內環境,增強陰道的自凈作用。劉洋等[64]研究驗證了川白芷對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、肺炎克雷伯氏菌、銅綠假單胞菌等均有不同程度的抑菌作用,另外,白芷還有抑制銅綠假單胞菌群體感應的能力。
近幾年有研究證實了白芷對甲型流感病毒H1N1和H9N2的抗病毒活性作用,并以生物活性導向從白芷正丁醇組分中分離鑒定出異歐前胡素、氧化前胡素、水合氧化前胡素和歐前胡素四種活性呋喃香豆素,其中氧化前胡素可抑制病毒復制周期的早期階段,對H1N1 和H9N2 均有顯著的細胞病變效應(CPE)抑制作用,其EC50(μmol·L-1)分別為5.98±0.71 和4.52±0.39,強于陽性對照利巴韋林[65]。
在古代就有文獻記載白芷常和其他中藥配伍調用于面部護理,是各類美容護膚方劑中使用頻率最高的藥物[66]。現代藥理研究證實白芷的美白作用與其能抑制絡氨酸酶有關,但由于白芷中含有光敏性香豆素類成分較多,具有一定的光敏毒性而被禁用于美白產品。研究者也在尋找白芷中光敏物質含量低而美白效果較好的活性部位,發現白芷的揮發油具有較強的酪氨酸酶抑制作用,而水提液比醇提液具有更好的美白活性,且香豆素類物質含量較少[36,67]。彭琳娜[68]的研究發現經過不同加熱條件處理的白芷水提液樣品對酪氨酸酶的作用存在明顯差別,對黑色素形成具有雙向調節的作用。白芷搽劑、補骨脂酊、復方白芷酊等中藥制劑利用了白芷中光敏性香豆素類成分的特性用于治療白癜風等皮膚問題,促進機體表皮黑色細胞生成[69-70]。
白芷多糖對小鼠的非特異性免疫和特異性免疫具有增強作用[71],Wang 等[72]從白芷中提取了水溶性多糖,并利用RAW264 和斑馬魚胚胎模型證實了其顯著的免疫調節作用。白芷多糖還能提高荷瘤小鼠自然殺傷(NK)細胞和脾淋巴細胞的活性,增加淋巴細胞亞型的比例,顯著抑制小鼠腫瘤生長[73]。Hwangbo等[74]發現白芷醇提物可以抑制B16F10 黑色素瘤細胞的生長,作用機制是其能誘導線粒體介導的生長內源性凋亡途徑,還能促進基質金屬蛋白酶(MMPs)活性及其表達的下調。白芷香豆素類化合物歐前胡素、氧化前胡素和白當歸腦對MCF-7 和MDA-MB-231 乳腺癌細胞具有化療增敏作用[75]。Kim 等[76]從白芷中分離鑒定出異歐前胡素、蛇床子素、歐前胡素、氧化前胡素、白當歸腦和水合氧化前胡素6 個呋喃香豆素類化合物,并證實這些化合物都以劑量依賴性的方式對肺癌(A549)、人皮膚惡性黑色素瘤(SK-MEL-2)、卵巢癌(SK-OV-3)、人結腸癌(HCT-15)及中樞神經系統腫瘤(XF498)的增殖呈現出顯著的抑制作用。
白芷黃酮類化合物在pH=3-4、溫度25-40℃條件范圍內穩定,具有良好的抗氧化能力,金屬離子Fe2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+以及檸檬酸、苯甲酸等食品添加劑能加強其抗氧化活性[77]。杭白芷多糖能清除羥自由基(·OH)和超氧陰離子自由基(O2—·),機制可能與多糖鏈結構及其羥基有關,其體外抗氧化活性較維生素C弱[78]。鄭立輝等[79]采取水蒸氣蒸餾法提取白芷精油,并發現隨精油質量濃度的增加其對DPPH 自由基具的清除作用加強,濃度為32.93 mg·mL-1時清除率最大為95.09%。
白芷既能降低血糖還能作用于2型糖尿病小鼠創面愈合的多個時期,促進創面愈合。白芷提取物的單次治療可以改善正常小鼠葡萄糖耐量并增加胰島素分泌,白芷提取物多劑量治療能改善糖尿病db/db 小鼠的葡萄糖耐量,白芷提取物及其活性成分珊瑚菜素具有成為新型抗糖尿病藥物的潛力[80]。在2 型糖尿病小鼠創面愈合過程中,白芷能抑制db/db 小鼠M0 巨噬細胞向M1 亞型極化,減少炎癥因子TNF-α 和IL-1β的分泌,同時促進巨噬細胞M2 亞型極化,刺激生長因子的表達,促進內皮細胞增生;白芷還能通過有效上調p-AKT 促進FOXO1 磷酸化,降低FOXO1 與Ang-2蛋白水平,促進小鼠創面新生血管的形成和成熟[81-82]。
白芷醇提取物具有舒張血管的作用,其機制是通過受體介導的Ca2+通道和電壓依賴性鈣通道阻斷細胞外鈣內流[83-84]。Cao 等[85]從白芷提取出歐前胡素持續灌胃給藥,發現可以抑制自發性高血壓大鼠(SHR)腎臟NADPH 氧化酶mRNA 和蛋白表達,下調MAPK 和AKT 通路,可用于預防高血壓和高血壓相關腎損傷的治療。羅鳳英等[86]證實風藥白芷、防風聯合天麻鉤藤飲能降低肝陽上亢型腎性高血壓,療效優于天麻鉤藤飲單藥治療;機制可能是通過降低大鼠血清內皮素(ET)、血栓素B2(TXB2)水平以及胸主動脈平滑肌AT1R 的表達,促進血清NO、6-酮-前列腺素F1a(6-K-PGF1a)水平從而達到降壓效果。
白芷對脂質代謝也有一定的調節作用。白芷可以降低高脂飲食高脂血癥小鼠的白脂肪重量,降低總膽固醇以及高脂飲食和Triton WR1339 誘導的高脂血癥小鼠肝臟中甘油三酯的濃度,并提高它們的總肝脂肪酶活性。白芷可以調節脂肪相關基因,下調過氧化氫酶(CAT)和甾醇載體蛋白2(SCP2)的表達,上調脂質代謝相關基因脂肪酶成員C(LIPC)和過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)的表達,白芷對脂質代謝的調節具有預防和治療脂肪肝和肥胖的潛力[87]。
除上述藥理作用外,白芷還具有抗驚厥[88]、抗過敏[89]、抗血小板凝聚[90]等活性。另外,作為藥食兩用的中藥,白芷還可用于食品的防腐和保鮮以及作為香料、調味品使用[91]。
白芷是傘形科當歸屬植物,當歸屬植物我國約有45 種,其中26 種5 變種1 變型為藥用植物,當歸、白芷和獨活是最常用的中藥,已被收錄于《中國藥典》。當歸屬植物的化學成分很豐富,大部分植物主要化學成分為內酯類、揮發油類、醇類、烯類等,其中內酯類根據骨架的不同分為香豆素類和苯酞類,除了當歸主要是苯酞類為主,其余的當歸屬中藥內酯類成分主要是香豆素類,且該類成分所占比例最大,與白芷化學成分相似[92-93]。陳琳等[94]建立了不同產地白芷藥材香豆素成分含量測定方法,并篩選出了氧化前胡素、歐前胡素、異歐前胡素、水合氧化前胡素、佛手柑內酯和白當歸素6個影響白芷藥材質量的主要標志性成分。以上所述成分氧化前胡素、歐前胡素、異歐前胡素等可作為白芷Q-marker篩選的重要指標成分。
性味歸經是中藥的基礎屬性,也是其應用于臨床遣藥組方的重要依據,白芷味辛性溫,歸胃、大腸、肺經。辛味藥味發散、行氣血,以揮發油、苷類、生物堿、氨基酸、萜類等為主要有效成分[95],白芷中揮發油是其主要有效成分之一,含量較高的為醇類和萜烯類化合物。研究表明揮發油、酯類、有機酸、糖類、無機物、生物堿、黃酮類是溫性藥物的重要物質基礎[96],揮發油類和酯類中的香豆素類是白芷重要的次生代謝產物,也是主要藥效成分,可作為Q-marker的主要選擇。
《中國藥典》2020 版記載白芷的主要功效為解表散寒、祛風止痛、宣通鼻竅、燥濕止帶、消腫排膿,用于治療感冒頭痛、眉棱骨痛、鼻塞流涕、鼻鼽、鼻淵、牙痛、帶下、瘡瘍腫痛[1]。現代藥理研究證明白芷中的總香豆素及揮發油聯合使用在鎮痛抗炎方面具有協同增效的作用。湯建等[97]采用分子對接技術,發現倍半萜類成分可能是白芷揮發油抗炎鎮痛的活性物質。白芷提取物除了能抑制細菌、真菌生長外,對病毒的作用也很明顯,有研究以生物活性導向從正丁醇組分中分離產生了異歐前胡素、氧化前胡素、水合氧化前胡素和歐前胡素4 種活性呋喃香豆素,表明其在抗病毒活性中起著關鍵作用,特別是氧化前胡素可抑制病毒復制周期的早期階段,對H1N1 和H9N2 均有顯著的抑制作用,強于陽性對照利巴韋林[65]。歐前胡素和異歐前胡素是白芷抑制血管舒張作用的主要有效成分,該作用類似于對照藥維拉帕米[84]。白芷多糖以及香豆素類化合物中的歐前胡素、氧化前胡素、蛇床子素、異歐前胡素、白當歸腦和水合氧化前胡素等還有免疫調節、抗腫瘤、抗氧化等作用。這些化學成分與白芷的傳統功效一致,是白芷傳統功效的主要藥效物質基礎,可為白芷的質量控制提供參考。(見圖2)。

圖2 白芷中化學成分、藥理活性和中藥藥效的關系
《中國藥典》2020 年版規定了白芷中歐前胡素的測定方法,并要求其含量不得少于0.08%。為了更全面、系統控制白芷的質量,越來越多研究者采用氣相、液相或質譜聯用技術對白芷中多成分同時進行含量測定。揮發油多采用氣相色譜-質譜聯用技術進行分析。多糖類可以通過氣相色譜法確定其組成以及摩爾比。微量元素含量較低,一般采用火焰原子吸收法進行測定。不同產地白芷的香豆素類成分含量都較高,國內外學者目前對其中的歐前胡素、異歐前胡素、氧化前胡素、白當歸素、水合氧化前胡素和佛手柑內酯等研究比較多,主要是采用高效液相色譜法(HPLC)對其進行含量測定[94]。張志梅等[98]采用HPLC測定白芷根韌皮部和木質部的歐前胡素和異歐前胡素含量,結果表明這兩種成分主要存在于韌皮部,木質部中含量極低。雷雨恬等[99]對不同商品等級的川白芷中白當歸素、氧化前胡素、歐前胡素、異歐前胡素、水合氧化前胡素及佛手柑內酯6種香豆素成分建立了同時測定的HPLC 測定方法。鄧瑞等[100]建立RRLCUV 法(高分離度快速液相色譜法)同時測定川白芷中6 種香豆素類成分的含量。Pfeifer 等[101]建立了超臨界流體色譜法(SFC 法)測定白芷中歐前胡素、異歐前胡素、花椒毒酚、花椒毒素、氧化前胡素、蛇床子素、傘形花內酯和異補骨脂素8 種香豆素類成分,實現白芷的多指標成分測定。綜上,這些化學成分可作為白芷的Q-marker。
熏硫具有增白、防蟲、防腐、防霉等作用,但是現代研究表明熏硫對白芷藥材的香豆素類有效成分能產生較大的變化。馬俊[102]基于HPLC 指紋圖譜分析不同規格、等級、加工方法的白芷化學成分區別,發現熏硫可以導致白芷香豆素類成分含量及數目的減少,甚至個別成分(氧化前胡素)的缺失。盧曉琳等[103]通過白芷血漿指紋圖譜研究,對比發現硫黃熏蒸對白芷香豆素類成分影響較大,熏硫白芷色譜峰的峰面積較未熏硫白芷普遍降低,還有的位置有明顯色譜峰的缺失。董蕓等[104]基于1H-NMR 代謝組學技術分析,白芷熏硫后氧化前胡素、歐前胡素、葡萄糖和蔗糖含量明顯降低,而丙氨酸和亮氨酸含量明顯升高。陳琳等[94]采用超高效液相色譜(UPLC)技術,同時測定9 個香豆素成分的含量為氧化前胡素>歐前胡素>異歐前胡素>水合氧化前胡素>佛手柑內酯>白當歸素>花椒毒素>花椒毒酚>補骨脂素,還結合聚類分析(CA)、主成分分析(PCA)以及正交偏最小二乘法-判別分析(OPLSDA)等方法綜合分析了所測的9 個呋喃香豆素成分,發現其與白芷藥材的總體質量呈正相關,且白芷藥材的品質和分類均受到硫磺熏蒸的影響,其中的水合氧化前胡素、白當歸素、歐前胡素、異歐前胡素、佛手柑內酯和氧化前胡素是影響不同批次白芷藥材質量的主要成分,在白芷的質量控制和品質評價中,可結合指紋圖譜以及多指標性成分的含量測定綜合評價藥材質量。以上成分可以作為白芷熏硫加工的Qmarker。
白芷作為常用中藥,藥用歷史悠久,藥理活性廣泛,在多個成方中出現,同時也是極具特色的藥食同源品種,在日常生活中廣泛使用,具有很高的開發價值。本文總結了白芷的化學成分和藥理活性,成分主要包括香豆素、揮發油、多糖、氨基酸、生物堿、黃酮和微量元素等成分,具有鎮痛、抗炎、抗氧化、降血糖、抗菌、抗腫瘤、降血脂、降壓和美白等作用。在此基礎上,從植物親緣學及化學成分特有性、傳統藥效、傳統功效、成分可測性、加工炮制的角度對白芷的質量標志物進行分析預測,推測歐前胡素、異歐前胡素、氧化前胡素、白當歸素等多種香豆素以及揮發油可作為白芷的質量標志物。根據白芷的自有特性,從多角度綜合評價其質量,有助于建立更加科學、客觀、全面的質量評價體系以及質量控制標準,推進白芷藥食同源的進一步研究。