中药红芪化学成分及其药理作用研究进展

2013-01-30邓六勤吴宝仪杜婕莹

中国药物经济学 2013年9期

邓六勤吴宝仪陈洁杜婕莹

中药红芪化学成分及其药理作用研究进展

邓六勤吴宝仪陈洁杜婕莹

红芪；药理作用；化学成分

红芪（Radix Xedysari）为豆科岩黄芪属（Leguminosae Hedysarum polybotrys Hand.-Mazz.）植物，2010版《中国药典》收载的中药红芪为多序岩黄芪的干燥根，春、秋二季采挖，除去须根和根头，晒干即可[1]。红芪其根皮为红棕色，故因此而得名，最早记载于《神农本草经》，按南北朝时期梁代陶弘景在《本草经集注》描述：“有赤色者，可作膏贴，俗方多用，道家不须”[2]。在上世纪80年代，日本学者从红芪中分离得到活性抗菌成分1-3-羟基-9-甲氧基紫檀烷，该化合物具有较强的杀菌活性，自此对红芪的研究备受关注。目前，有较多的学者就红芪化学成分及其药理活性展开了大量研究，发现红芪中含有较多的活性物质（如黄酮、皂苷、生物碱、氨基酸、有机酸、甾醇、多糖、微量元素等），且药理作用广泛（主要包括提高免疫能力、强心利尿、抗自由基、抗病毒等），可见红芪具有十分可观的开发利用价值，现就红芪化学成分及其药理作用的研究近况展开综述。

1 红芪化学成分研究

红芪的化学成分主要为黄酮、皂苷、甾醇类脂物、氨基酸、多糖等，此外尚有微量元素及木质素，分述如下。

1.1 黄酮多序岩黄芪中黄酮类成分多样，主要包括如下几种类型的母核：黄酮、酮、紫檀烷、异黄酮、黄酮醇、查耳酮、香豆苯醚、二氢黄酮。上世纪80年代初，日本学者从红芪中分离得到L-3-羟基-9甲氧基紫檀烷（L-3-hydroxy-9-methoxypterocarpane）[3]，该化合物杀菌活性强，至此红芪的化学成分备受关注。之后日本学者 Miyase Toshio等[4]从黄芪根中分离出芒柄花黄素（Formononetrin）、7-羟基-4’,6-二甲氧基异黄酮（Afromosin）、3’，7-二羟基-4’-甲氧基异黄酮、L-3-羟基-9-甲氧基紫檀烷（L-3-hydroxy-9-methoxyp-terocarpane）、甘草素（Liquiritigenin）、异甘草素（Isoliquiritigenin）、（－）-Vestitol，芒柄花苷（Ononin）等黄酮类成分。同时期国内学者开始研究黄芪，潘竞先[5]等从红芪根中分离得到L-3-羟基-9甲氧基紫檀烷；王锐等[6]从红芪中分离得到1,7-二羟基-3,8-二甲氧基酮、槲皮素；国内学者从红芪根中分离得到 3-羟基-9-甲氧基香豆苯醚、3,9-二羟基香豆苯醚、7-羟基-4’,-甲氧基异黄酮（即芒柄花素，Ofmrononetin）和毛蕊异黄酮[7]、3-羟基-9-甲氧基香豆苯醚、3,9-二羟基香豆苯醚等黄酮[8]；从红花岩黄芪（H.multijugum Maxim）中分离得到芒柄花素、1,7-二羟基-3,9-二甲氧基紫檀烷烯、5,7-二羟基-4,-甲氧基-8-异戊烯基异黄酮、金雀花异黄素（5,7-二羟基-4,-甲氧基异黄酮）、5,7-二羟基-4,-甲氧基-6,8-异戊烯基异黄酮、5,7-二羟基-4-甲氧基-6-异戊烯基异黄酮和紫檀烷烯 hedysarimpterocarpene B、hedysarimpterocarpene C等[9-11]。近年对红芪有了进一步研究，李云志等[12]通过各种现代分离手段从红芪中分离得到11种化合物，其中3种是黄酮，分别是7-羟基-4’-甲氧基异黄酮、异甘草素、3-羟基-9-甲氧基紫檀烷；郑善松等[13]从红芪中分离得到10种化合物，其中黄酮有 7种，分别为芒柄花素、芒柄花素-7-O-葡萄糖苷、毛蕊异黄酮、毛蕊异黄酮-7-O-葡萄糖苷、异甘草素、7,4’-二羟基黄酮、7,4’-二羟基二氢黄酮等；刘毅等[14]从红芪中分离得到芒柄花苷和柚皮苷；海力茜等[9]从红芪中分离得到4’,-甲氧基-7-羟基黄酮。

1.2 皂苷红芪皂苷研究相对较少，贾志强等[15]用CH3CH2OH作为溶剂，将红芪根、茎、叶中的总皂苷进行回流提取，以黄芪甲苷计，用紫外可见分光光度计测得红芪根、茎、叶中总皂苷含量分别为22.49、9.92、36.22mg/g。此外有学者从红芪中分离得到大豆两种皂苷成分，分别为皂苷Ⅱ甲酯和大豆皂苷I[14]。

1.3 氨基酸上世纪70年代，Hiroshi等[16]研究植物药降压成分时发现红芪与黄芪均含有γ-氨基丁酸（GABA），均能降低小白鼠的血压升高，红芪中GABA含量高于黄芪，分别为0.094%、0.024%。90年代初期，赵长琦等[17]分析了红芪中游离氨基酸的种类和含量，结果显示含有17种氨基酸，其中5种为人体必需氨基酸。

1.4 多糖红芪中含有丰富的多糖，生物活性多样，具有可观的开发价值，研究发现红芪多糖含量高达23%～34%[18]。红芪多糖构成复杂，组成比与所采用的分离方法有关，马丹等[19]对红芪多糖研究中采用醇沉法分离得到3种不同分子量的多糖，用GC色谱法测定其构成中发现3种不同分子量多糖，均由葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖等单糖按不同比例构成。党子龙等[20]通过水提醇沉法、Sevage法脱蛋白、Sephadex G-200色谱法分离得到红芪多糖HPS4-1A，并采用现代各种分析方法对HPS4-1A的构象组成做了准确的研究，得到该多糖分子量为 7.386×104，并按照鼠李糖：阿拉伯糖：葡萄糖：半乳糖=1：2：1：2比例构成，HPS4-1A主链骨架由1,5、1,3,5连接的α-L-呋喃阿拉伯糖和1,6、1,2,6连接的α-D-吡喃半乳糖组成，侧链分支点位于阿拉伯糖的3位与半乳糖的2位。

1.5 微量元素对于红芪具有补气升阳的功效，学者对红芪品种中的微量元素进行了测定。80年代，何康明等[21]用GS法对红芪中微量Se元素进行了测定，发现甘肃产红芪Se元素含量为0.08µ/g。王锐等[6]采用等离子光谱法测定了甘肃产红芪中含有Pb、As、Se、Mg、Fe、Cr、Ca、Zn、Hg、Cu、Sn、P、Mn、Cd、Ti、Co、Mo、V、Ni等19种无机元素，其中Pb、As、Se含量与膜荚黄芪含量相当。

1.6 其它成分从上世纪80年代至今国内学者对红芪各个部位均进行了分离研究，王锐等[6]从红芪中分离得到二十四碳酸、十八碳酸、β-谷甾醇、蔗糖；潘竞先等[5]从红芪石油醚部位分离得到硬脂酸、木蜡酸、乌苏酸、β-谷甾醇、阿魏酸木脂醇酯、3,4,5-三甲氧基桂皮酸甲酯；刘扬等[22]从红芪低极性部位中分离得到二十六碳酸、阿魏酸十六烷醇酯、羽扇豆醇、β-谷甾醇、胡萝卜苷；海力茜等[8]从红芪中分离得到白桦脂酸、二十六碳酸、红芪木脂素A，其中红芪木脂素A为新化合物；郑善松[13]等红芪中分离得到阿魏酸正十六醇酯、阿魏酸、尿嘧啶；李云志等[12]分离得到正二十四烷酸、正二十六烷酸、三油酸甘油酯、单棕榈酸甘油酯、阿魏酸正十六醇酯、丁香脂素、β-谷甾醇、胡萝卜苷。

2 药理研究进展

2.1 免疫调节作用

2.1.1 对单核巨噬细胞功能的影响以10g/kg灌胃给予红芪水煎液的浓缩液，观察小鼠腹腔巨噬细胞指数，结果表明红芪能明显提高小鼠腹腔巨噬细胞指数（P＜0.01），对脾肝重量有促进作用（P＜0.01）[23]。针对红芪高极性水提物进行分离，共分离出 4种单体化合物，其中单体A2F2-P-03和红芪生药浸膏均能增强小鼠巨噬细胞的吞噬功能（P＜0.05），单体A2F2-P-03灌胃0.1～100.0mg/kg的剂量范围内，作用强度无明显差异（P＞0.05）。灌胃给予小鼠红芪多糖粉剂，在剂量0.5g/kg～1.2g/kg范围内均能明显增强小鼠的腹腔巨噬细胞吞噬能力（P＜0.01），且呈剂量依赖关系[24]。

2.1.2 对体液免疫作用以剂量0.5g/kg灌胃给予小鼠红芪多糖（HPS），HPS具有促进淋巴细胞转化率（P＜0.001），同时对环磷酰胺所致的免疫功能低下的小鼠有改善免疫功能作用。HPS可明显增加小鼠的脾脏指数，具有对抗强的松龙所致免疫器官重量的减轻作用。服用强的松龙后，小鼠体内凝集素、溶血素抗体明显受到抑制，但HPS与强的松龙联合用药后，抗体水平明显高于单用的强的松龙组（P＜0.01），与正常对照组小鼠相近，说明HPS可降低由强的松龙产生的免疫抑制作用。以黄芪多糖为对照的研究表明，免疫保护作用中HPS比黄芪多糖更强。对于小剂量环磷酞胺造成的小鼠免疫抑制作用，HPS可以完全对抗，小鼠体内脾细胞总数和空斑形成细胞值达到正常小鼠水平。HPS可使小鼠脾脏较对照组显著增重（P＜0.05），脾脏白髓增生切面可见，说明HPS能促使正常浆细胞增生。综上所述HPS能促进机体体液免疫，并未HPS的临床用药提供了形态学依据[25-26]。

2.1.3 对细胞免疫作用红芪多糖能够提高脾虚大鼠血中CD3＋T细胞、CD4＋T细胞含量，在一定程度上有助于改善脾虚证大鼠的特异性免疫功能[27]。以1.2g/kg剂量灌胃小鼠给予HPS粉剂，结果表明HPS显著提高小鼠E-花环形成率（P＜0.01），且呈剂量依赖关系；此外50mg/kg的HPS能通过提高免疫抑制艾氏癌和肝癌瘤株实体瘤，环磷酰胺抑瘤率可达65%，HPS抑瘤率虽只有35%，但环磷酰胺毒副作用大，而HPS可以减轻脾、胸腺指数，即提高机体自身免疫达到杀灭癌细胞作用[28-29]。

2.2 抗衰老的影响剂量为150mg/kg的HPS，可明显增加小鼠脾、肾、肝及心脏中RNA含量（P＜0.05），而小剂量对心脏RNA含量无明显影响（P＞0.05）。HPS通过增加细胞器中RNA含量，促进脏器中细胞蛋白质合成，增强细胞各项功能，从而改善细胞功能低下，达到抗衰老的作用[28-29]。同时HPS可明显提高衰老大鼠血液中睾酮和皮质醇激素的含量（P＜0.05），而大鼠血清中总胆固醇、高密度脂蛋白及胆固醇的含量可明显降低（P＜0.05）。对小鼠进行耐低温、耐高温、抗缺氧、抗疲劳等非特异性抵抗力实验中，服用HPS小鼠耐受能力增强，可能与血清中皮质醇水平提高有关[27]。灌胃2% HPS和红芪水煎剂0.2ml，测定3H-TdR掺入小鼠肝细胞量[28]，结果两组给药组均能提高肝细胞3H-TdR掺入量，表明肝细胞中DNA合成增多，细胞再生能力增强，红芪具有促进小鼠肝细胞再生。以1%HPS的培养基与正常培养基比较果蝇抗衰老各项指标，结果显示[29]，HPS可明显延长果蝇的生命周期（P＜0.05）；对小鼠游泳时间的影响实验中，以剂量50～150mg/kg HPS灌胃给药，与正常对照组比较，HPS剂量组对幼龄小鼠的游泳时间均无明显差异，但HPS剂量组对老年小鼠的游泳时间均有明显延长作用（P＜0.01）；观察老年小鼠在高温、极低温下的死亡时间，结果表明灌胃给予50～150mg/kg的HPS组死亡时间明显延长（P＜0.001），HPS具有抵抗高温、低温的作用[30]。

2.3 对心血管系统的影响观察 HPS对家兔心脏的影响实验中，口服灌胃给予HPS 0.75和1.25g/kg，结果表明，用药组家兔左心室压显著降低；口服灌胃红芪水提物（HQ）浓度0.75g/kg，观察HQ对家兔窦性心律的作用，结果表明，HQ具有明显降低家兔窦性心律的作用；观察HQ对家兔动脉血压的影响，结果表明，HQ可显著降低动脉血压，降压率 34.6%（P＜0.01）。缺血再灌注实验中，以红芪的水饱和正丁醇提取物给药，观察红芪对超氧阴离子自由基（O2-）的清除能力，结果表明，红芪有一定的清除 O2-自由基作用，自由基对家兔心肌一定的保护作用[28,30-32]。

2.4 内皮细胞保护作用陈彻等[33-35]研究发现红芪总黄酮作用于高糖、过氧水及ox-LDL诱导的脐静脉内皮细胞损伤中可显著减少细胞释放乳酸脱氢酶和丙二醛，提高超氧化物歧化酶活性，提高细胞生产率，由此可说明红芪总黄酮对多种外界物质诱导的脐静脉内皮细胞损伤具有保护作用，其作用机制主要与红芪总黄酮能清除其过表达的氧自由基、提高抗氧化能力有关。

2.5 其它作用

2.5.1 补益作用口服红芪煎剂15ml/kg，观察对大白鼠颌下腺、腮腺和胰腺的组织匀浆中淀粉酶总活力和对这些腺体的RNA和DNA含量的作用，结果表明，红芪可明显提高大白鼠的颌下腺、腮腺和胰腺淀粉酶总活力的作用（P＜0.01），明显提高颌下腺、腮腺、胰腺的RNA含量（P＜0.01），并提高额下腺DNA含量（P＜0.01），说明各腺体蛋白表达活性增强，并通过提高消化腺中酶的活力而达到红芪补益脾胃的作用[19]。

2.5.2 促生长作用选取出生21d体重为6～99g的小白鼠，饮用5%红芪煎剂，结果表明，与正常组比较，红芪煎剂组增重率达23%（P＜0.05），可明显提高小鼠体重。促进生长的作用主要是因为红芪中含有红芪多糖、β-谷甾醇、多种必须氨基酸等营养成分，这些成分的作用促进了小鼠的生长发育[35]。

2.5.3 镇痛、抗炎和降血糖作用1/10 LD50红芪水提物能明显提高小鼠痛阈（P＜0.05），同时能明显抑制多种急性渗出性炎症、炎症后期的肉芽组织增生（P＜0.01）。红芪能明显抑制5-羟色胺、组织胺引起的Evans蓝渗出量的增多（P＜0.05），并能抑制由5-羟色胺引起的足肿胀（P＜0.01）[14-15]。观察灌胃给药HPS的T2DM大鼠，实验表明HPS能调节糖脂代谢紊乱，促进T2DM大鼠肝糖原的合成，修复受损的胰岛β细胞，减轻T2DM大鼠胰岛素抵抗，从而达到降低血糖的作用[36]。

2.5.4 抗肿瘤和抗病毒作用李志云等[12]将首次从红芪中分离得到 3-羟基-9-甲氧基紫檀烷进行抗肿瘤研究，结果对HepG2肿瘤细胞的IC50为10.69μmol/L，说明具有一定的细胞毒活性。红芪多糖对体外培养的肿瘤细胞具有一定程度的选择性杀伤作用，可使癌细胞发生皱缩、变形，关于其对肿瘤细胞是否具有诱导其凋亡的作用，还需进一步通过实验验证[37]。姚宝泰等[38]研究表明中剂量的HPS对荷瘤小鼠S180抑瘤作用最强，这是由于表达在免疫细胞表面的此类受体是有限的。

3 展望

传统中药红芪临床应用已有上千年历史，其性微温、味甘，归肺、脾经，具有补气升阳、固表止汗、敛疮生肌、排脓脱毒、利尿消肿、补血等功效。部分生产地区红芪常与黄芪替用，古代医书籍中也见有将两者通用，直到上世纪60年代我国学者首次确定红芪原植物为多序岩黄芪，对其生药方面进行了鉴定研究。随后日本学者发现红芪中含有杀菌成分，此研究促进了红芪各方面的基础研究，特别是化学成分和药理方面的研究。红芪化学成分的基础研究发现其含有黄酮、皂苷、氨基酸、有机酸、生物碱、甾醇、多糖、微量元素等，多数物质都具有较强的生物活性。有关红芪药理活性的研究主要集中于提高免疫、抗衰老、心血管作用、细胞保护作用、抗炎、降血糖、抗病毒、抗肿瘤等，药理作用及其广泛，然而大部分研究仅停留于体外和动物实验研究，进入临床实验的研究甚少，特别涉及到机体内作用机理方面仍然欠缺。近年来红芪的复方制剂药品已推出市场，但多数产品是作为中药的补益药品存在，其产品竞争力较弱，容易被其它厂家复制。为进一步利用悠久历史的传统中药红芪，研究者今后应着重于红芪药理作用的物质基础及其作用途径进行研究，确定红芪治疗疾病的关键物质，为其发挥独特的药用价值提供重要的理论依据。

[1] 中国人民共和国国家药典委员会.中华人民共和国药典(2010年版一部)[S].北京：中国医药科技出版社,2010.

[2] 谢宗万.中药黄芪与红芪的本草考证[J].中医药研究,1985, 11(2)：18.

[3] 久保道德,小谷功,掘田修平,等.汉方・黄芪的研究[J].生药学杂志(日),1977,31(1)：82.

[4] Miyase Toshio,Seigo Fukushima,Yoshihiko Akiyama.Studies on the constituents Of Hezdysaurm Poylbotrys Hnad.-Mazz.[J].Chem. Phnna.Bull.,1984,32(8)：3267.

[5] 潘竞先,刘薇,卫东,等.红芪化学成分的研究I[J].北京医学院学报,1984,16(3)：248.

[6] 王锐,陈耀祖.红芪化学成分分析研究(I)[J].兰州大学学报(自然),1985,21(3)：97.

[7] 海力茜,张庆英,梁鸿,等.多序岩黄芪化学成分研究[J].药学学报,2003,38(8)：592.

[8] 海力茜,梁鸿,赵玉英,等.多序岩黄芪化学成分研究[J].中国药学杂志,2002,27(11)：843.

[9] 王伟,陈胡彪,王文明,等.红花岩黄芪黄酮类成分研究[J].药学学报,2002,37(3)：196.

[10] 王伟,陈伟,陈胡彪,等.红花岩黄芪化学成分研究[J].北京大学学报(医学版),2001,33(3)：205.

[11] Wei WANG,Dong-ge AN,Hu-biao CHEN,et al.Two nes pterocarpenes from Hedysarum multijugum[J].Journal of Asian Natural Products Research,2003,5(1)：31.

[12] 李云志,黄静,郭弘川,等.红芪化学成分和抗肿瘤活性研究[J].中草药,2009,40(8)：1195-1198.

[13] 郑善松,吴弢,王峥涛,等.多序岩黄芪根化学成分研究[J].中国中药杂志,2011,36(17)：2350-2352.

[14] 刘毅,张征,张庆英,等.红芪化学成分及其抗氧化活性研究[J].中国药事,2010,24(6)：543-546.

[15] 贾志强,董其祥,周小英.红芪根、茎、叶中总皂苷含量比较[J].西北药学杂志,2001,16(4)：157-158.

[16] Hiroshi H,Funayama S,Endo K.Hypotensive principle of Astragalus and Hedysarum roots[J].Planta Medica,1976,30(4)：297.

[17] 赵长琦,李广民,张巧燕,等.岩黄芪属三种药用红芪中氨基酸成分分析[J].西北药学杂志,1992(1)：35-385.

[18] 李冰,封士兰,刘小花,等.HPLC测定红芪药材中红芪多糖的含量[J].中成药,2008,30(5)：716-718.

[19] 马丹,封士兰,赵良功.红芪多糖的提取分离纯化及组成分析[J].中国现代应用药学杂志,2008,25(3)：177-179.

[20] 党子龙,刘小花,赵安娜.红芪多糖HPS4-1A的化学结构特征研究及分子构象初步分析[J].中草药,2013,44(2)：141-146.

[21] 何康明.黄芪中硒的气相色谱分析[J].中草药,1985,16(2)：6.

[22] 刘扬,杨峻山.多序岩黄茂化学成分研究[J].中国药学杂志,2005,40(16)：1215-1216.

[23] 兰中芬,戴祖玉.红芪的磁水煎剂对小鼠免疫功能的影响观察[J].兰州医学院学报,1990,16(3)：135.