香茅化学成分及药理作用的研究进展

杨梦文赵琳静顾思怡郑之裕贺思洁

（上海工程技术大学化学化工学院，上海201620）

香茅Cymbopogon citratus（DC.）Stapf 是禾本科香茅属多年生草本植物，原产于亚洲热带和亚热带地区，在南美、非洲及其他热带国家有广泛种植。我国也有丰富的香茅资源，主要分布于福建、台湾、海南、广东、湖南、四川、贵州、云南等省。香茅在很多国家都有药用记载，主要用于治疗感冒头身疼痛、发热、腹痛、糖尿病、高血压、癫痫及焦虑等。迄今为止，已有报道的香茅化学成分主要包括挥发与非挥发性萜类、黄酮类、多酚类、苯丙素类等。本文对近年来香茅化学成分及药理活性的研究结果进行综述，以期拓展其在药物研究领域的应用，为该植物资源的综合开发提供参考。

1 化学成分

1.1 萜类 香茅挥发油中已知化学成分最主要为萜类（系）化合物。已鉴定的挥发性萜类化合物以开链单萜类为主，醛类含有量最高，其次为烯类、醇类、酸类、酮类和酯类，以橙花醛（neral）、香叶醛（geranial）、香茅醛（β-citronellal）、香叶醇（geraniol）、柠檬烯（limonene）和月桂烯（myrcene）为代表［1-2］。研究表明，由于种源、土壤、气候条件及采收季节的不同，不同产地香茅挥发油中上述成分含有量存在明显差异，其中香叶醛含有量占30%～50%，橙花醛为15%～30%，香叶醇为0.4%～12%，月桂烯为0.2%～8%，其余成分含有量多在1%以下［3］。

香茅挥发物中还存在较多倍半萜类化合物［4］，主要为倍半萜烯和含氧衍生物。此外，研究人员也报道了香茅中含有一些friedours 烷型及羊毛脂烷型三萜类化合物［5-6］。

1.2 其它 除了含有常见的多酚类化合物外，Cheel 等［7］从香茅中分离和鉴定了多个黄酮（苷）类化合物。此外，Grice 等［8］从香茅中鉴定了4 个苯丙素类化合物，Asaolu等［9］报道了香茅中含有少量的生物碱类、皂苷类和鞣酸类成分。见表1。

2 药理作用

2.1 抑菌作用 香茅挥发油具有良好的体外抗真菌活性。研究表明［10］，香茅挥发油对白色念珠菌Candida albicans、热带念珠菌Candida tropicalis及黑曲霉菌Aspergillus niger均有较强的抑制效果，抑菌圈直径范围为35～90 mm，远远大于对照药物两性霉素B。Tyagi 等［11］对香茅挥发油体外抑制C.albicans活性进行了研究，发现气相抗菌效果明显优于液态接触作用，MIC 浓度下（32.7 mg／L）气相熏蒸1 h对C.albicans的抑制率为52.48%，熏蒸4 h 后达到100%；通过扫描电镜和原子力显微镜进一步对菌体微观形态进行观察，发现香茅挥发油处理后的C.albicans细胞结构和表面性质发生显著变化，气相熏蒸导致菌体细胞萎缩和表面性能变化程度比液态接触更加显著。此外，添加香茅挥发油的COE-COMFORT 组织调整材料能完全抑制C.albicans，与制菌霉素效果相当，可有效预防使用该材料易引发的义齿性口炎［12］。

除了对真菌的抑制活性外，最近研究［13］也报道了香茅银纳米颗粒对革兰氏阳性菌（蜡样芽胞杆菌和地衣芽孢杆菌）及革兰氏阴性菌（铜绿假单胞菌和大肠杆菌）也均有较好的抑制作用。Sfeir 等［14］发现香茅挥发油对化脓链球菌Streptococcus pyogenes体外抑制作用，MIC 体积分数为0.93%，MBC 与MIC 接近，为临床治疗化脓性扁桃体炎提供了参考。

临床研究方面，Warad 等［15］考察了香茅挥发油凝胶剂辅助龈下刮治及根面平整术（SRP）治疗慢性牙周炎的临床疗效，结果表明，SRP 术后第1 个月及第3 个月，香茅挥发油辅助SRP 治疗组的牙周袋探诊深度及相对附着水平变化显著优于单独使用SRB 组。Carmo 等［16］报道了香茅挥发油治疗花斑癣Ⅱ期临床研究，30 名志愿者外用1.25 μL／mL香茅挥发油，经40 d 治疗痊愈率达60%。

表1 香茅中鉴定的化学成分

2.2 抗炎及免疫调节作用 香茅挥发油（10 mg／kg）灌胃可抑制角叉菜胶诱导的小鼠足跖肿，与口服双氯芬酸（50 mg／kg）的阳性对照组效果相似；香茅挥发油对巴豆油引起的小鼠耳肿胀的抑制作用优于双氯芬酸钠，耳组织染色结果也证实了其对皮肤炎症的治疗作用［10］。香茅挥发油中的主要活性成分也具有良好的抗炎效果。研究发现，柠檬醛和萘普生对角叉菜胶诱导的大鼠足跖肿有协同抗炎作用［17］；香茅醇可显著减少醋酸所致小鼠的疼痛扭体次数，对福尔马林致痛模型动物的Ⅰ相和Ⅱ相疼痛反应也均有抑制作用，可显著增加热板致痛小鼠的痛阈值，并减少角叉菜胶诱发的胸膜炎小鼠模型中性粒细胞浸润和TNF-α 分泌，提示其镇痛作用部位可能在外周神经末梢，也可能位于中枢神经［18］。

全身性感染、组织创伤等均可激活巨噬细胞，表达和释放多种炎症介质。体外实验研究表明，香茅叶多糖部位能抑制炎症介质，如NO 的产生，并减少生成过量自由基［19］。Salim 等［20］考察了包括香茅在内的20 种药用植物对脂多糖（LPS）诱导的人外周血单个核细胞（PBMCs）分泌炎症因子的影响，发现香茅甲醇提取物对IL-1β 表达的抑制作用最强，IC50为3.22 μg ／mL。Francisco 等［21］采用LPS 诱导小鼠巨噬细胞系RAW 264.7 细胞，系统考察了经脱脂和除挥发油处理后香茅叶浸提物的抗炎作用及其机制。结果表明，除了对诱导型一氧化氮合酶（iNOS）及NO 的表达和释放有抑制作用外，香茅提取物对LPS 介导的多条信号通路，包括信号分子p38 MAPK、c-Jun 氨基端激酶（JNK）1／2 及核转录因子NF-κB 通路，均存在不同程度影响。该研究还发现，香茅提取物对LPS 诱导的环氧化酶-2（COX-2）的表达无影响，但能抑制前列腺素PGE2的产生；其抗炎作用与含有的多酚成分特别是绿原酸有关［22］。进一步地，Figueirinha 等的研究［23］也表明，香茅总提物及不同多酚部位（包括黄酮、单宁和酚酸部位）对LPS 诱导的小鼠树突状细胞中NO 的释放及诱导型一氧化氮合酶（iNOS）的表达均有抑制作用，其中黄酮部位的作用强于其它部位。

柠檬醛也具有良好的免疫调节作用［24］，5～100 μg／孔柠檬醛能抑制LPS 诱导的Balb／C 小鼠腹膜巨噬细胞释放炎症因子IL-6 和IL-10，且在LPS 诱导前后加入均有作用。然而，其对IL-1β 的作用与浓度密切相关，低浓度柠檬醛（5 μg／孔）促进IL-1β 释放，而高浓度柠檬醛（100 μg／孔）抑制IL-1β 释放。Lee 等［25］研究发现，柠檬醛能抑制LPS 诱导的RAW 264.7 细胞释放NO，且存在明显的量效关系，IC50为6.5 μg／mL；柠檬醛能有效抑制iNOS 的转录活性和表达、DNA 结合能力以及NF-κB 和I-κB 的核转位。

2.3 抗肿瘤作用 肿瘤的发生与氧化应激状态及炎症密切相关。香茅提取物及其挥发油和多糖部位对多种肿瘤细胞有抑制作用。Halabi 等［26］采用MTT 法检测了香茅不同浓度乙醇提取物对人结肠癌细胞HCT-116、乳腺癌细胞MCF-7及MDA-MB-231、卵巢癌细胞SKOV-3 及COAV 的抑制作用。结果表明，香茅50%乙醇提取物对乳腺癌细胞MCF-7的抑制效果最好，IC50＝68 μg／mL；而90% 乙醇提取物对卵巢癌细胞COAV 表现出较好的抑制作用，IC50＝104.6 μg／mL。

Bidinotto 等［27-28］报道了香茅挥发油对BALB／c 小鼠乳腺增生性病变及乳腺肿瘤发生的影响。彗星实验表明，香茅挥发油对甲基亚硝基脲（MNU）诱发的白细胞DNA 损伤有明显保护作用。组织病理分析结果显示，香茅挥发油能有效减少乳腺增生性病变的发生；通过检测乳腺上皮细胞中Bcl-2 和Bax 的表达水平，推测香茅挥发油对乳腺的保护作用与其改善乳腺上皮细胞增殖-凋亡平衡有关。

Bao 等［29］研究了香茅多糖对S-180 荷瘤小鼠的抑瘤作用及其可能的作用机制，香茅多糖30～200 mg／（kg·d）灌胃7 d，抑瘤率分别为14.8%～37.8%。200 mg／（k·d）的香茅多糖可显著提高小鼠胸腺、脾指数，对脾细胞增殖和分泌IL-2、IL-6、IL-12 和TNF-α 有明显促进作用，其抑瘤作用机制可能与免疫增强作用有关。此外，Thangam 等［30］也报道了香茅酸性多糖部位对人子宫颈癌Siha 细胞及前列腺癌细胞株LNCap 的体外抑制活性，并提出其抗肿瘤机制与上调caspase-3 的表达及下调Bcl-2 基因的表达，促进细胞色素C 释放有关。

2.4 对消化系统的作用 香茅在消化系统疾病治疗方面药用历史悠久，现代药理研究也报道了其在抗胃溃疡、解痉、保肝等方面的作用及机制。

Fernandes 等［31］发现，香茅挥发油对胃溃疡黏膜损伤具有保护作用，200 mg／kg 香茅挥发油可显著降低无水乙醇和阿司匹林分别诱导的两种小鼠胃溃疡模型的溃疡指数，其保护机制可能与调节内源性前列腺素分泌有关，有望作为防治非甾体抗炎药引起的胃黏膜损伤的保护制剂。Ortiz等［17］研究也证实，香茅挥发油主要成分柠檬醛能大大减少非甾体抗炎药的胃肠道副作用。

Devi 等［32］观察了香茅叶、茎、根提取物和柠檬醛对兔离体回肠平滑肌运动的影响，发现柠檬醛（0.061～15.6 mmol／L）及香茅提取物（0.001～1 mg／mL）能显著抑制兔离体回肠平滑肌自发性收缩，对乙酰胆碱、氯化钾所致肠痉挛性收缩也有显著抑制作用，且呈剂量依赖效应。在无钙高钾台式液中，柠檬醛几乎完全阻断了氯化钙引起的回肠平滑肌收缩，香茅提取物可使CaCl2累积量效曲线右移，但作用较钙离子阻滞剂维拉帕米弱；两者的解痉机制可能与钙拮抗作用有关。此外，研究还发现一氧化氮合成酶抑制剂N-硝基-L-精氨酸甲酯（L-NAME）能够阻断柠檬醛对回肠平滑肌收缩的抑制作用，但对香茅提取物抑制回肠平滑肌收缩作用无影响，提示香茅中存在除柠檬醛外的其它解痉活性成分。柠檬醛对苯肾上腺素预收缩的大鼠离体胸主动脉环也具有浓度依赖性舒张作用，此作用被认为与内皮源性的舒张因子NO 及钙通道阻滞作用有关［33］。

Koh 等［34］研究了香茅提取物对四氯化碳（CCl4）诱发大鼠急性肝损伤的影响，分别灌胃给予香茅提取物（100、200、300 mg／kg），周期为14 d，实验末期（第13、14 天）使用CCl4（1.2 mL／kg 腹腔注射或空腹）建立大鼠急性肝损伤模型。结果表明，预防性给予香茅提取物能抑制CCl4致急性肝损伤大鼠血清中丙氨酸氨基转移酶（ALT）、天门冬氨酸氨基转移酶（AST）、乳酸脱氢酶（LDH）、丙二醛（MDA）、还原型谷胱甘肽（reduced GSH）含量的变化，并能显著增强过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）、醌还原酶（QR）、谷胱甘肽-S-转移酶（GST）、谷胱甘肽还原酶（GR）、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）等一系列抗氧化酶活性，改善肝组织病理损伤，提示香茅保肝作用可能与其抗脂质过氧化和清除自由基作用有关。

2.5 对神经系统的作用 在墨西哥和巴西等国，香茅被作为一种传统的镇痛剂和镇静剂被广泛应用。大量研究表明，香茅提取物对慢性疼痛有较强作用［35］，其挥发油还具有明显的抗焦虑效果［36］，并能有效改善癫痫症状［37］。进一步研究显示，香茅挥发油抗焦虑作用与其对GABAA-丙二氮卓受体复合体的调节作用有关［38］。

Silva 等［39］研究了香茅挥发油对戊四氮、匹鲁卡品及士的宁分别诱发的3 种惊厥小鼠模型的保护作用，以及对巴比妥所致睡眠时间的影响。结果表明，在戊四氮模型中，腹腔注射50、100、200 mg／kg 香茅挥发油均能显著延长实验小鼠的阵挛潜伏期及死亡潜伏期，而在匹鲁卡品模型及士的宁模型中，只有200 mg／kg 香茅挥发油具有较好的抗惊厥效果。研究也揭示了香茅挥发油的神经保护的机制可能与γ-氨基丁酸能神经递质以及对炎症细胞因子（如髓过氧化物酶）的调节作用有关。

2.6 对心血管系统的作用 香茅对心血管系统的影响主要体现在降血糖、降胆固醇等方面。香茅在南非等地被用作糖尿病治疗的天然药物之一。Boaduo 等［40］研究发现，香茅甲醇极性部位对α-淀粉酶有较好的抑制作用，EC50＝0.31 mg／mL。Costa 等［41］研究发现，100 mg／kg 香茅草挥发油连续灌胃21 d，小鼠血清总胆固醇水平相比对照组显著降低。

此外，Gayathri 等［42］研究发现，预防性给予200 mg／kg香茅提取物对异丙肾上腺素诱导大鼠心肌细胞损伤有明显保护作用，血清、心脏生化分析和组织染色结果提示，其机制可能与清除自由基作用、减轻脂质过氧化及增强抗氧化酶活力等有关。

2.7 对泌尿及生殖系统的作用 Ullah 等［43］研究了香茅提取物对庆大霉素诱导的雄兔肾毒性的干预作用。模型组雄兔体重显著降低，血清尿素氮（BUN）、肌酐（Scr）和尿酸（UA）含量明显升高，肌酐清除率降低，血清钾、钙水平显著降低，尿量减少，尿蛋白水平升高，乳酸脱氢酶活性增加，且苏木素-伊红（HE）染色可见肾脏病理改变明显；预防性给予200 mg／kg 香茅70%乙醇提取物3 周，上述改变得到明显缓解。

Rahim 等［44］研究了香茅水提取物对过氧化氢诱导的雄性大鼠生殖系统氧化应激损伤的保护作用，发现过氧化氢组大鼠的体质量及睾丸、附睾重量显著降低，GSH 水平下降，血清和睾丸组织匀浆中的MDA 水平升高，精子的生存能力、运动性、数量及正常精子的比例均显著降低。100 mg／kg 香茅水提物治疗30 d，大鼠体质量及睾丸、附睾质量、睾丸素及GSH 水平均显著升高，血清和睾丸组织匀浆中的MDA 水平明显降低，睾丸组织病理变化得到明显改善。

2.8 其它作用

2.8.1 抗酪氨酸酶活性 酪氨酸酶（Tyrosinase）是生物体内黑色素合成的关键酶，其异常过量可导致人体色素沉着性疾病，如雀斑、黄褐斑、老年斑等，故其抑制剂研究对于色素沉着类疾病具有重要意义［45］。Saeio 等［46］研究发现，香茅挥发油在考察的20 种泰国植物挥发油中具有最强的抑制酪氨酸酶活性，抑制率为（69±4）%。Masuda 等［47］研究进一步发现，香叶酸（3，7-二甲基-2，6-辛二烯酸）是香茅中重要的抗酪氨酸酶的活性成分，同样位于乙酸乙酯极性部位的香叶酸正反两种异构体抗酪氨酸酶活性有较大差异（IC50分别为0.14、2.3 mmol／L），提示长链烷基取代的反式共轭羧酸是抑制酪氨酸酶活性的基本结构单元。

2.8.2 抗贫血作用 非洲一项涉及105 名志愿者的临床研究发现，连续饮用香茅茶30 d，志愿者血液中的血红蛋白（Hb）、红细胞压积（PCV）及红细胞（RBC）均显著升高，中性粒细胞、淋巴细胞显著升高，而白细胞显著下降，表明香茅茶具有促进红细胞生成作用，在预防和治疗贫血症上有一定价值，这可能与其含有单宁、皂苷、生物碱、黄酮等活性成分的作用有关［48］。

2.8.3 抗过敏作用 Mitoshi 等［49］通过对20 种植物挥发油的体外抗过敏研究发现，香茅挥发油对大鼠嗜碱性白血病细胞株RBL-2H3 的抗过敏作用最强，能显著降低β-氨基己糖苷酶的释放率；进一步实验表明，香茅挥发油中两种主要活性成分——柠檬醛及反式柠檬醛，能抑制免疫球蛋白E 诱发的小鼠皮肤过敏反应，效果与香茅挥发油相似。

2.8.4 抗氧化作用 研究发现香茅提取物能显著增强超氧化物歧化酶（SOD）活性和谷胱甘肽（GSH）含有量，减少活性氧自由基（ROS）的生成，显著降低丙二醛（MDA）含有量［50］。

3 毒性研究

香茅挥发油小鼠经口半数致死剂量（LD50）约为3 500 mg／kg，在100 mg／kg 剂量范围内无明显的蓄积毒性和遗传毒性；组织病理研究也未发现其对脑、心、肝、肺、胃、脾、膀胱等脏器的损害［31］。香茅挥发油对正常人外周血单核细胞（PBMCs）未显示细胞毒性［51］。

4 结语

香茅具有悠久的民族传统药用历史。现代药理学研究表明，香茅提取物在抗氧化应激、抑菌、抗炎及免疫调节、抗肿瘤、抗消化系统、神经系统及心血管系统疾病方面显示出较好的药理活性，在医药领域具有广阔的应用前景。国内外关于香茅提取物的药理研究现多集中于其挥发油、总多酚及总多糖部位，而活性成分的药理研究报道尚限于柠檬醛等几种含量较高的成分。此外，到目前为止，香茅及其活性成分的药理研究大多还处于现象研究阶段，具体作用机制及药代动力学性质的研究还极其不足，临床治疗资源更是匮乏。因此，开展香茅药效学物质基础、有效成分构效关系、作用机制、药代动力学及在临床疾病中的应用研究，对推动香茅药用价值研究与综合开发具有重要意义。