瑶药五指毛桃的化学成分、药理作用研究进展及质量标志物预测分析*
2020-08-01郝二伟杜正彩谢金玲秦健峰侯小涛邓家刚
赵 帅,郝二伟,杜正彩,谢金玲,韦 玮,秦健峰,侯小涛**,邓家刚**
(1. 广西中医药大学药学院 南宁 530200;2. 广西中药药效研究重点实验室 南宁 530200;3. 广西农作物废弃物功能成分研究协同创新中心 南宁 530200;4. 广西中医药大学广西中医药科学实验中心 南宁 530200)
瑶药五指毛桃,药用部位为干燥根,属于桑科榕属植物粗叶榕Ficus hirtaVahl.,为岭南地区的药物[1-2],是广西常用瑶药[3]。瑶医认为本品味甘、微温,能够健脾益气、化湿舒筋、行气止痛、止咳化痰、补肺通乳。属于瑶药中的“风药”。主治免黑身翁(脾虚浮肿)、卡西闷(寒性胃腹痛)、疟没通(乳汁不通)、荣古瓦崩(产后风)、本藏(贫血)、港脱(脱肛)、病后及产后虚弱等证[3]。五指毛桃入药用于多种疾病,且是两广地区的汤料和保健食品的常用原料[5],收录在多本地方药材质量标准中[3-4,6]。目前,对于瑶药五指毛桃研究的报道,国内外研究包括其化学成分和药理作用的研究;此外,还涉及栽培管理[7]、繁殖技术[8]、组织培养[9]以及利用其根进行产品研发[10-11]等方面。本文基于近年来公开发表的文献,通过以综述瑶药五指毛桃的药用部位的化学成和药理作用为铺垫,联系质量标志物概念,通过化学成分、药理作用和与传统药性功效的关系等几个方面进行预测分析,为其质量控制研究提供理论根据。
1 化学成分
1.1 黄酮类
黄酮类,主要有详见表1、图1。
1.2 五指毛桃中的苯丙素类化合物
1.2.1 五指毛桃中的香豆素类化合物
五指毛桃中的香豆素类化合物,见图2、表2。
1.2.2 五指毛桃中的其他苯丙素类化合物
五指毛桃中的其他苯丙素类化合物,见表3。
表1 五指毛桃中的黄酮类化合物
图1 五指毛桃中黄酮类成分母核结构
图2 五指毛桃中香豆素类成分母核结构
表2 五指毛桃中的香豆素类化合物
表3 五指毛桃中的其他苯丙素类化合物
表4 五指毛桃中的酚类化合物
表5 五指毛桃中的萜类化合物
表6 五指毛桃中的甾体类化合物
1.3 五指毛桃中的酚类化合物
五指毛桃中的酚类化合物,见表4。
1.4 五指毛桃中的萜类化合物
五指毛桃中的萜类化合物,见表5。
1.5 五指毛桃中的甾体类化合物
五指毛桃中的甾体类化合物,见表6。
1.6 其他类化合物
其他类化合物,见表7。
表7 其他类化合物
1.7 挥发油类
有学者研究发现,五指毛桃主要含有十六酸、油酸等挥发油成分,主要是从水蒸汽蒸馏法提取物中得到[18]。此外,李京雄等在五指毛桃水蒸汽蒸馏法提取物中确认了35 种化学物质,主要包括长链脂肪酸、醛类及酮类等化合物为主[21]。
1.8 微量元素及维生素
五指毛桃中富含Ca、Mg、Mn、Fe、Zn、Cu、P[26-27]、Pb[28-29]、Ni、Sn、Cd、Hg[27]等无机元素。此外,还有多糖[28-30]、氨基酸[29]等成分。
2 药理及毒理研究
2.1 基于瑶药传统功效的药理研究
瑶医依据药性及临床应用特点,包括“七十二风”“五虎”“九牛”“十八钻”四大类,习称“老班药”。共104 种常用药。五指毛桃作为“七十二风”中的之一,其传统功效与现代药理研究之间存在着相关联系。
2.1.1 健脾益气——对消化系统的影响
罗骞等[31]研究发现,五指毛桃水煎液能够改善脾虚模型小鼠症状。此外,通过调节血浆中β-内啡肽、胃动素和胃泌素的浓度水平,改善大鼠脾虚证候[32]。利红宇等[33-34]发现,其水煎液对小肠平滑肌有双向调节的作用。采用幽门结扎模型大鼠[35],研究结果发现,五指毛桃提取物具有修复损伤胃黏膜的功能,同时改善小鼠耳廓微循环。有学者[36-37]对比五指毛桃与黄芪发现两者均具有益气功效,并且五指毛桃效果更佳。
2.1.2 化湿舒筋、行气止痛——对循环系统的影响
通过小鼠耳肿胀炎症模型和小鼠疼痛模型,证实五指毛桃水提液对模型小鼠具有一定的抗炎及镇痛作用[38]。Cheng 等[39]研究发现,期不同萃取部位以及酚类、苯丙素类等化合物对LPS 诱导的RAW264.7 细胞的NO 产生的抑制活性,具有一定的抗炎作用。Yang等[40]通过建立尾部切割引起的以及活性氧(ROS)和一氧化氮(NO)诱导的炎症斑马鱼模型,发现五指毛桃中的佛手柑内酯能清除尾部切割炎症斑马鱼幼鱼伤口周围的中性粒细胞和巨噬细胞,有效抑制模型幼鱼伤口产生的(ROS)和(NO),达到抗炎作用。吕镇城等[41]发现,五指毛桃对5-脂氧合酶(5-lipoxygenase,5-LOX)的活性具有抑制作用,其主要活性成分为挥发油类成分壬二酸和羽扇豆醇棕榈酸酯。
2.1.3 止咳化痰、补肺——对呼吸系统、生殖系统的影响
利红宇等[33]采用枸橼酸喷雾引咳小鼠模型,发现其水提物能减少模型小鼠咳嗽次数。采用枸橼酸引咳豚鼠与氨水致咳小鼠模型,发现五指毛桃水提物对模型动物止咳效果明显[42]。另外,五指毛桃水提取液通过增加模型小鼠气管的酚红排泌量,达到祛痰作用[33]。利红宇等[34]发现,其水提取物能舒缓痉挛气管平滑肌。周添浓等[42]发现,其水煎液能改善支气管哮喘豚鼠模型症状,具有平喘作用。
2.2 基于扩展功效的药理研究
2.2.1 保肝作用
周添浓等[38]采用急性肝损伤小鼠模型研究发现,其水煎液对通过降低小鼠血清中ALT 和AST 含量达到保肝作用,其水提物能够降低由DMF所致急性肝损伤小鼠血清的ALT 和AST 含量和LDH 的活性[43]。能修复应激性肝损伤模型小鼠的肝损伤[44]。另外,蔡青圆等[45]发现,五指毛桃中补骨脂素可改善可卡因中毒肝损伤模型ICR小鼠的肝损伤,具有保肝作用。
2.2.2 调节免疫
有研究发现,五指毛桃水提液能增加免疫功能低下小鼠模型小鼠的炭粒廓清指数等血清指标的水平[46]。并且能显著增强巨噬细胞吞噬功能等免疫相关指标的含量[47]。从而表明五指毛桃水提物提高模型小鼠免疫力[48]。
2.2.3 抗氧化作用
冯劲立等[49]通过建立AD小鼠模型研究发现,五指毛桃水煎剂能改善模型小鼠的记忆功能,可预防AD的发生。罗正茂等[50]发现,五指毛桃水煎液具有降低氧化应激损伤。王娅君等[51]通过衰老小鼠模型发现,五指毛桃水提物和醇提物通过降低衰老细胞阳性率以及增强细胞抗氧化能力来达到抗衰老的作用。杨杰等[52]发现,五指毛桃含药血清对模型小鼠脾淋巴细胞氧化损伤具有修复作用,同时能提高其细胞增殖活性。此外,其水煎液对亚急性衰老模型具有抗衰老作用[53-54]。另有学者发现,其不同提取物和传统煎煮法的提取物具有较强细胞抗氧化活性[55]。其醇提物优于水提物[56]。曾茂贵等[57]通过两种缺氧小鼠模型以及一种心肌缺血模型,得出五指毛桃水提液能修复心肌缺血损伤小鼠的缺血状态,提高模型小鼠的抵抗缺氧的能力。Yi等[58]发现,五指毛桃中黄酮类成分的含有3'-羟基的木犀草素具有较强的抗氧化活性。
2.2.4 抑菌作用
王晓平等[59]研究发现,五指毛桃水提液对能够抑制大肠杆菌等细菌的生长,具有良好的抑菌作用。
2.2.5 抗贫血作用
五指毛桃通过增加失血模型小鼠血液里的红细胞和血红蛋白的含量;达到补血作用,其效果和黄芪相当[60]。对于不同提取物而言,其醇提物优于水提物[56]。
2.2.6 抗突变作用
岑业文等[61]研究发现,五指毛桃水提液通过拮抗环磷酰胺诱发的小鼠遗传物质损伤,达到抗突变的作用,王晓平等[62-63]发现,五指毛桃具有抗辐射作用。其机理在于降低射线损伤模型小鼠尾部DNA 百分率和尾矩,并且两者具有一定的量效关系;同时,对损伤小鼠骨髓细胞DNA、小鼠肺细胞DNA 损伤具有防护作用[64-65]。能够延缓肺细胞损伤,减少放射性肺损伤模型小鼠的炎性渗出[66]。
2.2.7 抗肿瘤作用
Zeng 等[67]研究发现,五指毛桃不同提取物能降低了HeLa 细胞的细胞活力,通过细胞凋亡诱导对HeLa细胞发挥抗增殖作用和生长抑制作用。表明其抗癌特性。杨思霞等[68]发现,五指毛桃水提物能抑制HepG2细胞的增殖,诱导其细胞的凋亡。
2.3 毒性作用
罗骞等[69]通过毒性实验,给以正常雄性小鼠高于临床剂量370 倍的五指毛桃水提取物连续灌胃14 天,未见小鼠死亡,表明临床推荐剂量是安全的。
3 五指毛桃质量标志物(Q-marker)的预测分析
2016 年刘昌孝院士提出,关于中药质量控制的全新概念Q-marker,核心内容在于主要从中药材安全性以及中药有效性的标示性物质两个方面进行中药材的质量控制[70-73]。因此,通过文献分析,对瑶药五指毛桃Q-marker进行预测分析,找到五指毛桃的质量控制方法。
3.1 基于植物亲缘学及化学成分特有性证据的Qmarker预测分析
五指毛桃按照植物亲缘学,属于中国绵毛榕组植物7 个种中的粗叶榕[74],其中包括多种化学成分,目前具有系统分类价值的香豆素类成分有补骨脂素和佛手柑内酯。马雅静等[75]通过建立HPLC 测定20批五指毛桃商品药材中补骨脂素和佛手柑内酯的含量,发现其中药材药用部位2种指标成分量明显高于非药用部位。另外,各产地的药材中补骨脂素的含量存在差异性显著,且完整药材含量高于饮片。由于样品中佛手柑内酯的量偏低,故补骨脂素可作为五指毛桃药材Qmarker参考。罗文英等[76]通过对五指毛桃药材中补骨脂素、佛手柑内酯与芹菜素的含量进行测定及质量评价,发现药材中补骨脂素含量最高,其次是佛手柑内酯,表明补骨脂素可作为五指毛桃质量评价的主要指标成分,佛手柑内酯可作为次要指标成分。
3.2 基于瑶药传统功效的Q-marker预测分析
清代的《生草药性备要》中最早记载五指毛桃[77],其传统功效具有健脾、化湿、止痛,止咳、化痰等[3]。现代药理学研究表明,其水煎液具有改善小鼠胃肠道环境[31,35]、双向调节小肠平滑肌[33-34]、抗炎镇痛[38-41]、镇咳[33,42]、平喘[42]、祛痰[33]等作用。这些药理学研究与五指毛桃的传统功效相一致,其中挥发油成分壬二酸和羽扇豆醇棕榈酸酯具有抗炎作用,与五指毛桃传统功效“行气止痛”相对应。可作为五指毛桃质量标志物筛选与药效物质基础的理论依据。
3.3 基于新的药效用途的Q-marker预测分析
五指毛桃属风药,在瑶医学理论中,风药五指毛桃能治疗慢性肝炎,肝硬化腹水等病症[78]。在现代临床应用中,其用于治疗重症肌无力、脾胃疾病及肝脏疾病,如刘凤斌[79]运用五指毛桃组方治疗肝硬化症疗效显著。蔡青圆等[45]证实了五指毛桃中香豆素类化合物补骨脂素对肝损伤模型小鼠具有保肝作用,Yi 等[58]发现五指毛桃中黄酮类成分的含有3'-羟基的木犀草素具有较强的抗氧化活性。两者可作为五指毛桃新药用途Q-marker的重要参考之一。
3.4 基于化学成分的可测性Q-marker预测分析
伍世恒等[80]通过UPLC 法测定11 批各产地五指毛桃药材中的补骨脂素的含量,发现其补骨脂素含量差异明显。邓善滨等[23]运用气质联用技术分析对五指毛桃16种香味萃取物,其中含量较高的是补骨脂素。蔡树杏等[81]运用高效液相色谱测定方法,测定广东省15个不同产地五指毛桃药材中补骨脂素含量,发其补骨脂素含量范围为0.165~1.187 mg/g,此方法可作为五指毛桃药材的质量评价方法。Yi等[58]通过运用超高效液体色谱法对20 批五指毛桃药材中的木犀草素、芹菜素、补骨脂素以及佛手柑内酯进行含量测定,并结合UPLC-PAD-MS 对四种成分进行含量比较,发现不同产地药材中四种成分具有极高的相似度。根据以上分析,补骨脂素可作为五指毛桃Q-marker 的重要选择。其主要通过高效液相色谱法和气质联用技术进行测定。
3.5 基于瑶药传统药性的Q-marker预测分析
瑶药有五性和八味,与中药相比,药性还包括平性。性味还含有辣、淡、锥[82]。根据药性分为风、打和风打相兼药[83]。中药的甘味药具有补益、和中、缓急等作用,而本品味甘、微温,能够和缓、平调腑脏,因此,瑶药风药也具有传统中药“甘味”的味觉特征、物质基础以及功能属性。严永清等[84]通过研究统计172 个常用甘味中药的化学成分,发现甘平药中化学成分主要是糖类、蛋白质、氨基酸类稍多,由此得出,五指毛桃中的糖类、蛋白质、氨基酸类成分应是其“甘味”的主要物质基础,可为瑶药五指毛桃Q-marker选择的提供参考。
3.6 基于可入血化学成分的Q-marker预测分析
段菊屏等[85]通过对单味五指毛桃根及中药复方中补骨脂素在大鼠体内入血成分实验研究,发现大鼠口服给药24 h 后,单味五指毛桃根和复方在大鼠体内入血成分上存在差异。其中,复方中补骨脂素排泄较慢,生物利用度相对高,在体内的作用时间稍长。Li等[86]在研究肝康颗粒(含淫羊藿、大黄、五指毛桃等中药)的大鼠体内药代动力学的实验中,发现大鼠体内补骨脂素等主要成分药代动力学参数均高于中药提取物,肝康颗粒中的某些成分可增加大鼠对补骨脂素等成分的溶出和吸收,提高其生物利用度。因此,补骨脂素可能是筛选预测五指毛桃Q-marker 的重要指标。
4 小结
五指毛桃为我国传统的民族瑶药,在瑶族地区临床应用历史悠久,疗效显著。但至今对瑶医药的基础研究尚且不足,极大影响了瑶医药的发展。此外,劳景莉、叶童等[87-88]在2018、2019年分别对五指毛桃的药理作用和化学成分进行了综述,首先对五指毛桃的化学成分黄酮类、香豆素类等化合物进行归纳,以及对五指毛桃药理作用进行总结;之后对五指毛桃的未来发展进行了展望。其共同点在于集中综述五指毛桃化学成分、药理作用等方面,但存在以下三点不足:第一,前者对于五指毛桃的质量控制内容均未提及,只是单纯的综述其化学成分和药理作用。第二,两者对于五指毛桃的综述,包括五指毛桃的药用部位根以及非药用部位果、叶,而五指毛桃药理作用中只涉及到药用部位的药理作用,而本课题组通过查阅文献发现其非药用部位也具有药理作用,对于五指毛桃的化学成分和药理作用无法一致。第三,前者并未对控制五指毛桃质量的主要的指标性成分进行分析总结,也未基于五指毛桃传统功效对其指标性成分与药效物质基础之间的关系进行归纳。
本研究则在前者的基础上,结合质量标志物从几个方面对五指毛桃质量控制进行了补充和完善:
一方面,本研究从五指毛桃药用部位化学成分和药理作用研究现状进行综述,在此的基础上,结合瑶医药理论,对五指毛桃药用部位化学成分与传统功效以及化学成分与新的药效用途这两方面进行分析,首先,从化学成分与传统功效的角度看,五指毛桃提取物调节肠平滑肌、保护胃黏膜等作用与五指毛桃的传统功效“健脾益气”一致;五指毛桃挥发油成分壬二酸和羽扇豆醇棕榈酸酯具有抗炎镇痛等作用与五指毛桃的传统功效和“行气止痛”一致;止咳、祛痰、舒缓气管平滑肌等作用与五指毛桃的传统功效和“止咳化痰”一致;由此得出,五指毛桃挥发油成分是其传统功效“行气止痛”主要的药效物质基础。其他传统功效的药效物质基础只停留在粗提物,需要进一步探究。其次,从化学成分与新的药效用途角度看,五指毛桃黄酮类成分含有3'-羟基的木犀草素具有抗氧化的活性;香豆素类化合物补骨脂素具有保肝作用;另外,五指毛桃提取物可以调节免疫、抗菌、抗肿瘤、补血等作用。这表明广山楂黄酮类和香豆素类成分是抗氧化和保肝的主要药效物质基础,其他药理作用的药效物质基础有待进一步研究。
另一方面,虽然前人对五指毛桃的化学成分、药理作用研究总结相对比较充分,但决定五指毛桃的质量控制主要依据其自身具有药效的指标性成分开展相关研究。因此,本研究通过对五指毛桃药效指标性成分进行系统整理,以瑶医药理论为基础,结合质量标志物进行分析,主要从植物亲缘性、基于从化学成分与传统药性功效和现代药理作用的相关性、化学成分的可测性和入血成分等几个方面对瑶药五指毛桃质量标志物进行预测分析。例如,基于五指毛桃传统药效Q-marker 预测,其挥发油类成分具有抗炎作用;基于现代药理作用Q-marker预测,黄酮类物质木犀草素和香豆素类成分补骨脂素具有抗氧化、保肝等作用。基于入血成分Q-marker预测,补骨脂素在大鼠体内药代动力学中生物利用度较高,可作为其质量标志物的参考。通过基于瑶药传统功效与初步药效物质基础的联系,推测其质量标志物成分;为五指毛桃质量控制的发展提供理论依据,为其深入的研究提供方向。
综上所述,尽管对瑶药五指毛桃的化学成分和药理作用以及质量控制研究取得了一些进展,但研究尚有不足,如大部分与传统功效相关的药效物质基础不明,目前停留在粗提物的阶段,药理作用及其机制研究不够深入,质量控制研究不够系统等等,使得其开发利用受到限制。虽然五指毛桃为我国传统的民族瑶药,在瑶族地区临床应用历史悠久,疗效显著,但至今对瑶医药的基础研究尚且不足,极大影响了瑶医药的发展。因此,亟待效仿中药质量控制的方法去确立民族药的质量控制方法,运用理论指导瑶药五指毛桃的质量控制以及合理开发,是迫切需要解决的关键问题。
本研究通过对瑶药五指毛桃的国内外研究进行梳理,以Q-marker 理论为指导,从五指毛桃化学成分与传统药性功效的联系、以及现代药理作用的相关性等几个方面对瑶药五指毛桃Q-marker 的筛选和确定进行了预测分析和阐述,为开展基于民族药传统功效的精确质量控制研究提供了有益的参考。