抗疫植物艾的本草考证及艾叶化学成分与抗菌抗病毒最新研究

耿文慧，陈良华，耿雪梅，林河通，明艳林*

(1.福建农林大学食品科学学院，福建 福州 350002；2.福建省亚热带植物研究所／福建省亚热带植物生理生化重点实验室，福建 厦门361006；3.厦门华侨亚热带植物引种园／厦门市植物引种检疫与植物源产物重点实验室，福建 厦门 361002；4.甘肃煌甫谧爱艾科技发展有限公司，甘肃 临夏 731100)

艾叶为菊科蒿属植物艾(Artemisia argyi)的干燥叶[1]。艾又称艾草，为多年生草本植物，主要分布于北半球温带、亚热带地区，在中国、日本、韩国等国家均有分布[2]。中医认为，艾叶性苦、辛、温，归脾、肝、肾经，具有温经止血、散寒止痛、祛湿止痒及扶阳固脱等功效，可用于疫病的预防[3]。

我国端午节民间历来有挂艾叶，食用艾叶以及熏艾烟，以“避邪”、“禳毒气”的习俗。许多古书典籍也记载艾灸在预防疫病中的应用，《扁鹊心书》中记载艾灸能治疗霍乱：“灸中脘五十壮，关元三百壮，六脉复生，不灸则死”；《千金翼方》称艾叶“主灸百病”，可“辟风寒”；《本草纲目》中记载：艾叶“生温熟热”，“灸之则透诸经而治百种病邪，起沉疴之人为康泰”。《肘后备急方》中记载“以艾灸病患床四角，各一壮”，以“治瘴气疫疠温毒”；《中医词典》中称艾灸能“祛寒逐湿”，对“风、寒、湿邪为患的疾病尤为适宜”。“艾叶辟邪”曾被视为迷信，经现代医学理论揭示其“妖魔鬼怪邪气”实为病毒、细菌和其他微生物。艾叶挥发油等物质对多种致病细菌和病毒均有抑制或杀灭作用，艾叶的防病辟邪作用有科学依据，是我国劳动人民长期应用艾叶“辟邪”方法的总结。

2020年初的新冠疫情属于“湿寒疫”，根据中医理论应以散寒除湿、避秽化浊、解毒通络为治疗准则[4]。艾叶生温熟热，气味芳香，具有祛湿散寒、芳香避秽、温经通络的功效。根据艾叶的防疫功效，中国针灸协会提出对疑似病例、轻症人群、恢复期患者采用艾灸治疗的方案[5]，四川、海南、江西等地针对无明确人群、健康人员提出佩戴含艾叶香囊的方案[6]，艾叶(包括艾叶烟熏和艾叶洗浴)的消毒、杀菌、洁净空气等功效，对预防新冠病毒及其扩散传播产生积极作用。自2017年第一届世界艾草产业大会举办以来，艾草产业受到地方政府高度重视，艾草产业在区域经济发展、乡村振兴等方面扮演着重要角色，艾草产业正由我国中部河南南阳和湖北蕲春产业集群区，逐渐向东部、南部、西部、北部地区全面转移，促进了浙江、湖南、陕西等地艾产业的蓬勃发展。本文主要综述艾的本草考证与艾叶化学成分及其抗菌抗病毒等生物活性的研究进展。

1 艾的本草考证

艾为多年生草本或略呈半灌木状，全株密被白色茸毛，高45～120 cm。单叶，叶片呈卵状椭圆形，边缘具粗锯齿，其叶上暗绿，叶下灰绿，均覆有白色软毛；花期7～10月。野生艾多生长于路旁、草地、荒野等处，全国均有分布[1]。艾在本草古籍中被称为艾草、灸草、艾蒿、蕲艾、艾叶、黄草、家艾、甜艾等，其名称繁多。艾叶作为一味中药，其名称最早出现在《诗经》中，《别录》曰：“艾叶生田野，三月三日采”；灸草在《埤雅》最早出现，曰：“艾…可以乂病者…一名曰灸草”；艾蒿最早见于郭璞《尔雅》；蕲艾见于《蕲艾传》；黄草最早见于《本草纲目》；家艾最早见于《医林纂要》；甜艾最早见于《本草求原》；草蓬、艾蓬、狼尾蒿子、香艾、野莲头、阿及艾均见于《中药大辞典》。

菊科蒿属全球有350 种以上，广布于北半球欧、亚、北美温带地区，少数种分布于非洲、南亚及中美洲等热带地区。我国有170种以上，各地均产[7]。艾耐寒、耐旱，对土壤、气候适应性较强，尤其以潮湿肥沃的土壤生长较好。除《中国药典》收载的艾作艾叶用以外，还有同属其他植物的叶在分布地区亦作“艾叶”入药[7](表1)。

我国艾资源丰富，种类繁多，除表1中列举的各种艾草外，还有华西蒿(A.occidentalisinensis)、秦岭蒿(A.qinlingensis)、辽东蒿(A.verbenacea)等，在福建省分布有魁蒿(A.princeps)、五月艾(A.indica)、红足蒿(A.rubripes)等种类。艾叶药用历史悠久，适用范围广泛，正确了解艾的名称、形态、种类，有助于进一步开发艾叶资源。

2 艾叶的主要化学成分

艾叶的化学成分可根据其沸点分为非挥发性化合物和挥发性成分[8](表2)。艾叶中的非挥发性成分包括黄酮类物质、酚酸、多糖、三萜类、脂肪酸、苯丙素类、甾醇类等[9—13]，其中总黄酮含量可达11.47%[14]，酚酸类成分可达3.28%～4.81%[15]。艾叶挥发性成分主要为挥发油，包括烯烃类、醇类、烷烃类、醛类、酯类和酮类[8]，也是艾叶的主要活性物质。艾烟熏蒸常用于室内消毒和预防流行病，因艾叶挥发油中富含桉油精、樟脑、龙脑等化合物，具有杀菌消毒的功效，艾叶挥发油是艾烟预防微生物感染的物质基础[16]；但艾烟中的萘[17]、苯酚[18]及苯甲醛、CO、焦油[19]等有害成分，会对机体血液循环系统、呼吸系统、免疫系统造成不良影响[20]，加强艾烟的无害化处理，有助于艾灸推广和普及。

表1 不同种“艾叶”的分布情况Table 1 Distribution of different species of Artemisia used as artemisiae argyi folium

表2 艾叶的化学成分主要类型及其代表化合物Table 2 The main types of chemical components and the representative compounds of Artemisia argyi leaves

表3 不同产地艾叶挥发油成分Table 3 Components of essential oil in leaves of Artemisia argyi from different habitats

研究表明，艾叶的挥发性成分因地理位置、采收保存时间、提取方法不同而存在较大差异(表3)。产自湖北蕲春的蕲艾质量最好，挥发油得率较高[22]。即便产地相同，在不同的时间采集，艾叶成分也会发生变化，传统意义上一般以端午节前后为艾叶最佳采收期，而现代研究认为在6月上旬采收蕲艾，艾叶挥发油含量最高[22,37]。有研究将艾叶的采收期进一步细化，采集时若以挥发油含量和成分为指标，其最佳的采集期为端午节前1～2周；若以挥发油所含侧柏酮等毒性成分为指标，最佳的采集期则为端午节后1～2周[38]。在保藏期间，艾叶的挥发性成分还会随着时间的延长而发生变化，一些易挥发成分如桉叶油醇、侧柏酮等相对减少，而难挥发性成分如石竹素、石竹烯等含量仍维持在较高水平[39]。水蒸气蒸馏法是目前应用较多的提取方法，此法简便，提取的成分类型多，但得率较低。随着技术的不断进步，超临界CO2萃取法和微波提取法也被应用到艾叶成分的提取中来。超临界CO2萃取法得率高，但提取成分不完全，以烃类、酯类和部分醇类居多；微波提取法能够较好地破坏植物细胞壁，提取的化合物类型丰富，得率较高[32]。因此在开发艾叶资源，选育优势品种时，应对不同产地和采收时间的艾叶加以区分；在测定艾叶的挥发性成分时应考虑不同条件的影响，以期达到最佳提取效果。

3 艾叶抗菌作用

艾叶的挥发油成分可抑制多种真菌和细菌。艾叶挥发油对絮状表皮癣菌、白色念珠菌和新型隐球菌等致脚气真菌和疫霉、黑曲霉、青霉等常见食物致腐真菌有较强抑制作用，艾熏30 min即可杀灭絮状表皮癣菌，效果显著[16,40]。艾叶挥发油对常见的有害细菌如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抑制效果更为明显。对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度(MIC)可达8.0 mg·mL-1[41]；对大肠杆菌的抑菌圈半径可达13.7 mm，其抑菌效果明显强于青霉素[42]。幽门螺旋杆菌入侵人体可引发胃炎、胃溃疡，Wang等[43]对艾中活性物质抑杀幽门螺旋杆菌的潜在靶点进行预测，发现黄酮类、倍半萜类化合物、单萜类化合物在幽门螺杆菌相关靶点(HtrA、HYPB)表现良好，提示艾可能对胃溃疡有治疗作用。此外，艾叶挥发油对炭疽杆菌、荧光假单胞菌、嗜水气单胞菌[44]及大肠埃希菌、普通变形杆菌、肠炎沙门氏菌[45]均有抗菌活性，可用于炭疽病、水生生物疾病、畜禽疾病的防治。

挥发油活性成分的结构与抗菌活性密切相关[46]。一般而言，酚醛>萜烯，单萜>倍半萜[46]；构型上，β异构体>α异构体[47]；碳原子数目上，碳原子数为12的脂肪酸抗菌活性最高[48]；Kurita等[49]提出挥发油的抗真菌活性与活性成分的分子轨道能的关系，活性成分的分子轨道能越低，其抗真菌活性越高。

挥发油的亲脂特性是发挥抗菌作用的重要机制，细胞膜可能是精油的作用靶点。研究表明挥发油中酚、醇、萜类物质具有强烈的疏水性，可大量积聚在膜表面，导致细菌细胞膜通透性增加[46]，影响膜参与的能量调节、能量传递、溶质转运和代谢调节等多个功能[46]，最终导致细胞内容物流出、细菌死亡。挥发油不仅破坏膜结构，还干扰膜的功能，Knobloch等[50]发现挥发油中的萜类化合物使线粒体膜上NADH和琥珀酸脱氢酶的反应速率降低，破坏细菌呼吸作用。艾叶挥发油还会引起细胞器损伤，施高翔等[51]发现艾叶挥发油可引起白色念珠菌胞内ROS累积，并使线粒体膜电位下降，最终诱导菌体凋亡。

4 艾叶抗病毒作用

利用艾烟消毒防疫自古有之，临床研究表明艾叶燃烧时产生的艾烟对鼻病毒、腺病毒、流感病毒、副流感病毒[52]和呼吸道合胞病毒(RSV)[53]均有抑制作用。韩轶等[53]发现艾熏时艾叶挥发油对呼吸道合胞病毒的半抑制浓度IC50为3.33 mg·L-1，有较强的抑制效果。吴楠[54]发现艾叶挥发油中的1,8-桉叶素对鸡传染性支气管炎病毒(IBV)有直接灭活作用，抑制率高达(85.36±2.31)%。艾烟可用于防治流感。骆阳[55]发现艾烟熏蒸加口服防感凉茶后30 d，消毒率可达88.07%，流感发病率大大降低。李瑞红等[56]发现利用艾条熏蒸后上呼吸道感染发病率仅为8.47%，流感发病率为0，有显著的统计学差异。在2003年SARS疫情中，曾有学者提出利用艾烟进行室内消毒的建议。在新冠疫情中，艾烟熏蒸在医院、社区中得到较多应用，吕沛宛[57]提出艾熏介入疫情早期防治的方案，为密集接触人群提供一种方便有效的艾条熏蒸方法。利用艾烟熏蒸成本低，效果明显，避免了化学消毒剂对人体的伤害，但因萘、苯酚、CO等有害物质的存在，艾烟会导致慢性咽炎甚至过敏的产生[20]，因此应加强艾烟使用的规范化。

艾叶挥发油具有疏水性和黏性，可与吸附前病毒的包膜相互作用，降低包膜的通透性，导致病毒内容物流出，这是艾叶发挥抗病毒活性的重要机制。有文章指出[58]，有黏性的挥发油为小分子成分，能在鼻腔表面形成一层致密的“药膜”，杀死进入鼻腔的病毒，并防止病毒入侵。除了破坏膜结构外，艾叶挥发油还干扰病毒复制。艾叶挥发油中的1,8-桉叶素能作用于病毒N蛋白的受体结合部位，影响病毒复制，并使被感染细胞G1期阻滞[54]。赵志鸿等[59]发现艾叶挥发油能明显抑制HepG2.2.15细胞HBs Ag和HBe Ag的分泌，并影响乙肝病毒的蛋白表达水平，从而抑制乙肝病毒DNA复制。另外，龚启华等[60]提出艾灸的热作用直接灭活病毒的理念，原因是病毒不耐热，大部分病毒在56 ℃作用20～60 min可被灭活，直接灸能在皮肤上维持 149～273 ℃ 7 min，皮肤下维持80～102 ℃ 7 min，使灸下组织能维持较长时间的高温，达到灭活病原体、产生“熟苗”的效果。目前这一说法未有数据支持。

5 艾叶机体免疫调节作用

艾灸是中医的一大特色，也是中国人民防疫抗疫的重要成果。艾灸对机体的调节有整体性的特点，艾灸既能激活免疫系统，同时对神经系统也有调节作用，可调整神经递质中去甲肾上腺素(NE)、5-羟色胺(5-HT)、一氧化氮(NO)的失衡，维持内环境稳定[61]。艾灸不仅可激活辅助T淋巴细胞[62]、红细胞[63]、吞噬细胞[64]等多种具有免疫功能的细胞，提高CD4+T、CD8+T细胞比例[65]；还能促进皮肤和脾脏中IL-1α、IL-1β、TNF-α等多种促炎因子的表达，可以治疗因病原菌、病毒引起的疾病[66]。此外艾草中的多糖也被证实有调节免疫的功效，可特异性地促进免疫球蛋白(IgM和IgG)、细胞因子(IL-1、IL-6和TNF-α)和NO的产生，从不同角度，多个层次上提高机体免疫力[10](表4)。

表4 艾灸激活不同免疫功能细胞Table 4 Moxibustion activates cells with different immune functions

多种传染病都有炎症反应，过度炎症反应容易造成机体免疫自稳平衡失调。艾烟可降低大鼠外周血中CD4+T细胞的CD4+CD25+Treg比例，调节免疫功能[70]。艾灸可下调Caspasel-1、L-1β、TNF-α、IL-lα、iNOS、IL-10等促炎细胞因子的表达量，抑制TNF-α的过量产生，调节红细胞变形能力，使IgG、IgE降低至正常水平，减轻炎细胞浸润，减少微血管的渗透性，缓解过度免疫对机体带来的伤害[71—73]。艾叶中的多酚被证实是一种缓解炎症的成分，可抑制一氧化氮(NO)产生和NF-κB激活，并通过抑制诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、TNF-α和白细胞介素1β的mRNA表达等减弱巨噬细胞的活化，降低机体的过度应激[74]。艾叶挥发油可抑制JAK/STAT1/3磷酸化和抑制巨噬细胞中促炎介质(NO、PGE2和ROS)和细胞因子(IL-6、TNF-α、IFN-β、MCP-1)的释放，减轻机体炎症反应[75]。以上表明艾叶不仅整体性提高人体免疫活性，抵御微生物侵染，还在体液、细胞因子水平上缓解过度免疫给机体带来的伤害，对免疫系统调节具有双向性。

研究表明，艾灸最重要的体内作用机制是热作用[76]，无论是直接灸时产生的强烈热刺激，还是间接灸时的温热效应，都对机体的感受器、免疫细胞，以及后续的神经-体液调节有刺激作用[77]，并有利于人体对药物的吸收[76]；红外辐射效应是艾灸的独特之处，也是近几年的研究热点之一。直接灸时产生近红外辐射，可达机体皮下组织10 mm，产生明显的光电作用和光生化作用，使机体得到较强的“得气感”[78]，还刺激穴位处产生能量[76]。间接灸主要产生远红外辐射[78]，刺激机体表皮，产生局部效应。有研究发现，隔物灸的峰值在7.5 μm左右，与人体的辐射峰值非常接近，可产生交感振动[79]，促进NO释放调节皮肤微循环[80]。但间接灸的作用机理还需进一步发掘。

6 展望

艾在我国各地均有分布，名称众多，名称的演绎从侧面反映了艾的药用历史之悠久、范围之广泛。艾叶气味芳香，含有艾叶挥发油、黄酮类化合物等活性成分，无论是在体内还是体外，艾叶对微生物感染均显示出较强的抑制活性。在体外，艾叶广谱抗菌抗病毒，艾灸、艾熏时产生的含萜类成分的小分子艾叶挥发油可与细菌细胞膜、病毒外套膜粘合并破坏，导致内容物流出，微生物生理机能紊乱；在体内，艾叶不仅激活多种免疫功能细胞和细胞因子，还在整体上调节免疫系统，降低机体过度免疫，维持内环境稳定。

艾叶可抑杀多种病毒，在防治病毒性肺炎中有较好的效果，这一点在治疗非典型性肺炎中得到验证[81]。在2020年新冠疫情防控中，艾叶的防疫功能受到重视，多种艾灸、艾熏方案在全国推行，国家中医药管理局、中国针灸学会和四川、安徽、江西等地也对各类人群提出艾灸方案[82]。艾灸在抗击新冠肺炎疫情中初见成效[83]，在未来流行性疾病防治中也将具有独特性优势和发展前景。随着提取和检测技术的进步，艾叶在治疗微生物侵染的应用机制逐渐被确定，并进一步细化。但同时艾叶在应用中仍存在一些问题：艾叶的活性成分复杂，挥发性成分较高，造成提取单一活性成分比较困难；由于艾烟的存在，导致艾灸在国际上难以推广，艾灸的无烟化处理亟待解决；艾叶在流行性疾病的临床治疗中具有一定疗效，但作用机制有待进一步阐明。

致 谢：厦门市园林植物园陈恒彬高级农艺师、福建省亚热带植物研究所童庆宣高级工程师、厦门市海沧保生青草药传习中心许子贤副主任为文章撰写提供指导，特此致谢。