铁牛七药材研究进展

黄仕其，张烊烊，李玉泽，樊 浩，黄文丽，邓 翀，王 薇,2**，宋小妹,2*

(1.陕西中医药大学 药学院，陕西 咸阳 712046； 2.陕西省中药基础与新药研究重点实验室，陕西 咸阳 712046)

铁牛七为毛茛科(Ranunculaceae)乌头属(Aconitum)铁棒锤(AconitumpendulumBusch)-和伏毛铁棒锤(AconitumflavumHandel-Mazzetti)的块根[1]。铁牛七又名铁棒锤、榜那、雪上一枝蒿，《中药大辞典》记载[2]铁棒锤(铁牛七)具有活血化瘀，祛风除湿，消肿止痛等功效，临床上多用于治疗风湿性关节炎，关节肿痛等症。现代药理研究发现该药所含乌头类生物碱类成分具有显著的镇痛麻醉、抗炎、抗肿瘤等活性，近年来在农业领域研究颇为广泛，其二萜类生物碱具有良好的杀虫活性，然而目前以铁棒锤为临床应用药材的植物基源混乱，各地各区域均有差异；其次，在其临床应用上因其双酯型乌头生物碱具有毒性特点而倍受关注。对此，多名研究人员以炮制减毒增效为目的研究多种炮制方法对铁棒锤药材化学成分及药理活性的影响。本文旨在疏理目前为止对铁牛七基源考证、化学成分、药理与毒理作用、炮制等方面的研究进展，为后者深入研究和开发铁牛七的临床应用提供参考。

1 基源考证

铁牛七一名记载于《陕西中草药》，为陕西太白七药之一，该书记载铁牛七来源于铁棒锤(A.pendulm)和伏毛铁棒锤(A.flavum)的块根，铁棒锤与伏毛铁棒锤主要分布于陕、甘、宁、川、藏、贵等西北一带区域，其地域应用不同，在各地民间所用铁棒锤药材的基源植物也不一样。铁棒锤一名常见于西北各地方药材标准和本草著作，作为民间常用药并未被国家药典收录，宁夏回族自治区把铁棒锤作为地方大宗商品药材，在当地应用广泛。《回药本草》、《宁夏中药志》对铁棒锤记载其基源植物为伏毛铁棒锤(A.flavum)的块根，《甘肃中药材标准》中记载铁棒锤为铁棒锤(A.pendulm)和伏毛铁棒锤(A.flavum)的块根[3]；《本草纲目拾遗》中记载铁棒锤又名雪上一枝蒿，而《全国中草药汇编》则将铁棒锤与雪上一枝蒿分别记载，该书记载雪上一枝蒿为毛茛科乌头属短柄乌头(AconitumbrachypodumDiels)及其变种的干燥块根，主要分布于云南、四川等地，《山东中药材标准》、《四川中药材标准》收载的雪上一枝蒿基源均包括铁棒锤(A.pendulm)和伏毛铁棒锤(A.flavum)的块根，中国药典1997年版中则记载雪上一枝蒿唯一基源为短柄乌头(A.brachypodum)的块根[4]；上海药品检验所对陕甘宁川等省(自治州)所产雪上一枝蒿进行基源鉴定[5]，雪上一枝蒿源自云南，现已转移到西北多个地区，甘肃、宁夏、青海等地所用的雪上一枝蒿在民间称之为铁棒锤，而非国家药典收录的正品来源植物短柄乌头；赵梅宇[4]对藏药榜那的基源考证做了大量的文献研究，指出榜那(藏名)为铁棒锤(中药名)，其基源为铁棒锤(A.pendulm)和伏毛铁棒锤(A.flavum)的块根。

2 化学成分

2.1 生物碱类

铁牛七化学成分主要有C19和C20二萜类生物碱，C骨架类型主要有乌头碱型(I)、napelline型(Ⅱ)、dehydronapelline型(Ⅲ)和neolline型(Ⅳ)。乌头碱型生物碱多在C14位、C8位有酯基官能团取代，故而形成双酯型二萜生物碱，其中乌头碱，次乌头碱具有强烈的毒性，此外，化合物40～57为一些结构复杂的二萜生物碱，且都是在C19、C20二萜生物碱骨架类型基础上改变官能团的位置和异构。具体化合物名称、母核官能团的取代及结构图见表1、表2和图1。

表1 铁牛七中生物碱类化合物

续表1 铁牛七中生物碱类化合物

表2 铁牛七中生物碱类化合物

图1 铁牛七中生物碱类结构Fig. 1 Structure of alkaloids in A. pendulm and A. flavum

2.2 其它类化合物

其他非生物碱化学成分有黄酮类、甾醇类、苷类等化合物。具体化合物名称、结构图见表3和图2。

表3 铁牛七中其他类化合物

3 药理作用

3.1 镇痛抗炎作用

伏毛铁棒锤是宁夏回族常用药，也是宁夏地区道地性药材，其镇痛抗炎作用被该地区科研人员广泛研究。付雪艳[7]通过传统的小鼠热板法、醋酸扭体法等实验发现伏毛铁棒锤提取物30%乙醇洗脱部位具有镇痛抗炎作用；黄青[26]将伏毛铁棒锤50%乙醇洗部分和95%乙醇洗部分镇痛抗炎活性效果进行比较，发现前者效果更好。此外，针对乌头碱具有毒性这一特性，而乌头碱又具有很好的镇痛抗炎活性，研究人员[27]将伏毛铁棒锤与β-环糊精相结合形成包含物，通过镇痛抗炎实验验证了此包含物也具有一定的抗炎镇痛作用。关于伏毛铁棒锤非生物碱的研究，于良[25]发现5-羟甲基糠醛对炎症细胞T细胞具有很好的抑制作用，从而提示5-羟甲基糠醛单体化合物可能成为一种新的治疗类风湿性关节炎药物；还有人[28]发现其非生物碱活性部位-黄酮类为治疗类风湿性关节炎的主要化学成分并初步研究了其抗炎作用机制。目前对于伏毛铁棒锤非生物碱部位用于镇痛抗炎的药物组合物和制备方法已经获得国家专利[29]。

图2 铁牛七中其他类化合物结构Fig. 2 Structure of other compounds in A. pendulm and A. flavum

伏毛铁棒锤所含不同生物碱成份具有不同程度的镇痛抗炎效果。研究人员[30]发现3-乙酰乌头碱镇痛抗炎效果优于块根提取的总生物碱；陆满文[31-32]等人在此实验基础上进一步研究发现乌头碱镇痛抗炎活性强于3-乙酰乌头碱，此二者与铁总碱的抗炎镇痛效果相当于抗风湿性关节炎常用药水杨酸钠的药物疗效；黄先菊[33]通过小鼠醋酸扭体法实验研究发现了铁棒锤提取物的氯仿部位具有显著镇痛抗炎效果，且强于总生物碱和阳性药阿司匹林。在临床用药方面，研究者[34]发现以伏毛铁棒锤中3-乙酰乌头碱为主要有效成分的新药新乌宁痛抗炎镇痛效果很好；以铁棒锤浸膏为主要成份的药品铁棒锤止痛膏临床治疗肩周炎效果明显[35]。杨伯涛[36]以伏毛铁棒锤提取纯化的总生物碱作为研发缓释制剂止痛新药的主要成分来制备新药的方法已经获得国家专利。

3.2 抗肿瘤作用

目前已有研究表明，伏毛铁棒锤的不同溶剂提取物与生物碱部位对于人体肿瘤细胞等具有一定的抑制作用，如郝文婧[14]发现铁棒锤中的抗瘤活性部位来自其生物碱部位，对肿瘤细胞具有很好的抑制作用，且有随浓度升高不断增强的趋势；有研究者[37]对铁牛七水提取物进行体外抑制肿瘤生长实验，发现其对人体肝癌、胃癌、食管癌等癌细胞有显著杀伤作用，效果呈剂量依赖关系。魏鼎华[9]从铁棒锤乙醇提取物中分离出8个化合物，采用MTT法对其进行抗肿瘤活性筛选研究，实验表明乌头碱对肺癌A549细胞、肺癌1299细胞具有显著的抑制活性，且其活性强于阳性药5-氟尿嘧啶；有人[38]又用此方法验证了铁棒锤中的宋果灵与3-乙酰乌头碱均能抑制肝肿瘤细胞的生长并能促使其凋亡。

3.3 抑菌作用

铁棒锤具有广谱的抗菌作用，在对铁棒锤进行了体外抑菌活性的研究时，张春江[39]发现其提取物对金黄色葡萄球菌和耐药表皮葡萄球菌有很强的抑制作用，并证实铁棒锤醇提物抑菌作用强于水提物；董开忠[40]通过琼脂扩散法抑菌实验研究铁棒锤对肠道致病菌体外抑菌作用效果，实验结果表明铁棒锤具有广谱的抗菌活性，能够抑制大肠埃希菌、变形杆菌、伤寒沙门氏菌、金黄色葡萄球菌等肠道致病菌的增殖，同时得出了铁棒锤水提物抗菌效果强于醇提物这一结论。

3.4 杀虫活性

铁棒锤全草虽具有毒性，但在农业领域作为杀虫剂的研究开发较少，近年来学者着重对铁棒锤对杀虫活性不断进行实验探索，研究发现其中的一些提取物对害虫具有毒杀作用。有实验研究[41]发现伏毛铁棒锤乙醇提取物对枸杞蚜虫、桃蚜虫具有很好的杀虫效果；张玉粉[42]利用浸渍法测试伏毛铁棒锤各部位杀虫活性，结果显示其根、茎、荚部位对小菜蛾虫具有显著的触杀活性；梁永锋[43-45]等人则采用浸虫法和叶碟法研究了伏毛铁棒锤乙醇提取物不同极性溶剂萃取部分对小菜蛾虫、菜青虫、甘蓝虫的毒杀和拒食活性，通过石油醚、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇、水等萃取部位的杀虫实验结果对比，发现石油醚萃取物对小菜蛾虫有最好的毒杀作用，而水、正丁醇、乙酸乙酯萃取物则对菜青虫和甘蓝虫有很强的毒杀作用和拒食作用，此实验研究表明伏毛铁棒锤醇提物中极性小的化合物对小菜蛾虫具有毒杀活性，极性大的一类对菜青虫和甘蓝虫具有毒杀拒食活性；郭生虎[46]通过相同方法研究发现伏毛铁棒锤95%乙醇提取的总生物碱对粘虫、枸杞蚜虫具有较强的毒杀作用，另外郑庆伟[47]还将总生物碱与苦参碱进行联合杀虫效果研究，这种复配性杀虫剂制备方法已获得国家专利；张建英[48-49]等人还发现伏毛铁棒锤中的乙醇和氯仿提取物杀螨效果最强，前者还对枸杞蚜虫具有毒杀活性；刘锦霞[50]发现铁棒锤生物碱乳剂能够杀死菜青虫。

4 毒理作用

铁牛七中的乌头碱成分抗炎镇痛作用最为显著，因乌头碱与次乌头碱为有强烈毒性的双酯型二萜生物碱，其主要毒性基团为C14位、C8位羟基与醋酸、苯甲酸结合成的OAC、OBz等酯基，所以具有一定的毒理作用。研究报道[51]OAC、OBz官能团是双酯型二萜生物碱具有心脏毒性的结构基础，通过水煮等炮制方法使得乌头类双酯型生物碱逐步转化为毒性低的单酯型生物碱和苯甲酰乌头原碱。

目前针对铁牛七中以乌头碱、次乌头碱为代表的毒性生物碱类成分研究较少。研究者从细胞毒性，动物实验以及临床病例等方面探究了铁牛七中乌头碱的毒性强弱和人中毒后的临床症状。张宏利[52]在喂食小鼠的饲料中加入铁棒锤细粉观察其毒性效果，发现20%的铁棒锤样品对小鼠的毒杀率达90%，并使小鼠产生积累致毒；付雪艳[53]进行铁棒锤对小鼠的毒理实验，发现小鼠肝脏、心脏均有明显的病理变化，细胞不同状态的坏死；在临床病例方面，研究者[54]发现乌头碱对人体神经系统、消化系统可产生一定的毒性，尤其是对心血管系统造成不同程度的心率失常；有病人因铁棒锤中毒而出现双向性心率失常，临床表现为四肢发麻、流涎、大汗、呕吐、腹痛、烦躁不安[55]；同时张西平[56]通过7例临床病例分析，发现伏毛铁棒锤中毒可引起严重的心率失常、呼吸困难；赵瑞[57]也发现铁棒锤中毒可引起室性心率失常，并且探讨了乌头碱中毒的分子机制与Na+、Ca2+、K+离子通道的相关分析。

5 炮制

铁牛七作为太白七药之一，同时也是太白四大毒性七药(羊角七、金牛七、麻布七、铁牛七)之一[58]，其C19乌头型生物碱具有显著的药理活性，但同时又有很强的毒性，故铁牛七的中药炮制成为临床应用的研究重点，不同地区对铁牛七的炮制方法各有不同，其目的都是减毒增效。研究指出[59]铁棒锤在各地区有多种炮制技术，与传统炮制方法水煮、蒸、炙不同，西藏地区广泛使用“流水漂洗、酒中研磨”方法，青海地区则有在铁锅中用糌粑拌炒炮制铁棒锤的方法，广西地区有蒸法，宁夏回药医著中有用草灰煨热铁棒锤的炮制方法，作为羌药使用时常有水煮、砂炒、蒸制等方法。

付雪艳[60]认为烘制为伏毛铁棒锤的最佳炮制方法，通过采用小鼠毒性实验以及镇痛抗炎药效指标比较“蒸”、“煮”、“烘”、“诃子汤制”等炮制方法的效果，得出这一结论；不过程涛[61]通过小鼠耳廓肿胀实验研究发现铁棒锤生品与水煮炮制品的镇痛抗炎效果无明显的差异。有研究者[62]采用HPLC法测定了铁棒锤生品乌头碱含量比炮制品高14倍之多，说明炮制能够降低铁棒锤药材的毒性；廖琦[63]研究发现铁棒锤砂炒后镇痛抗炎效果依然显著，并且对炮制品所含指标性化学成分苯甲酰乌头原碱进行了体内代谢规律的研究；赵梅宇[64]研究了不同炮制方法对藏药榜那的毒性影响，通过诃子汤制、高压制、灵芝真菌制等炮制方法发现药材炮制后所含双酯型乌头生物碱含量均有下降，而单酯型苯甲酰乌头生物碱含量增加；曾陈娟[65]通过传统的砂炒、水煮、蒸制等方法炮制羌药铁棒锤并研究其毒性、药理活性以及化学成分，建立了铁棒锤砂炒炮制方法的质量标准与炮制工艺。此外王毓杰[6]系统研究了不同炮制品炮制前后化学成分与毒性的相互变化和影响，以此来阐明炮制减毒增效的科学原理。

6 讨论

铁牛七作为民间常用药，主要分布于我国西北地区，藏族、回族、羌族等少数民族对铁牛七已形成独特的医药应用体系，在民间铁牛七广泛用于治疗风湿性关节炎，瘀血肿痛，跌打损伤等病症。铁牛七主含二萜类生物碱，因其含有乌头型生物碱的毒性和镇痛抗炎活性而成为临床用药和药学研究的重点。在抗肿瘤作用方面，铁牛七对肺癌细胞有很好的毒理活性，但目前学界对抗肿瘤的分子作用机制研究不够深入广泛，未来可以朝此方向进一步展开研究。铁牛七中单体化合物3-乙酰乌头碱作为抗炎镇痛药物已完成新药的研发与上市，其生药浸膏提取物已成为活血止痛类药品的主要成分，有关铁牛七总生物碱纯化物、非生物碱活性部位化合物新药研发均获得了国家专利，对于单体生物碱的活性研究与新药研发可能还有一定的研究空间。

目前对于铁牛七除了显著的镇痛抗炎药理作用研究之外，其杀虫活性和炮制这两方面的研究也成为热点，并且取得了丰富的研究成果。杀虫剂的研发方法已获得国家专利，在植物种植和生长方面对于其不同的病害虫进行防治和杀虫研究，开发新型植物源杀虫剂更是农业种植的发展趋势。铁牛七生品化学成分及药理活性的研究，基于炮制品的化学成分研究还有很大空间，探索不同炮制方法对化学成分和药理活性的影响，能为进一步阐明炮制减毒原理和寻找天然药物活性结构提供研究思路，同时，铁牛七传统的民间古法炮制和临床应用在研究现代炮制工艺时依然具有参考意义。值得注意的是，铁牛七广泛应用于民间，因各地区民间用药植物来源和药材标准有很大差异，不同地区和民族对铁牛七的植物基源应当进行研究考证，并根据本地用药习惯制定相应的药材质量标准。