甘草抗氧化现代研究进展

李念虹,化敏,戴衍朋,石典花,周倩

(1.山东省中医药研究院,山东 济南 250014;2.山东中医药大学，山东 济南 250355)

甘草为豆科植物甘草(GlycyrrhizauralensisFisch.)、胀果甘草(GlycyrrhizainflataBat.)或光果甘草(GlycyrrhizaglabraL.)的干燥根和根茎。其分布于陕西、甘肃、青海、新疆、山东等地。甘草具有补脾益气、清热解毒、祛痰止咳、缓急止痛、调和诸药之功效，临床常用于脾胃虚弱、倦怠乏力、心悸气短、咳嗽痰多、脘腹、四肢挛急疼痛、痈肿疮毒，还可缓解药物毒性和烈性。同时甘草作为一种天然的抗氧化剂，其抗氧化活性已在多个领域得到广泛应用。自由基引起的膜脂质氧化性损伤是导致衰老、癌症、心血管多种疾病的重要因素，而抗氧化剂具有抑制活性氧自由基产生或清除体内有害的自由基，从而起到减少肿瘤、炎症和心血管疾病等退行性疾病的发生。现代研究发现，甘草主要的抗氧化活性成分为黄酮类化合物，同时皂苷和多糖等其他类成分也有一定的抗氧化作用[1]。此外，甘草黄酮的抗癌、改善心血管系统疾病及预防老年痴呆等生理活性，也与抗氧化机制有关[2]。因此，将抗氧化活性成分作为甘草质量评价与控制的关键指标可作为未来重要研究方向之一，鉴于此，笔者对甘草的抗氧化的现代研究进行综述如下。

1 甘草的抗氧化作用研究

1.1 甘草黄酮抗氧化作用研究进展 井元知子等[3]分别采用X-XO法、线粒体法和微粒体法对新疆甘草成分进行了抗氧化作用研究，结果发现甘草中5种查尔酮类成分(甘草查尔酮A～D和甘草素)均具有抗氧化作用，其中B环有儿茶酚结构的查尔酮B和D抗氧化作用最强，通过与刺凌德草碱抗氧化活性比较，明确了查尔酮类抗氧化活性与B环结构有关。木合布尔·阿布尔孜等[4]从新疆光果甘草中分离制备得到甘草总黄酮和光甘草定，利用人类HL-60 细胞和大鼠肝微粒体做体外抗氧化实验模型，对其进行抗氧化活性测定，结果证明二者均具有明显的强抗自由基活性，其中光甘草定与常用的自由基清除剂EGB761类似，是活性最强的异黄酮类成分之一。陈晶晶等[5]以甘草苷为研究对象，开展了其对肝癌细胞SH-EP1细胞株氧化应激损伤模型模型细胞的活力值及线粒体凋亡分子、抗氧化分子含量的影响研究，结果发现，甘草苷可显著上调SH-EP1细胞株细胞活力值以及X连锁凋亡抑制蛋白、Bcl-2、Bax、超氧化物歧化酶、核因子NF-E2相关因子、抗氧化反应元件、谷胱甘肽过氧化物酶和儿茶酚-1含量，下调Bax和caspase-3水平，从而起到抑制氧化应激导致的细胞凋亡的作用。且甘草苷浓度越高，细胞活力值越大。

异甘草素是甘草中具有明确抗氧化活性的黄酮类化合物之一[6]，但是该化合物含量低，提取效率低，分离难度大，因此研究建立简便的合成异甘草素及其衍生物的方法十分必要。张光辉等[7]通过酰化、羟醛缩合反应合成异甘草素甲苷，利用其与DPPH自由基溶液的反应考察了其抗氧化活性，结果表明异甘草素甲苷也具一定的抗氧化活性，但明显低于异甘草素，证实异甘草素的4位羟基是抗氧化活性的有效部位。崔誉蓉等[8]通过比较甘草苷、异甘草苷、甘草素、异甘草素4种化合物对体外6种氧自由基(羟自由基、金属离子螯合能力、DPPH、超氧阴离子清除率、亚油酸过氧化抑制率和卵黄脂质过氧化抑制能力)的清除能力，探讨了4种化合物抗氧化作用的构效关系，发现甘草黄酮类化合物中C4-OH是起抗氧化作用的必要基团，C环开环后形成的羟基和双键是其抗氧化活性显著增强的重要原因。张光辉等[9]以甘草素标准品为对照，对甘草甲苷、甘草乙苷清除DPPH自由基活性进行测试，结果三者抗氧化活性大小依次为甘草素>甘草甲苷>甘草乙苷。甘草甲苷和甘草乙苷均具有较强的抗氧化活性，推测与结构中的酚羟基可以被氧化为醌类物质有关，甘草素活性高于样品，表明甘草素的2个酚羟基是抗氧化活性有效部位。上述研究结果可为开展抗氧化活性成分合成相关研究提供科学参考。

口服中药经消化道吸收后进入血液，通过毛细血管渗透进入组织液，最后作用于靶标产生活性，因此体内具有药动学特征的成分及在体内生成的活性代谢物组合物才是发挥药效的物质基础。罗丽平等[10]选择具有明确抗氧化活性的6个甘草黄酮类化合物，包括刺甘草查尔酮、甘草查尔酮B、甘草查尔酮A、5-(1,1-dimethylally)-3,4,4′-trihydroxy-2-methoxychalcone、glycycourmarin和glyurallin B，将其与肝微粒体共同孵育,将孵育样品中加入DPPH，分析不同代谢产物的抗氧化活性，结果表明6 个黄酮类化合物在经过大鼠肝微粒体体外代谢后，其代谢产物仍具有一定的抗氧化活性(见图1)。

1.2 甘草三萜抗氧化作用相关研究 甘草三萜类成分具有含量高、生理活性强的特点，甘草的很多药理作用都与该类成分有直接关系。其中甘草酸是发挥药理活性的重要有效成分之一，在体内主要以其代谢物甘草次酸的形式被吸收[11]而发挥作用，甘草次酸具有明确的抗氧化损伤的药理学作用[12]。蔡东森等[13-14]通过向团头鲂投喂饲料中添加甘草次酸观察甘草次酸对团头鲂抗氧化功能的影响。结果显示，饲料添加甘草次酸可显著提高肝脏超氧化物歧化酶活性和还原型谷胱甘肽含量，降低丙二醛含量。可使肝脏中脂蛋白酯酶、肝酯酶和总酯酶活性显著降低,这可能是由于甘草次酸加强脂解作用，提高脂肪代谢酶活性导致的。邢燕等[15]为探讨甘草次酸对大鼠心肌细胞氧化性损伤的影响，以不同浓度甘草次酸作用于H9c2大鼠心肌细胞氧化损伤模型，检测ROS的生成量，细胞凋亡率，PI3K、AKT1、p-AKT 蛋白的表达，结果发现，甘草次酸可能通过调节磷酸肌醇3激酶-蛋白激酶B(PI3K-AKT) 信号通道抑制H2O2导致的大鼠心肌细胞氧化损伤，减少细胞凋亡比例。

Liu等[16]对从甘草中新分离出的8种三萜皂苷的抗氧化作用进行了体外试验评价，发现其中两种化合物(glyuralsaponin B和glyuralsaponin H)对Fe3+/半胱氨酸诱导的0.1 μm的过氧化脂质肝脏微粒体有明显的抗氧化活性。

1.3 甘草多糖抗氧化作用相关研究 甘草多糖是甘草中除甘草黄酮、三萜类等成分之外的又一重要生物活性物质。丛媛媛等[17]提取的胀果甘草多糖，运用化学发光体系产生自由基模型研究了不同质量浓度的胀果多糖对DPPH自由基、羟自由基及超氧阴离子自由基的清除作用，发现粗多糖对以上自由基均有一定的清除作用，说明胀果甘草多糖具有一定的抗氧化活性，可以保护细胞免受自由基破坏，避免自由基过多对人体造成伤害。乌兰其其格等[18]以甘草为原料,采用水提醇沉法提取得到甘草粗多糖和水提一级、二级、三级多糖，根据芬顿反应原理研究其羟自由基的清除能力，并在酱油试样中添加提取的多糖后，研究了其羟基自由基清除能力，结果表明，酱油试样在加入甘草多糖后对羟基的清除能力可见明显增强。衣蕾等[19]通过对高罗曼鸡注射鸡新城疫Ⅳ系疫苗构建模型，分组注射甘草多糖、生理盐水，定血清总抗氧化能力、谷胱甘肽过氧化物酶、过氧化氢酶的活性和超氧化物歧化酶、丙二醛含量，结果发现，甘草多糖可以显著提高罗曼鸡的T-AOC、GSH-Px和CAT活性，对鸡体内抗氧化活性的提高有显著作用。

Lian等[20]研究了甘草多糖经硒化修饰后的结构特性和抗氧化活性，发现硒化甘草多糖在体外和体内都表现出更强的抗氧化活性，表明，硒化修饰显著提高了甘草多糖的抗氧化活性，增加了其作为抗氧化剂的应用潜力。Zhang等[21]采用DEAE-52纤维素柱和Sephadex G-100柱层析法从甘草中分离纯化出3种水溶性甘草多糖，通过对其理化性质及抗氧化活性进行了研究,发现低分子量和高葡萄糖比的甘草多糖在相同的浓度下具有较高的抗氧化活性,分子量和单糖组成比例对抗氧化活性有影响。

现代研究认为多糖的抗氧化作用一方面是通过Nrf2/ARE通路调节编码下游抗氧化酶基因的表达，而抗氧化酶进一步阻断自由基链式反应，从而减少自由基的生成[22-23]。另一方面则是通过抑制iNOS mRNA表达，减少NO生成，从而明显增加抗氧化能力，减少氧化应激损伤[24]。

1.4 其他 郑明初等[25]采用回流法提取制得甘草醇提物，将不同浓度的甘草醇提取物加入油脂样品，定时测其过氧化值(POV)。通过研究发现，该提取物对棕榈油、猪油、菜籽油均能有效的延长其氧化的反应期，延长过氧化物的生成速度，且当其在油脂中的添加量为0.02%时，抗氧化性能大于BHT，且随添加量增加，抗氧化性能显著增强，其抗氧化性能可能与甘草的黄酮类化合物具有不同程度的抗氧化性和抗菌性等作用有关。彭雪萍等[26]为筛选甘草抗氧化有效部位，对甘草分部位进行提取分离，将提取物加入到猪油中烘箱烘烤，隔天测定其过氧化值，发现甘草中各极性部位的抗氧化性乙酸乙酯部位最强，乙醚、石油醚、95%乙醇次之，二氯甲烷部位最弱。Fan等[27]通过清除自由基(ABTS·+,DPPH·和ONOO-)对提取物中不同部位的抗氧化活性进行了评价。采用在线HPLC-ABTS·+和HPLC-ESI-MS/MS 联用技术筛选甘草提取物中的自由基清除剂。结果表明，提取物中乙酸乙酯和正丁醇组分中总酚和总黄酮含量较高，抗氧化活性较强。

1.5 甘草抗氧化性相关疾病研究 现代药理研究表明，甘草在消化系统、抗病毒、抗衰老、抗肿瘤方面也表现出明显活性，其中多种药理活性作用机制与抗氧化有关。

孙国庆等[28]通过观察不同剂量甘草苷对D-半乳糖(D-gal)造成的衰老型大鼠的学习记忆的影响，探讨了甘草苷抗衰老大鼠模型的作用及其机制。结果发现，甘草苷可通过增强超氧化物歧化酶(SOD) 、谷胱甘肽过氧化酶(GSH-Px) 等体内抗氧化酶活性，降低大鼠脑组织中脂氧化代谢产物丙二醛(MDA)含量，从而起到改善大鼠海马体神经元受损状态，提高D-半乳糖致衰老大鼠的学习记忆能力的作用。赵凡凡[29]通过研究发现甘草水提物能够显著性改善D-gal诱导的衰老大鼠认知功能损伤和氧化应激损伤，增强SOD、GSH-Px和过氧化氢酶(CAT)活性，提高乙酰胆碱(ACh)含量，使乙酰胆碱酯酶(AChE)活性和 MDA 含量显著性下降，同时甘草水提物具有调节胆碱功能紊乱和抑制细胞的凋亡作用。代谢组学研究结合多元统计分析发现甘草水提物还能够明显改善机体牛磺酸合成，表明甘草水提物发挥抗衰老作用也可能是通过调节牛磺酸合成来发挥作用的，而牛磺酸具有重要的抗氧化作用。

异甘草素可以显著减轻大鼠实验性脑出血后早期脑损伤，具有一定的脑保护作用，曾军[30]通过研究证实该神经保护作用涉及ROS产生、NF-κB途径、NLRP3炎症小体途径的抑制和Nrf2活化所介导的抗氧化途径的活化。并进一步在大鼠脑出血实验模型上进行了Nrf2在体的干扰试验，研究结果提示，异甘草素是通过促进Nrf2活化介导的抗氧化途径，进而达到对NF-κB途径、NLRP3炎症小体途径的抑制，最终发挥其脑出血后脑组织损伤的神经保护性作用。氧自由基或活性氧在脑瘤出现的某个阶段也会起到非常重要的作用，有研究表明[31]，甘草中所含的黄酮类成分，包括甘草素、异甘草素、甘草苷、异甘草苷、新甘草苷、新异甘草苷和异甘草素-4-β-葡萄糖-β-洋芫妥糖苷，可有效地清除氧自由基，起到保护细胞膜免受损害，从而对缺血再灌注型的脑损害起到保护作用。

肺纤维化一方面是与免疫系统及炎症的损伤有关，此外还可能跟体内细胞正常结构的变化或凋亡、氧化/抗氧化及免疫系统失衡等因素有关。甘草有着明显的抗氧化活性，可使正常细胞不受氧化所侵害，从而对肺纤维化起到一定的保护作用。王明新[32]通过资料总结发现甘草查耳酮A可通过减少一氧化氮酶的表达，来抑制一氧化氮的合成，从而抑制炎症介质的释放，从而起到对自身肺脏的保护作用。甘草酸对肺纤维化具有较强的非特异性抗氧化能力，可以抑制肺成纤维细胞的增殖和分泌胶原，从而对肺损伤起到保护作用。

2 甘草炮制品抗氧化的相关研究

炙甘草为甘草临床最常见的炮制规格，传统中医药理论认为，甘草蜜炙后可增强补益作用。现代研究发现，甘草蜜炙后仍具有一定的抗氧化作用。胡晓慧等[33]采用1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基法、铁离子还原法、总抗氧化能力测试(ABTS法)以及福林试剂法测定相同生药浓度的生甘草浸膏和炙甘草浸膏的抗氧化能力，发现生甘草与炙甘草均具有DPPH自由基清除能力、铁离子还原能力和总抗氧化能力。且甘草经过炮制其抗氧化作用有所增强，炙甘草的抗氧化能力大于生甘草。

炙甘草汤是《伤寒论》中治疗心动悸、脉结代的名方。方中炙甘草甘温益气，通经脉，利血气，缓急养心为君药。袁杰等[34]研究发现炙甘草汤可以提高SOD活性,降低ROS和MDA的含量,提示炙甘草汤可以增强心肌的抗氧化能力,从而减少膜的脂质过氧化损伤，最终达到保护心肌的作用。同时,炙甘草汤还具有保护缺血-再灌注损伤心肌的作用，这种作用可能与炙甘草汤能提高抗氧化酶活性、清除过多氧自由基有关。

3 小结与讨论

甘草是我国最常用的传统中药之一，其分布广泛，药用历史悠久，临床疗效显著，临床应用价值很高，其具备的抗氧化活性为其广泛应用奠定了坚实的基础，也展示出了非常广阔的应用前景，临床多种疾病都与氧化作用有关，因此研究甘草抗氧化作用对于预防、治疗心血管疾病、炎症、肿瘤、抗衰老可能意义重大。但目前甘草抗氧化研究机理方面并未完全阐明，甘草及其炮制品之间的抗氧化性能之间的差异以及与甘草炮制前后功效差异之前的关系尚不明确。随着对甘草的进一步研究，甘草会得到更有效的开发和利用，使甘草的抗氧化性能在治疗疾病、食品加工等方面发挥更大的作用。