紫锥菊免疫活性成分及作用机制研究进展

李梓欣，吕世洁，战瑞雪，田 新，史 磊，李 峰

(山东中医药大学 药学院,山东 济南 250000)

紫锥菊Echinacea purpurea（L.）Moench 为菊科松果菊属多年生草本植物，也称“松果菊”，原产于北美洲，已发现有8 个种及数个变种，目前研究人员已经将紫锥菊Echinacea purpurea（L.）Moench（亦称紫松果菊）、淡紫松果菊Echinacea angustifolia（DC.）Hell 及狭叶紫锥菊Echinacea pallida（Nutt.）Nutt 作为药物进行开发。紫锥菊具有免疫调节、抗病毒、抗炎、抗菌和促进再生等多种药理作用，同时对肺功能以及心血管系统也有一定的作用，可作为外科手术后的生物增强剂。紫锥菊的应用历史最早可追溯到18 世纪，北美印第安人首次将其作为药用，用于治疗外伤、脓毒血症和牙痛等病症，大多数西方国家将其用于防治感冒、流感等上呼吸道疾病，以及皮肤病和哮喘等症[1]。

紫锥菊作为一种广谱免疫调节剂和免疫促进剂，受到研究人员的普遍重视。紫锥菊中含有多种活性化合物，在特定比例下可以协同作用或相互对立，最主要的免疫活性成分包括多糖和糖蛋白等高分子成分、咖啡酸类衍生物以及多种烷基酰胺类物质，这些主要免疫活性成分能够刺激机体的免疫系统，增强T 细胞活性和巨噬细胞的吞噬能力，从而增强机体对病毒和细菌感染的抵抗力。近年来，对于紫锥菊免疫活性研究较多，但缺少对其免疫活性成分和作用机制的系统性总结。本研究旨在对紫锥菊免疫成分以及增强免疫作用机制进行总结，为今后紫锥菊免疫研究提供参考。

1 免疫活性成分

1.1 多糖及糖蛋白

紫锥菊多糖和糖蛋白是紫锥菊中重要活性成分，从紫锥菊中获得的多糖主要有木糖-葡萄糖聚糖、菊糖、木聚糖、类果胶多糖等，其中，含量最高的为菊糖，主要由鼠李糖、山梨糖、木糖等6 种单糖组成[2]；到目前为止，已有多项研究报道发现紫锥菊中的多糖及糖蛋白具有显著的免疫调节作用。贾青辉[3]通过体外试验证明紫锥菊多糖能够增强巨噬细胞的吞噬能力。王晓珊等[4]通过MTT 法发现紫锥菊多糖可以促进大鼠小肠上皮细胞株IEC-6 的增殖，从而发挥对肠道黏膜吸收的保护和调节免疫的作用。有研究人员通过实验发现紫锥菊多糖和糖蛋白能显著提高雏鸡血清TNF-α 和外周血中的CD4+、CD8+T淋巴细胞含量，是一种效果极为明显的免疫增强剂[5]。

1.2 咖啡酸衍生物

咖啡酸衍生物 （Caffeic acid derivatives, CADs）是紫锥菊活性成分中的主要极性成分，是以咖啡酸作为基础活性结构组成单位的戊二羟基酯和肉桂酸酯的代谢产物。到目前为止，研究人员已经从紫锥菊提取物中分离鉴定出了咖啡酸、绿原酸、菊苣酸、异绿原酸、单咖啡酰酒石酸、紫锥菊苷、洋蓟酸等18 种 CADs[6]，紫锥菊地上部分和根部中主要含菊苣酸和咖啡酸，花和根中的菊苣酸的含量高于茎和叶，狭叶紫锥菊中的菊苣酸含量最少，但其含有的1, 3-咖啡酞基奎尼酸和1, 5-咖啡酸基奎尼酸在白松果菊中不存在。菊苣酸具有增强免疫功能，还具有一定的抗病毒活性，并可以抑制透明质酸酶，阻止可降解胶原蛋白的自由基对其影响。有研究表明紫锥菊中的菊苣酸有显著的抗呼吸道合胞病毒的作用，且作用效果优于治疗药物利巴韦林[7]。

多种咖啡酸类衍生物先后从紫锥菊叶中被分离鉴定出来。咖啡酸、菊苣酸和绿原酸是紫锥菊提取物中的主要酚酸类成分，其中，菊苣酸的含量最高，常被作为指标成分，其次是咖啡酸和绿原酸。紫锥菊提取物中总酚酸及指标成分的含量因产地不同而不同，主要是由于药材的生长环境，采摘、干燥和贮存等环节中存在差异造成的。吴建明等[8]通过正常小鼠淋巴细胞培养技术结合MTT 和ELISA 法研究了引种紫锥菊中三种免疫活性成分对ConA 刺激淋巴细胞增殖及其分泌免疫因子白细胞介素-2（IL-2）和干扰素-γ（IFN-γ）的作用，结果表明，这三类成分均能增强ConA 刺激的小鼠脾淋巴细胞增殖能力，其中，咖啡酸衍生物的作用效果最为显著。

1.3 烷基酰胺类化合物

烷基酰胺类化合物是紫锥菊活性成分中最普遍的亲脂性化合物，在植物中含量很低并且很难分离。紫锥菊中含有的烷基酰胺类化合物主要包括十二碳-2E, 4E, 8Z, 10E/Z-四烯酸异丁酰胺（dodeca-2E,4E, 8Z, 10E/Z-tetraenoic acid isobutylamide）等31种[9]。人们最开始研究紫锥菊中烷基酰胺类成分是为了寻找一种结构是烷基部分为4 或5 个碳的不饱和脂肪酰胺，并具有杀虫活性的物质[2]，在针对其药理作用进行的实验研究过程中证明了其具有免疫增强作用，研究人员对紫锥菊中烷基酰胺类成分开展了更加深入的研究。研究发现，紫锥菊属植物中含有的蜡烷酰胺是前列腺素生成关键酶（环氧合酶和5-脂氧合酶）的抑制剂，研究人员已经证明，前列腺素抑制剂吲哚美辛可刺激白血病小鼠的NK 细胞，增强小鼠机体免疫功能[10]。GOEL V 等[11]通过检测从紫锥菊中分离纯化出的菊苣酸、多糖和烷基酰胺三种成分不同剂量水平的免疫调节作用，结果发现烷基酰胺能明显增加肺泡巨噬细胞的吞噬活性以及吞噬指数，并且免疫调节作用在肺中比在脾中更明显。

2 免疫调节作用机制

2.1 调节免疫器官的生长发育

胸腺和脾脏是动物重要的免疫器官，其发育状态在一定程度上代表机体免疫系统的发育成长状态，免疫器官的发育状态影响着机体的免疫力。徐歆[12]通过鼠伤寒沙门氏菌感染实验发现，紫锥菊提取物能增强小鼠非特异性免疫基因的表达，增强抗体分泌，促进其脾脏的生长发育，显著提高正常小鼠的脾脏指数，从而增强机体免疫。牛小飞等[13]通过实验发现紫锥菊提取物能促进免疫抑制小鼠胸腺和脾脏的发育，能够抵抗由环磷酰胺引起的免疫器官萎缩。

华诗卉等[14]研究发现紫锥菊复方能显著提高胸腺、脾、法氏囊指数，促进免疫器官发育效果较好。李婉等[15]研究发现，紫锥菊提取物高剂量组能显著提高小鼠的脾脏指数，高、中、低不同剂量组小鼠胸腺指数都有提高，并且高、中剂量组还可以提高小鼠HC50值。安妮等[16]试验研究发现紫锥菊提取物能显著提高肉鸡的胸腺指数和法氏囊指数，增强机体的免疫功能。宋红卫等[17]研究发现紫锥菊提取物能促进雏鸡中枢免疫器官法氏囊的成长发育同时还可以保护其中的B 淋巴细胞，显著增加其抗体水平。

2.2 改善血液的免疫功能和生化指标

研究人员通过用紫锥菊免疫滴剂（Immunal drops）进行免疫血管生成实验得出，较低及较高剂量紫锥菊免疫滴剂都可以显著刺激脾淋巴细胞的血管生成活性[18]。红细胞是血液免疫反应中极其重要的角色，可通过激活补体系统与补体受体的天然免疫分子，免疫粘附、捕获致病原，红细胞膜上有许多天然免疫分子还是致病原的受体，可直接识别并捕获致病原，将致病原递交其它天然免疫细胞以及T、B 淋巴细胞，激活免疫反应。高仙等[19]研究发现在饲料中添加紫锥菊能显著提高仔猪血清中蓝耳病病毒特异性抗体浓度及IgM 的浓度。

血清蛋白通常被当作反映机体免疫机能和蛋白质代谢水平的指标，其中免疫球蛋白Y（IgY）在人血浆丙种蛋白中占比最大，能够促进单核巨噬细胞的吞噬能力，进而调节机体免疫机能，李婉等[15]通过实验证明紫锥菊提取物不仅能改善正常小鼠脾脏和胸腺功能，还能提高血清溶血素（IgM 和IgG）水平，具有增强细胞免疫和体液免疫作用，对免疫功能低下的小鼠同样有效且作用更显著，且对两种免疫调节作用有一定的剂量效应关系。

2.3 调节免疫细胞功能

目前已知紫锥菊提取物调节免疫细胞功能的机制包括刺激吞噬活性和巨噬细胞活化增强以及NK 细胞活性增强，激活先天性免疫系统；丝裂原刺激的淋巴细胞增殖和特异性抗体生成也增强，表明其机制也可能是激活适应性免疫系统。

2.3.1 对淋巴细胞的影响 淋巴细胞是人体免疫反应的重要细胞成分。紫锥菊提取物能使小鼠脾淋巴细胞LIA 活性受到显著刺激，增强机体的免疫能力。 GABRIELE B M 等[20]通过试验证明紫锥菊能使脾区的T 淋巴细胞显著增加，可作为免疫刺激剂。有实验发现[21]，紫锥菊给药后小鼠外周血巨噬细胞释放的细胞因子激活辅助性T 细胞增殖，能够免疫激活辐射防护作用，可用作辐射防护剂。马少明等[22]研究发现一定量的紫锥菊复方能显著提高仔猪外周血淋巴细胞转化率，明显提高猪呼吸与繁殖障碍综合征疫苗的抗体水平。

NK 细胞是具有细胞溶解作用、能够分泌免疫调节因子的效应淋巴细胞。NK 细胞与T/B 淋巴细胞不同, 它同时具有固有免疫和适应性免疫的特征。大量实验结果表明，紫锥菊提取物能促进正常小鼠骨髓以及其功能的主要器官脾脏中的自然杀伤（NK）细胞和单核细胞的增殖，增加白血病小鼠脾脏NK 细胞数量。有体外实验证明紫锥菊通过增强NK 细胞亚群结合靶标的能力以及杀死结合的靶细胞来激活NK 细胞亚群[23]。

2.3.2 对单核/巨噬细胞的影响 紫锥菊具有IFN样作用，能激活巨噬细胞，诱导IL-1 和IFN 的产生，还可刺激巨噬细胞释放细胞因子，进而刺激辅助性T细胞增殖。紫锥菊是良好的免疫激活剂，其可在不引起细胞损伤的情况下强烈激活巨噬细胞的免疫反应，迅速对入侵的病原体产生免疫应答，增强细胞的免疫功能[24]。

紫锥菊提取物能激活先天性免疫反应，通过TLR4 依赖性和非依赖性机制启动巨噬细胞内的信号级联反应，使细胞内丝裂原激活蛋白激酶（Mitogenactivated protein kinases，MAPK）信号通路相关蛋白，如：细胞外调节蛋白激酶（Extracellular regulated protein kinase，ERK）、p38 和氨基末端激酶（c-JunNterminalkinase，JNK）活化，最终激活核因子κB （Nuclear factor-κB，NF-κB），刺激体外巨噬细胞产生IL-6、TNF、IL-12 以及NO，从而上调巨噬细胞功能。FU A K 等[25]发现，紫锥菊提取物通过激活JNK 信号传导途径，使小鼠骨髓来源的巨噬细胞向经典活化巨噬细胞表型极化，诱导巨噬细胞活化并向抗原呈递，增强免疫能力。紫锥菊提取物对小鼠巨噬细胞和人外周血单核细胞（PBMC）具有免疫刺激作用，可刺激巨噬细胞活化分泌衍生因子（包括TNF-α、IL-1α、IL-1β、IL-6、IL-10 和NO）。姚丽丽等[26]通过实验发现紫锥菊多糖与硫化紫锥菊多糖能通过上调外周血中IL-2、IL-6 的浓度来调节机体的免疫功能。

2.3.3 对其它免疫细胞的影响 树突状细胞（DC）是专职抗原提呈细胞（APC），作用于免疫系统固有支和适应性支的界面，针对感染，DC 能够推进效应CD4+T 辅助细胞1（Th1）和CD8+T 细胞主导的免疫应答的产生。对于这些效应应答，DC 可以定向成为耐受源并增加调节性T 细胞（Tregs），从而控制效应T细胞应答，此外，DC 能激发和控制对病原体的免疫以及对自身抗原和共生微生物的耐受。紫锥菊能调节树突细胞分化和树突细胞特异性免疫相关基因的表达。ASHMAWY 等[27]通过体内实验，验证了紫锥菊提取物对小鼠脾脏树突细胞有免疫调节作用。

2.4 其它

紫锥菊提取物可作为配体与大麻素受体（Cannabinoid receptor-2，CB2）结合，激活相关信号通路，发挥其免疫调节作用。研究人员通过用紫锥菊提取物处理外周血单核细胞的实验研究表明，紫锥菊烷基酰胺类物质调节免疫的功能，是通过大麻素受体CB2 和环腺苷酸（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）的调节、JNK 以及p38/MAPK 激酶的激活两方面介导，同时提高NF-κB 和激活转录因子-2/环腺苷酸应答元件结合蛋白-1（activating transcription factor-2/cAMP-response element binding protein-1，ATF-2/CREB-1）的活性来实现的[28]，这可为紫锥菊的研究开辟新的途径。

紫锥菊提取物可以调节细胞免疫相关基因的表达，从而影响免疫功能发挥。触发抗病毒先天免疫途径，增加先天性免疫基因表达，通过模式识别和趋化因子的强直IFN 信号调节增强抗病毒先天免疫单核细胞中HERV 的基因表达[29]。

3 结论

紫锥菊目前已经成为一种比较安全的“免疫”草药，越来越多的研究证明了紫锥菊的免疫增强作用，且作用效果与我国许多传统增强免疫的中药作用相当，其突出的药用价值已经逐渐被认可。我国部分地区陆续成功引种紫锥菊，解决了植物来源和原料的问题，而且对国产紫锥菊的化学成分及其活性也已经逐步开展研究，这将为国产紫锥菊的开发应用，以及相关药物研究与开发打下必要基础，但对于紫锥菊免疫活性方面的研究仍存在一些问题：（1）紫锥菊中免疫活性成分通过不同的免疫机制发挥作用，由于提取方法和所得提取物的不同，起到的免疫作用效果也存在一些差异，针对不同需要有目的性的确定提取物，探究最大限度发挥提取物免疫作用的提取方法或将成为未来研究的重点；（2）紫锥菊在国外已经大量应用于临床，但在国内临床应用还相对较少，临床效果的作用机制还没有得到很好的描述；（3）由于缺乏使用先进的基于细胞和基因层面的技术，紫锥菊免疫作用的特异性和机制也有待进一步深入研究与明确。