药食同源植物-葱(Allium fistulosum)种植物的研究进展

2022-06-07李莹于冰杨尚军高德海牟艳玲

药学研究 2022年5期

李莹，于冰，杨尚军，高德海*，牟艳玲*

(1.山东省医学科学院药物研究所，山东第一医科大学，山东济南 250062；2.山东省医学科学院&山东省药物研究院，山东第一医科大学，山东济南 250062)

药食同源植物葱(Alliumfistulosum)隶属百合目百合科葱属(Allium)，鳞茎单生，圆柱状，全国各地广泛栽培，国外也有栽培[1]。葱种植物含有丰富的微量元素及氨基酸[2-4]，一般作蔬菜食用，其鳞茎与种子亦入药。近年来，国内外学者对葱种植物进行了深入研究，研究发现葱含有多种活性成分，主要包括：挥发油及含硫化合物类化合物、甾体皂苷类、黄酮类、丰富的微量元素、氨基酸及脂肪酸等。药理活性方面葱种植物具有消除蔬菜中亚硝酸盐[5]、诱导分化和凋亡人胃癌细胞 MGC2803[6]、抑制肿瘤细胞增殖[7-8]、防治非酒精性脂肪肝[9]、降血脂[10-11]、增强免疫[12]等功能。本文对该种植物的化学成分进行综述，为下一步开展该种植物的研究提供参考。

1 大葱中所含化学成分

1.1 挥发油及含硫化合物类大葱具有独特、浓郁的香辛气味，而这种特有气味主要来源于挥发油中的含硫化合物，含硫化合物是葱种植物的特征成分。

大葱挥发油[13]主要包括不饱和脂肪醛、脂肪酮、萜烯类化合物、挥发性无机化合物等。有机含硫化合物[14]主要为噻吩衍生物、噻烷衍生物及链状硫醚。此外，还包含二十碳以下的烷、醇、醛、酮、酯等成分。

Nohara等[7-8]从大葱的丙酮提取物中分离出新的稳定含硫化合物onionins A1、onionins A2、onionins A3、welsonins A1、welsonins A2，化学结构为3，4-二甲基-5-(1E-丙烯基)-四氢噻吩-2-亚磺酸-硫氧化物。Fukaya等[15]从葱的丙酮提取物中分离出3个含硫化合物，kujounins A1和A2以及allium sulfoxide A1，kujounins A1和A2化学结构为具有三个环和一个缩醛结构，并且作为具有二硫化物和单糖的复杂化合物。Allium sulfoxide A1具有来源于大蒜素的硫杂环戊烷骨架。同年，Fukaya等[16]从新鲜葱白的丙酮提取物中，分离得到了4个在7位侧链上有甲基二硫化物或丙基二硫化物的多环新化合物(分别命名为kujounins A3、B1、B2、B3)和2个在2-和5-位具有甲氧基和甲基亚砜部分的两个新的硫杂环戊烷类化合物(allium sulfoxide A2和A3)，化学结构式见图1。

图1 化学结构式

1.2 甾体皂苷类甾体皂苷是葱种植物中的一大类生物活性成分，主要为异螺甾烷醇、螺甾烷醇、呋甾烷醇、胆甾烷与D-葡萄糖、D-半乳糖、D-木糖、L鼠李糖以及L-阿拉伯糖等组成的单糖苷至多糖苷，糖链多在配基的C-3-OH上成苷，当苷中糖单元超过3个时，糖链多呈分支结构。日本学者[17]从大葱中分离出几种新的胆甾糖苷，为22(s)-羟基胆甾醇的单糖链至三糖链糖苷。其中，单糖链皆在C-16-OH上成苷。有少数双糖链及三糖链还在C-1及C-3-OH上成苷。

来威等[18]从大葱种子中分离出6种新的呋喃甾烷皂苷，命名为fistulosaponins A～F，3种已知的呋喃甾烷醇皂苷和七种已知的芳香化合物。Zolfaghari等[19]从大葱中分离得到了9种皂苷，其中4个新的皂苷命名为fistulosaponins G、H、I和J。Fistulosaponins G和I被分离成在一种平衡的两个异构体，结构式见图2。

fistulosaponins A:R1= O,R2=R3=Rha

1.3 黄酮类葱中黄酮类成分母核类型主要为黄酮醇类和花色素类。黄酮醇类多为山柰酚、槲皮素与葡萄糖组成的单糖苷至四糖苷。而花色苷主要由花青素、天竺葵苷配基、芍药苷配基等与葡萄糖或脂肪酸组成。近年来，发现许多花色苷酰基部分的脂肪酸除了乙酸，还有石炭酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、苹果酸。

Parvu等[20]发现未水解的大葱中含有阿魏酸、异槲皮苷、槲皮苷、槲皮醇、山柰酚及其衍生物，水解大葱后得到对香豆酸、芥子酸衍生物。

1.4 其他成分葱种植物中还包含苯丙素酚类化合物、脂肪酸等。研究表明[21]葱中脂肪酸主要成分为：棕榈酸、油酸、亚油酸、硬脂酸、花生酸、二十三烷酸、二十四烷酸、11-eiadecanoic add、behenic。

葱中苯丙素酚类化合物主要有：N-对羟基桂皮酰酪胺、N-反式阿魏酰酪胺、对羟基挂皮醛、邻羟基桂皮酸、芥子酸、N-(顺式对桂皮酰基)酪胺、丁香苷、胡萝苷等。

葱子[22-23]中分到13个化合物,分别鉴定为2,3,4,5,6-五羟基己酸、1,4-二羟基-2-甲氧基苯、S-顺式-烯丙基-L-半胱氨酸、S-反式-烯丙基-L-半胱氨酸、反-异扁柏脂素、β-谷甾醇、腺苷、壬二酸、阿魏酸、香草酸、对羟基苯甲酸甲酯、(R)-(+)-2-羟基-3-苯基丙酸、对羟基苯甲酸。

2 大葱的现代药理药效作用

对葱的研究始于20世纪，国内外学者对其药理作用已进行了大量研究。现代化学及药理研究表明大葱的功效主要具有抗癌、抗基因突变、抗菌、抗氧化、保护心血管、降血压、提高人体免疫和防止衰老等功能。

2.1 大葱的抗菌作用葱中的硫化物具有抗菌活性。研究发现，大葱的总提取物[24]对细菌中的白色葡萄球菌具有抑制作用，大葱皂苷[25]对大肠杆菌和粪肠球菌有一定的抑制作用，且抑制效果沿着测试浓度的梯度持续增加。

Zhai等[26]使用革兰阳性菌(枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、产气荚膜梭菌、四联球菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)和革兰阴性菌(大肠杆菌)的评估了大葱茎中分离的16种次级代谢产物的生物学特性，临床药物左氧氟沙星、红霉素、链霉素、四环素、氨苄青霉素为阳性对照。有5个化合物表现出了良好的抑菌活性。Talaromycolides A(化合物1)(MIC=12.5 μg·mL-1)对产气荚膜梭菌的抑制活性比红霉素、链霉素、四环霉素、氨苄青霉素更强。Talaromycolides A(MIC=6.25 μg·mL-1)对枯草芽孢杆菌的抑制作用与四环素相似，比左氧氟沙星、氨苄青霉素和链霉素更强。Talaromycolides B(化合物2)(MIC=12.5 μg·mL-1)比红霉素和氨苄青霉素对巨大芽孢杆菌的活性强，talaromycolides B(MIC=25 μg·mL-1)比红霉素、氨苄青霉素和链霉素对大肠杆菌的活性强。Talaromycolides C(化合物3)(MIC=25 μg·mL-1)对产气荚膜梭菌的抑制作用显著优于红霉素、链霉素、阿克霉素、氨苄青霉素。2-hydroxyradiclonic acid(化合物11)(MIC=12.5 μg·mL-1)对大肠杆菌有明显的抗菌活性。(Z)-3-Phenylpropenal(化合物5)(MIC=3.13 μg·mL-1)对枯草芽孢杆菌的抗菌活性强于左氧氟沙星、链霉素、阿克霉素和氨苄青霉素。没有任何化合物显示任何明显的生长抑制耐甲氧西林金黄色葡萄球菌。

2.2 大葱的抗肿瘤作用葱属植物中甾体皂苷具有抗肿瘤作用，主要表现在抑制肿瘤生长和细胞毒作用。韩正高等[27]观察到在体外培养的HeLa细胞株中加入大葱液后HeLa细胞株出现变形破损及死亡。李晓军等[6]发现大葱粗提物对体外培养的人胃癌细胞具有抑制其生长增殖,诱导其分化和凋亡的作用。Pan等[28]研究发现大葱中的槲皮素-4′-O-葡萄糖苷对HepG2细胞产生显著的生长抑制作用，但在pc3和ht29细胞中抑制作用较弱。

Jung等[29]发现大葱中的果聚糖具有抗甲型流感病毒的作用。

Arulselvan等[30]研究发现，将热水葱提取物以50 mg(干重)/kg体重口服给结肠癌小鼠模型(BALB/中国小鼠皮下接种的CT-26细胞)，可显著抑制肿瘤生长，并提高试验小鼠的存活率。在分子水平上，与载体对照处理的小鼠相比，葱提取物抑制关键炎症标记物COX-2和iNOS，并抑制已知参与肿瘤凋亡(凋亡指数)、增殖(细胞周期蛋白D1和c-Myc)、血管生成(血管内皮生长因子和缺氧诱导因子-1a)和肿瘤侵袭(基质金属蛋白酶-9和ICAM-1)的各种细胞标记物的表达。

2.3 大葱的抗氧化作用 Yaguchi等[31]测定了8个葱单体添加系的抗氧化含量和抗氧化活性(MAL；FF+1A-FF+8A)。这个高抗氧化活性品系(FF+2A和FF+6A)表现出了高多酚积累的情况。说明，这些染色体(2A和6A)上具有与多酚生产上调相关的未知基因，因此，这些大葱单体可以使抗氧化活性增加。

Zuo等[32]研究发现，大葱种子提取物在体外具有潜在的抗氧化活性。

研究发现[33-34]，大葱的水提物、醇提物和多糖均具有一定的抗氧化活性，其中乙醇提取物具有积极的糖化抑制和抗氧化活性，表明它们可能在针对衰老、糖尿病并发症和氧化应激相关疾病方面发挥作用。

Chang等[35]研究发现，大葱商品米酒提取物的DPPH自由基清除能力为90.2%～52.1%，IC50值为14.6～26.0 μg·mL-1。所有提取物对革兰阳性菌(如枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌)和革兰阴性菌(如大肠杆菌和绿脓杆菌)均表现出抗菌活性。

2.4 大葱的降血脂作用时昭红等[9]研究发现：葱白提取物可能通过降低血清中TG、TC的含量来改善脂肪在肝脏过度蓄积的状态；降低肝脏中MDA、TNF-α的含量，提高SOD的活性，抑制脂质代谢终产物对肝脏的进一步损伤，使肝脏脂质代谢恢复到平衡的状态，从而阻止脂肪肝的进一步发展。苏曼曼等[10]研究发现提示大葱总黄酮(TFAD)可通过调节脂质代谢，提高自由基清除酶活性、抵抗体内自由基及过氧化脂质，调节 PGI/TXA平衡，从而起到降低血脂，保护心血管系统，预防动脉粥样硬化的作用。

国内外研究[11，36-37]发现，大葱提取物可明显降低蛋黄乳液诱发高脂血症小鼠的血清 TG 水平，有助于改善肥胖和代谢失调。在HFD诱导的肥胖小鼠中，含有大葱的提取物通过上调PPAR-γ、UCP-2和脂联素的表达以及下调瘦素来改善脂质代谢。进一步研究发现[38]，AFE通过下调高脂饮食诱导肥胖小鼠脂肪组织中脂肪生成相关基因的表达来抑制脂肪大小、脂肪蓄积和血脂浓度。

Hwang等[39]研究发现大葱的乙醇提取物可减缓非酒精性脂肪肝的发展，而大葱的乙醇提取物可诱导肝脏的抗脂肪生成活性。

Choi等[40]探讨了大葱提取物(WOE)调节LDLR和PCSK9的作用机制。他汀类药物介导PCSK9的反式激活，后者反过来通过LDL受体(LDLR)降解限制其降低胆固醇的效应。HepG2细胞在脂质缺乏的条件下使用补充脱脂血清的培养基培养(DLPS)。WOE(50、100、200和400 μg·mL-1)显著减弱了DLPS介导的LDLR、PCSK9和SREBP2基因表达的增加。虽然WOE治疗主要使DLPS介导的LDLR蛋白表达增加，但它剂量依赖性地显著减弱了DLPS介导的PCSK9蛋白含量的增加。PCSK9的抑制与WOE介导的SREBP2的减少有关，但与HNF1α无关。WOE还剂量依赖性地降低PCSK9蛋白表达，否则伴随他汀类药物治疗会显著诱导PCSK9蛋白表达。WOE介导的PCSK9抑制有助于LDLR溶酶体降解抑制和随后的LDLR蛋白稳定。山柰酚和对香豆酸通过抑制脂质耗尽的HepG2细胞中的PCSK9而有助于维持LDLR表达。

总之，这些发现表明，在脂蛋白缺乏的情况下，WOE通过降低SREBP2抑制PCSK9转录和蛋白表达，并且降低PCSK9进一步有助于LDLR降解的预防和LDLR蛋白的稳定。PCSK9抑制介导的WOE机制可能归因于WOE中山奈酚和对香豆酸的作用。

2.5 葱白水浸提液具有抑藻效果 2013年，周扬等[41]发现葱白和葱叶的水浸提液均有不同程度的抑藻效应。经 GC-MS 分析表明葱白中化感物质主要为烯丙硫醇和环戊硫醇等。对烯丙硫醇和环戊硫醇的抑藻实验表明，两者对铜绿微囊藻均有很强的抑制作用。与同期对照组比，葱白和葱叶各浸提液不同浓度处理组的荧光强度均低于同期对照组，且随着浓度的增大，降低明显，但葱白水浸提液的抑藻效果明显好于葱叶水浸提液，至第 5 天，葱白水浸提液高浓度处理组(50 mL·L-1)的铜绿微囊藻几乎完全死亡，其第 5 天的半抑制浓度为 12.7 mL·L-1，相当于每升1.27 g鲜重。

2.6 葱提取物具有控制肥胖的作用 2018年Sung等[42]研究发现，对HFD喂养的小鼠口服大葱乙醇提取物(AFE)和水提取物(AFW)后，降低了体重以及肝脏和脂肪组织重量和脂肪细胞大小。在用AFE而不是AFW治疗的HFD喂养的小鼠中，血脂谱和脂联素水平得到改善。然而，AFW和AFE都显著减弱了HFD诱导的血清瘦素和胰岛素样生长因子1水平、AMPK肝脏表达和UCP2脂肪组织表达的变化。因此，葱提取物具有控制肥胖的功能性食品材料的潜力。

2.7 大葱根提取物可使来曲唑诱导的多囊卵巢综合征中的卵巢功能恢复 Lee等[43]研究了利用来曲唑诱导的多囊卵巢综合征(PCOS)大鼠，重点研究了使用葱根提取物(AF;A.fistulosum)的草药疗法来改善卵巢功能。研究发现，使用葱根提取物影响芳香酶的产生，增强雌激素类固醇的合成，从而恢复垂体-卵巢系统的雌激素反馈机制。

2.8 含有大葱根水提取物(RAFR)的米粥具有抗炎活性化合物 2019年，Yang等[44]研究发现含有大葱根水提取物(RAFR)的米粥可改善口服葡萄糖耐量，并防止了腿部骨密度和瘦体重的下降以及腹部脂肪量的增加，同时改善了肿胀和跛行分数，骨关节炎和正常肢体之间的正常体重分布，并提高了最大跑步速度。

机制研究发现，OVX-OA-RAFR降低了关节软骨中基质金属蛋白酶-1和基质金属蛋白酶-13、肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-1β和白细胞介素-6的基因表达。

总之，RAFR是治疗骨关节炎症状的有效药物，可用于骨关节炎诱导的更年期妇女的治疗药物。

2.9 葱绿叶腔中的黏液具有增强自然免疫的作用研究[45]发现葱黏液增加了RAW 264细胞产生的肿瘤坏死因子(TNF-α)和单核细胞趋化蛋白(MCP-1)以及J774.1细胞产生的白细胞介素(IL)-12；然而，绿叶和葱白的提取物没有这种作用。对小鼠口服这种黏液通过增加肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-12的产生和吞噬作用，进而增强了腹膜细胞的免疫功能。它还增强了脾细胞产生干扰素γ(IFN-γ)和自然杀伤(NK)活性。

这些结果表明口服大葱黏液可以增强自然免疫的作用。