藏药植物独一味的研究进展*
2022-12-17赵婉玉王斌桑珠扎西尼玛扎西道杰肖李佳盟旦增曲珍索南措
赵婉玉 王斌 桑珠扎西 尼玛扎西 道杰肖 李佳盟 旦增曲珍 索南措
(西藏大学理学院,西藏 拉萨 850000)
藏药独一味为唇形科独一味属植物,又被称之为“独步通”“大巴”“打布巴”“尕果拉”等,属一级濒危藏药材[1-2]。独一味早期记录在我国医药学古典名著《月王药诊》《四部医典》与《晶珠本草》中[2]。独一味首先见于1960 年版《四川中药志》,1977 加入《中国植物志》第65(2)卷,之后独一味作为国家标准又陆续载入《中华人民共和国药典》1995、2000、2005、2010、2020 年版[3],但目前未纳入《中国植物红皮书》。该药材的干燥全草具有止血活血,祛风镇痛的作用,可以用来医治跌打损伤、外伤导致的出血、风湿痹痛、黄水病等[4]。自1990 年独一味片正式批准生产[5]以来,独一味在临床方面发挥出其独特的作用,具有很大的研究价值。本文在大量查阅文献的基础上总结独一味近期的研究成果,包括藏药独一味的资源分布、分子生物研究、化学成分、药理活性及临床应用、化工、保护政策及独一味的栽培。
1 资源分布
独一味广泛分布于我国西藏大部分地区、甘肃、青海、四川西部、云南西北部等高海拔地区;国外如尼泊尔、不丹、印度也有,独一味广泛分布于轻度退化的草地、高原、高山上碎石滩、石质高山草甸、河滩地等无污染阳光充足地带[1~3]。《四川中药志》最早记载独一味生长于2700~4500 米之间[6],2012 年实际调查表明,独一味现在的分布高度在3 450~4 800 m 间,集中分布于3500~4300m[7]。赵文龙等人[8]最新研究表明气候变暖使独一味适生区的空间分布格局总体向西南和高海拔区域移动,各省适生区面积都出现了扩大趋势,而低海拔适生区面积日益下降。由于人们的过度和密集采挖以及人工栽培体系的不成熟,也一定程度上影响着独一味野生资源的分布[7]。未来独一味的资源分布情况有待继续观察。
2 分子生物研究
2006 年刘继梅等采用多种分子标记与数据分析方法,发现独一味有较高的遗传多样性,复杂土地条件产生的基因流受阻可能是造成独一味种群间存在较大遗传分化的主要因素,说明尽可能多的独一味种群应在原位保存,以保护其遗传多样性和进化过程[9]。2007 年房丽琴[10]研究发现独一味属和五种糙苏属有丝分裂的间期和前期染色体核型均相同,中期染色体核型公式有所不同,但染色体基数均为x=11,说明两者系统演化关联紧密。2013 年乔枫等人[11]以独一味叶片为材料,采用RT-PCR 和RACE 方法克隆出独一味的LrPAL 基因。2015 年杨晓丽[12]指出苯丙氨酸解氨酶基因(PAL)在独一味中的表达由强到弱次序的次序为:LrPAL 柄>LrPAL 叶>LrPAL 花>Lr-PAL 根>LrPAL 茎;查尔酮合成酶基因在独一味各个组织中的表现由强至弱的次序是:LrCHS 花>LrCHS叶>LrCHS 柄>LrCHS 根>LrCHS 茎,独一味的各个组织中总类黄酮含量和PAL 基因、CHS 基因表达量呈正相关关系。2015杨立明等人在研究的理论基础上,提出了一个模型——在高海拔环境胁迫下,独一味积累更多的H2S,然后H2S 激活抗氧化酶和GSNOR,从而降低ROS和RNS的水平,并触发一系列下游防御反应,包括蛋白质降解、脯氨酸和可溶性糖的生物合成,以及HSP 的积累等[13],因此认为H2S在高海拔地区中独一味对环境胁迫的适应过程中起着核心作用。
3 化学成分
目前已在独一味全草根部和地上部分中分离出了包括黄酮类、环烯醚萜类、苯乙醇苷类、挥发油类等化学物质,研究独一味的化学物质有利于充分发挥其药用价值;植物不同部位化学成分的研究对提出最佳的收获策略也非常重要。
3.1 黄酮类
黄酮作为植物中最主要的化学成分,具有多种功能,如抗氧化、抗肿瘤、抗病毒、防病菌感染、提高机体免疫力等[14]。
1987 年梁重栋[15]从地上部分得5 个黄酮类化合物:木樨草素、木樨草素-7-O-葡萄糖苷、芹菜素-7-O-新陈皮糖苷、槲皮素、槲皮素-3-O-阿拉伯糖苷。2005年,王瑞冬[16]从地上部分的正丁醇部位首次得到木樨草素-7-O-[β-D-呋喃芹菜糖(1→6)]-β-D-吡喃葡萄糖苷。独一味根部经乙醇回流提取、石油醚萃取可得到1-羟基-2,3,5-三甲氧基呫吨酮[17]。1992 年易进海等人发现独一味母核类型为木樨草素、芹菜素和槲皮素[18],而母核为槲皮素一类的黄酮化合物和黄酮甙中糖与糙苏属植物有差别,为独一味从糙苏属分出独立成一属提供了依据。2008 年李旨君等人经过研究发现,独一味的地上部分普遍含有黄酮类化合物,黄酮类化合物具有显著抑制小鼠巨噬细胞RAW264.7释放NO的活性,揭示独一味的抗炎机制可能与抑制NO的生物合成有关[19]。
3.2 环烯醚萜类
环烯醚萜作为存在于多种中草药中的一种高效成分,具有防止各种神经病变、抗癌、降糖、抗炎利胆等多种药理活性[20]。1991 年易进海报道从独一味根中分离出二个新环烯醚萜成分,根据化学方法和光谱分析确定并命名了独一味素A(lamiophlomiol A,Ia)和独一味素B(lamiophlomiol B,Ib)[21]。1992年易进海又发现并命名了独一味素C(lamiophlomiol C)[22]。2010年尉丽力等人建立了独一味药材环烯醚萜苷类成分HPLC指纹图谱分析方法[23]。2011年何希瑞采用聚酰胺、大孔吸附树脂柱及反相制备高效液相色谱从独一味药材中快速分离并用硅胶层析柱纯化得到四个较高纯度和含量的单体化合物:8-0-乙酰山栀子苷甲酯、PhloyosideⅡ、番木鳖苷和山栀子苷甲酯,且8-O-乙酰山栀子苷甲酯具有很好的止血活性[24]。
3.3 苯乙醇苷类
大量研究发现苯乙醇苷类化合物有抗菌、增强记忆和免疫力、抗病毒、抗肿瘤、抗氧化、保肝强心等药理作用[25]。1995 年易进海从根的正丁醇提取物中分离并经化学和光谱分析鉴定两个苷性成分为:3-羟基-4-甲氧基苯乙基-O-[α-L-吡喃鼠李糖(1→3)]-O-[β-D-呋喃芹菜糖(1→6)]-4-O-阿魏酰基-β-D-吡喃葡萄糖苷和3-甲氧基-4-羟基苯乙基-O-[α-L-吡喃鼠 李糖(1→3)]-O-[β-D-呋喃芹菜糖(1→6)]-4-O-阿魏酰基-β-D-吡喃葡萄糖苷[26]。2005年王瑞冬用各种色谱方法从独一味地上部分正丁醇部位首次分离出betonyosides A (I)、forsy-thoside B (II)、verbascoside(Ⅲ)[16]。
3.4 挥发油类
挥发油类可通过多种通路来预防和治疗肿瘤[27]。刘海峰等人用水蒸气蒸馏法获取藏药独一味地上和地下部分挥发油,并从藏药独一味地上部分挥发油中分离鉴定了己酸、辛酸、十二烷酸、雪松醇、十四烷酸、十五烷酸等16个组分,地下部分挥发油中分离鉴定了2-羟基-苯甲醛、十二烷酸、十四烷酸、十五烷酸等13个组分,组分中大部分是长链脂肪酸[28]。李茂星等人用聚酰胺色谱柱和大孔吸附树脂柱结合的方法分离独一味乙醇提取物,并用MTT法测定了各类成分的体外抗肿瘤活性,结果表明独一味挥发油部分对体外培养的人癌细胞的增殖表现出较强的抑制作用[29]。目前对独一味挥发油抗肿瘤的药理活性逐渐深入临床应用[30]。除此之外,独一味中还含有毛蕊花糖苷、红景天苷、咖啡酸、龙胆酸、2,4,5-三羟基肉桂酸、3,4-二羟基苯乙醇、香豆素类等诸多化合物[31],它们都具备独特的作用。
4 药理活性与临床应用
近年来,独一味因其独特的药用价值被制成各种制剂。目前,常用的独一味制剂主要为胶囊、片剂、颗粒剂、滴丸、软胶囊、独一味总环烯醚萜苷散剂与胶囊剂等;独一味新剂型为自微乳化软胶囊、微丸、巴布膏、分散剂、冻干粉针剂等[32]。
张燕琴学者以同一HPLC 特征图谱方法建立的独一味药材与独一味胶囊特征图谱加以对比,结果表明独一味胶囊保留了独一味药材的多种药效成分[33]。
面对市场上的伪品,可根据建立的HPLC 特征图谱和4 种主要的有效成分(绿原酸、连翘酯苷B、毛蕊花糖苷和木犀草苷)的含量测定来全面控制独一味的质量[34]。
独一味的药理学作用主要表现在抗炎杀菌、消肿止痛、活血止血、抗肿瘤、保护神经系统、提高免疫力等方面。对其主要的药理作用进行以下论述。
4.1 抗炎杀菌
有研究者通过医学实验发现独一味胶囊配合醋酸地塞米松口腔贴片可提高复发性口疮的治疗效果,促进伤口愈合,有着很好的抗炎杀菌功能[35]。牙龈炎是由病原微生物引起的牙龈组织出血、疼痛、红肿,独一味可杀死病原微生物,有效对其进行治疗,降低一些牙周指标,有利于控制炎症反应的发生[36]。研究发现独一味制剂对牙龈炎的一些生化指标影响优于西帕依固龈液等药物[37]。王丽娟研究发现独一味对大鼠佐剂性关节炎原发病变和继发病变的发生有明显抑制作用,且继发病变抑制效果较明显[38]。
4.2 消肿止痛
徐凡翔[39]在临床观察的数据基础上发现,独一味胶囊联合阿片类止痛药物治疗中度癌性疼痛效果不错。研究发现,独一味在颈肩腰腿痛、痛经、带状疱疹及外科术后等疾病类型中具备较强的止痛作用[40]。除此之外,独一味有效成分为环烯醚萜苷在神经源性疼痛及癌性疼痛中,发挥着相当强止痛活性,镇痛作用发挥的主要部位为脊髓[41]。
4.3 活血止血
独一味中环烯醚萜类物质[42]与独一味发挥止血的功能有着较大的联系,止血机理主要是环烯醚萜类化合物可以改变纤维蛋白原,使其变成纤维蛋白[43]。张爱军等人推断咖啡酸也可能是独一味发挥止血活性的有效成分之一[44]。骨折后经脉损伤会出现血肿,从而导致血流受阻,诱发肿胀、疼痛等症状,配合具有化瘀止血、活血止痛作用的独一味胶囊治疗可加快骨折愈合所需时间[45]。有学者研究发现独一味胶囊联合垂体后叶素治疗支气管扩张中等量以上咯血可以缩短止血时间,并有一定的镇静和抗感染的作用[46]。
4.4 抗肿瘤
独一味乙醇提取物以及独一味挥发油的部分可以对体外培养的人癌细胞的增殖显示出很强的抑制效果[29]。康永杰[47]、杨彦霞[48]等学者也相继发现独一味对于不同的肿瘤细胞具有一定的抑制作用,独一味在抗肿瘤方面的发展潜力不容忽视。
4.5 保护神经系统
独一味中的毛蕊花糖苷能有效修复阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)的受损神经元。除此之外,藏药独一味还可以改善脑部的氧化损伤、炎性损伤、神经痛和帕金森病(Parkinson’s disease,PD)[49]。
4.6 免疫保护
应用独一味可以使病人抗病能力显著增强。白蓉等人[50]用角叉菜胶和新鲜鸡蛋清致炎模型来观察其抗炎作用,结果发现独一味中的苯乙醇苷提取物(L-Ph Gs)对角叉菜胶诱导的小鼠急性非特异性炎症和对蛋清诱导的免疫性炎症均具明显的抑制作用。
除此之外,独一味也有其他的药用功能。如独一味中含有的木樨草素作为一种食源性天然产物,对肥胖及相关的胰岛素抵抗具有明确的改善作用[51]。
5 化工
李文杰等人[52]将独一味与胶原蛋白结合通过静电纺丝技术制备纳米结构载药创伤敷料,通过科学的实验设计和数据统计分析发现其对高原皮肤创伤组织的再生和修复有良好的作用,说明独一味在护肤美妆产品上有一定的发展潜力。独一味中有丰富的次生代谢物,不同的成分对皮肤有不同的影响。下面就列举了几类活性成分及其功能。
5.1 毛蕊花糖苷
研究发现,毛蕊花糖苷能抑制人表皮角质形成细胞对紫外线的敏感性,抑制脂膜生育酚、角鲨烯和胆固醇组分的光氧化过程,进而控制肿瘤细胞的生长发育,可作为良好的皮肤癌预防剂;除了对抗紫外线辐射,毛蕊花糖苷还能有效抵御X-ray 照射引起的肌肤损伤,抑制皮肤细胞的凋亡率;另外,毛蕊花糖苷能降低过敏性皮肤炎的皮肤受损程度[53]。
5.2 多糖
用分光光度法测定多糖浓度,以Vc 为对照计算独一味多糖的总还原力,以Fenton法和邻苯三酚自氧化法计算独一味多糖对-OH 和O2-的清除力,结果发现独一味多糖含量为45.1 mg/g 时具有较强的还原能力和清除-OH 及O2-的能力;独一味多糖可开发为一种新型自由基清除剂[54]。相比于水提醇沉法获得独一味多糖,酶解提取独一味多糖更有效、操作方便可靠,尤其是在温度60℃,时间60min,pH 为6 的工艺条件下提取效果最佳[55]。
5.3 咖啡酸
独一味中含有的咖啡酸具有显著高于BHT 和VC的强总抗氧化能力;具有较强的DPPH 自由基(IC50 0.023 mg/ mL ± 0.004 mg/ mL)和ABTS自由基(IC500.18 mg/mL±0.006 mg/mL)清除活性[56]。
6 保护政策
独一味是中国一级濒危藏药材[2]。这里参考薛达元[57]的《珍稀濒危植物保护政策初探》来了解我国珍稀濒危植物和野生植物资源保护的政策措施:(1)国家集中保护政策。由政府批准的前提下,在珍稀濒危植物集中分布区或植物多样性丰富中心建立自然保护区,或建立地区性珍稀濒危植物迁地保存中心或植物种质库;(2)保护点管理政策。对现存种群很小的植物分布区可建立若干珍稀植物保护点,对保护点的管理可采取公众管理方式,作为国家集中保护的补充;(3)持续利用政策。可持续发展的思想为指导,坚持谁利用谁保护的方针,实行植物资源有偿利用的政策,制定灵活的收购政策;(4)接纳与开放科研的政策。提倡对全世界开放,积极参与国际保护生物多样性的活动,开展合作研究,争取国外援助。同时坚持国家对珍稀濒危物种拥有主权的原则;(5)行政管理政策。对珍稀濒危植物的管理应实行部门具体管理和综合部门监督管理相结合的体制。
像独一味一样的珍稀保护植物除了国家的法律和规章制度的支持,也应考虑植物本身。独一味主要分布在青藏高原,青藏高原的高寒生态系统极其脆弱,极易受到自然和人类活动的影响,加强对青藏高原的保护也是在保护濒危藏药植物本身。周丽华[58]总结出了就地保护、迁地保护、建立现代化离体保存基因库、做好珍稀濒危植物的繁殖和归化、加强科研投入和采取适当措施利用外来入侵物种等详细对策。除此之外,加强宣传力度,牢固树立村民及游客的保护意识也十分必要。
7 独一味栽培技术
由于独一味野生资源被过度和密集开采、人工栽培技术不够成熟、各种恶劣的环境影响(如低温、干旱、紫外线辐射)等因素致使独一味濒临灭绝,形势不容乐观[59]。对濒危藏药材的保护,最直接有效的方法是快速开展人工驯化栽培技术的研究,目前对其的探究已经比较深入。
7.1 人工种植实验地区的选择
根据独一味的自然分布区域、生境特征及对其适宜生长区域的分析研究,人工种植试验地区应选择高海拔、昼夜温差大、年均气温低的高原地区[60],如甘南南部、西藏林芝等[3]。
7.2 种子休眠及处理
种子休眠是指在特定时间范围内,在适宜条件下,具备萌发能力的种子无法发芽的一种自然现象[61]。王改花就不同的处理对种子打破休眠、促进萌发做了研究,结果发现用浓度为0.07%的KMnO4溶液、200 mg/L 的GA 溶液处理独一味种子累计发芽率最高;累计发芽率和发芽势最高时CTK 浓度为0.1%;用0.09 g/mL+2mL H2O 牛粪水浸液处理的独一味种子的累计发芽率、发芽势最大[62]。
7.3 育苗
7.3.1 田间育苗。独一味试验地一般选择昼夜温差大、平均海拔三千米以上的高山阳坡、晚阳坡草甸、河滩草甸等[3]。根据选择的地块大小作畦,施肥可参考任嘉[63]每平米施入腐熟的农家肥5kg,磷酸二铵50~60kg,50%锌硫磷0.3g 混合均匀,使土壤更肥沃。独一味一般在4~6 月土壤解冻后进行播种,随海拔高度升高,播种期逐渐后移:独一味幼苗苗龄应控制在60~90 d 左右,根据播种地的温度可以选择是否覆膜[64]。
7.3.2 容器育苗。容器育苗有利于规避霜冻、旱涝等自然灾害的影响,提高育苗成活率。研究表明,独一味有性生殖和无性生殖的繁殖方式,且两种繁殖方式间在不同草地类型和海拔下都不具有相关性[65],这为独一味栽培提供了新的思路。目前独一味的容器育苗包括营养钵育苗法、漂浮育苗法以及离体快速繁殖法[3]。
7.4 移栽及田间管理
独一味幼苗移栽前先选择条件良好的土壤,然后揭去棚膜或地膜让独一味进行自然生长(练苗),在4月上中旬至8月下旬阴天或下午光照强度较弱时选择优质种苗移栽[66]。移栽20 天后,陆续缓苗和间苗,将拔出的苗补到缺苗的位置,适当除草。独一味要注意防涝和防旱,当土壤含水量低于120/kg 时要灌水,夏秋雨季要及时排水。
独一味幼苗越冬后进入生长旺盛期,但由于气温低、生长量小等因素,越冬成活率低。沙洁等人[67]研究发现对独一味幼株喷施15 mmol·L-1CaCl2溶液可有效提高幼株的抗寒性。
7.5 病虫害防治
独一味病虫害发生期较短,一般有60天左右。通过轮作倒茬、培育壮苗的农业防治;利用昆虫的趋光性设置紫外灯诱杀的物理防治;利用虫子趋好青草下潜伏的习性,把青草在田间堆成一定体积的小堆,每早固定时间捕捉一次,7~10 天后另换青草的生物防治等[63-64,66]。
7.6 传粉
金兰等人于2012 年发现将独一味的根茎芽从高海拔移到低海拔后,其在移栽地的传粉效率和结实率都较低,说明低海拔影响了独一味的生殖投资[68]。金兰[69]等人研究青海玉树的原生地独一味,发现独一味花粉活力最强的时期是开花2 天,此时花粉呈白色晶体状且粘性很强,随着开花天数的增加,花粉活力逐步减少并变黄萎缩,而柱头在开花2~3 天后有活性,5~6 天活力最强,雌雄蕊活力的不同步导致传粉失败,而独一味虫媒、风媒能力较弱,最终使自交和异交效果都不理想,只形成了很少量的可繁殖的种子,但独一味还可以通过多年生和形成部分地下芽的方式弥补有性生殖的不足。
7.7 采收加工
独一味果实呈长卵圆形,长为3.5~4.5mm、横径为1.1~1.3mm,表面灰褐色或淡黑色,光滑无毛,纵向有不明显的四棱,基部略大[1]。3 年生的独一味才能采种,采种日期通常为8月中旬至9月下旬,一般采摘生长旺盛、叶片粗大、无病虫害的独一味。独一味采挖后要进行挑选晾晒,勤翻动、及时挑选病株,天气不好时可以阴干,待独一味充分干燥后,可轻轻敲打使其弹射而出[3,63,70]。