老鸦瓣(光慈姑)的研究进展

沈晓晓,宋向文,,3,张 钰,王 威,,3,陈云波,方文佩,李艳玲,韩邦兴,,3,易善勇,,3

(1.皖西学院 生物与制药工程学院,安徽 六安 237012;2.安徽省中药生态农业工程研究中心,安徽 六安 237012;3.安徽省大别山中医药研究院,安徽 六安 237012)

老鸦瓣(Amanaedulis),别名老鸦蒜、老鸦头,是百合科、郁金香属多年生草本植物,为我国分布最广的郁金香原种[1]。其味辛、甘,性寒,有小毒,归肺、肝经,主治咽喉肿痛、瘰疬结核、瘀滞疼痛、痈疖肿毒、蛇虫咬伤等[2](P176-177)。目前已知老鸦瓣属共有九种[3](P184),[4](P89),[5-11],该属植物中含有多糖、黄酮、生物碱、木质素类等多种化学成分,其中多糖、秋水仙碱和黄酮类为其主要有效成分,具有显著的抗肿瘤、抗痛风作用[12](P74),[13](P1767-1769),[14],[15](P753)。

基于老鸦瓣在抗肿瘤方面的显著疗效,多年来其野生资源在市场中供不应求[16]。因此,如何提高老鸦瓣的产量成为人们关注的问题。在此背景下,老鸦瓣的体外繁殖与栽培技术得到了较快发展,成了一种有效避免对其野生资源破坏的重要途径。因此,本文是基于课题组前期在老鸦瓣属资源综述上的进一步补充和延伸[17],主要从老鸦瓣的本草背景、化学成分、药理作用以及体外繁殖与栽培方面进行综述。

1 本草背景

1.1 历史变迁

“老鸦瓣”首载于清代药用植物名著《植物名实图考》中,是我国传统中草药,距今已有1600多年的药用历史,具有错综复杂的历史变迁[18](P1105-1125)。曾先后分别作为“贝母”“丹龙睛”“山慈菇”以及“毛慈姑”使用。而中药山慈菇最开始记载于《本草拾遗》。老鸦瓣入药最早出现于晋代,在晋代南北朝时老鸦瓣被作为“贝母”入药,后因使用中发现其具有一定的毒性,被列为贝母伪品,命名“丹龙睛”;从宋代开始老鸦瓣又作为“山慈菇”的一种基原植物收载[19];古代使用老鸦瓣鳞茎入药时并不去除其表面绒毛,因而又称作“毛慈姑”;现代将其去除表面绒毛的干燥鳞茎命名为“光慈姑”[20]。根据李光燕等研究发现老鸦瓣在历代本草中是“山慈菇”药用最为明确的品种,并建议将老鸦瓣用作中药山慈菇的基原[21]。而刘婷婷等研究发现,老鸦瓣多为地方“山慈菇”习用品或伪品,杜鹃兰(临床上用“山慈菇”基原)与老鸦瓣化学成分、药理作用方面有各自特点,均有轻微毒性,不可混用[22]。

1.2 资源分布

迄今为止,老鸦瓣共报道了九个种[3-11],分别为老鸦瓣(Amanaedulis)、二叶老鸦瓣(A.erythronioides)、大别老鸦瓣(A.hejiaqingii)、南岳老鸦瓣(A.nanyueensis)、天目老鸦瓣(A.tianmuensis)、宝华老鸦瓣(A.baohuaensis)、安徽老鸦瓣(A.anhuiensis)、括苍山老鸦瓣(A.kuocangshanica)和皖浙老鸦瓣(A.wnzhensis)。它们为东亚特有,本属主要生长在温带落叶或亚热带常绿阔叶林、混交林。近年来,老鸦瓣属资源在国内新分布也多有报道[23-26]。根据植物志记载,老鸦瓣喜阳光充足的山坡或杂草丛,主要分布于安徽、江苏、浙江、江西、湖南、湖北、山东、河南、陕西、辽宁等地,日本和朝鲜半岛也有分布。马宏亮等根据植物志记载对相关老鸦瓣资源分布进行实地考察[27],结果显示老鸦瓣分布最北端为辽宁丹东(北纬40.1297°),最南端为安徽黄山(北纬29.4148°),最东端为辽宁丹东(东经124.3657°),最西端为陕西宝鸡(东经107.0413°),基本分布于中国的主要水系流域,包括长江中下游流域、黄河中下游流域、淮河流域及渤海地区。老鸦瓣九个种的具体分布为:A.edulis是最常见和最广泛的物种(分布于辽宁(安东)、山东、江苏、浙江、安徽、江西、湖北、湖南和陕西(太白山),以及朝鲜、日本),而其他几个物种都是分布较狭窄的地方性物种;A.erythronioides主要分布于浙江,安徽和江西;A.hejiaqingii主要分布在大别山一带(河南、湖北接壤地区);A.nanyueensis和A.tianmuensis主要分布在河南衡山和浙江天目山一带;A.baohuaensis主要分布在江苏句容;A.anhuiensis主要分布在安徽天柱山一带;A.kuocangshanica主要分布在浙江括苍山一带;A.wnzhensis主要分布在安徽宁国。

1.3 资源鉴别

早期因相关本草记载言之不详,老鸦瓣的干燥鳞茎“光慈姑”常与“山慈菇”在入药时混淆使用。宋时期老鸦瓣干燥鳞茎被称作“山慈菇”药用,后有学者发现山慈菇的法定基原是兰科植物杜鹃兰(Cremastraappendiculata)、独蒜兰(Pleionebulbocodioides)或云南独蒜兰(Pleioneyunnanensis)的干燥假鳞茎,前者称“毛慈菇”,后二者称“冰球子”。后因老鸦瓣除去表面绒毛的干燥鳞茎又命名“光慈姑”,自此“山慈菇”与“光慈姑”在基原上得以区分[21]。

光慈姑和山慈菇不仅在来源上有着很大差异,其植株形态,花期果期等方面也大有不同。光慈姑的叶片呈现长条形或长形,多为两片;花茎弱,单朵顶生,显白色,伴有紫色条纹;鳞茎呈卵圆形,棕褐色,内侧密被长绒毛;有2枚对生或3枚轮生的苞片,苞片条形,长2—3 cm[28]。花期3—4月,果期4—5月。山慈菇叶片呈狭椭圆形、椭圆至披针形,多为一片;花葶直立或近直立,其中毛慈姑具有5—22朵花呈紫色至褐色,冰球子1—2朵顶生呈粉红色至紫色;花期毛慈姑5—6月,冰球子4—6月,果期毛慈姑9—12月,冰球子9—10月[29]。此外,阮小丽等发现基于导管种类及大小、黏液细胞、草酸钙针晶长短等特征,可以用作显微鉴别包括老鸦瓣的7种山慈菇来源药材[30]。

除基原、性状、显微鉴别方法以外,老鸦瓣与其混伪品还可通过分子技术进行鉴别。例如,赵群等基于ITS序列设计老鸦瓣特异性PCR引物[31],通过改变实验外界条件,包括不同PCR仪、Taq酶、模板用量、退火温度以及循环次数来探究PCR反应最佳条件,再将PCR终产物进行凝胶电泳实验,通过凝胶成像仪检测有无出现目的条带来判别老鸦瓣正伪品,该法可将老鸦瓣与其混伪品准确区分,相较于传统方法其更稳定、高效。此外,有学者将老鸦瓣的核型分析作为鉴别不同居群老鸦瓣的依据,此法可为老鸦瓣野生资源保护和人工选育提供支持。如邓爱辉等通过常规压片法对老鸦瓣进行核型分析[32],结果表明不同居群老鸦瓣的染色体数目包括24和48两类,核型包括2A、3A、3B三种类型,其中3B最为常见,2A为首次发现。

2 主要化学成分及药理活性

2.1 多糖类

多糖是植物中一类天然的高分子聚合物,具有提高机体免疫力、抗氧化、降糖降脂等活性。马宏亮对不同产地光慈姑多糖进行含量测定,发现不同产地的光慈姑,多糖含量差异显著,由南到北,呈现增加趋势[27]。杨小花通过分离纯化得到光慈姑精制多糖,发现其具有较好的抗氧化和清除金属离子的能力,但总还原力较弱[33]。曹余耀等使用四种不同溶剂从老鸦瓣中提取得到四种多糖(HBSS、CHSS、DASS和CASS),分别对四种多糖进行进行了硫化、磷酸化和羧化修饰(S-AEPs、P-AEPs、C-AEPs),并研究比较其抗氧化活性,实验结果表明磷酸化衍生物(P-AEP)对DPPH、羟基自由基和亚铁离子的清除能力最强;硫化多糖(S-AEP)表现出较强的还原能力;羧化修饰后的C-AEP保持了稳定的抗氧化性能[34]。可见不同化学结构修饰所得的多糖对老鸦瓣抗氧化的能力影响显著;接着,通过单糖分析发现阿拉伯糖是HBSS、CHSS和DASS中的主要糖,半乳糖是CASS中的主要糖,HBSS显示出最大的溶解度,而CASS观察到更高的泡沫容量和泡沫稳定性,DASS有较高热稳定性,HBSS显示出最高的ABTS+清除活性,HBSS和CASS均有较高DPPH和OH-清除活性[35]。对上述四种多糖在不同温度、PH和不同离子强度下对流变性和乳化性能进一步研究发现,随着多糖浓度的增加,其乳化性能和稳定性均增强[36]。此外,周妍等研究发现老鸦瓣多糖对H2O2所造成的果蝇氧化损伤有保护作用[37]。

2.2 黄酮类

黄酮类化合物是传统中药材中最主要有效成分之一,多为天然抗氧化剂[38],具有清除自由基,抗炎、抗菌、抗辐射等活性[39]。余晓雪等报道黄酮主要存在于老鸦瓣的干燥叶中,总黄酮含量占比较高(6.28%),利用高效液相色谱法分析出老鸦瓣叶黄酮中包含儿茶素、芦丁、杨梅素、槲皮素、山柰酚、异鼠李素等多种活性黄酮类物质[40]。汪道兵等采取正交实验优化提取老鸦瓣黄酮条件,发现不同浓度的老鸦瓣黄酮对DPPH自由基、羟基自由基、超氧阴离子自由基的清除能力均较好,呈现出一定还原力[41];进一步研究发现,老鸦瓣黄酮对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、苏云金芽孢杆菌、草莓混菌均表现出较好的抑菌效果[42];此外,老鸦瓣黄酮对采后“红颜”草莓还具有一定的防腐保鲜效果[43]。

2.3 生物碱类

老鸦瓣中的生物碱类成分报道较少,已知秋水仙碱是老鸦瓣中的主要生物碱类活性成分,但占比很小,如尹艺林等通过高效液相色谱法测得秋水仙碱含量为0.0754 g/g[14]。值得注意的是,该类成分在老鸦瓣的组培过程中会抑制细胞的分化,这也是老鸦瓣快繁体系建立过程中亟待解决的难题[16]。

2.4 木质素类

张苗通过系列柱色谱法从光慈姑的活性部位中分离纯化得到了25个单体化合物[44],并利用现代波谱技术完成了各化合物的结构鉴定,发现大部分物质为木质素类化合物,其中3个为新化合物,24个为首次从光慈姑中分离得到,进一步丰富了该类植物资源化学成分库。

2.5 其他

多项研究表明,老鸦瓣提取物具有较好的抗肿瘤活性。例如,范岳阳等针对肝癌的治疗挑选了包括老鸦瓣等六种传统中草药,采取水-乙醇和石油醚-乙酸乙酯两种不同提取方法获得提取物,发现老鸦瓣提取物可以诱导DNA断裂而发挥抑制肝癌细胞作用[45]。季烽等通过小鼠腹腔注射实验发现光慈姑可较好抑制小鼠细胞的有丝分裂,并停留在中期,特别是能明显抑制分裂较快的恶性肿瘤细胞,同时也能够显著抑制急性淋巴细胞与急性粒细胞的白血病患者中的血细胞脱氢酶[15]。阮小丽等通过小鼠皮下注射实验发现老鸦瓣甲醇提取物对小鼠Lewis肺癌、肝癌、小鼠S180以及人肝癌细胞株7721均具有一定抑制作用[46]。张苗通过研究发现光慈姑乙醇、氯仿总提取物对乳腺癌细胞MCF-7和肝癌细胞HepG-2有较强细胞毒活性[44]。光慈姑含有秋水仙碱,在临床上老鸦瓣也因此常被用于治疗急性痛风性关节炎[15,47,48]。Lee等发现光慈姑的正丁醇提取物对HIV-1病毒的p24抗原有明显抑制作用,并能明显保护MT-4细胞[49]。此外,李嘉琳等在老鸦瓣的甲醇提取物中发现了三种新郁金香苷,并通过相关实验证明老鸦瓣甲醇提取物中的活性物质可作为治疗皮肤病中的黑色素瘤和白癜风候选药物[50]。此外,徐月月等通过碱提酸沉-碱性蛋白酶水解法提取制备老鸦瓣中的抗氧化肽,发现其具有较好抗氧化活性[51]。

3 体外繁殖与栽培

3.1 快繁体系的建立

目前光慈姑药材主要依赖于野生资源,随着近年来传统中草药的迅速发展,老鸦瓣需求量的日益增长,致使老鸦瓣资源日渐匮乏,亟须通过对老鸦瓣的体外快速繁殖技术体系进行研究,以解决老鸦瓣野生资源不足之难题。朱丽芳等利用老鸦瓣鳞茎的芯芽和子芽作为外植体进行探究[52],发现芯芽和子茎在MS+TDZ 2.0mg/L+NAA 4.0 mg/L的培养基中芽的诱导率较高,为79.22%;利用子芽和不定芽在MS+TDZ 2.0 mg/L+NAA 2.0 mg/L的培养基中,可进行丛生芽增殖,再接种于含有IBA 1.0 mg/L的MS培养基中即可生根。以老鸦瓣冷藏芯芽产生的芽茎作为外植体探究不同质量浓度的6-BA和NAA对其诱导、分化和丛生芽增殖的影响,发现芽茎诱导愈伤时6-BA和NAA的最佳浓度为0.5mg/L和2.0 mg/L,诱导率为78.54%;愈伤分化不定芽时6-BA和NAA的最佳浓度为2.0 mg/L和0.2 mg/L,诱导率为66.21%;丛芽增值培养时6-BA和NAA的最佳浓度为0.5 mg/L和0.2 mg/L,增值系数2.48[53]。孙骏威等利用外层鳞片凹面朝上的接种方式在MS+TDZ 0.3 mg/L+6-BA 2.0 mg/L的培养基中诱导率最佳,再生小鳞茎在1/4 MS+NAA 0.1 mg/L+IAA 0.3mg/L的培养基中生根率和移栽成活率较高,分别为97%和98%[54]。

3.2 体外繁殖模式与栽培

老鸦瓣具有典型的百合花部特征,花粉在开放的1～3 d活性最高,部分活性维持直至凋谢,老鸦瓣是兼性异交类繁育系统,主要依赖昆虫传粉[55]。涂清芳等为研究老鸦瓣苗木的最佳种植方式和应用模式[56],采用播种和鳞茎培养两种不同繁殖方式,在林荫处、建筑周围半遮阴处和光照充足处三种光照条件不同的园林绿化环境中进行老鸦瓣的种植,发现老鸦瓣应在园林绿化中适宜采用鳞茎的繁殖方式,且在半遮阴处鳞茎种植的出苗率、结实率、繁殖系数最高。孙媛等在探究立体栽培模式对老鸦瓣光合特性和生长的影响时,也表明立体栽培适当遮阴的条件有利于提高老鸦瓣的光合速率[57]。徐建红通过测定不同水分条件下老鸦瓣植株的净光合速率,发现老鸦瓣对土壤水分含量较敏感,栽培期间保持土壤含水量在23.7%～25.2%较为适宜[58];且老鸦瓣植株在63%～78%光强下光合系统运行最佳。孙媛等综合考虑光慈姑的产量和品质,建议老鸦瓣在100株/m2的密度条件下,使用有机无机复混肥120 kg/hm2作基肥,并于生长旺期叶面喷施0.2%硫酸锌[59]。此外,缪媛媛等通过对老鸦瓣进行摘蕾及人工授粉处理,发现摘蕾可以促进老鸦瓣中鳞茎生物量的积累,人工授粉可显著增加老鸦瓣结实率、种子数量及单粒重[60]。

4 展望

近年来,随着人们逐渐对老鸦瓣化学成分及药理活性的不断深入的了解,引起了国内外学者的关注。老鸦瓣的市场需求与日俱增,而其野生资源有限,无法满足日益增长的市场需求,已出现供求失衡之势。因此,组织培养与人工栽培技术成为其发展的重要一环,但还没有达到产业化需求的目标,仍需不断推进和完善。目前国内外学者对老鸦瓣的研究多集中于多糖、黄酮类、木质素类物质,在生物碱和其他未知化学成分的探索上仍需加强。另外,老鸦瓣作为传统中药材,具体活性成分及相应活性机制的研究也不够深入,亟须国内外学者加强对该物种的进一步探索,以期为今后老鸦瓣的种质资源保护、药品研发以及产业化发展奠定基础。