花菱草作为膳食补充剂的研究进展

田婧,吴超权

(广西壮族自治区食品药品检验所,广西 南宁 530021)

花菱草(EschscholtziacalifornicaCham.),又称加州罂粟,属于罂粟科多年生草本植物,自然生长在美国加利福尼亚州和墨西哥北部地区沙地平原,欧洲和中国也有人工培植,主要作为观赏植物种植。花菱草全株植物高60 cm左右,叶片为灰绿色,多回三出羽状细裂,花黄色,花瓣4片,基部具有橙黄色斑点,一般花季在春夏之季,生长在美国加利福尼亚州的高速公路和乡间公路旁,犹如加利福尼亚州的象征,每年的4月6日定为美国加利福尼亚州加州罂粟花节。花菱草最早记载是美国土著印第安人用于治疗焦虑和歇斯底里症的草药,具有抗焦虑、麻醉和安神作用[1]。一般现代使用多为花菱草地上部分的提取物作为代为膳食补充剂酊剂或者提取物干粉等形式。提取物也多用于辅助治疗失眠的膳食补充剂的主要成分使用,一般和其他有助眠作用的草药共同使用组成复方制剂,比如和缬草根(ValerianofficinalisL.)提取物组成复方制剂辅助治疗焦虑和失眠症[2]。在商品方面,意大利Biosline公司推出的助眠膳食补充剂(商标vitacalm)tutta notte助眠片的主要成分就是缬草根提取物和花菱草提取物的复方制剂。从现代医药研究来看,花菱草提取物的中枢神经镇静作用是比较明确的,用于治疗失眠的基本原因是含有的原阿片碱(protopine)和别隐品碱(allocryptopine)等具有异喹啉结构的生物碱,这两个生物碱具有和GABAA相结合的能力,产生类似激动剂的作用[3]。花菱草提取物除了具有镇静作用之外,还具有抗惊厥、肌肉松弛、抗抑郁、抗组胺和镇痛作用[4]。其植物化学成分和药理作用在本文的具体章节进行详细论述。本文主要回顾和汇总现有的关于花菱草已经可以查阅到的科学研究文献和资料,为宣传和推广使用花菱草提取物、开发研究其相关产品提供科学的理论依据。

1 花菱草的主要植物化学组成

花菱草(EschscholtziacalifornicaCham.)含有非常多的植物化学化合物,许多研究证实其提取物主要含三、四级异喹啉生物碱,已经报道的花菱草生物碱可以分为好几类:杷碱(pavines):californidine、escholtizine;苯并菲啶(benzophenanthridines):血根碱(sanguinarine)、白屈菜碱(chelerythrine);阿朴啡类(aporphines):N-甲基樟苍碱(N-methylaurotetanine)、海罂粟碱(glaucine);原阿片碱(protopine)、别隐品碱(allocryptopine)[5];另外一类生物活性物质为类黄酮(flavonoids):槲皮素(quecetin)和异鼠李素(isorhamnetin)[6]。奥地利Sturm和Stupper等研究者用毛细管电泳-质谱联用方法(CE-MS)测定花菱草等药用植物的异喹啉生物碱中有报道,测定花菱草地上部分的异喹啉生物碱的研究中,质谱测定出含有californidine、花菱草嗪(eschscholzine)、花菱草啶(eschscholzidine)、苯并异喹啉生物碱(benzylisoquinoline)、原阿片碱(protopine)和别隐品碱(allocryptopine)、苯并菲啶(benzophenanthridines)、血根碱(sanguinarine)和白屈菜碱(chelerythrine)等植物化学成分[7]。瑞士学者Fedurco研究团队利用高效液相(HPLC)、液质联用(LC-MS)、电喷雾电离质谱联用(ESI-MS/MS)测定花菱草地上部分提取物,其中发现含有原阿片碱(protopine)、californidine、别隐品碱(allocryptopine)、花菱草嗪(eschscholtzine)、血根碱(sanguinarine)、白屈菜碱(chelerythrine)、心果碱(reticuline)、N-甲基樟苍碱(N-methylaurotetanine)和华厚壳桂碱(caryachine)等植物化学成分[8]。

2 花菱草的药理保健作用

2.1 中枢神经镇静、抗焦虑保健作用

花菱草在西方民间草药用于中枢神经的镇静保健作用比较多,也是其最重要的药理作用之一。欧洲医药局(EMA)基于花菱草在传统草药漫长的使用历史,承认花菱草(EschscholtziacalifornicaCham.)地上部分的提取物具有减轻精神紧张和帮助睡眠的作用[9]。Rolland等[1]研究者在20世纪90年代的研究发现,花菱草水提物灌胃剂量超过100 mg/kg,对于熟悉环境的测试,小鼠行为参数会降低;剂量超过200 mg/kg,小鼠的行为参数对陌生环境也会降低。Rolland等[4]研究者另外的一个研究发现花菱草的抗焦虑和镇静作用可能是其提取物和苯氮二类(BDZ)受体产生作用,提高了GABA受体的Cl-离子的通过性。由于花菱草提取物成分含有原阿片碱(protopine)和别隐品碱(allocryptopine),这两个生物碱都对GABAA受体具有弱激动作用,可以产生一定的镇静作用[10]。Fedurco等[8]研究者在体外重组GABAA受体(RecombinantαβγGABAA)结合试验中,花菱草的提取物含有的(S)-心果碱[(S)-reticuline)]具有正向调节重组GABAA受体中的α3,α5,α6异构体结构的作用。花菱草产生中枢神经抑制作用可能通过(S)-心果碱结合α3β2γ2GABAA和α5β2γ2GABAA调节中枢神经中的Cl-电流通过性来实现其镇静和抗焦虑的保健作用。也有可能是(S)-心果碱在哺乳动物体内转化为更加强的纳米级别的生物碱结合GPCR受体,花菱草的镇静作用可能还和μ-阿片类受体结合有关。Gafner等[11]研究者在体外实验中发现花菱草70%的乙醇提取物能有效地和5-HT1A和5-HT7受体,抑制率超过60%,并证明花菱草的生物碱在体外试验中能抑制[3H]8-羟基-2-(二丙氨基)四氢萘([3H]8-Hydroxy-2-(di-N-propylamino)tetralin)与5-HT1A受体的结合。这个可能是花菱草提取物参与中枢系统5-羟色胺能系统的药效学作用的机制,可能产生抗焦虑或者抗抑郁的中枢神经作用的可能机制。为了强化花菱草提取物助眠作用,Abddellah等[2]研究者通过结合其他助眠草药的混合使用,如和缬草(ValerianaofficinalisL.)提取物组成复方制剂混合使用,观察临床效果,发现两种草药提取物的混合制剂能显著降低失眠严重指数(ISI)和显著提高入睡效率,病人的焦虑指数能降低50%。

2.2 神经镇痛保健作用

意大利研究者Vivoli[12]团队研究发现,花菱草70%乙醇提取物对慢性坐骨神经收缩性损伤(chronic constriction injury of the sciatic nerve)的造模大鼠具有镇痛作用。当进行大鼠足部压痛试验,当花菱草提取物的灌胃剂量达到100 mg/kg时产生镇痛作用;当单次灌胃给药花菱草提取物达到100～300 mg/kg时,能使骨关节炎造模大鼠的产生镇痛作用。 戴伟娟等[13]研究团队在小鼠的镇痛试验中,花菱草的提取物灌胃量达到200和800 mg/kg时,可以明显减少乙酸诱导的扭体和伸展次数,保护率分别为70%和85%,乙酰水杨酸68 kg/kg的保护率为60%。但是花菱草和乙酰水杨酸对热板引起的疼痛无效。

2.3 协助戒除阿片类药物的成瘾性作用

美国Zampieron医生的两个病例:第一位是女性,34岁,在外科手术后外科医生为了方便术后的镇痛作用,给她开了羟考酮(Oxycodone),术后疼痛持续使用12个月,导致了阿片类的成瘾性依赖,医生后来开了花菱草的酊剂服用1个月后,逐渐摆脱了羟考酮的成瘾依赖性;第二位是女性,由于其患有慢性风湿性关节炎,OTC类药物无法控制住风湿性关节炎的疼痛,疼痛专科医生给其开了低剂量的纳曲酮(LDN)针对疼痛治疗,但是不幸产生了纳洛酮的成瘾依赖性,经过一段时间服用花菱草酊剂提取物成功戒除了纳曲酮的成瘾性依赖[14]。

2.4 抗阿尔茨海默病保健作用(抗老年痴呆症作用)

捷克的Cahlikova等[15]研究者的发现花菱草的根部和地上部分进行乙醇提取,重复用色谱柱-制备薄层色谱-结晶的方式可以分离出14种异喹啉类生物碱,然后用这些化合物分离的单体分别和人乙酰胆碱酯酶(HuAChE)和人血浆丁酰胆碱酯酶(HuBuChE)反应并观察其抑制两种胆碱酯酶的活性。体外试验表明所有分离出来的14种单体都不能同时对两种胆碱酯酶产生抑制作用,其中实验发现2个苄基异喹啉化合物(benzylisoquinoline),番荔枝碱9和14具有潜在的丁酰胆碱酯酶的抑制活性。阿尔茨海默病(AD)患者是由于胆碱能功能减退导致记忆力减弱[16]。乙酰胆碱酯酶(AchE)和丁酰胆碱酯酶(BuChE)是主要调节脑内乙酰胆碱水平和浓度的重要酶类,阿尔茨海默病患者会出现乙酰胆碱酯酶活性降低,相对地丁酰胆碱酯酶的活性提高[17]。由于花菱草提取物可以在体外干预抑制丁酰酯酶,进而影响乙酰胆碱在脑内的合成水平,可见花菱草提取物在治疗和预防老年痴呆症方面还是具有一定研究潜力的。

2.5 抗菌抗病毒作用

花菱草中含有血根碱(sanguinarine),Kollarova等[18]研究者发现,这个苯并菲啶生物碱具有抗菌效果。Villegas等[19]研究者也发现血根碱也具有抗病毒作用。

3 下一步研究空间

花菱草的保健作用在传统的使用方法和现代保健食品工业的应用上面,还是以中枢神经镇静作用为主要的保健功能为主。市面上能够采购到的有关花菱草的保健品剂型多半以花菱草提取物的酊剂或者含有花菱草提取物作为有效成分的复方制剂,如胶囊剂或代用茶包等剂型。这些产品都主打抗焦虑和助眠作用作为其主要的卖点。实际上,通过对花菱草的中外文献的查阅和整理,其实还有很多的研究工作可以深入开展。首先,其实花菱草的镇静和抗焦虑作用的药理学机制还不是非常明确,上文也提到可能和GABAA受体有关系,也可能和5-HT类受体有关系。这里就还有可能涉及其他的抗焦虑和镇静作用的其他神经递质系统,比如阿片、多巴胺、去甲肾上腺素等神经递质系统,可以尝试探究花菱草提取物对这几个重要神经递质系统的影响程度如何,另外再加强对花菱草的化学物质单体进行提纯,并进行计算机的药效学筛选,然后集中几个可能的化合物单体,对GABA、阿片、多巴胺、去甲肾上腺素、5-羟色胺、组织胺能神经递质系统体系可能发生的反应,探索花菱草提取物是如何在中枢神经系统参与人体的生理反应,明确其真正的药效学机制。其次,花菱草的保健作用主要还是集中在其在中枢神经的作用,比如镇静、抗焦虑、助戒断综合征、抗老年痴呆症等作用。在其他植物学的期刊意外地发现在花菱草在其培养基中发现,花菱草具有一定的抗菌抗病毒效果。这里提示我们,可以对一些对人体有感染性的细菌和真菌进行筛选,至少可以明确花菱草对哪些革兰氏+或者革兰氏-性细菌有抑制作用。对哪些常见的有害真菌有抑制作用。进而分离出更多的单体,对敏感的菌群进行化合物单体验证,会有有价值的发现,也可以扩大花菱草的药用保健价值,增加其治疗的病症种类。作为天然植物,里边含有的化学成分是非常多样和复杂的,可以尝试探索一下,花菱草提取物是否具备抗氧化和抗衰老的作用,可以利用现有的抗氧化筛选路线对其抗氧化作用进行验证。由于花菱草和罂粟同属一个罂粟科,也可以探索一下花菱草是否具有止咳和肠道作用,扩展其有效的保健作用,充分挖掘其保健功能。

4 应用展望

综上所述,近年来欧美国家等发达国家对花菱草的植物化学组成情况和保健功效进行了较多研究,国内对其研究较少,只有少数引用外文的翻译和摘要中有所提及。所以花菱草在我国的应用上尚有很大的提升空间。欧美等发达国家通过利用其先进的保健食品研究体系和先进的食品加工业体系。利用其现有的植物种植资源,对花菱草进行保健食品和膳食补充剂的开发。利用民间或者传统草药的使用历史,并结合现代药理学研究体系,对花菱草进行开发,将其加工成膳食补充剂。如意大利的Bios Line公司生产的vitacalm牌植物疗法睡眠片,就是利用花菱草为主要有效成分的抗焦虑和助眠保健作用的保健食品(其主要成分包括花菱草提取物,缬草根茎提取物,西番莲提取物和薰衣草精油等的复方制剂),在欧盟的销量很好,同时也引入了国内的消费市场。我国使用过的消费者也非常认可该产品的助眠效果。而可以注意的现象主要是我国对花菱草尚没有太多的研究,而且花菱草参与广大人民群众的生活现在只限于在花鸟市场充当观赏类植物售卖。我国幅员辽阔,和美国的纬度类似,广西、广东、海南等地区的纬度也与美国加利福尼亚州,是比较适合花菱草的生长的环境。我们可以提高对花菱草的药理药效保健功效的宣传,让广大人民群众知晓其保健作用,结合乡村振兴的国家政策,在气候适宜的地区尝试种植花菱草作为药材种植,让当地的保健食品企业加大花菱草的产品的加工,大学和研究机构对花菱草的保健作用进行研究,这样进行产-学-研相结合,能够使花菱草形成一个产业链,不但能帮助农民脱贫植物,也可以将花菱草转化为高附加值的产品,促进人民健康生活和促进保健食品产业的健康发展。本文撰写的初衷是给国内的科研人员宣传花菱草在西方国家的使用历史,在膳食补充剂的使用能产生的诸如助睡眠、抗焦虑的保健作用。国内的部分精英消费者在经济全球化、英语教育的普及和世界连接方面等积极因素的影响下,相信在不久的将来,可以利用我国的自然资源和特色农业发展相结合,加大对花菱草的开发研究,促进国内的保健食品和膳食补充剂领域产业的健康发展,对推动中华民族的伟大复兴起到一定的推动作用。综上,开发和研究花菱草对国内经济的内循环健康发展有着非常现实的意义。