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射干的研究进展及其质量标志物的预测分析

时间:2022年03月04日 所属分类:医学论文 点击次数:

摘要:射干BelamcandaChinensis是我国常用的中药材,资源丰富,分布较广,具有广阔的开发利用前景。射干中化学成分类型较为丰富,主要为黄酮类、三萜类、挥发油、甾体类等,一般认为异黄酮为其主要药效成分。在射干化学成分、药理作用综述的基础上,根据中药质量标志物

  摘要:射干BelamcandaChinensis是我国常用的中药材,资源丰富,分布较广,具有广阔的开发利用前景。射干中化学成分类型较为丰富,主要为黄酮类、三萜类、挥发油、甾体类等,一般认为异黄酮为其主要药效成分。在射干化学成分、药理作用综述的基础上,根据中药质量标志物(qualitymarker,QMarker)理论,从化学成分与传统功效、传统药性、可测成分、不同产地和采收时期、入血成分及不同配伍环境几方面对射干QMarker成分进行预测分析,发现以鸢尾苷、鸢尾黄素、野鸢尾黄素、白射干素、芒果苷表现最为显著,为明确射干QMarker和制定科学的质量标准提供理论基础。

  关键词:射干;异黄酮;质量标志物;鸢尾苷;鸢尾黄素;野鸢尾黄素;白射干素;芒果苷

射干中药

  射干BelamcandaeRhizoma为鸢尾科射干属植物射干Belamcandachinensis(L.)DC.的干燥根茎[1]。又名乌扇、野萱花、蝴蝶花等。主要分布于中国湖北、山东、江苏及云南等省、自治区。其味苦、性寒、有小毒,归肺、肝经,具有清热解毒、祛痰利咽、散结消炎、消肿止痛等功效。临床上主要用于治疗扁桃腺炎、支气管炎、肝脾肿大及腰痛等疾病。现代药理研究表明,射干具有抗炎、清除自由基、抗菌、抗病毒、抗肿瘤、雌激素样作用以及抗血栓等作用[2]。

  射干所含化学成分类型较为丰富,主要为异黄酮、三萜、挥发油类型。然而,《中国药典》2020年版仅对其中的次野鸢尾黄素进行含量限定,因此,同许多中药材一样,射干也存在着质控指标单一等问题。随着对射干化学成分、药理作用及临床研究的逐步深入,其活性部位及有效成分的研究也逐渐受到关注。本文对射干化学成分、主要药理活性进行系统性总结,并基于中药质量标志物(qualitymarker,QMarker)的概念要求,对中药射干的QMarker进行预测分析,为其质量控制研究及QMarker的选择提供依据。

  1化学成分

  射干中化学成分类型多,主要包括黄酮类、三萜类、甾体类、醌类、挥发油等成分,此外还包含有机酸以及微量元素等。其中异黄酮为主要活性成分。

  1.1黄酮类化合物

  黄酮类物质是射干中的主要生物活性成分,并且与射干的药理药效密切相关,目前从射干中分离出来的黄酮类化合物有86种,主要有黄酮、异黄酮、黄酮醇等,这些化合物是从射干根茎中获得,以亲脂性苷元、亲水性更强的糖苷或其多甲氧基化衍生物的形式存在。其中以异黄酮类化合物活性最强,其他还包括二氢黄酮以及双苯吡酮等。

  1.2三萜类化合物

  射干中三萜类成分含量相对较高。目前,已经从射干中分离鉴定出多种萜类化合物,其中从射干根茎中分离出12个虹膜型三萜[3539],分别为28deacetylbelamcandal(87)、(6R,10S,11R)26hydroxy(13R)oxaspiroirid16enal(88)、(6R,10S,11S,14S,26R)26hydroxy15methylidenespiroird16enal(89)、iridobelamalA(90)、16Oacetylisoiridogermanal(91)、isoiridogermanal(92)、anhydrobelachinal(93)、epianhydrobelachina(94)、isoanhydrobelachinal(95)、iristectoreneB(96)、3Otetradecanoyl16Oacetylisoiridogermanal(97)、3Odecanoyl16Oacetylisoiridogermanal(98)。

  有研究报道,从射干根的醋酸乙酯和乙醇提取物中发现了多个五环三萜类的化合物,如熊果酸(99)、桦木素(100)、桦木酸(101)、betulone(102)以及cycloartanol(103)[40]。最近,有研究者在射干的种子中发现了4种新型三萜类化合物belamchinanesAD(104~107)[41]。

  1.3醌类化合物

  目前,从射干种子种发现了9种化合物[4244],分别为belamcandolA(108)、belamcandolB(109)、belamcandaquinoneA(110)、belamcandaquinoneB(111)、belamcandoneAD(112~115)以及ardisianoneA(116)。其成分结构见图3。1.4甾体类化合物迄今,研究者们在射干中分离出5种甾醇类化合物[45]分别为豆甾醇(117)、β谷甾醇(118)、β胡萝卜苷(119)、维他命苷(120)、豆固醇(121)。

  1.5有机酸类化合物

  从射干根茎的醋酸乙酯提取物中发现多种有机酸类化合物,分别为[4649]iriflophenone(122)、belallosideA(123)、belallosideB(124)、白芦藜醇(125)、belamphenone(126)、乙酰香草醛(127)、莽草酸(128)、没食子酸(129)、阿魏酸(130)以及香草酸(131)。

  1.6其他类化合物

  射干中除了上述常见的化合物之外还含有其他的一些化合物[5052],到目前为止,从射干中分离到4个酮类化合物,包括belamcandaphenol(132)、4hydroxyacetophenone(133)、sheganone(134)、apocynin(135);秦民坚等[51]已从射干根茎中提取到多个挥发油,如桉叶醇(136)、十四酸(137)、5庚基二氢呋喃酮(138)、5,8diethyldodecame(139)、hexadecanoicacid(140)、橙花醇乙酸(141)。同时,段玉峰等[52]建立ICP发射光谱测定射干中的微量元素,从中发现镁、铁、钒、铬、锰、钴、镍、铜、锌、硼、锡、铋、铅等。

  2药理作用

  现代药理研究表明,射干对治疗支气管炎、慢性支气管哮喘、肺间质纤维化、呼吸窘迫综合征和急性咽炎以及各种炎症具有良好的临床疗效,并且含有的黄酮、三萜及其苷类、挥发油等活性成分起到抗炎镇痛、清除自由基、抗菌、抗病毒等作用。

  2.1抗炎、镇痛作用

  鸢尾科射干中的主要成分及提取物具有明显的抗炎及镇痛的活性。李欣妍等[53]发现白射干素(70)是射干药材抗炎止咳的药效物质基础成分,尤其对枸橼酸引起的豚鼠咳嗽次数有显著的抑制作用。赵金明等[54]的研究发现射干提取液中化合物鸢尾黄素(2)及鸢尾苷(1)可以抑制组织多肽抗原(tissuepolypeptideantigen,TPA)或胡萝卜素(thapsigargin)对环氧化酶2的诱导作用有和抑制前列腺素E2的产生,并认为射干的抗炎机制可能与此关[55]。

  李国信等[56]通过实验对射干提取物中鸢尾苷(1)和鸢尾黄素(2)在大鼠体内药动学进行研究,发现ig给予相当于32倍临床等效剂量即10.8g/kg鸢尾黄素(2)比鸢尾苷(1)在体内的抗炎药效发挥更持久。汪天青[57]对射干活性组分进行分子对接实验,实验过程中发现射干药材主要是通过干预花生四烯酸环氧化酶2(cyclooxygenase2,COX2)、细胞色素P450(cytochromeP450,CYP450)信号通路达到抗炎、止咳作用。卞娅等[58]在实验中发现射干的根茎、叶片提取物的高、中、低浓度剂量(2.37、1.19、0.60g/kg)组均对涂抹二甲苯(0.02mL)小鼠耳肿胀有抑制作用,证明了其具有一定的抗炎作用。

  刘雨娟等[59]在研究射干对河西走廊地区沙尘所致大鼠慢性咽炎的保护作用时。通过实验发现射干可通过肿瘤坏死因子α(tumornecrosisfactoralpha,TNFα)受体介导的信号转导途径、下调核转录因子κ(nucleartranscriptionfactorκ,NFκ)的表达水平,阻断沙尘损伤咽部组织。除了典型的异黄酮类成分外,射干属植物中的一些其他成分同样具有抗炎活性。

  张玉奎等[60]在射干叶中发现新成分芒果苷(82),可抑制肥大细胞介导的炎症反应,同时减轻由花生四烯酸和佛波醇肉豆蔻酸乙酸酯(phorboldiesterphorbolmyristisacetate,PMA)引起的小鼠耳浮肿。异丹叶大黄素、白藜芦醇(125)和茶叶花宁对5脂氧合酶(5lipoxygenase,5LO)和环氧化酶(cyclooxygenase,COX)有较强的抑制作用。综上分析,射干中主要脂溶性成分[61],如鸢尾黄素(2)、鸢尾苷(1)、芒果苷(82)、白藜芦醇(125)和茶叶花宁、异丹叶大黄素等均具有抗炎活性。

  2.2抗病毒作用

  射干作为我国传统清热解毒类中药,现代药理研究表明其具有抗病毒的药理作用。目前有研究发现[6263],射干有效成分鸢尾苷(1)、鸢尾黄素(2)、野鸢尾苷(6)、野鸢尾黄素(7)、德鸢尾苷(68)、次野鸢尾黄素(69)在组织细胞培养方法下对疱疹I、呼吸道合胞病毒、柯萨奇16、腺病毒3型、疱疹II及腺病毒7型等病毒具有抑制作用。

  向谈婷等[64]采用实时定量PCR对禽传染性支气管炎病毒N基因(infectiousbronchitisvirusN,IBVN)和干扰素β(interferonβ,IFNβ)mRNA的表达量进行检测,以及采用Westernblotting法对IBVN蛋白的表达量进行检测,证明了射干乙醇提取物对禽传染性支气管炎病毒(infectiousbronchitisvirus,IBV)的体外抑制作用。射干中的野尾鸢尾黄素(7)在培养组织中可抗流感病毒[65],延迟柯萨奇病毒与埃可病毒引起的细胞病变,具有抗肺炎球菌活性。其对毛细血管通透性增高,有抑制作用,肉芽组织增生有治疗作用。

  2.3抗菌作用

  张宏等[66]采用体外及体内抑菌法,对射干提取物进行了抑菌实验研究。体外实验结果表明射干提取物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、停乳链球菌、肺炎链球菌有抑制作用。体内实验结果表明,射干提取物可明显降低金黄色葡萄球菌感染小鼠死亡率的作用(P<0.05)。

  秦文艳等[67]进行了射干提取物体内体外抑菌作用的研究,采用2倍稀释法检测射干提取物的最小抑菌浓度(minimuminhibitoryconcentration,MIC),发现射干提取物对金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌、大肠埃希菌、铜绿假单胞菌等体内体外所有菌株均有抑制作用。在体外抗耐多药结核菌试验中[68]发现射干有较好的抑制耐多药菌生长的作用,并且可在1∶4稀释浓度的培养基中无细菌生长,研究者猜测抗菌效果可能和鸢尾苷(1)有关。

  2.4抗氧化作用

  众多研究表明,黄酮类化合物具有抗自由基的作用[6971],而射干较其它一些含有黄酮类化合物的中药,其整体清除自由基能力更强。射干根茎中分离得到的异黄酮成分鸢尾苷(1)、鸢尾黄素(2)、野鸢尾黄素(7)、5,6,7,3′四羟基8甲氧基异黄酮(37)均具有清除自由基的作用,其中鸢尾黄素(2)清除H2O2氧自由基的能力和活性都最强[72]。

  段丽红等[73]选择氧自由基清除、羟基自由基清除、二苯代苦味肼基自由基清除、烷基自由基清除和抗油脂氧化作用等实验体系进行抗氧化活性的试验,证明了纯化得到的鸢尾苷(1)有较显著的抗氧化作用。张业等[74]研究证明射干种子的80%乙醇提取液对2,2二苯基1苦肼基自由基(2,2diphenyl1picrylhydrazyl,DPPH)的清除率最高。可能是因为在强极性溶剂中更容易发生氢键效应,导致自由基清除剂的活性降低。

  同时,秦民坚等[75]在通过生物化学发光法对射干的甲醇提取物和天然产物单体清除自由基的能力进行研究时发现,检测射干类中药甲醇提取物及单体化合物清除O•、OH+、H2O2的作用,认为抗自由基的作用可能是射干类药物防治疾病的机制之一。射干中异丹叶大黄素的化学结构与白藜芦醇(125)相似,能显著抑制各种氧化应激促进肝粒体、脑线粒体和突触体内二醛形成,以及阻止还原型谷胱甘肽水平下降和脂质过氧化反应,增强脂质过氧化作用中过度微弱的化学发光,减少DNA氧化损害。

  2.5雌性激素样作用

  现代药理关于射干对于雌性激素样作用的研究较少。冯汉林等[76]建立卵巢切除致大鼠骨质疏松症模型,测定大鼠的骨矿密度(bonemineraldensity,BMD),骨矿含量(bonemineralcontent,BMC),血清钙、磷的水平和碱性磷酸酶(alkalinephosphatase,AKP)活性,发现射干总黄酮提取物和射干乙醇提取物能明显改善大鼠因雌激素缺乏引起的骨矿丢失,提高BMD、BMC,改善骨骼力学性能。静脉注射射干提取物能抑制被切除卵巢小鼠的促性腺激素的释放促黄体生成激素(luteinizinghormone,LH)的分泌,证明了射干具有雌性激素样作用。

  2.6抗肿瘤作用射干属中的鸢尾苷

  (1)可通过调节肿瘤细胞的生物学特性从而发挥抗肿瘤的作用。研究者[77]在探讨射干苷对卵巢癌SKOV3细胞的影响及其作用机制时,发现鸢尾苷(1)发挥治疗卵巢癌的作用机制可能是通过影响磷脂酰肌醇3激酶/蛋白质丝氨酸苏氨酸激酶信号通路蛋白的活性,从而阻碍细胞的增殖、侵袭和迁移抑制。在体外培养的人肺癌H460细胞下,采用软琼脂集落形成法检测锚定非依赖性生长能力,发现在显微镜下克隆数减少,Matrigel穿膜法检测细胞侵袭能力检测出药物组能穿透人工基底膜的细胞数明显减少,悬浮成球法检测肿瘤干细胞自我更新能力显示细胞球数目减少,高浓度下无细胞数形成,实时荧光定量PCR法检测细胞中微小RNA21的表达水平。

  总结出了射干乙醇提取物可以有力抑制肺癌细胞的锚定非依赖性生长能力和侵袭能力,显著下调了肺癌细胞中微小RNA21的表达水平[7879]。熊玲凡[80]研究鸢尾苷(1)对结肠癌SW480细胞的毒性作用以及其增殖、侵袭能力的影响。实验数据显示,给药48h后,射干苷可以抑制SW280细胞的生长,迁移以及克隆增长。Westernblotting实验显示,鸢尾苷(1)可以通过上调SW480细胞凋亡相关蛋白Bax(Bcl2AssociatedX的蛋白质,Bcl2AssociatedX)的表达水平,下调SW480细胞增殖相关蛋白clycinD1、cmyc的表达水平起到抗肿瘤的作用。

  2.7其他作用

  射干植物具有广泛的药理活性,除以上药理作用外,还具有抗糖尿病,降血糖作用[81],抗艾滋病病毒(humanimmunodeficiencyvirus,HIV),抗血栓,抗过敏等药理作用。Jung等[82]发现射干中的异黄酮成分如鸢尾黄素(2)、野鸢尾黄素(7)及其糖苷显示出强烈的醛糖还原酶抑制作用,以DL甘油醛为底物,将化合物作用于链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠,能够显著抑制山梨糖在晶状体、坐骨神经和红细胞中的积蓄,并且野鸢尾黄素(7)的抑制活性更强,鸢尾黄素(2)能够预防和治疗糖尿病综合征。

  王小利等[83]研究射干提取物在HIV潜伏再激活治疗中的应用,通过中药植物粉碎,用乙醇或乙醚水混合物提取,渗漉,浓缩,发现其具有在制备抗HIV潜伏治疗药物上的应用的用途。有报道称[84],由于鸢尾黄素(2)可抑制花生四烯酸或胶原引起血小板聚集,因而其可能是射干抗血栓的有效成分之一;研究者发现卵清蛋白诱导的大鼠在鸢尾黄素(2)的干预下皮肤过敏的抑制率为40%。

  3质量标志物的预测分析

  射干所含化合物种类多样,分布广泛,但目前《中国药典》2020年版仅对其中的野鸢尾黄素进行含量限定,同许多中药材一样,射干也存在着质控指标单一等问题。因此,需要更能体现其专属性和整体价值的质量评价方法。中药质量标志物是刘昌孝院士[85]提出的新概念,是指存在于中药材和中药产品(中药饮片、中药煎剂、中药提取物等)中固有或加工制备过程中形成的,与中药的功能属性密切相关的化学物质,作为反映中药安全性和有效性的标示性物质。通过文献分析,基于中药质量标志物的核心概念,对射干质量标志物进行预测,有利于建立中药射干的质量控制办法。

  4结语

  射干为我国传统中药,应用历史悠久,具有多方面的药理活性,疗效确切,还有新的药理作用,如抗溃疡、射干与麻黄联用的射干麻黄汤在治疗咳嗽有良好的应用前景等。现行对射干的标准仅是药材中的异黄酮成分次野鸢尾黄素含量作为药材是否合格的指标,射干作为清热药发挥其功效与所含化学成分密不可分,其中的黄酮类成分次野鸢尾黄素为其抗炎、抗病毒疗效的主要物质基础。除以上射干还具有毒鱼活性的鸢尾醛型三萜类化合物等。中药中所含成分多种多样,单一指标成分难以表征中药复杂体系质量属性的完整性,仅以次野鸢尾黄素来作为射干质控指标与药效的关联性不够。

  本文在系统综述射干化学成分和现代药理作用研究现状的基础上,以中药质量标志物新概念的理论为指导,根据射干的化学成分和药理作用、传统功效、性味、成分可测性、入血化学成分及配伍变化,对射干的中药质量标志物的预测和筛选进行了初步分析,其中以鸢尾苷(1)、鸢尾黄素(2)、野鸢尾黄素(7)、白射干素(70)、芒果苷(82)表现最为显著,可将这些化合物作为射干药材的潜在中药QMarker,再进一步深入的考察探究。因此,为了更好地开发利用射干资源,有必要继续对其化学成分、药理作用、作用机制进行深入研究,并结合疾病发生的特点,多层次、多方位、多靶点深入探讨其作用机制和功效,注重将其化学成分研究和药理活性研究相结合,以阐明药效物质基础,为射干深入开发应用提供依据。

  参考文献

  [1]张艳阳,关琛,袁卉馥.射干现代研究进展浅析[J].农业科技通讯,2020(2):2829.

  [2]尹竹君,陈世龙,李莉,等.川射干的基础研究与临床转化应用[J].世界中医药,2020,15(2):200207.

  [3]LiuEY,ZhengZX,ZhengBZ,etal.Tectorigenin,anisoflavoneaglyconefromtherhizomeofBelamcandachinensis,inducesneuronalexpressionoferythropoietinviaaccumulationofhypoxiainduciblefactor1α[J].PhytotherRes,2020,34(6):13291337.

  [4]TianM,ZhangX,ZhuY,etal.Globaltranscriptomeanalysesrevealdifferentiallyexpressedgenesofsixorgansandputativegenesinvolvedin(Iso)flavonoidbiosynthesisinBelamcandachinensis[J].FrontPlantSci,2018,9:1160.

  作者:凌悦1,陈金鹏2,3,4,叶晴1,刘怡妙1,徐旭2,3,4,田成旺2,3,4*