王楊海,劉璐,趙渤年*,高燕*

(1.山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院,山東 濟(jì)南 250355;2.山東中醫(yī)藥大學(xué)藥物研究院,山東 濟(jì)南 250355)

當(dāng)歸屬作為溫帶屬性植物,在全球約有110個(gè)品種,主要分布于北溫帶和新西蘭地區(qū),尤其集中于喜馬拉雅-橫斷山區(qū)、東北亞和北美西部地區(qū)[1]。當(dāng)歸屬植物具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和藥用價(jià)值,其中一些當(dāng)歸屬植物被作為食品和飼料使用,而本屬許多品種的根通常用作治療各種疾病的傳統(tǒng)藥物,并在東北亞國(guó)家使用了數(shù)百年,其中代表性植物包括:當(dāng)歸、白芷、獨(dú)活。

現(xiàn)代研究主要集中在當(dāng)歸屬植物的根和果實(shí),從當(dāng)歸屬植物中分離出的主要化學(xué)成分包括苯酞、揮發(fā)油、香豆素、多糖、黃酮和有機(jī)酸類,香豆素類成分和揮發(fā)油成分是當(dāng)歸屬植的的主要活性成分。香豆素類成分作為當(dāng)歸屬植物的主要活性物質(zhì)之一,大量的藥理學(xué)研究表明,當(dāng)歸屬植物中香豆素類成分具有多種生物活性,例如:抗炎鎮(zhèn)痛、抗腫瘤、調(diào)節(jié)心血管系統(tǒng)、調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)、抗菌、抗病毒、抗過(guò)敏等。

因此,對(duì)其傳統(tǒng)藥用、物質(zhì)基礎(chǔ)、藥效以及毒理學(xué)進(jìn)行總結(jié),發(fā)現(xiàn)其活性成分與藥效之間的聯(lián)系,為今后當(dāng)歸屬植物藥用植物資源的合理開(kāi)發(fā)、利用與進(jìn)一步的研究提供科學(xué)依據(jù)和方向。

1 傳統(tǒng)藥用

當(dāng)歸屬植物在東北亞國(guó)家是重要的藥物資源,用藥歷史悠久。當(dāng)歸在我國(guó)的使用可以追溯到3 000多年前,最早記載于《神農(nóng)本草經(jīng)》,并被列為“中品”,藥用記載還出現(xiàn)在《本草匯言》《名醫(yī)別錄》《本草綱目》《藥性賦》等古籍中。當(dāng)歸的入藥部位為干燥根,其味甘、辛,性溫。而干燥根不同部位具有不同的療效,其根頭能養(yǎng)血,根尾能運(yùn)血,根身能補(bǔ)血養(yǎng)血。當(dāng)歸藥材在傳統(tǒng)中醫(yī)上用于治療血虛萎黃、月經(jīng)不調(diào),經(jīng)閉痛經(jīng),風(fēng)濕痹痛等疾病,在中醫(yī)上被稱為“婦科要藥”[2]。此外,在傳統(tǒng)處方中,被作為滋補(bǔ)藥、造血藥、抗炎藥使用。在歐洲一些國(guó)家,當(dāng)歸除了作為藥物植物外,還作為食品調(diào)味品和香料,用于制作酒和香水等產(chǎn)品。

白芷作用常見(jiàn)的藥用植物,其性溫、味辛,具有祛風(fēng)濕,活血排膿,生肌止痛功效,是治療陽(yáng)明經(jīng)頭痛的要藥[3]。在東北亞國(guó)家(中國(guó)、韓國(guó)、日本等),白芷常用于治療鼻炎、感冒和牙痛等病癥[4]。此外,白芷還有多種民間用途,如制作香料、防腐劑、化妝品和藥膳等[5]。

獨(dú)活最早可以追溯到《神農(nóng)本草經(jīng)》,用于治療癲癇發(fā)作抽搐拘攣、女子疝瘕等癥狀。在《中國(guó)藥典》中記載,該藥味辛、苦,性溫,歸腎、膀胱經(jīng)。具有祛風(fēng)除濕,通痹止痛的功效,用于治療風(fēng)寒濕痹,腰膝疼痛,少陰伏風(fēng)頭痛,風(fēng)寒夾濕頭痛等癥狀。在《名醫(yī)別錄》專著中,獨(dú)活被描述為一種治療痛風(fēng)的藥物。在李中梓所著的《本草通玄》中,獨(dú)活用于治療失聲不語(yǔ),手足不隨,口眼歪斜,目赤膚癢等疾病。獨(dú)活的傳統(tǒng)中藥配伍,可以提高藥物的療效和降低毒性,起到更好的治療效果。此外,獨(dú)活與羌活、防風(fēng)等配伍可用于治療風(fēng)濕免疫、骨科系統(tǒng)疾病[6]。又比如,獨(dú)活寄生湯在臨床上常用于骨骼系統(tǒng)疾病,例如頸椎病、關(guān)節(jié)炎[7]。

2 香豆素類成分

目前,從當(dāng)歸屬植物中分離鑒定出多種化學(xué)成分,其中包括香豆素、苯酞、黃酮、有機(jī)酸、揮發(fā)油、無(wú)機(jī)鹽以及其他化學(xué)成分。研究發(fā)現(xiàn),香豆素類成分作為當(dāng)歸屬植物的主要活性成分之一,具有重要的生物學(xué)特性,以及較高的研究?jī)r(jià)值。目前,已有多種香豆素類成分從當(dāng)歸屬植物中被分離鑒定出,包括簡(jiǎn)單香豆素類、呋喃香豆素類、吡喃香豆素類、雙香豆素類,其中,藥理活性顯著的香豆素類成分以及近期新發(fā)現(xiàn)的化合物如表1所示,其化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 當(dāng)歸屬植物中香豆素類成分化學(xué)結(jié)構(gòu)

表1 當(dāng)歸屬植物中香豆素類化合物

2.1 簡(jiǎn)單香豆素類 簡(jiǎn)單香豆素為只有苯環(huán)上有取代基的香豆素,取代基一般為甲基、羥基、和糖基等。迄今為止,從當(dāng)歸屬植物中分離并鑒定出的簡(jiǎn)單香豆素,主要發(fā)現(xiàn)于獨(dú)活和朝鮮當(dāng)歸等植物。Baba等[21]通過(guò)X射線分析技術(shù),從獨(dú)活的根部位分離出7種新型的簡(jiǎn)單香豆素,包括當(dāng)歸醇(B～H),此外,還從該植物中鑒定出當(dāng)歸醇(I～L)。Kang等[11]從當(dāng)歸的根部位還分離鑒定出10種簡(jiǎn)單香豆素,包括洋芫荽茵芋苷、異洋芫荽茵芋苷、茵芋苷、傘形花內(nèi)酯等。

2.2 呋喃香豆素類 據(jù)報(bào)道,呋喃香豆素類成分在醫(yī)療、化妝品和食品領(lǐng)域廣泛的使用。其中對(duì)于呋喃香豆素的生物活性研究尤為關(guān)注,研究發(fā)現(xiàn)其具有括抗腫瘤、光化學(xué)作用、血管舒張、鎮(zhèn)痛、抗氧化和神經(jīng)保護(hù)等作用[22]。當(dāng)歸屬植物富含呋喃香豆素類成分,其中常見(jiàn)的化學(xué)成分包括異歐前胡素、異茴芹素、花椒毒素、歐前胡素等。Lee等[23]在一項(xiàng)補(bǔ)骨脂素的抗腫瘤活性的研究中發(fā)現(xiàn),它以劑量依賴的方式抑制骨肉瘤細(xì)胞生長(zhǎng),并通過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。據(jù)報(bào)道,Shu等[14]從白芷根中分離出16種呋喃香豆素,其中Angelicoside A是首次從該植物中分離和鑒定的,并顯示出良好的DPPH自由基清除活性,具有抗氧化作用。

2.3 吡喃香豆素類 吡喃香豆素主要發(fā)現(xiàn)于當(dāng)歸與白芷植物中。Matsuda等[24]從AngelicafurcijugaKitagawa中根上部位鑒定出4種新型的香豆素,命名為Hyuganin A～D。Ali等[25]從紫花前胡的整株植物提取物檢測(cè)到14種香豆素,10種為吡喃香豆素,這10種香豆素都對(duì)血管緊張素轉(zhuǎn)換酶具有明顯的抑制活性。據(jù)報(bào)道,Niranjan等[19]還在當(dāng)歸中發(fā)現(xiàn)2種新的香豆素糖苷,并命名為3′-(R)-O-β-D-吡喃葡萄糖基-3′,4′-二羥基黃嘌呤,3′-(S)-O-β-D-吡喃葡萄糖基-3′,4′-二羥基黃嘌呤。

2.4 雙香豆素類 在當(dāng)歸屬植物中,關(guān)于雙香豆素類成分的報(bào)道比較少,目前已分離并鑒定出來(lái)的雙香豆素成分有10多種。Wang等[26]從白芷的根部位檢測(cè)出7種雙香豆素,包括:Dahuribirins A～G,并在紫外光下具有線性型呋喃香豆素光譜特征。此外,還有兩種新的香豆素從烏魯木齊白芷植物的地上部分提取出來(lái),1種為雙香豆素素,并命名為pyranocoumarin dimmer,并對(duì)該化合物的抗氧化活性研究發(fā)現(xiàn),其表現(xiàn)出中等抗氧化活性(IC50=170 μg·mL-1)[27]。

3 藥理活性

3.1 抗炎鎮(zhèn)痛 研究發(fā)現(xiàn),香豆素類成分的抗炎活性主要通過(guò)調(diào)節(jié)炎癥相關(guān)信號(hào)通路(NF-κB/ERK/MAPK/ STAT)對(duì)炎癥介質(zhì)[一氧化氮(NO)、前列腺素E2(PGE2)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)]和炎癥因子(IL-1b、IL-6、IL-8)的表達(dá)與分泌產(chǎn)生抑制作用實(shí)現(xiàn)。據(jù)報(bào)道,在慢性關(guān)節(jié)炎模型中,傘形花內(nèi)酯通過(guò)降低炎癥介質(zhì)和炎癥因子的分泌改善弗氏完全佐劑誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎[28]。另一份研究表明,傘形花內(nèi)酯減輕特應(yīng)性皮炎的組織病理學(xué)癥狀,并調(diào)節(jié)多種信號(hào)通路抑制HaCaT細(xì)胞中促炎細(xì)胞因子和趨化因子的分泌[29]。另一份研究表明,紫花前胡醇當(dāng)歸酸酯抑制MAP激酶的激活和NF-κB的轉(zhuǎn)位抑制促炎細(xì)胞因子的表達(dá)與分泌,可能有助于治療各種炎癥誘導(dǎo)的癌癥[30]。此外,在脂多糖誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞炎癥反應(yīng)模型中,Rim等[31]發(fā)現(xiàn)紫花前胡苷通過(guò)下調(diào)iNOS、COX-2一氧化氮(NO)、前列腺素 E2(PGE2) 水平,抑制腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細(xì)胞介素(IL)-6 和 IL-1β生成,并抑制NF-κB信號(hào)通路的激活發(fā)揮抗炎活性。

3.2 抗腫瘤 當(dāng)歸屬植物具有多種抗腫瘤的藥物,如:當(dāng)歸、白芷、獨(dú)活等,香豆素類成分在抗腫瘤方面的研究也具有諸多報(bào)道,其中包括:膀胱癌、肺癌、乳腺癌、結(jié)腸癌、黑色素瘤等。在抗腫瘤活性研究中,我們發(fā)現(xiàn)香豆素類成分主要通過(guò)影響細(xì)胞周期、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、抑制相關(guān)信號(hào)通路的表達(dá)發(fā)揮治療作用。據(jù)報(bào)道,歐前胡素以劑量依賴的方式誘導(dǎo)細(xì)胞的凋亡,抑制HT-29結(jié)腸癌細(xì)胞生長(zhǎng)(IC50=78 μmol·L-1)、并誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯,表現(xiàn)出對(duì)HT-29結(jié)腸癌細(xì)胞顯著的抗增殖活性,此外,通過(guò)下調(diào)mTOR/p70S6K/4E-BP1和MAPK途徑靶向HIF-1α抑制人結(jié)腸癌細(xì)胞的增殖[32]。另一份研究表明,歐前胡素還通過(guò)受體和線粒體介導(dǎo)的途徑誘導(dǎo)HepG2細(xì)胞凋亡,并在50、100 mg·kg-1劑量下腫瘤生長(zhǎng)抑制率分別為31.93%和63.18%[33]。另一份研究表明,紫花前胡素是朝鮮當(dāng)歸植物發(fā)揮抗癌作用的主要成分,其在體外和體內(nèi)靶向Myc抑制淋巴損傷,促進(jìn)B細(xì)胞淋巴瘤細(xì)胞死亡[34]。蛇床子素通過(guò)影響A549細(xì)胞周期蛋白表達(dá)和抑制PI3K/Akt信號(hào)通路誘導(dǎo)肺癌A549細(xì)胞G2/M期阻滯和凋亡發(fā)揮抗肺癌活性[35]。

3.3 心血管疾病 心血管疾病已成為全球性的公共衛(wèi)生事件,由心血管疾病引起的死亡占全球死亡人數(shù)的三分之一。目前,多種香豆素類成分被發(fā)現(xiàn)具有心血管保護(hù)作用。例如:研究發(fā)現(xiàn),傘形花內(nèi)酯通過(guò)清除自由基、降血脂、抗心肌肥厚、調(diào)節(jié)心臟標(biāo)志酶發(fā)揮異丙腎上腺素誘導(dǎo)大鼠心肌梗死的保護(hù)作用。另一份研究表明,香柑內(nèi)酯通過(guò)減少心肌梗死面積、抑制心臟生物標(biāo)志物、清除自由基、改善酶的合成、抑制炎癥反應(yīng)等方式對(duì)大鼠心肌梗死中的心臟保護(hù)作用[36]。據(jù)報(bào)道,紫花前胡素和紫花前胡醇在體內(nèi)和體外對(duì)VEGF誘導(dǎo)的血管形成有抑制作用,其作用機(jī)理可能與抑制HUVECs中ERK和JNK的磷酸化有關(guān)[37]。

3.4 神經(jīng)系統(tǒng)的影響 據(jù)報(bào)道,歐前胡素通過(guò)降低促炎細(xì)胞因子(TNF-α和IL-6)水平、減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)和提高腦源性神經(jīng)因子水平對(duì)LPS介導(dǎo)的認(rèn)知障礙和神經(jīng)炎癥的潛在神經(jīng)保護(hù)作用[38]。此外,歐前胡素能抑制小鼠的焦慮,改善不同階段的記憶獲取。研究發(fā)現(xiàn),蛇床子素和歐前胡素以劑量依賴性的方式能促進(jìn)神經(jīng)末梢谷氨酸的釋放,作用機(jī)制與N-和P/q型Ca2+通道增加Ca2+內(nèi)流有關(guān)[39],進(jìn)一步就發(fā)現(xiàn),作用機(jī)制還可能與神經(jīng)末梢突觸囊泡活動(dòng)有關(guān)[40]。此外,紫花前胡苷通過(guò)Akt-GSK-3b 信號(hào)通路促進(jìn)成人海馬神經(jīng)發(fā)生,并增強(qiáng)學(xué)習(xí)和記憶能力[41]。

3.5 抗菌和抗病毒 研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)歸屬植物香豆素類成分具有廣泛的抑菌活性和抗病毒作用。據(jù)報(bào)道,異歐前胡素具有抗耐甲氧西林金黃色葡萄球菌活性,其最低抑制濃度為16 μg·mL-1[42]。進(jìn)一步研究表明,歐前胡素成分對(duì)金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌具有抗菌活性,其中細(xì)菌生長(zhǎng)抑制區(qū)分別為(13±0.1)mm和(14±0.1)mm,與陽(yáng)性對(duì)照藥環(huán)丙沙星效果相當(dāng)[生長(zhǎng)抑制區(qū)為(15±0.3)mm][43]。據(jù)報(bào)道,五加苷B1成分對(duì)體外人流感病毒的抑制作用范圍較廣(IC50=64～125 mg·mL-1),但抗禽流感病毒無(wú)明顯活性。在給藥后6 h內(nèi)能使病毒產(chǎn)量降低60%。此外,不同的給藥劑量也會(huì)產(chǎn)生不同的效果,在50 mg·mL-1的給藥劑量下能抑制NP mRNA表達(dá),而200 mg·mL-1的給藥劑量除了抑制NP mRNA表達(dá)外,還對(duì)流感病毒核糖核蛋白表達(dá)產(chǎn)生抑制作用[44]。

3.6 抗過(guò)敏 過(guò)敏性疾病又稱為變態(tài)反應(yīng)性疾病,常見(jiàn)的過(guò)敏性疾病包括:過(guò)敏性皮炎、過(guò)敏性鼻炎和過(guò)敏性哮喘等。研究發(fā)現(xiàn),香豆素類成分可以通過(guò)多種方式發(fā)揮治療作用,例如:細(xì)胞、信號(hào)通路、炎癥因子等。據(jù)報(bào)道,白芷植物中提取的13種香豆素類成分通過(guò)減少組胺的釋放,抑制TNF-α、IL-1β和IL-4的分泌和抑制NF-κB的活化發(fā)揮抗過(guò)敏性炎癥反應(yīng)作用[45]。歐前胡素通過(guò)抑制MRGPRX2和CamKII/ERK信號(hào)通路調(diào)節(jié)肥大細(xì)胞中炎癥因子的合成,抑制肺組織中肥大細(xì)胞的活化,從而改善肥大細(xì)胞介導(dǎo)的過(guò)敏性氣道炎癥[46]。此外,AngelicatenuissimaNakai植物中根部位的香豆素成分能夠在10 μm劑量下有效抑制IL-6的表達(dá),并對(duì)人肥大細(xì)胞釋放組胺的抑制率超過(guò)30%。此外,紫花前胡苷給藥劑量為20 mg·kg-1時(shí),可抑制組胺釋放,并保護(hù)小鼠免受化合物48/80誘導(dǎo)的過(guò)敏性死亡[47]。

3.7 其他生物活性 當(dāng)歸屬植物中香豆素類成分除了上述生物活性以外,還具有其他生物活性,例如:抗氧化作用、肝保護(hù)作用、光化學(xué)作用和促進(jìn)骨細(xì)胞增生作用等。

研究發(fā)現(xiàn),傘形花內(nèi)酯通過(guò)降低炎癥因子的表達(dá)水平、降低脂質(zhì)過(guò)氧化物和線粒體過(guò)氧化氫水平發(fā)揮抗炎和抗氧化作用,從而保護(hù)酒精誘導(dǎo)的肝損傷[48]。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)歸素和補(bǔ)骨脂素可以改善性激素缺乏誘導(dǎo)的骨質(zhì)疏松癥[49]。此外,補(bǔ)骨脂素作為天然的光毒性化合物,吸收光子后會(huì)產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng),與紫外線A輻射組成PUVA光療法用于銀屑病的治療[50]。

4 毒理學(xué)

據(jù)報(bào)道,香豆素類成分也會(huì)存在一定的隱患,例如造成肝損傷。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)歸素和補(bǔ)骨脂素以劑量和時(shí)間依賴性的方式通過(guò)激活A(yù)hR易位并誘導(dǎo)CYP1A2轉(zhuǎn)錄表達(dá)增加引起HepG2細(xì)胞的細(xì)胞毒性和肝毒性[51]。此外,在光表皮試驗(yàn)中,研究發(fā)現(xiàn),香柑內(nèi)酯和茴芹內(nèi)酯都具有光毒性作用,其中香柑內(nèi)酯光毒性作用最強(qiáng),而茴芹內(nèi)酯光毒性作用顯著,前者的光毒性是后者的兩倍以上。據(jù)報(bào)道,花椒毒素以劑量依賴的方式抑制成蟲的生殖,且影響秀麗隱桿線幼蟲的生長(zhǎng)發(fā)育[52]。因此,既要注重成分的藥效,也要關(guān)注它的毒理學(xué)研究,這才能更好促進(jìn)香豆素類成分的開(kāi)發(fā)與利用。

5 討論

當(dāng)歸屬藥用植物在多種處方中以臣藥為主,該屬藥用植物在傳統(tǒng)用藥中,祛風(fēng)濕和止痛功效表現(xiàn)出顯著的藥用價(jià)值。而現(xiàn)代研究中,以香豆素類成分和揮發(fā)類成分研究為主。其中,香豆素類成分在抗炎鎮(zhèn)痛、抗腫瘤等方面具有很高的利用價(jià)值。研究發(fā)現(xiàn),香豆素類成分的藥理活性集中在簡(jiǎn)單香豆素和呋喃香豆素中,并多以呋喃香豆素類成分為主,而藥理活性主要集中在:抗炎鎮(zhèn)痛、抗腫瘤、對(duì)心血管疾病、對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的影響、抗菌和抗病毒、抗過(guò)敏等方面。由于中藥的作用機(jī)制具有多組分、多靶點(diǎn)的特點(diǎn)。目前,當(dāng)歸屬植物的香豆素類成分以單一或者總提取物研究為主,而缺乏多種活性成分協(xié)同作用機(jī)制的系統(tǒng)性研究,這與當(dāng)歸屬藥用植物的臨床應(yīng)用和藥物開(kāi)發(fā)具有重要關(guān)聯(lián)。

此外,本綜述還討論了當(dāng)歸屬植物中香豆素類成分的安全性問(wèn)題。其中,發(fā)現(xiàn)主要涉及肝毒性以及皮膚毒性。為了提高用藥安全,建議未來(lái)的研究可以對(duì)毒性機(jī)制和有效的解毒策略進(jìn)行詳細(xì)的探討。